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《中南林业科技大学》 2009年
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无机萃取剂去除污染土壤中重金属的研究

肖锦华  
【摘要】:本文选用湖南省郴州柿竹园和衡阳水口山两个典型矿区附近重金属污染的水稻土为研究对象,根据两种土壤性质及重金属污染类型,选用无机萃取剂中具有代表性的酸(HCl)和盐(Na2S203.CaCl2)进行萃取试验,通过改善萃取条件的单因子实验和正交试验,得到各重金属达到最大去除率时的条件组合。采用Tessier五步连续提取法对萃取前后土壤的Pb.Zn.Cu和Cd进行形态分析,讨论三种萃取剂对重金属Pb.Zn.Cu和Cd的萃取效率及形态变化特征。最后通过大豆幼苗毒性试验来检验化学萃取对污染土壤的修复效果及其对植物生长的影响。本论文的主要研究结果如下: (一)三种萃取剂能有效去除污染土壤中的重金属。单因子实验结果有相当高的可靠性,对各萃取条件的水平选择及影响大小与正交试验结果一致,但在较次要影响因素的具体水平上存在偏差。综合实验结果认为,对三种萃取剂萃取效率影响最大的因素均为萃取剂的浓度,其次是土液比和萃取次数,时间和温度的影响最小。 (二)三种萃取剂中对Pb.Zn.Cd.Cu萃取效果最好的为HCl,最佳条件组合为:HCl浓度为100 mmol·L-1,时间3-4 h(郴州3 h,衡阳4 h),温度30℃,固液比为1:15,连续萃取2-3次以上。最佳萃取条件下,郴州土壤中4种重金属的去除率分别为Pb-51.23%、Zn-20.16%、Cd-82.55%、Cu-44.17%,衡阳土壤4种重金属的去除率分别为Pb-61.02%、Zn-17.52%、Cd-77.34%、Cu-74.58%。 Na2S2O3作为萃取剂时的最佳条件组合为:浓度为100 mmol·L-1,萃取时间为3 h,土液比为1:15,温度为40℃,萃取2-4次。最佳萃取条件下,郴州土壤中4种重金属的去除率分别为Pb-21.11%、Zn-5.11%、Cd-73.15%、Cu-29.12%,衡阳土壤4种重金属的去除率分别为Pb-55.12%、Zn-12.90%、Cd-58.78%、Cu-66.04%. CaCl2对两种土壤中Cd的萃取效果最好。达到最佳萃取效果时的条件组合为CaCl2浓度为100 mmol·L-1,萃取时间4 h,温度(郴州40℃,衡阳35℃),土液比(郴州1:10,衡阳1:15),萃取次数为郴州3次衡阳4次。最佳萃取条件下,郴州土壤中4种重金属的去除率分别为Pb-7.85%、Zn-15.18%、Cd-78.74%、Cu-0.01%,衡阳土壤三种重金属的去除率分别为Pb-39.66%、Zn-18.31%、Cd-65.28%、Cu-20.39%。 (三)土壤重金属形态分析实验表明,化学萃取会使各金属在土壤中形态分布发生变化,萃取后各金属的交换态含量都显著下降,其他形态含量也有一定的下降,其中残渣态的含量虽下降但百分含量却有不同程度的增加,说明化学萃取会使部分残渣态金属解析,但解析量很小。 (四)用最佳萃取条件处理后的土壤进行大豆毒性试验,结果表明,化学萃取在去除土壤中重金属的同时会造成土壤pH改变及营养元素的流失。萃取后土壤中,CaCl2处理的土壤中种子发芽率最高,为100%。HCl和Na2S2O3处理后的土壤中种子发芽率均较低。因此,使用无机萃取剂处理后土壤需要进一步改良才能有利于植物种植。
【学位授予单位】:中南林业科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:X53

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