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《广西师范大学》 2012年
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化学调控对重金属复合污染土壤修复强化作用机理研究

周振明  
【摘要】:本研究以广西大厂铜坑、贺州典型铅锌矿区废弃地土壤、植物为研究对象,采用现场调查与室内分析相结合的方法,研究了重金属污染对矿区植被分布以及重金属含量的影响,并探讨了不同改良剂对矿区土壤化学形态变化以及改良后土壤对玉米生长、生理特征的影响。研究结果表明: (1)大厂矿业废弃地11个土壤样方中,Pb、Zn、Mn、Cd和Cu的变化范围分别为465.1~4251.4、2171.8~6564.8、1311.3~2879.5、5.1~123.0、24.2~107.8mg·kg-1,平均含量分别为2164.6mg·kg-1、4547.1mg·kg-1,2190.9mg·kg-1,53.8mg-kg-1和67.5mg·kg-1,除Cu外,其他元素均大幅超过国家土壤环境标准和广西区土壤环境背景值,属于重度污染,其中以Cd、Zn污染最为严重。 (2)在对广西大厂铅锌矿区废弃地植被调查11个样方中共发现植物21种,隶属于13科21属,均属自然定居物种。通过重要值和综合优势比的计算,其中禾本科的五节芒、莎草科的香附子、茄科的龙葵以及菊科的飞蓬、三叶鬼针草和苦荬菜是该区的优势种。伞形科的雷公根、玄参科的密蒙花、菊科的苦荬菜以及茄科的龙葵对Cd、Pb和Zn都有较强的吸收以及很强的向地上部分转移的能力。菊科的飞蓬对Cd、Pb和Cu均有很强的转移能力。禾本科五节芒对Pb具有较强的吸收转运能力,其根对Zn有很强的富集能力,而且生物量也比较大,表现出较强的耐重金属特性,可作为潜在的生态恢复的备用物种进行培养。优势植物对重金属元素的富集能力并不强,只有雷公根对Cd的富集系数和转移系数均大于1,且地上部分的Cd含量也接近超富集植物的特征,可将其作为潜在的超富集植物。 (3) EDTA、柠檬酸和草酸3种解吸剂对大厂和贺州矿业废弃地污染土壤中Cd、Zn、Mn和Cu均具有一定的解吸能力,土壤中重金属的解吸量随着解吸剂浓度的升高而逐渐增大。低浓度(20mmol·L-1)的解吸剂对污染土壤中重金属Cd, Zn, Mn和Cu的解吸作用较小,污染土壤中重金属的解吸率在高浓度解吸剂下(≥40mmol·L-1)随着解吸时间的延长而不断增加,解吸速率随解吸时间的延长而不断降低,其解吸过程均可分为快速反应阶段和慢速反应阶段。大厂和贺州污染土壤中重金属离子的扩散方式存在较大差异。 (4) Tessier连续萃取法表明,大厂和贺州两处采矿废弃地污染土壤中重金属的赋存形态存在很大差异。经EDTA解吸处理后,大厂污染土壤中Zn和Cu的各赋存形态含量均有效降低,Mn和Cd的可交换态、碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态含量均呈明显降低。贺州污染土壤中4种重金属的可交换态和碳酸盐结合态含量有不同程度的减少。经柠檬酸处理后,大厂和贺州废弃地污染土壤中Cd、Zn、Mn和Cu的可交换态、碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态含量均有所减少,Mn的有机物结合态和残渣态也有少量减少。草酸对4种重金属的解吸作用均不大。EDTA和柠檬酸处理后,污染土壤中Cd、Zn、 Mn和Cu的生物有效性降低。 (5)贺州某采矿废弃地重金属污染对玉米生长产生严重的抑制作用,在废弃地土壤与洁净土比例4:1时,玉米发芽受到抑制,在比例为3:2时玉米长势良好。熟石灰、钙镁磷肥、熟石灰+钙镁磷肥(1:1)改良剂能提高污染土壤pH值,有效降低玉米体内特别是地上部分的重金属含量,缓解Cu, Cd、Pb污染对玉米生长的抑制,促进玉米的生长。
【学位授予单位】:广西师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:X53

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