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不锈钢尾渣环境风险及改良土壤效应研究

卓琳  
【摘要】:钢渣是钢铁冶金行业的副产品,是一种排放量较大的工业固体废弃物。钢渣被作为废弃物堆存,不仅占用了农田,同时也给环境治理造成很大的压力。近些年来国家实行的发展循环经济和建设节约型社会等政策要求钢铁企业要实现钢渣的综合利用。不锈钢尾渣中含有大量对土壤和农作物有益的元素钙、镁、硅和少量锰、锌、铜等,且具有多孔、表面积大、吸附性能好等特性,因此将不锈钢尾渣应用于农业和土壤改良是钢渣综合利用的有效途径,但不锈钢尾渣中亦含有一些重金属元素,在将其应用于农业之前有必要对其可能造成的环境风险效应进行研究,以便于确定将不锈钢尾渣用于农业资源化利用的可行性。目前有关不锈钢尾渣环境风险效应的研究较少。 本论文以山西太钢不锈钢股份有限公司技术中心提供的不锈钢尾渣为对象,研究不锈钢尾渣施用对土壤一农作物系统重金属累积效应的影响,并开展环境安全评价;同时,还对不锈钢尾渣的农业利用途径之一一不锈钢尾渣修复重金属污染的土壤进行了初步研究,探讨不锈钢尾渣改良土壤的可行性。 本研究的主要结果如下: 1.不锈钢尾渣施用对油菜鲜重的影响不显著;但当不锈钢尾渣施用量达到一定量之后,可降低油菜株高,增加油菜丙二醛含量,并抑制油菜根系活力;风化煤的添加可增加油菜株高和鲜重,降低油菜丙二醛含量,提高油菜的抗性,但对油菜的根系活力影响不显著。 2.不锈钢尾渣施用对土壤锌、铅含量影响不显著,但可增加土壤铬、镍含量;降低土壤铜、镉含量。风化煤的添加可降低土壤铅、镉含量。土壤环境质量评价结果显示:不锈钢尾渣施用对土壤重金属影响较小,均在安全范围以内,不会对土壤环境造成安全风险。 3.不锈钢尾渣的施用可提高土壤p11值、阳离子交换量和速效磷含量;降低速效钾含量;但对土壤有机质和全氮含量影响不显著。风化煤的添加可增加土壤有机质含量、全氮和速效钾含量。 4.在不同的不锈钢尾渣、风化煤施用水平下,重金属在油菜植株的迁移累积规律表现为:重金属铬、铜、锌在油菜地上部的积累大于地下部,重金属镉、镍表现为地上部小于地下部。不锈钢尾渣的施用可增加油菜地上部和地下部重金属含量,风化煤的添加可抑制重金属在植物体内的累积及迁移。经安全评价分析可知:各不锈钢尾渣处理油菜地上部和地下部重金属含量均处于安全范围内。 5.单施有机肥、有机肥和不锈钢尾渣复合施用均可显著增加玉米千粒重。重金属均在玉米根、叶、茎中积累较多,穗和籽粒中积累较少。与对照相比,单施有机肥处理的试验区,玉米各器官重金属含量均变化不显著;有机肥和不锈钢尾渣复合处理的两个试验区,玉米根、叶、茎中的部分重金属含量有所增加。经安全评价分析可知:各试验区玉米各器官重金属含量均处于安全范围内。 6.各试验区土壤pH值、阳离子交换量较对照无显著变化;土壤表层有机质、全氮、速效钾含量较对照显著增加;土壤速效磷含量显著增加。各试验区土壤铬、锌、铅、铜、镍、镉重金属较对照均变化不显著。土壤环境质量评价结果显示:不锈钢尾渣施用对土壤重金属影响较小,均在安全范围以内,不会对土壤环境造成安全风险。 7.不锈钢尾渣和腐植酸铵配合施用,可显著降低土壤镉及有效态镉含量。不锈钢尾渣施用可显著增加土壤pH值,显著降低土壤团聚体,但对土壤有机质、阳离子交换量影响不显著;腐植酸铵和不锈钢尾渣配合施用,可显著增加土壤有机质、阳离子交换量和上壤团聚体。 综上所述:1.不锈钢尾渣施用到土壤中,可引起土壤重金属含量的增加,但未超过《全国土壤污染状况技术规定》的标准值,土壤环境质连评价结果显示:不锈钢尾渣施用对土壤重金属影响较小,均在安全范围以内,不会对土壤环境造成安全风险。土壤施用不锈钢尾渣后,油菜和玉米植株中重金属含量有所增加,但未超过《农产品评价标准》中规定的限值,食用油菜和玉米,不会对人类健康造成危害。2.当不锈钢尾渣施用量达到一定量之后,会降低油菜株高,增加油菜丙二醛含量,并抑制油菜根系活力,对油菜植株造成一定的损害;且不锈钢尾渣能带来土壤pH值的增加。因此将不锈钢尾渣施用到农田中要控制其施用量,介理利用。3.不锈钢尾渣可与腐植酸类物质配合施用,修复重金属污染的土壤且可改良上壤理化性质。


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