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菱镁矿区土壤结皮化学破除过程研究

方玥蒙  
【摘要】:近几年来,人们不断开发菱镁矿资源并高强度的生产加工,已经引起了严重的环境问题,比如现在最严峻的生态失衡、土壤侵蚀、农业减产、水体和大气的污染等生态问题。本研究通过菱镁矿区周围土壤的性状进行调查研究,发现土壤受镁粉尘的污染严重,不仅使土壤质量退化,还使得菱镁矿区周围作物大量枯萎死亡,甚至寸草不生,大面积的土地荒废,此外随处堆放的矿渣,也导致土壤的物理化学性质逐渐恶化。菱镁矿区土壤与大气降尘在潮湿环境条件下会发生的物理化学反应而形成一种致密土壤,这个致密层是结皮,它主要成分是氧化镁、碳酸镁、氢氧化镁和碱式碳酸盐等,这种产生结皮的土壤会随着降雨的进行而发生熟化和分散,土壤孔隙的减小会导致土壤的渗透性能下降。目前加强对菱镁矿资源开发地区土壤修复方法的研究是首要热点,提高菱镁矿区土壤的质量,抑制结皮的发育和土壤性状的退化趋势,恢复菱镁矿区周围的生态环境具有重要意义。土壤的渗透率是测量土壤自身结构特性的一个重要指标,本研究通过人工填充土柱的方法进行测量菱镁矿区污染土壤的渗透性能,以及不同土壤破壳剂对菱镁矿区污染土壤的改良效果。本实验选择破壳剂有柠檬酸、聚丙烯酰胺、石膏、焦磷酸钙、腐殖酸、硫酸铵。通过环境电子扫描电镜(SEM)来观察土壤表面结皮的形貌结构,以及柠檬酸、聚丙烯酰胺、石膏和结皮作用后产物的形貌结构。通过X射线粉末衍射法(XRD)分析破壳剂作用后结皮的物相组成。通过实验结果发现,柠檬酸的还原淋洗会使镁离子活动性增加,柠檬酸在溶液中与碳酸镁反应生成络合物并从滤液中沉淀;聚丙烯酰胺会缓解土壤团聚体分散进而抑制土壤结皮发育;石膏会提高电解质的浓度,阻碍土壤粘粒的分散;硫酸铵在土壤溶液中呈酸性,能显著调节污染土壤的碱化问题。综合分析,选择的破壳剂对抑制结皮发育的效果由优到良依次是:柠檬酸、聚丙烯酰胺、硫酸铵、石膏。


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