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受铜镉污染农田土稳定化修复及评价研究

朱佳琪  
【摘要】:江西省有大量有色金属及稀土矿,在开发利用过程中已产生大量重金属污染物,由于历史原因部分重金属进入周围农田,对农田生态环境造成严重胁迫。本文以江西某冶炼厂周边受铜镉污染农田为研究对象,对场地进行重金属污染现状调查与评价;并以调查结果为基础,展开使用A公司的M试剂(为代称)展开室内小试和田间稳定化修复实验,对稳定化效果进行分析与评价研究。研究结果可望为农田重金属治理与治理效果的验收提供技术和理论支持。 本研究得到以下结论: (1)被调查农田的铜镉均超食用农产品地环境质量标准(HJ332-2006)。0-20cm层土样铜镉含量分别为198.01mg/kg和1.31mg/kg,分别超标3倍和3.4倍;20-40cm层土样铜镉含量分别为48.97mg/kg和0.57mg/kg,铜含量未超标,而镉含量超标0.9倍。 (2)重金属生物有效态对植物生长影响最大,生物有效Cu与总量具有显著的线性相关性,而生物有效Cd与总量不具有相关性,同一深度的生物有效Cd含量较为稳定,土壤中生物有效Cu和生物有效Cd的含量分别为99.22mg/kg和0.37mg/kg。采用潜在生态风险指数法评价污染情况发现场地具有中等生态危害风险,以镉的污染程度较强。在pH为3.2浸出条件下,修复场地中Cu、Cd的浸出浓度较低,其表层Cu的浸出浓度为4.58mg/kg,而Cd低至0.04mg/kg,表明受污染土壤不会对地下水和地表径流产生污染。次生层土壤中铜镉总量、形态、生物有效态和浸出含量均远低于表层土,污染程度较低。 (3)从重金属的存在形态来看,Cu形态含量依次为弱酸提取态>可还原态≈可氧化态>残渣态>水溶态,实验场地Cu主要以非残渣态存在,表层土Cu弱酸提取态最多约为80mg/kg,对植物及生态系统影响最大水溶态的表层含量约为3mg/kg,仅占总量的1.5%左右; Cd形态含量依次为弱酸提取态>可还原态>可氧化态>残渣态>水溶态,表层Cd弱酸提取态最多约为0.78mg/kg,残渣态约为0.07mg/kg,运用RSP法从金属形态方面评价土壤污染程度,发现表层土中Cu、Cd均为重度。 (4)使用A公司的M试剂对受重金属污染农田进行修复的机理非常复杂,其中涉及配合/解离、吸附/解析、氧化/还原等一系列的物理化学过程。室内实验中,M试剂投加对于土壤中铜镉总量影响不大;但可使铜镉形态由活泼态向稳定态迁移,在最佳投加比例1‰下,弱酸提取态Cu降低20.7%,可还原态Cu升高19.0%,可氧化态Cu升高38.3%,残渣态Cu降低14.3%,弱酸提取态Cd降低25.3%,可还原态Cd降低78.8%,可氧化态Cd升高10%,残渣态Cd升高4.5倍;在1‰-5‰投加比例时,生物有效Cu含量降幅达28%左右,生物有效Cd含量降幅达19%左右;在1‰投加比例时,土壤中Cu的浸出浓度(2.08mg/kg)比未加稳定剂的土壤下降56.1%,而土壤中Cd的浸出浓度(0.01mg/kg)比未加稳定剂的土壤下降80%。 (5)田间实验中铜镉形态、浸出含量及生物有效态的变化规律基本与室内保持一致,采用RSP法评价田间实验修复效果时,与对照组相比,Cu的污染程度得分变化不大,均为4.2左右,污染程度均达到重度;而Cd的污染程度得分却大大降低,在M投加比例为1‰时污染程度得分(4.08)比对照组(19.58)降低17.54,污染程度由重度降为中偏重度。


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