四种土壤调理剂对镉铅形态及生物效应的影响

【摘要】：为研究和评价土壤调理剂在镉铅污染土壤修复中的作用效果,本论文通过吸附试验、恒温培养试验和盆栽试验,研究了主要原料为麦饭石、蒙脱石、牡蛎壳和硅酸盐类和碳酸钙类矿物的4种土壤调理剂(分别简称麦饭石、蒙脱石、牡蛎壳和硅钙矿)对镉铅在土壤中存在形态及其生物有效性的影响。研究表明,牡蛎壳和硅钙矿土壤调理剂对Cd的吸附效果较好并能抑制试验作物对Cd的吸收,具有一定的土壤改良和Cd污染土壤修复作用。主要研究结论如下： 1.吸附试验表明：牡蛎壳和硅钙矿对Cd的吸附效果较好；麦饭石、硅钙矿和牡蛎壳对Pb的吸附吸附效果较好。pH值是影响土壤调理剂吸附的一个重要因素,随溶液pH值的增大各调理剂的吸附量逐渐减小,尤其当Cd溶液pH值8,Pb溶液pH值6,各调理剂的吸附量迅速降低。 2.恒温培养试验表明： (1)用修正BCR连续提取方法分析模拟Cd污染土中Cd的形态分配表现为：弱酸提取态可还原态残渣态可氧化态。麦饭石、牡蛎壳和硅钙矿3种土壤调理剂添加后,在前35天硅钙矿可使土壤中弱酸提取态Cd含量减少,而第65天时可使弱酸提取态增加；麦饭石和牡蛎壳有增加土壤中弱酸提取态Cd的趋势。用修正Tessier法分析Cd主要以交换态、有机物结合态和残渣态的形式存在,加入3种土壤调理剂后交换态Cd含量都有不同程度的降低。 (2)用修正BCR连续提取方法分析模拟Pb污染土壤,Pb主要以可还原态形式存在,其次是弱酸提取态。在Pb污染土中添加麦饭石、牡蛎壳和硅钙矿3种土壤调理剂后,各处理中弱酸提取态Pb含量有增加的趋势。用修正Tessier法分析Pb主要以有机物结合态、碳酸盐结合态和残渣态的形式存在,添加各调理剂后,土壤中各形态Pb没有明显的变化。 (3)用修正BCR连续提取方法分析原位Cd污染土壤中Cd的存在形态表现为：弱酸提取态可还原态残渣态可氧化态。添加麦饭石、蒙脱石、牡蛎壳和硅钙矿4种土壤调理剂在恒温条件下培养后,麦饭石、蒙脱石和硅钙矿可使土壤中弱酸提取态Cd减少,牡蛎壳加入后土壤中弱酸提取态Cd没有明显的规律性变化。原位Pb污染土壤中Pb的存在形态表现为：残渣态可氧化态可还原态弱酸提取态。以2%比例添加麦饭石之后,土壤中残渣态Pb有所增加；加入硅钙矿后,土壤中残渣态Pb有所减少；而另外的处理中残渣态铅没有明显的变化规律。 (4)添加牡蛎壳和硅钙矿能明显降低土壤中原位Cd污染土壤中CaCl2提取态镉,减少量为10%-35%。添加麦饭石对CaCl2提取态Cd没有太大影响；添加蒙脱石可明显增加土壤中CaCl2提取态Cd,最大增加32%。蒙脱石加入后,原位Pb污染土壤中CaCl2提取态Pb有增加的趋势,而麦饭石、牡蛎壳和硅钙矿加入后,没有明显的作用效果和规律性。 3.盆栽试验表明： (1)与对照相比,添加蒙脱石和牡蛎壳后都增加了小白菜地上部的鲜重,可分别增大17.9%和18.0%；添加硅钙矿,可使小白菜地上部鲜重减少约17.0%。添加蒙脱石可显著增加小白菜地上部Cd含量,增加量最大为122.0%；添加牡蛎壳和硅钙矿后可明显降低白菜地上部Cd含量,以2%的比例添加两种调理剂可分别减小约26%。添加牡蛎壳可使白菜根系中Cd含量减少11.0%左右；以5%的比例添加硅钙矿也可以降低根系中Cd含量,可减少8.8%,而以2%的比例添加硅钙矿使根系中的Cd含量增加了21.5%；添加蒙脱石可增加白菜根系中Cd含量,最大可增加268.9%。 (2)在10mg/kg Cd污染浓度中添加麦饭石、蒙脱石、牡蛎壳和硅钙矿可使小白菜出苗率分别增大至88.5%、87.5%、82.5%和87.0%。在1000mg/kg的Pb污染土壤中加入牡蛎壳、硅钙矿和麦饭石使出苗率增大至84.7%、82.0%和76.7%,蒙脱石的加入对小白菜的出苗率没有明显影响。 4.在碱性和中性镉铅污染土壤中加入4种土壤调理剂对土壤pH值的影响都不大。而在酸性铅原位污染土壤中添加各调理剂,牡蛎壳和硅钙矿添加后可以显著增加土壤pH值,由3.3左右增大至大于7,麦饭石加入后土壤pH值由3.3左右增大至4.6左右,而蒙脱石加入后对土壤pH值没有明显影响。