納米羥基磷灰石對重金屬污染農(nóng)用土壤的修復(fù)研究.pdf

1、隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，多種具有潛在毒性的重金屬進(jìn)入人類生存的環(huán)境，引起農(nóng)用土壤重金屬污染及其導(dǎo)致的土壤生產(chǎn)能力下降、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量降低等問題備受關(guān)注。施用改良劑是修復(fù)重金屬污染農(nóng)用土壤的有效方法之一。含磷材料可用于穩(wěn)定化土壤重金屬，而納米顆粒具有比表面積大、反應(yīng)活性高、吸附性能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在環(huán)境修復(fù)中漸漸受到重視。粉煤灰、石灰、人造沸石等因其吸附性能好、來源范圍廣、材料價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)也倍受研究者親睞。本文將納米羥基磷灰石(nano-HAP)等

2、多種土壤改良劑應(yīng)用于修復(fù)重金屬污染農(nóng)用土壤，研究改良劑對重金屬復(fù)合污染農(nóng)用土壤的穩(wěn)定化效果，通過溶液吸附實(shí)驗(yàn)和室內(nèi)培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)，研究nano-HAP對土壤吸附解吸重金屬離子的影響和污染土壤作物生長的影響。主要研究結(jié)論如下:
　　1)以富陽重金屬污染農(nóng)用土壤為對象，該土壤Cd含量為6.025 mg/kg，Cd含量嚴(yán)重超標(biāo)，同時(shí)也存在一定的Cu、Zn、Pb污染。本文采用nano-HAP、石灰、粉煤灰和人造沸石四種改良劑修復(fù)該污染土壤，結(jié)果

3、顯示，改良劑施加均能顯著提高土壤pH值，影響程度大小為:粉煤灰＞人造沸石＞石灰＞nano-HAP，且都能有效降低土壤水溶態(tài)和生物有效態(tài)Cu、Cd、Zn、Pb含量。其中，nano-HAP對治理Cd、Pb污染土壤的效果較好，施加量為5％時(shí)，Cd、Pb生物有效態(tài)含量分別可降低64.7％和94.8％。粉煤灰對治理Cu污染土壤的效果較好，施加量為5％時(shí)，Cu生物有效態(tài)含量可降低31.6％。石灰對治理Zn污染土壤的效果較好，施加量為5％時(shí)，Zn生物

4、有效態(tài)含量可降低79.9％。改良劑的施加均能促進(jìn)土壤中重金屬形態(tài)由可交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)向鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)、有機(jī)結(jié)合態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)轉(zhuǎn)變。從上述研究可知，由于富陽污染土壤主要為Cd污染土壤，因此與其他改良劑相比，nano-HAP更適用于改良該污染土壤。
　　2)為深入研究nano-HAP對重金屬的吸附機(jī)制，本文采用nano-HAP對具有不同理化性質(zhì)的土壤進(jìn)行重金屬吸附-解吸實(shí)驗(yàn)。研究發(fā)現(xiàn)，土壤對重金屬的吸附可用Langmuir方程描述，

5、重金屬在土壤中親和力順序?yàn)?Pb(Ⅱ)＞Cu(Ⅱ)＞Cd(Ⅱ)＞Zn(Ⅱ)。安吉土(AS)的pH值、土壤有機(jī)質(zhì)(OM)和陽離子交換量(CEC)均高于富陽土(FS)和華家池土(HS)，因此具有更強(qiáng)的吸附性能，土壤本身重金屬含量對重金屬離子的吸附特性并無顯著影響。nano-HAP的施加顯著提高了土壤對重金屬的吸附量和吸附親和力，添加量為3％時(shí)，AS、FS、HS的KCu值分別提高0.4、0.1、3.0倍，KPb值分別提高2.5、3.4、13.

6、7倍，KCd值分別提高3.1、1.4、3.4倍，KZn值分別提高0.6、1.8、5.6倍，nano-HAP對pH值、OM、CEC含量較低的土壤具有更顯著的改良吸附作用。nano-HAP的施加同時(shí)也降低了重金屬的解吸百分?jǐn)?shù)。
　　3)為考察污染nano-HAP的安全施用閾值以及施加nano-HAP后對葉菜類作物的影響，本文采用盆栽實(shí)驗(yàn)研究不同濃度nano-HAP施加下對白菜和空心菜生長特性的影響，結(jié)果表明，施加不同濃度nano-HA

7、P均能有效減輕重金屬毒害癥狀，促進(jìn)白菜和空心菜生長，提高白菜和空心菜生物量、葉綠素含量和營養(yǎng)元素P、S、K素的吸收量，減少白菜和空心菜對重金屬Cd、Cu、Zn、Pb的吸收，施加量為5％時(shí)，白菜和空心菜可食部分即地上部Cd含量從5.97 mg/kg和7.33mg/kg降至1.28 mg/kg和3.51 mg/kg，分別降低78.5％和52.1％。白菜對各重金屬的吸收量均比空心菜低。同時(shí)，低濃度的nano-HAP能降低白菜和空心菜葉片中的M