絮凝劑處理的礦區(qū)土壤腐殖酸鹽的性質(zhì)及其應(yīng)用對(duì)礦區(qū)土壤修復(fù)的影響——以北佛羅里達(dá)鈦礦區(qū)為例.pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，礦產(chǎn)的開(kāi)采成為全球化的重要組成部分。礦區(qū)土地由于受采礦設(shè)備及土壤長(zhǎng)時(shí)間露天堆放造成的水分及營(yíng)養(yǎng)元素流失的影響，與普通土壤相比礦區(qū)土地的生產(chǎn)力顯著下降。利用腐殖酸或其鹽類提高土壤生產(chǎn)力是土地修復(fù)常用的手段之一，然而，目前的研究主要側(cè)重于經(jīng)過(guò)專門處理的商業(yè)腐殖質(zhì)及其鹽類對(duì)土壤生產(chǎn)力提高的研究。
　　礦區(qū)腐殖酸鹽通常通過(guò)絮凝劑的處理得到。很多研究已經(jīng)表明，不同類型絮凝劑進(jìn)入土壤后會(huì)對(duì)土壤的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不同影響，因此土壤

2、的修復(fù)效果不僅與腐殖酸鹽的來(lái)源和性質(zhì)緊密相關(guān)，還同獲取腐殖酸鹽的方法有關(guān)，采用不同類型絮凝劑處理后的腐殖酸鹽對(duì)礦區(qū)土壤的修復(fù)效果需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行進(jìn)一步研究和驗(yàn)證。為此，本論文從北佛羅里達(dá)鈦礦區(qū)采集4種不同類型絮凝劑處理的腐殖酸鹽(PM、AP、AH、FH)為研究對(duì)象，CH（未經(jīng)絮凝劑處理的腐殖質(zhì)）為對(duì)照，先后進(jìn)行了批實(shí)驗(yàn)、毒性實(shí)驗(yàn)和模擬礦區(qū)實(shí)驗(yàn)，并在此基礎(chǔ)上評(píng)估了雨水淋溶和施加石灰兩種方法對(duì)腐殖酸鹽毒性和對(duì)其化學(xué)性質(zhì)的影響。其研究結(jié)果一方

3、面為礦區(qū)絮凝腐殖酸鹽過(guò)程中選取適用于礦區(qū)修復(fù)的絮凝劑提供了依據(jù)，同時(shí)為礦區(qū)土壤的修復(fù)提供了新的思路并實(shí)現(xiàn)了礦區(qū)廢棄物的無(wú)害化和資源化。主要研究結(jié)論如下:
　　(1)不同類型絮凝劑處理的礦區(qū)腐殖酸鹽的批實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，AP、PM、FH和AH的有機(jī)質(zhì)含量、容積密度以及腐殖化程度表現(xiàn)出明顯的佛羅里達(dá)土壤Bh層的特性，即高有機(jī)質(zhì)含量(～55％)和腐殖化程度(E4/E61.53～1.84)及低容積密度(＜0.70)，并且它們不會(huì)隨不同類型絮凝

4、劑的加入而發(fā)生顯著變化。腐殖酸鹽pH、總元素含量、植物可利用營(yíng)養(yǎng)元素含量及單體鋁含量等其他腐殖酸特點(diǎn)不僅表現(xiàn)出佛羅里達(dá)土壤Bh層的特性，而且它們也會(huì)隨絮凝劑的不同而發(fā)生變化的。AP呈現(xiàn)低pH和高單體鋁含量(pH3.6和301.7 mg kg-1)，PM的植物可利用Ca、Mg含量最高(985.5和199.2 mg kg-1)。
　　(2)不同類型絮凝劑處理的腐殖酸鹽的毒性實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，沒(méi)有經(jīng)過(guò)絮凝劑處理的礦區(qū)腐殖酸鹽對(duì)植物表現(xiàn)出毒性

5、，并且其毒性隨著絮凝劑的變化而不同。與CH相比，PM表現(xiàn)出低毒性(RE＜0.25)，AH表現(xiàn)出高毒性(RE＞0.75)，AP和FH表現(xiàn)出中度毒性(0.25＜RE＜0.75)。通過(guò)對(duì)腐殖酸鹽特點(diǎn)與根長(zhǎng)的線性回歸分析表明，腐殖酸鹽pH及單體鋁含量同腐殖酸鹽毒性有顯著相關(guān)性。pH對(duì)腐殖質(zhì)毒性有顯著的正相關(guān)(R2=0.9567，p＜0.05)，而單體鋁的含量則呈顯著負(fù)相關(guān)(R2=0.7728，p＜0.05)。
　　(3)雨水淋溶和施加石灰

6、兩種方法對(duì)不同類型絮凝劑處理的腐殖酸鹽的毒性和化學(xué)性質(zhì)影響的結(jié)果表明，兩種措施都能有效的提高腐殖酸鹽pH并且減少腐殖酸鹽中單體鋁含量。腐殖酸鹽pH值的增加和單體鋁含量的減少也是腐殖酸鹽毒性降低的原因。同時(shí)，石灰的加入可以增加腐殖酸鹽可交換鈣的含量，這可能也是石灰可以降低腐殖酸鹽毒性的另一個(gè)原因。除了鉀、銅和錳以外，1％和4％比例石灰處理都可以提高腐殖酸鹽植物可利用營(yíng)養(yǎng)元素含量。同時(shí)，石灰不僅可以降低腐殖質(zhì)毒性到無(wú)毒性，而且可以促進(jìn)植物生

7、長(zhǎng)。與石灰處理相比，由于淋溶將減少腐殖酸鹽中植物可利用營(yíng)養(yǎng)元素的含量，因此從長(zhǎng)期角度講這種方法可能會(huì)造成腐殖酸鹽植物營(yíng)養(yǎng)元素缺乏從而限制植物生長(zhǎng)。
　　(4)不同類型絮凝劑處理的腐殖酸鹽(PM和FH)、礦區(qū)表層土壤和尾渣按一定比例模擬礦區(qū)土地實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，PM/FH對(duì)生菜表現(xiàn)出的毒性在松樹(shù)模擬礦區(qū)實(shí)驗(yàn)中沒(méi)有表現(xiàn)出來(lái)。因此，PM/FH可以應(yīng)用到佛羅里達(dá)太礦區(qū)的土壤修復(fù)中?？紤]到高的混合比例將帶來(lái)更好的經(jīng)濟(jì)有效性，因此PM/FH以高比