典型污染土壤的原位生態(tài)化學修復研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代化進程的推進及與之相伴隨的快速城市化過程，一系列的生態(tài)環(huán)境問題應運而生，其中，由于污染物排放到土壤環(huán)境中以及農用化學物質種類和數(shù)量增加等引起的土壤污染問題尤為突出。土壤污染由于具有隱蔽性、滯后性、累積性及難治理和修復周期長等特點，其修復問題已成為環(huán)境科學研究日益活躍的領域。本文首先針對江蘇沿江大面積農業(yè)土壤遭重金屬（尤其是鎘）的輕度污染的特點，選用六種固定劑進行鎘污染土壤的原位化學固定修復技術研究，篩選出經(jīng)濟、高效、安全的土壤固

2、定劑，提出保障農作物安全生產的控制措施。接著，針對土壤中有機污染和重金屬污染同時存在且濃度較高的問題，開展了2.4-二氯酚、銅復合污染土壤的化學淋洗及循環(huán)淋洗研究，以實現(xiàn)對2,4-二氯酚、銅復合污染土壤污染物的有效去除和淋洗液的再生回用。在以上兩部分研究的基礎上，本文將重點放在占土壤污染大部分的中度污染土壤的修復上，分別開展了典型污染物重金屬鎘，有機污染物PAHs和五氯苯酚以及重金屬鎘－和多環(huán)芳烴菲和芘復合污染土壤的生態(tài)化學修復研究，初

3、步進行了針對中、低度的單一及復合污染土壤生態(tài)化學修復的參數(shù)優(yōu)選。主要研究內容及結果如下：
　　 (1)通過野外現(xiàn)場試驗，考察了6種堿性固定劑對玉米和蘆蒿吸收鎘的抑制效果及對土壤鎘形態(tài)變化的影響。研究結果表明，各種固定劑抑制玉米吸收鎘的效果由大到小排序為：骨炭粉≈石灰>硅肥≈鈣鎂磷肥>高爐渣≈鋼渣。而這些固定劑抑制蘆蒿吸收鎘的效果從大到小的排序為：硅肥≈鈣鎂磷肥>石灰≈骨炭粉>高爐渣≈鋼渣。為達到農產品的安全，骨炭粉和石灰在玉米種

4、植時的施用量須大于0.5％，而硅肥和鈣鎂磷肥在蘆蒿種植時的施用量須大于1％，其它固定劑須施用更高量。施用幾種固定劑后土壤中水溶態(tài)、交換態(tài)、碳酸鹽結合態(tài)及鐵錳氧化物結合態(tài)鎘的含量均有所降低，其余各種形態(tài)鎘的比例增加，即土壤中有效態(tài)鎘的含量降低，促進土壤從生物可利用性高的形態(tài)向遲效態(tài)轉化。植物種類的不同會影響不同固定劑對植物吸收鎘的抑制效果。
　　 (2)進行了用環(huán)境友好的EDDS和乳酸乙酯混合液同時去除土壤中有機污染物和重金屬的潛

5、力評價、影響因素以及循環(huán)利用技術的研究。乳酸乙酯與曲拉通X-100等溶劑相比，基于其淋洗效果較好且不會形成乳化液或分層等，在土壤中2，4-DCP等物質淋洗中應用前景更好。混合淋洗液對復合污染土壤中2,4-DCP和Cu2+的洗脫很快。EDDS的加入在對Cu提取量顯著增加的同時，也帶來了對2.4-DCP洗脫效果的增加。乳酸乙酯和EDDS混合淋洗液可通過調節(jié)pH，使用001×7型樹脂及NDA150型樹脂來實現(xiàn)再生回用，特別是通過將使用后的樹脂

6、進行去除Cu和2,4-DCP而保留乳酸乙酯等，達到既保證淋洗效率又提高其經(jīng)濟性。
　　 (3)研究了一種本地生柳樹金絲垂柳對鎘的耐性和其在鎘污染土壤修復中的潛力。探討了EDTA在增強金絲垂柳對水溶液及土壤中鎘的植物提取效果及乳酸乙酯的加入對此過程的影響。金絲垂柳對鎘有較好的耐性，耐受濃度可高達25 mg/L。鎘主要富集于金絲垂柳的根部，但地上部組織對鎘的富集能力比較穩(wěn)定。結合金絲垂柳的收獲方式、生長特性、生態(tài)作用及其經(jīng)濟價值等，

7、將其用于鎘污染土壤的修復具有較好的潛力。當金絲垂柳種植密度為4株/每平方米時，其地上部對鎘去除量達到0.04 kg鎘/公頃，對土壤中鎘的總去除率為0.23％。EDTA和乳酸乙酯的聯(lián)合加入能顯著增加金絲垂柳對土壤中鎘的去除率。EDTA的使用能有效促進溶液和土壤中鎘濃度的降低，并增加金絲垂柳根，莖和葉對鎘的富集量。乳酸乙酯可用來減少強化植物修復中使用的生物難降解螯合劑EDTA等的用量。
　　 (4)研究了生態(tài)化學修復中金絲垂柳的種植

8、、土壤動物蚯蚓的放養(yǎng)及過氧化物酶分泌植物辣根和叢枝菌根真菌等加入對多環(huán)芳烴菲、芘及五氯酚在野外土壤條件下植物－土系統(tǒng)的遷移和降解的影響。
　　 a)金絲垂柳的種植(4株/m2)對土壤中菲和芘濃度的下降有促進作用。經(jīng)過45天的生長，金絲垂柳葉和莖中菲濃度分別比初始值增加了30％左右。金絲垂柳的種植對土壤中PCP濃度的下降也有促進作用，但金絲垂柳葉和莖中PCP濃度未檢出。
　　 b)蚯蚓(80條/m2)放養(yǎng)對土壤中芘和PCP

9、濃度的減少有顯著的促進作用。但對土壤中菲濃度的變化無顯著影響。有機肥秸稈的加入能加速土壤中PCP濃度衰減，45天后能有統(tǒng)計學意義上顯著的加速作用。
　　 c)乳酸乙酯的加入(W+EL組)對土壤中菲和芘濃度的降低有一定的促進作用，也能顯著增加金絲垂柳地上部組織中菲的含量。與對照組相比，在處理期內葉片中菲含量的增加達到267％，莖中菲含量的增加達到795％。
　　 d)辣根種植對土壤中芘濃度減少有顯著促進作用。其對金絲垂柳葉

10、和莖中菲含量的增加作用明顯。辣根的種植對土壤中PCP濃度的減少也有顯著促進作用。土壤中PCP濃度衰減隨著辣根種植量的增加有顯著增加。辣根與金絲垂柳間植結合真菌加入能在15天后使得土壤中老化了的PCP降解超過35％。
　　 e)真菌加入對土壤中PCP濃度降低無明顯促進作用，不同加入量所引起的效果無統(tǒng)計學意義上差異。
　　 f)組合處理對土壤中菲和芘去除效果的比較表明，幾組處理對土壤中菲濃度減少的促進作用比較接近，而對芘濃度

11、減少的促進作用的大小順序為：金絲垂柳+乳酸乙酯組>金絲垂柳+蚯蚓組＞金絲垂柳+辣根組。關于植物組織中PAHs含量的試驗，結果為：45天后葉片中菲含量的大小順序為金絲垂柳+辣根組>金絲垂柳+乳酸乙酯組>金絲垂柳+蚯蚓組，莖中菲含量的大小順序為金絲垂柳+乳酸乙酯組＞金絲垂柳+辣根組>金絲垂柳+蚯蚓組。
　　 g)組合處理對土壤中PCP去除效果的比較表明，幾組處理在45天后對土壤中PCP濃度減少的促進作用大小順序為：金絲垂柳+蚯蚓+真

12、菌組>金絲垂柳+辣根+真菌組>金絲垂柳+乳酸乙酯+蚯蚓組。其中，金絲垂柳+蚯蚓+真菌組處理15天后土壤中PCP濃度可降至初始值的12.1％。
　　 (5)研究了生態(tài)化學修復體系各組成部分對鎘、菲與芘等化合物在在復合污染條件下遷移和降解的影響。通過單一和復合污染土壤修復效果的比較，探討了復合污染時重金屬和有機物可能存在的交互作用及其在土壤修復中的作用。
　　 a)生態(tài)化學修復體系各要素對污染土壤中鎘、菲與芘的修復作用分別與

13、單一鎘污染及單獨菲與芘污染的結果接近。其中，金絲垂柳葉和莖中鎘含量也呈極顯著正相關關系。乳酸乙酯的加入對土壤中菲和芘濃度的降低及金絲垂柳葉片中菲含量的增加作用明顯，蚯蚓(80條/m2)加入15天后再將共生真菌聯(lián)合加入直到45天，對土壤中菲和芘濃度的減少有促進作用，其中，對芘濃度的衰減促進作用顯著，對葉片和莖中菲含量增加作用也很明顯。在試驗期間，金絲垂柳葉和莖中芘濃度未檢出。
　　 b)單一和復合污染土壤修復效果的比較表明：復合污