砷鎘超標農(nóng)田鈍化劑的篩選及調(diào)控效應(yīng)研究.pdf

1、近年來，土地重金屬污染問題已成為當今土壤污染問題中污染面積較廣、危害嚴重的環(huán)境問題之一?；瘜W(xué)鈍化修復(fù)技術(shù)作為一項行之有效的土壤重金屬污染修復(fù)技術(shù)，由于簡單、快捷和經(jīng)濟高效等特點受到廣泛關(guān)注，尋找高效的鈍化材料及生產(chǎn)性能良好的鈍化劑成為該技術(shù)的熱點和難點。在此方面，以往的研究多集中于針對單一重金屬的鈍化劑研究，我國土壤重金屬污染多表現(xiàn)為復(fù)合污染，尤其以砷鎘復(fù)合超標問題突出，對砷鎘超標農(nóng)田的鈍化修復(fù)與安全利用，成為當今農(nóng)業(yè)環(huán)境學(xué)科面臨的突出

2、問題。本文以砷鎘超標農(nóng)田為主要研究對象，篩選和制備出了多種對砷鎘具有良好的吸附性能的功能性材料，并以土壤培養(yǎng)試驗和盆栽試驗為手段，探討各材料對土壤中砷鎘的鈍化效果，明確不同材料對砷鎘超標農(nóng)田的調(diào)控效應(yīng)，初步建立砷鎘高風(fēng)險農(nóng)田的安全利用模式，為砷鎘超標農(nóng)田安全生產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)。全文主要研究結(jié)果如下:
　　1.通過比較不同材料對溶液中As(Ⅴ)和Cd的吸附能力，當溶液中As(Ⅴ)濃度為10mg·L-1時，研究發(fā)現(xiàn)零價鐵、鐵改性生物炭，

3、酸改赤泥、鐵改性炭黑對砷的吸附能力較強，對As(Ⅴ)的去除率在70％以上，其它材料如赤泥、膨潤土、天然沸石等的吸附能力較低;對Cd而言，在pH值為5.5條件下，Cd濃度為5mg·L-1的溶液中，除了濃酸改性赤泥和膨潤土吸附能力較弱之外，其余材料如零價鐵、生物炭及改性生物炭等對水溶液Cd的去除率也均在70％以上?？傮w而言，鐵改性生物炭、零價鐵等對Cd和As(Ⅴ)均具有良好吸附性能。
　　2.不同類型生物炭及其鐵改性材料對砷鎘吸附試驗

4、的研究表明，其吸附過程能很好地符合吸附動力學(xué)準二級方程，決定系數(shù)為0.98-1.00，計算求得的理論平衡吸附量與試驗中所得最大平衡吸附量結(jié)果基本吻合;不同農(nóng)業(yè)廢棄物秸稈生物炭及其鐵改性材料對As(Ⅴ)、Cd的等溫吸附過程符合Freundlich等溫吸附方程，相關(guān)系數(shù)均在0.71以上，這表明這些材料對于As(Ⅴ)、Cd的吸附以物理吸附過程為主，化學(xué)吸附過程為輔。
　　3.將不同類型秸稈（玉米、稻草、雜草）制備的鐵改性生物炭材料按照1

5、％、2％和4％比例添加到土壤中，經(jīng)過一段時間土壤培養(yǎng)試驗，結(jié)果表明，各比例鐵改性生物炭均可顯著降低土壤中NaHCO3提取態(tài)砷、EDTA提取態(tài)Cd含量，其中，添加量為4％的鐵改性草炭對砷鎘具有最佳鈍化效果，對土壤有效態(tài)As、Cd鈍化效率分別為13.5％、42.9％，這種固定效應(yīng)主要與土壤中活性砷、鎘向殘渣態(tài)的轉(zhuǎn)化過程有關(guān)。
　　4.盆栽試驗的結(jié)果表明，鐵改性生物炭及其與零價鐵的不同組合配比材料施入土壤后，對小白菜生長構(gòu)成明顯影響。與

6、對照比較，隨著施入土壤鐵改性生物炭量的增加，其生物量也顯著增加（P＜0.05），而1％處理的生物量有所下降;在鐵改性生物炭與零價鐵聯(lián)合作用下，作物的生長得到了明顯改善，增產(chǎn)效應(yīng)明顯，尤其是1％鐵改性生物炭分別與0.1％、0.5％零價鐵聯(lián)合作用下，生物量相比對照分別增加了63.4％和71.8％，比零價鐵單獨施用時顯著增加（P＜0.05）。
　　5.將不同比例的生物炭、鐵改性生物炭及零價鐵配合施用入土壤后，小白菜吸收砷鎘的狀況也發(fā)生了

7、明顯的變化。單獨施用鐵改性生物炭可導(dǎo)致小白菜吸收砷鎘的量大大降低，其中，1％及4％處理下的對砷降低幅度分別達33.3％、42.9％，相應(yīng)處理對Cd降低的幅度為27.4％、45.2％。而生物炭處理下，雖然其表現(xiàn)出對Cd鈍化修復(fù)的良好效果，卻導(dǎo)致植物吸收As含量增加，鐵改性生物炭與零價鐵的配合施用下，以4％鐵改性生物炭+0.5％零價鐵處理、1％鐵改性生物炭+0.1％零價鐵處理、1％鐵改性生物炭+1％零價鐵處理對砷鎘超標農(nóng)田的鈍化效果較好，其