白银市城郊重污染农田土壤的化学淋洗修复研究

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1、密级：中国科学院大学UniversityofChineseAcademyofSciences硕士学位论文二O一三年六月ByBingfanYANGADissertationSubmittedtoTheUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofMasterofAgricultureKeyLaboratoryofSoBEnvironmentandPollutionRemediationInstituteo

2、fSoilScience，ChineseAcademyofSciencesNanjing，ChinaJune2013本研究受“甘肃省白银市城郊东大沟流域重金属污染土壤修复示范工程”项目(GSLYZB．1101)，国家高技术研究发展计划(863)课题“农业种植园区肥料与农药污染土壤修复技术及示范(2012AA06A204)”ACKNOWLEDGEMENTS：资助!ThepresentresearchwassupportedbytheRemediationDemonstrationProject．ofHeavyMetalConta

3、minatedAgriculturalSoilinDongdagouCatchment，SuburbofBaiyinCity(GSLYZB一1101)，andNationalHigh—TechR&DProgramofChina(863Program)‘‘RemediationTechnologiesandTheirDemonstrationsofAgriculturalSoilsContaminatedbyApplicationofFertilizersandPesticides(2012AA06A204)"．摘要由于能够彻底

4、、高效地去除土壤重金属，化学淋洗技术已成为实际土壤治理工程中的常用方法之一，该技术在重金属高污染农田土壤治理中的应用将有利于探索新的土壤污染治理模式。同时，淋洗修复对农田土壤性质的影响及淋洗后土壤可否继续农用尚需探讨。因此，本文以白银市东大沟流域污灌农田土壤为对象，研究了镉(Cd)、铜(Cu)、铅(Pb)、锌(zn)复合污染土壤的化学淋洗修复技术和工程实例，并对化学淋洗后的土壤进行改良培肥，评价其改良效果和农产品重金属质量风险。主要结论如下：(1)振荡淋洗试验表明，乙二胺四乙酸二钠盐(EDTA)浓度、淋洗时间、液固比、淋洗次数

5、均对土壤中重金属的去除有明显影响，淋洗剂浓度和液固比越高、淋洗时间越长、淋洗次数越多，对重金属的去除效果越好。同时淋洗前后土壤重金属的连续浸提(BCR法)形态分级结果说明，EDTA对土壤中交换态、碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态重金属的去除效果明显，但不能有效去除污染土壤中有机及硫化物态和残余态土壤重金属。(2)与振荡淋洗相比，渗透式淋洗法操作简便且淋洗效率更高，适于实际应用。土柱淋洗试验中，以液土比3：l、50mMEDTA进行淋洗，对Cd、Cu、Pb、zn的总去除率分别为90％，88％，90％和65％。还原剂与EDTA混合液淋

6、洗有助于提高对土壤重金属的去除效果。回收试验结果表明，氯化铁(FeCl3)．氢氧化钠(NaOH)碱性沉淀法处理后的洗出液可继续用于土壤淋洗，循环利用5次后，洗出液对土壤中Cd、Cu、Pb、Zn的去除效果分别为新鲜淋洗剂的59％，38％，25％和36％。(3)野外中试结果表明，渗透式淋洗对研究区污染土壤中重金属去除效果显著。因野外与室内试验条件不同，还原剂与EDTA混合淋洗的效果与EDTA单独淋洗差异不显著。使用50mMEDTA以液土比5：1淋洗时效果最佳，对Cd、Cu、Pb和zn的去除率分别为81．7％、68．8％、73．4％

7、和65．9％。淋洗后土壤养分损失不显著，各养分浓度在中级及以上。(4)淋洗后土壤中二乙烯三胺五乙酸(DTPA)提取态重金属浓度显著下降，但DTPA提取态浓度占土壤中重金属全量的百分比显著提高。如DTPA提取态Cd占其全量的百分比由44％提高至69％。添加改良剂钙镁磷肥和氧化钙可有效降低土壤中重金属的DTPA提取态浓度。随后的盆栽试验中，淋洗后土壤上种植的油菜中重金属浓度比淋洗前的显著降低，但其生物量最小。添加改良剂结合施用有机肥可有效提高油菜生物量并降低其地上部重金属吸收性，Cd浓度接近国家限量标准。表明改良培肥措施可显著改善

8、EDTA淋洗后土壤的理化和生物学性状及重金属有效性，虽然第一季种植的蔬菜仍存在一定的重金属污染风险。关键词：农田土壤，重金属，淋洗，乙二胺四乙酸(EDTA)，培肥改良摘要IIAbstractRemediationofHeavyMetalContaminatedAgricult