人工模拟铅镉污染土壤钝化修复的效果评价及机理研究

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1、学校代号10532学号S150300416分类号X53密级硕士学位论文人工模拟铅镉污染土壤钝化修复的效果评价及机理研究学位申请人姓名赵庆圆培养单位环境科学与工程学院导师姓名及职称李小明教授陈灿研究员学科专业环境科学与工程研究方向土壤重金属污染控制技术论文提交日期2018年5月25日学校代号：10532学号：S150300416密级：湖南大学硕士学位论文人工模拟铅镉污染土壤钝化修复的效果评价及机理研究学位申请人姓名：赵庆圆导师姓名及职称：李小明教授陈灿研究员培养单位：环境科学与工程学院专业名称：环境科学与工程论文提交日期：2018

2、年05月25日论文答辩日期：2018年06月03日答辩委员会主席：黄丹莲教授StudyonEffectandMechanismofPassivationRemediationofSimulatedLeadandCadmiumContaminatedSoilbyZHAOQingyuanB.E.(NorthChinaUniversityOfWaterResourcesAndElectricPower)2015AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedeg

3、reeofMasterofEngineeringinEnvironmentalScience&EngineeringintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorProfessorLIXiaomingAndSeniorscientistCHENCanJune，2018人工模拟铅镉污染土壤钝化修复的效果评价及机理研究摘要因为具有操作简便、成本较低、见效快且效果明显等优点，目前，原位钝化/稳定化修复技术已被广泛用于修复治理土壤重金属污染的工作中，这种技术主要在土壤中添加不同的钝化材料，通

4、过调节和改变土壤环境以及土壤重金属的理化性质，使重金属产生吸附、表面络合、氧化-还原、溶解/沉淀、离子交换等一系列物理化学反应，从而降低其移动性及生物有效性，以达到修复污染土壤的目的。该技术应用的核心是针对不同的土壤环境以及不同种类和特性的重金属而筛选和施用最合适的钝化剂材料。本文在查阅大量国内外关于土壤重金属污染修复研究文献的基础上，以长沙市望城区一试验水稻田土壤为研究对象，通过人工添加一定量的重金属污染物而模拟培养铅（Pb）、镉（Cd）重金属污染土壤，并将其作为实验土壤。首先，利用3种不同溶解性的磷酸盐材料（磷酸二氢氨、过磷

5、酸钙、羟基磷灰石）钝化处理模拟Pb、Cd重金属污染土壤，通过乙二胺四乙酸二钠盐（EDTA）浸取法、生物可利用性提取（physiologicallybasedextractiontest,PBET）实验研究不同磷酸盐钝化处理对土壤重金属Pb、Cd的植物可利用性以及生物有效性的影响，评价和比较3种磷酸盐对重金属Pb、Cd的钝化效果，在此基础上确定合适的磷酸盐种类以及磷酸盐的最佳施用量。然后，选用过磷酸钙、腐殖酸、粉煤灰及其复配组合钝化处理人工模拟Pb、Cd污染土壤，并采用CaCl2浸取法、三乙三胺五乙酸(DTPA)浸取法以及BCR形

6、态分级实验评价其钝化效果，通过Pearson相关矩阵法分析土壤pH值和速效磷含量与土壤CaCl2和DTPA浸取态Pb、Cd含量的相关性来探讨过磷酸钙、腐殖酸、粉煤灰及其复配组合钝化处理Pb、Cd污染土壤的影响因素。最后，利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜能谱(SEM-EDS)分析土壤表面微观形态与结构，进一步探究其钝化机制。主要研究结果如下：（1）添加3种不同溶解性的磷酸盐材料均能不同程度的降低土壤重金属Pb、Cd的植物可利用性和生物有效性，且钝化效果与磷酸盐的种类以及施用量多少有关，其钝化效果排序为：磷酸二氢铵>过磷酸

7、钙>羟基磷灰石，对于同种磷酸盐材料，磷酸盐施加量越多，效果越好；添加磷酸二氢铵和过磷酸钙可以使土壤pH值降低，酸性的土壤溶液有利于磷酸盐以及重金属化合物的溶解，从而更容易形成重金属磷酸盐沉淀，因此，施用磷酸二氢铵和过磷酸钙的效果要比施用羟基磷灰石好；对于磷酸二氢铵和过磷酸钙来说，磷酸二氢铵钝化土壤重金属的效率较过磷酸钙高，但是磷酸二氢铵属于极易溶的磷酸盐，过量施用有造成水体富营养化的风险，应谨慎使用；而对于钝化效果较低的过磷酸钙，可以考虑将II硕士学位论文其与其它钝化剂联合施用，以确保其更好的修复效果，同时还能避免对土壤环境造成

8、的不利影响。（2）除了腐殖酸单一处理，其他不同钝化处理均能降低土壤CaCl2和DTPA提取态Pb、Cd含量，其中先添加过磷酸钙和腐殖酸，然后再添加粉煤灰的联合处理实验组效果最佳；施用磷酸盐、腐殖酸和粉煤灰可以有效改变重金属Pb、Cd的化学形态，促使两种重金属由迁