粉煤灰污泥混料改良灰岩质土壤重金属累积状况

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1、http://www.paper.edu.cn粉煤灰污泥混料改良灰岩质土壤重金属累积状况牛花朋，李胜荣，申俊峰，杜莉丽，要梅娟（中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室，岩石圈构造、深部过程及探测技术教育部重点实验室，北京100083）摘要：鉴于利用固体废弃物科学配比实施改良或重建石灰岩矿山退化土壤进行生态（植被）修复的研究还少见公开报道，本文拟通过盆栽试验研究以粉煤灰和污泥混合物为主料改良石灰岩质土壤后对玉米生长发育的影响，根据重金属富集系数，探讨重金属在土壤和玉米中的累积状况。试验结果表明：灰岩质土壤中添加粉煤灰污泥混合物后能显著促进玉米的生长和提高玉米的干物重

2、，其中以1：1重量比处理玉米的平均株高、株径及根部、地上部、总干物重分别是对照样的1.56、1.71、1.36、3.81和2.37倍。以不同配比添加混合物后的土壤相对于国家土壤背景值和国家土壤环境质量标准，Hg和Cd表现强烈富集，整体符合国家二级土壤质量标准，且玉米根部几乎所有有害元素的含量均高于对照组，而地上部分除Cu、Zn外均显著低于对照组，但均未达到玉米毒害浓度。另外，在土壤中添加混合物后玉米中几乎所有的有害元素主要累积在根部，有利于其地上部分的生长，减少了通过食物链危害人类的机率。关键词：粉煤灰；污泥；灰岩质土壤；土壤重构；矿山环境治理土地是人类赖以生存的重要部

3、分。我国人多地少，采矿等人为活动引起的土地和环境破[1]2坏，量大面广且欠帐较多。截止到目前，我国各种工矿废弃地累计超过400万hm，目前2仍以每年3.3～4.7万hm的速度增加。因此土地复垦已成为我国一项十分紧迫的任务。为使复垦土壤达到最优的生产力，构造一个最优的土壤物理、化学和生物条件是十分重要的，同[2]时还应采取有效的污染处理与防治措施，减轻或消除土壤以及对作物的污染。我国每年产生大量的固体废弃物，如粉煤灰的年产生量是11535.66万吨，污水沉淀物[3]（以下简称污泥）年产生量为1762.78万吨。由于粉煤灰、污泥是很好的植物养分来源和土壤理化性状的改良剂，因

4、此，粉煤灰、污泥的土地利用是目前这些废弃物处置的首选方法之一，且经研究发现，相对于单一废弃物改良，多种固体废弃物配施改良土壤能够体现出多[4-6]方面的优点。近年来，相关学者主要开展了利用废弃物配施改良沙漠、沙化地、盐碱地[6-11]等退化土地的研究工作，而利用固体废弃物尤其是多种废弃物通过科学配比实施改良或[12]重建石灰岩矿山退化土壤进行生态（植被）修复的研究还少见公开报道。本文旨在针对灰岩质土壤往往pH高、有效养分含量低、保水性差、易板结龟裂、耕性差等特点，通过以粉煤灰和污泥混合物为主料改良石灰岩质土壤的盆栽试验研究，探讨粉煤灰污泥混合物重建灰岩质土壤的可行性，为

5、固体废弃物在石灰岩矿区复垦中的应用提供可行性依据，达到既能充分利用这些固体废弃物资源又能实现矿山环境治理的多重目的。基金项目：中国教育部博士点基金项目（20030491010）作者简介：牛华朋（1979—），女，河南南阳人，博士研究生，矿物学、岩石学、矿床学专业，研究方向：环境与生命矿物学。1http://www.paper.edu.cn1材料与方法1.1供试材料试验用粉煤灰取自河北鹿泉高井电厂储灰池，污泥取自鹿泉二街排污水库。粉煤灰、污泥理化性质见表1。试验用土壤是取自鹿泉市石灰岩矿山开采后废弃的土、石，这是一种-1石灰岩土，其pH值8.35[m（土）：m（去离子水）

6、＝1：5]，碱解氮40.6mgkg，有效磷8.07-1-13mgkg，有效钾78.0mgkg，目前总储量大概有250万m。1.2研究方法1.2.1盆栽实验粉煤灰和污泥按1：1表1试验用粉煤灰和水库污泥的理化性质Table1Generalpropertiesofcoalflyashand重量比混合并搅拌均匀，密封堆置一个月，sedimentsamples以实现粉煤灰污泥充分熟化反应。然后分别粉煤灰(Flyash)污泥(Sewagesludge)以1：1和1：2重量比向灰岩质土壤(风干pH8.718.01并过4mm筛)中添加粉煤灰和污泥混合物，P（ppm）142.33（10

7、.29）33.70（0.85）K（ppm）102.83（0.45）228.37（25.04）配成两种人工土壤，编号分别为L11、L12，Ca（ppm）4109.82（23.88）11343.49（177.29）每处理各五个重复。另设灰岩质土壤空白对Mg（ppm）712.88（8.31）404.65（6.38）照样（编号L01），三个重复。不同配比的Fe（ppm）279.05（2.84）228.70（11.32）土壤等体积装盆，种植三颗玉米（玉米事先Mn（ppm）9.30（0.21）84.84（3.04）Cu（ppm）6.20（0.42）6