【摘要】：土壤重金屬污染已成為全球亟待解決的環(huán)境問題之一。為了強(qiáng)化土壤重金屬鎘(Cd)、鉛(Pb)和鋅(Zn)去除效率,本文通過振蕩淋洗試驗(yàn)研究聚環(huán)氧琥珀酸(PESA)濃度、pH和淋洗時(shí)間對(duì)雅安和攀枝花兩種礦山污染土壤(土壤A和土壤B)重金屬去除效率的影響和淋洗條件優(yōu)化,探討了抗壞血酸、連二亞硫酸鈉和二氧化硫脲三種還原劑對(duì)其重金屬去除效率的強(qiáng)化作用及環(huán)境效應(yīng)。主要研究結(jié)論分述如下:(1)PESA能夠有效的去除土壤Cd、Pb和Zn,淋洗劑濃度、pH和淋洗時(shí)間均是影響淋洗效率的主要因素。總體上,土壤Cd、Pb和Zn的去除效率隨淋洗劑PESA濃度的增加均呈冪函數(shù)變化,隨淋洗液pH增加呈線性或?qū)?shù)函數(shù)變化,而隨淋洗時(shí)間呈冪函數(shù)增加(P0.01)。(2)三因素五水平的二次回歸正交旋轉(zhuǎn)優(yōu)化試驗(yàn)(QRRD)的回歸模型能夠準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)Cd、Pb和Zn的去除效率。兩種土壤Cd、Pb和Zn去除效率最佳的淋洗條件為39.08 mmol L~(-1)、pH 3.16、2.08 h(土壤A)和38.07 mmol L~(-1)、pH 3.16、2.42 h(土壤B)。在理論最佳淋洗條件下,驗(yàn)證性試驗(yàn)得出土壤Cd、Pb和Zn預(yù)測(cè)值較試驗(yàn)值偏差為1.05-5.59%。(3)抗壞血酸、連二亞硫酸鈉和二氧化硫脲三種還原劑均能夠有效增強(qiáng)PESA對(duì)土壤Cd、Pb和Zn的淋洗去除效率。隨還原劑濃度增加,重金屬去除效率逐漸增加或先增加后趨于平衡。與PESA單獨(dú)淋洗相比,Cd、Pb和Zn去除效率增加幅度分別達(dá)3.51-9.73%、4.30-17.53%和5.11-15.00%(土壤A),4.30-9.83%、4.10-16.03%和2.71-15.83%(土壤B),以0.03 mol L~(-1)連二亞硫酸鈉與PESA復(fù)合對(duì)Cd、Pb和Zn的淋洗效率最佳(除土壤B的鉛)。(4)PESA單獨(dú)淋洗或與還原劑復(fù)合淋洗后,兩種土壤Cd、Pb和Zn的可交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)、鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)、有機(jī)結(jié)合態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)的含量均下降。除PESA+連二亞硫酸鈉和PESA+二氧化硫脲對(duì)土壤A的有機(jī)結(jié)合態(tài)鎘、PESA+抗壞血酸和PESA+二氧化硫脲對(duì)土壤B的可交換態(tài)鎘、PESA+二氧化硫脲對(duì)土壤A的殘?jiān)鼞B(tài)鋅以及三種還原劑對(duì)土壤A的可交換態(tài)鉛和土壤B的可交換態(tài)鋅外,復(fù)合淋洗后土壤其余各形態(tài)的重金屬含量均低于PESA單獨(dú)淋洗。(5)抗壞血酸、連二亞硫酸鈉和二氧化硫脲與PESA復(fù)合淋洗后兩種土壤的全氮、全磷和全鉀含量無顯著變化(P0.05)。較單獨(dú)的PESA淋洗,還原劑的加入有助于減少有機(jī)質(zhì)、速效氮、速效磷和速效鉀的損失(除PESA和連二亞硫酸鈉淋洗土壤B的速效磷)。
【圖文】：

兩種土壤鉛和鋅的去除效率趨于平衡，可能是因?yàn)镻ESA不僅會(huì)絡(luò)合污染土壤中的目標(biāo)重金屬離子，由于其低選擇性的特性，部分的PESA會(huì)被土壤中的Ca、Fe、Mg、K等陽離子所消耗，形成競(jìng)爭(zhēng)性絡(luò)合，使目標(biāo)重金屬的去除效率趨向于平穩(wěn) (Zhang et al.2010; Kim et al., 2016; 鄧紅俠等, 2017)�？傮w上，土壤鎘、鉛和鋅的去除效率隨淋洗劑濃度的增加均呈冪函數(shù)變化 (表3.2， P < 0.01)。土壤重金屬的去除率不僅與淋洗劑有關(guān)，也與土壤本身的物理化學(xué)性質(zhì)有關(guān) (Xuet al., 2014)。PESA對(duì)土壤A的鎘、鉛和鋅的淋洗效率高于土壤B，這可能是因?yàn)橥寥繟的有機(jī)質(zhì)和粘粒含量低于土壤B。有機(jī)質(zhì)的主要成分為腐殖質(zhì)，其活性部分腐殖酸能夠絡(luò)合重金屬，此外，土壤粘粒含量越高，對(duì)重金屬離子的吸附作用越強(qiáng)，越不利于重金屬的解吸 (Zhang et al., 2014; 梁振飛等, 2015; Ferraro et al., 2016; 丁寧等,2017)。綜合考慮三種重金屬的去除效率和淋洗成本，后續(xù)試驗(yàn)PESA的濃度選擇30mmol L-1。土壤 A 土壤 B

3.1.3 時(shí)間土壤重金屬淋洗的過程是一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡的過程，包括吸附和解吸的兩部分。淋洗劑與污染土壤的反應(yīng)時(shí)間是影響重金屬淋洗效率的重要因素之一，要實(shí)現(xiàn)高去除率需要合適的反應(yīng)時(shí)間 (Wu et al., 2015; 黎詩(shī)宏等, 2017)。研究結(jié)果表明，當(dāng)淋洗劑的濃度為30 mmol L-1，pH為3.0時(shí)，鎘、鉛和鋅淋洗效率隨淋洗時(shí)間呈冪函數(shù)增加 (表3.2，P < 0.01)。當(dāng)淋洗時(shí)間增加至2 h，兩種土壤鉛和鋅的淋洗效率均顯著增加。當(dāng)淋洗時(shí)間為2 h時(shí)，，土壤A的鉛和鋅的淋洗效率分別為72.79 %和47.73 %，土壤B為61.13 %和43.31 %，進(jìn)一步增加淋洗時(shí)間，其淋洗效率無顯著變化 (P > 0.05)。而土壤A和B的鎘淋洗效率分別在淋洗時(shí)間為1.0 h和0.5 h時(shí)，達(dá)到平衡，其淋洗效率分別為70.28 %和59.25 % (圖3.3)。這與孫濤 (2015)利用檸檬酸去除土壤4種重金屬 (Cd、Cu、Pb 和Zn)的變化趨勢(shì)一致。圖 3.2 不同的 pH 對(duì)土壤金屬去除效率的影響Fig. 3.2 Effect of PESA pH on the Cd, Pb and Zn removal efficiencies from soils.
【學(xué)位授予單位】：四川農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：X53

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本文編號(hào)：2619615