不同改良剂对镉污染土壤的修复作用及其机理研究

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随着现代工农业的迅速发展,城市化进程的加快,土壤重金属污染日益严重,已成为一个世界性的环境问题,引起了人们的广泛关注。施用改良剂是修复重金属污染土壤的有效方法之一。本文通过溶液吸附试验和室内培养试验,研究了几种供试改良剂对溶液中Cd的吸附行为和改良剂施用对污染土壤中Cd形态分布的影响,并得到以下结论:(1)在50~150mg/L的浓度范围内,随着溶液初始Cd浓度增加,达到吸附平衡时改良剂对Cd的吸附量也随之增加。改良剂14对溶液中Cd的最大吸附量分别为49.110、33.557、34.364、20.243mg/kg。吸附等温线可用Langmuir方程拟合,吸附机理为单分子层吸附。(2)改良剂对Cd的吸附量随吸附时间延长,在初始阶段吸附量迅速增加,而后增加缓慢,并最终达到平衡状态。拟二级动力学方程对吸附动力学数据拟合程度很高,表明Cd在改良剂表面的吸附主要是化学吸附。改良剂1-4的吸附性能依次为:改良剂1>改良剂3>改良剂2>改良剂4,改良剂5和6对Cd的吸附率很高,与溶液中Cd的作用是由吸附作用和沉淀作用共同决定的。(3)改良剂投加剂量由1g/L增加到10g/L,随着投加剂量的增加,改良剂对Cd的吸附量也随之增加,而单位吸附量降低。溶液初始pH由3.0增加到8.0,随着溶液pH值的增大,改良剂对Cd的吸附量呈现先增加后降低的趋势。(4)改良剂施用可在一定程度上增加土壤pH,但其影响十分有限。施用改良剂35d后,在1mg/kg和10ng/kg的Cd污染土壤中,可交换态含量降低,碳酸盐结合态含量增加;在5mg/kg(?)亏染土壤中,可交换态含量增加,残渣态含量降低;碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态含量变化不大。(5)施用改良剂后,随培养时间的延长,土壤中可交换态Cd含量先降低后升高,残渣态Cd含量先升高后降低,最终表现为可交换态含量降低,残渣态含量升高;碳酸盐结合态Cd、铁锰氧化物结合态Cd、有机质结合态Cd含量在培养期间波动变化,变化幅度不大。综上所述,吸附试验和培养试验的结果表明,向含Cd溶液中投加改良剂,改良剂可以迅速吸附Cd,并在较短时间内达到吸附平衡,不同的初始Cd浓度、初始pH和投加剂量均会对吸附过程产生影响;向Cd污染土壤中施入改良剂,土壤pH有一定程度的增加,土壤中Cd形态随时间的变化趋势为,由可交换态向残渣态转化,从而降低了Cd的生物有效性,达到修复Cd污染土壤的目的。
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