渭河西安段沿岸土壤重金属污染特征及镉污染化学调控研究

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由于工农业发展和城市化加快,土壤重金属污染问题日益突出,西安市渭河作为城市“护城河”,其沿岸土壤重金属污染特征对沿岸区民生活健康水平及西安市经济发展有着重要影响,因此选取该流域沿岸土壤进行重金属研究有着重要的意义,而化学调控法因其经济、便利等特点而被广泛应用于土壤修复治理。本文主要研究渭河西安段流域近岸土壤重金属分布特征并评价其污染程度,进一步对污染较为严重的重金属元素和污染断面的土壤进行化学调控研究,利用TCLP浸出法选出2种典型调控剂及其组配,并进行污染土壤中镉有效态和形态动态变化影响研究。本文取得的主要结果如下:(1)渭河西安段沿岸土壤中Pb、Cr、Cd、As、Ni、Cu、Mn七种重金属平均含量中前三种超过陕西背景值,Cd元素含量最突出,是陕西背景值的4.2倍,其余重金属含量均在陕西背景值以下。单项污染系数Cif中Cd元素最大,属“重”污染水平,其次Pb和Cr,处于“低”污染水平。单项潜在生态风险系数Eif中Cd元素最大(126.73),属“较重”污染水平,其余元素Eif均“低”污染水平。多项污染系数C if和潜在生态风险指数ERI评价结果均为“中等”污染水平,耿镇07#最为突出,其次是天江人渡05#。07#土壤中有近52%~62%的可交换态作为主要形态可能发生迁移转化,潜在迁移能力和生物可利用性强,进而间接进入人体威胁人体健康。(2)向07#土壤投加化学调控剂,磷酸二氢钾和和草炭及壳聚糖钝化效果较优,其最高钝化率分别达到70.37%、40.74%和12.96%;硅藻土和碳酸钙使Cd元素钝化率出现负值(-22.22%和-72.22%),未起钝化作用。草炭分别与磷酸二氢钾和壳聚糖组配后,钝化率均大于单一草炭;草炭和磷酸二氢钾组配按1:1组配时钝化率达到最大79.94%;草炭和壳聚糖组配按1:2组配能达到其最大钝化率58.76%,但总体看,没有草炭和磷酸二氢钾及其组配钝化效果好。(3)向07#土壤中分别投加草炭和磷酸二氢钾及其组配,3天后均能明显低于未加调控剂时Cd有效态含量(1.08mg/kg)。草炭使Cd有效态含量在第14天出现波动,与7天前相比有所增加;磷酸二氢钾添加后,在培养期内Cd有效态含量变化比较平稳,且一直低于草炭。在第3天时以磷酸二氢钾低剂量降低程度最大,降低至0.097mg/kg。当草炭与磷酸二氢钾按1:1和2:1组配Cd有效态变化较稳定;按1:2组配,7天后,随着时间的推移,高剂量钝化效果相对优。(4)培养前后污染土壤Cd元素形态分布显示,磷酸二氢钾使F1所占百分比从54.85%降低至9.84%~10.41%;草炭使可交换态F1由54.85%降低至15%~20%。草炭与磷酸二氢钾组配后亦能使土壤中F1所占百分比从54.85%降低至10.01%~11.49%,促使其向稳定的结合态和残余态转化,从而达到钝化的作用。
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