土壤重金屬吸附材料的篩選及機(jī)理探討.pdf

1、土壤重金屬污染涉及食品安全的重要環(huán)境問題。重金屬離子通過植物吸收進(jìn)入食物鏈，或者因滲漏作用進(jìn)入地下水和土壤中，對(duì)人類的生存及生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重的威脅，因此對(duì)土壤重金屬污染的治理已經(jīng)迫在眉睫。
　　鉛、鎘、銅重金屬污染土壤后會(huì)長(zhǎng)時(shí)間存留在土壤中，當(dāng)累計(jì)到一定量時(shí)就會(huì)對(duì)人類和生態(tài)環(huán)境的健康造成極大的威脅。近年來，科學(xué)工作者正在努力研究新型材料用于土壤重金屬的修復(fù)治理。基于保水劑所具有較強(qiáng)的重金屬吸附能力，其已被作為重金屬污染土壤的修復(fù)候

2、選材料之一。此外凹凸棒、硅藻土、生物炭等環(huán)保型礦物材料也被作為土壤重金屬的候選修復(fù)材料加以關(guān)注。本文首先利用電鏡技術(shù)對(duì)保水劑（聚丙烯酸鈉）、凹凸棒、硅藻土、生物炭吸附重金屬鉛、鎘、銅的表面結(jié)構(gòu)和元素組成進(jìn)行了表征，然后通過吸附和解吸試驗(yàn)確認(rèn)了它們對(duì)鉛、鎘、銅的吸附能力。在此基礎(chǔ)上，通過向鉛、鎘、銅污染土壤中添加不同用量保水劑、凹凸棒、硅藻土、生物炭后的黑麥草盆栽試驗(yàn)，探討了保水劑、凹凸棒、硅藻土、生物炭對(duì)黑麥草吸鉛、鎘、銅以及對(duì)土壤重金

3、屬形態(tài)轉(zhuǎn)化的影響，為將保水劑、凹凸棒、硅藻土、生物炭應(yīng)用于污染土壤的修復(fù)提供了參考數(shù)據(jù)，并從理論上對(duì)添加這些材料對(duì)土壤中重金屬形態(tài)和轉(zhuǎn)化的影響進(jìn)行了探討。試驗(yàn)結(jié)果表明:
　　1.通過電鏡掃描圖得知，保水劑吸附重金屬離子前其表面是光滑平整的，在吸附鉛、鎘、銅離子后其表面結(jié)構(gòu)凹凸不平，具有不同的表征特點(diǎn);而凹凸棒、硅藻土、生物炭吸附金屬離子前后其表征結(jié)構(gòu)未發(fā)生明顯變化。
　　2.四種材料在不同重金屬濃度下的吸附實(shí)驗(yàn)表明，它們對(duì)鉛

4、的最大吸附能力排序?yàn)?保水劑＞凹凸棒＞生物炭＞硅藻土，分別達(dá)到:461.6 mg·g-1、198.0 mg·g-1、123.3 mg·g-1、73.3 mg·g-1;它們對(duì)鎘的最大吸附能力排序?yàn)?保水劑＞生物炭＞凹凸棒＞硅藻土，分別為131.3 mg·g-1、30.9 mg·g-1、19.6 mg·g-1、19.4 mg·g-1;它們對(duì)銅的最大吸附能力排序?yàn)楸Ｋ畡景纪拱簦旧锾浚竟柙逋?，分別為77.6 mg·g-1、23.6 mg·g

5、-1、13.6 mg·g-1、1.5 mg·g-1;材料CEC值的大小排序也證明了保水劑吸附鉛、鎘、銅的能力最大。
　　3.解吸試驗(yàn)表明，被保水劑、凹凸棒、硅藻土、生物炭吸附的鉛、鎘、銅離子與材料的結(jié)合方式主要是通過螯合作用和絡(luò)合作用，而通過離子交換方式吸附的量很少。
　　4.保水劑可促進(jìn)易溶性鉛、鎘、銅向難溶性鉛、銅的轉(zhuǎn)化，而黑麥草可促進(jìn)難溶性鉛、鎘、銅的溶解。兩者共同作用雖可明顯導(dǎo)致難溶性鉛、鎘、銅的減少，但溶解出的鉛、

6、鎘、銅將率先被保水劑所吸附，從而減少了對(duì)植物的供應(yīng)，導(dǎo)致黑麥草地上部的鉛、鎘、銅含量降低。
　　5.凹凸棒可改變土壤鉛、鎘、銅形態(tài)但無(wú)鈍化金屬離子的作用。黑麥草的存在促進(jìn)了難溶的殘?jiān)鼞B(tài)鉛、鎘、銅向可氧化態(tài)和還原態(tài)、酸溶態(tài)的轉(zhuǎn)化，在施加凹凸棒與種植黑麥的同時(shí)，凹凸棒明顯抑制了黑麥草對(duì)金屬離子鉛、鎘、銅的吸收。
　　6.硅藻土可改變土壤鉛、鎘、銅形態(tài)但無(wú)鈍化金屬離子的作用。黑麥草的存在促進(jìn)了難溶的殘?jiān)鼞B(tài)鉛、鎘、銅向可氧化態(tài)和還原