典型污染土壤的原位生態(tài)化學(xué)修復(fù)研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代化進(jìn)程的推進(jìn)及與之相伴隨的快速城市化過(guò)程，一系列的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題應(yīng)運(yùn)而生，其中，由于污染物排放到土壤環(huán)境中以及農(nóng)用化學(xué)物質(zhì)種類和數(shù)量增加等引起的土壤污染問(wèn)題尤為突出。土壤污染由于具有隱蔽性、滯后性、累積性及難治理和修復(fù)周期長(zhǎng)等特點(diǎn)，其修復(fù)問(wèn)題已成為環(huán)境科學(xué)研究日益活躍的領(lǐng)域。本文首先針對(duì)江蘇沿江大面積農(nóng)業(yè)土壤遭重金屬（尤其是鎘）的輕度污染的特點(diǎn)，選用六種固定劑進(jìn)行鎘污染土壤的原位化學(xué)固定修復(fù)技術(shù)研究，篩選出經(jīng)濟(jì)、高效、安全的土壤固

2、定劑，提出保障農(nóng)作物安全生產(chǎn)的控制措施。接著，針對(duì)土壤中有機(jī)污染和重金屬污染同時(shí)存在且濃度較高的問(wèn)題，開展了2.4-二氯酚、銅復(fù)合污染土壤的化學(xué)淋洗及循環(huán)淋洗研究，以實(shí)現(xiàn)對(duì)2,4-二氯酚、銅復(fù)合污染土壤污染物的有效去除和淋洗液的再生回用。在以上兩部分研究的基礎(chǔ)上，本文將重點(diǎn)放在占土壤污染大部分的中度污染土壤的修復(fù)上，分別開展了典型污染物重金屬鎘，有機(jī)污染物PAHs和五氯苯酚以及重金屬鎘－和多環(huán)芳烴菲和芘復(fù)合污染土壤的生態(tài)化學(xué)修復(fù)研究，初

3、步進(jìn)行了針對(duì)中、低度的單一及復(fù)合污染土壤生態(tài)化學(xué)修復(fù)的參數(shù)優(yōu)選。主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)果如下：
　　 (1)通過(guò)野外現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，考察了6種堿性固定劑對(duì)玉米和蘆蒿吸收鎘的抑制效果及對(duì)土壤鎘形態(tài)變化的影響。研究結(jié)果表明，各種固定劑抑制玉米吸收鎘的效果由大到小排序?yàn)椋汗翘糠邸质?硅肥≈鈣鎂磷肥>高爐渣≈鋼渣。而這些固定劑抑制蘆蒿吸收鎘的效果從大到小的排序?yàn)椋汗璺省肘}鎂磷肥>石灰≈骨炭粉>高爐渣≈鋼渣。為達(dá)到農(nóng)產(chǎn)品的安全，骨炭粉和石灰在玉米種

4、植時(shí)的施用量須大于0.5％，而硅肥和鈣鎂磷肥在蘆蒿種植時(shí)的施用量須大于1％，其它固定劑須施用更高量。施用幾種固定劑后土壤中水溶態(tài)、交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)及鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)鎘的含量均有所降低，其余各種形態(tài)鎘的比例增加，即土壤中有效態(tài)鎘的含量降低，促進(jìn)土壤從生物可利用性高的形態(tài)向遲效態(tài)轉(zhuǎn)化。植物種類的不同會(huì)影響不同固定劑對(duì)植物吸收鎘的抑制效果。
　　 (2)進(jìn)行了用環(huán)境友好的EDDS和乳酸乙酯混合液同時(shí)去除土壤中有機(jī)污染物和重金屬的潛

5、力評(píng)價(jià)、影響因素以及循環(huán)利用技術(shù)的研究。乳酸乙酯與曲拉通X-100等溶劑相比，基于其淋洗效果較好且不會(huì)形成乳化液或分層等，在土壤中2，4-DCP等物質(zhì)淋洗中應(yīng)用前景更好?；旌狭芟匆簩?duì)復(fù)合污染土壤中2,4-DCP和Cu2+的洗脫很快。EDDS的加入在對(duì)Cu提取量顯著增加的同時(shí)，也帶來(lái)了對(duì)2.4-DCP洗脫效果的增加。乳酸乙酯和EDDS混合淋洗液可通過(guò)調(diào)節(jié)pH，使用001×7型樹脂及NDA150型樹脂來(lái)實(shí)現(xiàn)再生回用，特別是通過(guò)將使用后的樹脂

6、進(jìn)行去除Cu和2,4-DCP而保留乳酸乙酯等，達(dá)到既保證淋洗效率又提高其經(jīng)濟(jì)性。
　　 (3)研究了一種本地生柳樹金絲垂柳對(duì)鎘的耐性和其在鎘污染土壤修復(fù)中的潛力。探討了EDTA在增強(qiáng)金絲垂柳對(duì)水溶液及土壤中鎘的植物提取效果及乳酸乙酯的加入對(duì)此過(guò)程的影響。金絲垂柳對(duì)鎘有較好的耐性，耐受濃度可高達(dá)25 mg/L。鎘主要富集于金絲垂柳的根部，但地上部組織對(duì)鎘的富集能力比較穩(wěn)定。結(jié)合金絲垂柳的收獲方式、生長(zhǎng)特性、生態(tài)作用及其經(jīng)濟(jì)價(jià)值等，

7、將其用于鎘污染土壤的修復(fù)具有較好的潛力。當(dāng)金絲垂柳種植密度為4株/每平方米時(shí)，其地上部對(duì)鎘去除量達(dá)到0.04 kg鎘/公頃，對(duì)土壤中鎘的總?cè)コ蕿?.23％。EDTA和乳酸乙酯的聯(lián)合加入能顯著增加金絲垂柳對(duì)土壤中鎘的去除率。EDTA的使用能有效促進(jìn)溶液和土壤中鎘濃度的降低，并增加金絲垂柳根，莖和葉對(duì)鎘的富集量。乳酸乙酯可用來(lái)減少?gòu)?qiáng)化植物修復(fù)中使用的生物難降解螯合劑EDTA等的用量。
　　 (4)研究了生態(tài)化學(xué)修復(fù)中金絲垂柳的種植

8、、土壤動(dòng)物蚯蚓的放養(yǎng)及過(guò)氧化物酶分泌植物辣根和叢枝菌根真菌等加入對(duì)多環(huán)芳烴菲、芘及五氯酚在野外土壤條件下植物－土系統(tǒng)的遷移和降解的影響。
　　 a)金絲垂柳的種植(4株/m2)對(duì)土壤中菲和芘濃度的下降有促進(jìn)作用。經(jīng)過(guò)45天的生長(zhǎng)，金絲垂柳葉和莖中菲濃度分別比初始值增加了30％左右。金絲垂柳的種植對(duì)土壤中PCP濃度的下降也有促進(jìn)作用，但金絲垂柳葉和莖中PCP濃度未檢出。
　　 b)蚯蚓(80條/m2)放養(yǎng)對(duì)土壤中芘和PCP

9、濃度的減少有顯著的促進(jìn)作用。但對(duì)土壤中菲濃度的變化無(wú)顯著影響。有機(jī)肥秸稈的加入能加速土壤中PCP濃度衰減，45天后能有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義上顯著的加速作用。
　　 c)乳酸乙酯的加入(W+EL組)對(duì)土壤中菲和芘濃度的降低有一定的促進(jìn)作用，也能顯著增加金絲垂柳地上部組織中菲的含量。與對(duì)照組相比，在處理期內(nèi)葉片中菲含量的增加達(dá)到267％，莖中菲含量的增加達(dá)到795％。
　　 d)辣根種植對(duì)土壤中芘濃度減少有顯著促進(jìn)作用。其對(duì)金絲垂柳葉

10、和莖中菲含量的增加作用明顯。辣根的種植對(duì)土壤中PCP濃度的減少也有顯著促進(jìn)作用。土壤中PCP濃度衰減隨著辣根種植量的增加有顯著增加。辣根與金絲垂柳間植結(jié)合真菌加入能在15天后使得土壤中老化了的PCP降解超過(guò)35％。
　　 e)真菌加入對(duì)土壤中PCP濃度降低無(wú)明顯促進(jìn)作用，不同加入量所引起的效果無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義上差異。
　　 f)組合處理對(duì)土壤中菲和芘去除效果的比較表明，幾組處理對(duì)土壤中菲濃度減少的促進(jìn)作用比較接近，而對(duì)芘濃度

11、減少的促進(jìn)作用的大小順序?yàn)椋航鸾z垂柳+乳酸乙酯組>金絲垂柳+蚯蚓組＞金絲垂柳+辣根組。關(guān)于植物組織中PAHs含量的試驗(yàn)，結(jié)果為：45天后葉片中菲含量的大小順序?yàn)榻鸾z垂柳+辣根組>金絲垂柳+乳酸乙酯組>金絲垂柳+蚯蚓組，莖中菲含量的大小順序?yàn)榻鸾z垂柳+乳酸乙酯組＞金絲垂柳+辣根組>金絲垂柳+蚯蚓組。
　　 g)組合處理對(duì)土壤中PCP去除效果的比較表明，幾組處理在45天后對(duì)土壤中PCP濃度減少的促進(jìn)作用大小順序?yàn)椋航鸾z垂柳+蚯蚓+真

12、菌組>金絲垂柳+辣根+真菌組>金絲垂柳+乳酸乙酯+蚯蚓組。其中，金絲垂柳+蚯蚓+真菌組處理15天后土壤中PCP濃度可降至初始值的12.1％。
　　 (5)研究了生態(tài)化學(xué)修復(fù)體系各組成部分對(duì)鎘、菲與芘等化合物在在復(fù)合污染條件下遷移和降解的影響。通過(guò)單一和復(fù)合污染土壤修復(fù)效果的比較，探討了復(fù)合污染時(shí)重金屬和有機(jī)物可能存在的交互作用及其在土壤修復(fù)中的作用。
　　 a)生態(tài)化學(xué)修復(fù)體系各要素對(duì)污染土壤中鎘、菲與芘的修復(fù)作用分別與

13、單一鎘污染及單獨(dú)菲與芘污染的結(jié)果接近。其中，金絲垂柳葉和莖中鎘含量也呈極顯著正相關(guān)關(guān)系。乳酸乙酯的加入對(duì)土壤中菲和芘濃度的降低及金絲垂柳葉片中菲含量的增加作用明顯，蚯蚓(80條/m2)加入15天后再將共生真菌聯(lián)合加入直到45天，對(duì)土壤中菲和芘濃度的減少有促進(jìn)作用，其中，對(duì)芘濃度的衰減促進(jìn)作用顯著，對(duì)葉片和莖中菲含量增加作用也很明顯。在試驗(yàn)期間，金絲垂柳葉和莖中芘濃度未檢出。
　　 b)單一和復(fù)合污染土壤修復(fù)效果的比較表明：復(fù)合污