不同改良材料对铜污染土壤的修复研究

【摘要】本文在采用城市广泛存在的绿化植物废弃物、活化绿化植物废弃物以及腐殖酸、自然资源草炭进行上海典型土壤灰潮土的铜吸附-解吸对比试验研究的基础上,通过自制铜污染土壤的方法,制备了两种铜污染程度不同的土壤A和B,并进行了利用绿化植物废弃物、活化绿化植物废弃物和草炭对铜污染土壤改良修复后有效铜提取方法的研究,而且利用该方法进行了上述供试材料对不同铜污染程度土壤室内培养实验,以期探讨这些供试材料对Cu污染土壤的改良修复作用,以及草炭替代产物绿化植物废弃物或活化绿化植物废弃物用王Cu污染土壤修复的可行性。通过初步研究,结果如下：1)在绿化植物废弃物、活化绿化植物废弃物、腐殖酸及草炭供试材料对Cu的吸附-解吸试验中,随着溶液中Cu2+浓度的增加,各供试材料对Cu2+的吸附量均逐渐增大,Langmuir方程和Freundlich方程均能较好的描述各材料对Cu2+的吸附过程；在相同pH条件下,随着Cu2+初始浓度的增加,各材料对Cu2+的吸附量均随之增加,直到趋近吸附平衡；不同供试材料对Cu2+吸附量的大小顺序为：绿化植物废弃物>活化绿化植物废弃物>草炭>腐殖酸>灰潮土,而对Cu2+解吸率的大小顺序为灰潮土>腐殖酸>草炭>绿化植物废弃物≈活化绿化植物废弃物；草炭、绿化植物废弃物和活化绿化植物废弃物对Cu抖的吸持固定效果最好,并且绿化植物废弃物和活化绿化植物废弃物的效果优于草炭。2)通过AB-DTPA浸提法和CaCl2-DTPA浸提法对添加不同供试改良材料后两种铜污染土壤A和B中有效铜的提取试验,并与传统经典的Tessier法提取的不同形态Cu进行相关性分析,表明对同一供试改良材料而言,随供试改良材料添加量的增加,不同配比处理土壤总铜的含量虽然有所降低,但均具有Tessier提取的碳酸盐结合态Cu和铁锰氧化物结合态Cu含量逐渐减小的趋势,有机结合态Cu含量逐渐增加的趋势,且AB-DTPA和CaCl2-DTPA浸提法的Cu提取率也有增加的趋势；AB-DTPA浸提法对土壤中铜的提取量显著高出CaCl2-DTPA浸提法对Cu的提取量；铜污染程度高的土壤B和铜污染程度低的土壤A相比,在相同的改良材料及相同改良材料添加量时,AB-DTPA和CaCl2-DTPA浸提法均对铜污染程度高的土壤B中Cu的提取率小于铜污染程度低的土壤A；AB-DTPA和CaCl2-DTPA浸提法均能比较好的表征土壤易被生物利用态Cu(交换态Cu+碳酸盐结合态Cu或交换态Cu+碳酸盐结合态Cu+铁锰氧化物结合态Cu)和可被生物利用态Cu(交换态Cu+碳酸盐结合态Cu+铁锰氧化物结合态Cu+有机结合态Cu)。3)在有效Cu提取方法研究的基础上,采用Tessier法进行了不同改良材料对Cu污染土壤室内修复模拟实验,显示添加供试改良材料大致于2-4个月后铜各形态趋于相对稳定；添加有机材料后,土壤中铜形态转化更为活跃,随着时间延长Cu更倾向于转化为活性较弱的形态,同时随着有机材料添加量的增加,土壤中铜的活性下降；随着土壤中铜污染水平的提高,材料对土壤中铜的固定更偏向于和铁锰氧化物相结合,粘土矿物相结合的交换态含量随着时间逐渐下降。总之,虽然实验结果表明草炭、绿化植物废弃物和活化绿化植物废弃物均是修复Cu污染土壤的有效材料,但作为城市绿化中传统常用土壤改良材料-草炭资源的日益稀缺,加上草炭开发对原产地生态环境破坏严重,因此用绿化植物废弃物替代草炭在城市土壤中应用,不但能更有效地缓解城市土壤中铜累积引起的潜在毒害,而且能有效提高城市土壤有机质含量,符合我国倡导的废弃物循环利用的理念,对改善城市环境质量以及保护草炭原产地的生态环境也有积极作用。此外,两种DTPA提取法虽然与tessier法连续提取的土壤中有效态铜含量的相关性比较好,但AB-DTPA的铜提取能力、有效态铜的相关性及效率都高于CaCl2-DTPA,而且鉴于DTPA能将有机结合态的Cu提取出来,导致评价结果偏高,因此,建议在改良材料添加量较大时,采用Tessier法进行Cu有效性的评价。
【作者】章菁熠；
【导师】方海兰；占新华；
【作者基本信息】南京农业大学，环境工程，2013，硕士
【关键词】灰潮土；腐殖酸；草炭；绿化植物废弃物；活化绿化植物废弃物；吸附；AB-DTPA；CaCl2-DTPA；Tessier法；铜形态；

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