【摘要】：近年來(lái),土壤的重金屬污染備受人們關(guān)注,重金屬污染物可以通過(guò)污灌等多種途徑進(jìn)入到土壤中,可以在土壤中積累并不斷向下遷移,并且有可能進(jìn)入地下水中造成其污染,同時(shí)也可以通過(guò)食物鏈進(jìn)入人內(nèi),威脅其健康和生存。因此,研究重金屬污染物在土壤中的吸附解吸、積累及遷移轉(zhuǎn)化等行為,對(duì)土壤重金屬污染的控制和修復(fù)具有重要的理論和實(shí)際意義。本文以開(kāi)封市化肥河污灌區(qū)土壤為例進(jìn)行研究,選擇污染較為突出的鎘(Cd)、鉛(Pb)兩種重金屬元素,0~20 cm表層土、化肥河底泥、對(duì)照區(qū)0~20 cm表層土作為研究對(duì)象,通過(guò)吸附解吸實(shí)驗(yàn)探討單一和復(fù)合體系中三種土壤對(duì)Cd、Pb的吸附解吸能力;用室內(nèi)土柱淋溶實(shí)驗(yàn)?zāi)M研究不同灌溉時(shí)間的清水和污水灌溉條件下,重金屬Cd、Pb在土柱剖面中的積累及遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律,并使用HYDRUS-1D軟件建立模型對(duì)三種土壤中重金屬Cd、Pb的遷移進(jìn)行模擬和預(yù)測(cè),研究結(jié)果如下:(1)通過(guò)開(kāi)展單一和復(fù)合體系中重金屬Cd、Pb在三種土壤中的吸附、解吸試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),隨著加入的溶液中Cd、Pb的濃度值的增大,兩種體系中三種土壤對(duì)Cd、Pb的吸附量也隨之變大,且對(duì)Pb的吸附量大于Cd的。在兩種體系中三種土壤對(duì)重金屬Cd、Pb的吸附量各不相同,單一體系中,三種土壤對(duì)Cd的吸附量為:污染表層土化肥河底泥未污染表層土,對(duì)Pb的吸附量為:化肥河底泥未污染表層土污染表層土;復(fù)合體系中,三種土壤對(duì)Cd的吸附量為:化肥河底泥污染表層土未污染表層土,對(duì)Pb的吸附量為:化肥河底泥污染表層土未污染表層土。復(fù)合體系中三種土壤對(duì)Cd、Pb的吸附量均小于單一體系,且Pb的吸附競(jìng)爭(zhēng)力大于Cd。(2)吸附擬合結(jié)果表明Langmuir和Freundlich方程擬合效果較好,Henry和Temkin方程只能對(duì)部分吸附過(guò)程進(jìn)行擬合。在一定的濃度范圍內(nèi),土壤對(duì)某個(gè)重金屬離子的吸附作用力與其吸附容量之間沒(méi)有必然聯(lián)系。(3)解吸實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,三種土壤對(duì)重金屬的解吸率:CdPb,土壤對(duì)重金屬的吸附能力與其解吸率呈反比,使用二次方程式模擬土壤中重金屬的吸附解吸量,得出兩者呈正相關(guān),土壤對(duì)Cd、Pb的解吸率的增長(zhǎng)存在滯后性,重金屬Cd、Pb進(jìn)入土壤后,Cd的遷移擴(kuò)散風(fēng)險(xiǎn)比Pb大。(4)通過(guò)室內(nèi)淋溶實(shí)驗(yàn)對(duì)Cd、Pb在土壤縱向遷移積累進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)20年的灌溉,外源重金屬Cd、Pb進(jìn)入土壤后主要被吸附在表層,且均未在土柱中發(fā)生穿透現(xiàn)象,下端出流液中Cd、Pb的濃度符合地下水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),中短期內(nèi)不會(huì)污染地下水。經(jīng)過(guò)20年的污水和清水灌溉實(shí)驗(yàn)后土壤剖面中重金屬分布結(jié)果表明,Pb主要積累在土壤的表層且積累量較大,向下遷移能力較弱;重金屬Cd在土壤表層含量較高,灌溉時(shí)間增加會(huì)導(dǎo)致累積量的最大點(diǎn)向下遷移,且遷移趨勢(shì)相對(duì)較明顯。對(duì)灌溉后土柱剖面中Cd、Pb的總量與其有效態(tài)含量進(jìn)行相關(guān)性分析,發(fā)現(xiàn)兩者呈正相關(guān)關(guān)系。重金屬Cd、Pb的有效態(tài)含量在土壤剖面中呈現(xiàn)表層積累,底層較低;Cd的有效性高于Pb,是本研究區(qū)內(nèi)須多加關(guān)注的主要的重金屬污染物。(5)通過(guò)HYDRUS-1D軟件使用確定性模型對(duì)重金屬Cd、Pb在土柱中的遷移進(jìn)行模擬及預(yù)測(cè),結(jié)果表明,同一處理中兩種重金屬主要被吸附在土壤的表層,且重金屬Cd的向下遷移能力大于重金屬Pb。模型預(yù)測(cè)結(jié)果表明,即使是低濃度的污水進(jìn)行灌溉,長(zhǎng)期使用仍然會(huì)使重金屬Cd、Pb在土壤中向下遷移和積累。由此可見(jiàn),長(zhǎng)期低濃度的污水灌溉對(duì)環(huán)境及地下水的風(fēng)險(xiǎn)不容忽視。
【學(xué)位授予單位】：河南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：X53
【圖文】：

技術(shù)路線圖

土柱示意圖

圖 2-2 淋溶示意圖后，土柱要放置一段時(shí)間使內(nèi)部土壤水分接近自然狀態(tài)，剖開(kāi)土0~20 cm 每 2 cm 取一個(gè)樣品，20~90 cm 每 5 cm 取一個(gè)樣品，晾定中土樣中的重金屬含量及有效態(tài)含量。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2754189