發(fā)布時間：2017-11-01 16:04

  本文關鍵詞：陜西典型鐵尾礦庫區(qū)土壤重金屬遷移及其修復研究

  更多相關文章： 鐵尾礦 土壤重金屬 吸附與遷移 土壤修復

【摘要】：大量金屬尾礦堆存于地表,在降水滲流、風沙揚塵等作用下,尾礦有害物質特別是重金屬離子很容易進入水體、土壤和大氣等環(huán)境中,造成重金屬及類金屬土壤環(huán)境污染,受到人們廣泛的關注,但氧化性磁鐵礦區(qū)土壤重金屬污染、遷移及其修復等問題并未引起人們的高度重視。本文以陜南地區(qū)典型磁鐵尾礦庫區(qū)土壤為研究對象,采用重金屬形態(tài)分析法、生態(tài)風險評價編碼法、土壤微生物群落分析法和土柱模擬試驗等研究方法,系統(tǒng)研究了尾礦庫區(qū)土壤重金屬污染狀況以及典型重金屬在土壤中的吸附遷移規(guī)律,并對尾礦庫區(qū)土壤重金屬修復做了相關研究。取得以下進展:(1)對比研究30a在用尾礦庫區(qū)和10a閉庫區(qū)周圍土壤重金屬污染的狀況,結果表明:10a閉庫區(qū)周圍土壤中9種重金屬(Fe、Zn、Mn、Ni、Co、Cd、Cu、V、Ti)均未達到污染程度,而30a在用庫區(qū)周圍土壤重金屬除Ti外均達到中等污染;用地累積指數(shù)法對30a在用庫區(qū)土壤重金屬進行評價結果顯示:Cd、Ni和Cu的污染程度較大,達到顯著污染水平;風險評價編碼法分析表明兩個庫區(qū)周圍土壤中Mn處于中級潛在生態(tài)風險,其它重金屬潛在生態(tài)風險較低;10a閉庫尾礦庫2m剖面內重金屬全量均高于當?shù)赝寥辣尘爸?尾礦中Mn的潛在遷移能力最強,對地下水存在潛在危害。(2)采用主成分分析法,分析米箭溝鐵尾礦庫區(qū)土壤微生物群落的代謝特征,結果表明:尾礦污染水平與土壤微生物群落的代謝特性密切相關,主要反映在微生物群落對碳源利用的差異上。重金屬輕度和中度污染激活了土壤微生物對碳源的利用,而重度污染卻抑制了土壤微生物對碳源的利用。土壤微生物均一度指數(shù)能很好地反映土壤重金屬污染的程度,可作為礦區(qū)土壤重金屬污染的敏感指標。土壤脲酶、堿性磷酸酶、過氧化氫酶和脫氫酶活性均隨土壤重金屬污染加劇而迅速下降,土壤As含量與土壤脲酶、堿性磷酸酶、過氧化氫酶活性呈顯著的負相關。(3)利用等溫靜態(tài)吸附試驗研究Mn~(2+)、Ni~(2+)、Cu~(2+)和Cd~(2+)4種重金屬離子在兩種典型土壤——黃褐土和水稻田沙土中的吸附規(guī)律,結果表明,Freundlich方程能很好地模擬Mn~(2+)和Ni~(2+)在土壤中的吸附規(guī)律,Langmuir方程卻能很好地反映Cu~(2+)和Cd~(2+)在土壤中的吸附過程;4種重金屬平衡吸附量與土壤有機質、陽離子交換量和粘粒含量呈顯著正相關。(4)利用模擬土柱試驗和平衡CDE模型研究了Mn~(2+)、Ni~(2+)、Cu~(2+)和Cd~(2+)在黃褐土和水稻田沙土中的遷移規(guī)律。結果表明:黃褐土對重金屬吸附能力較強,重金屬離子遷移緩慢,而沙土對重金屬離子吸附能力較弱,重金屬離子遷移較快;在土壤中Mn~(2+)離子遷移性強,而Cu~(2+)離子遷移性弱。除Cu~(2+)離子外,平衡CDE模型能很好模擬其他3種金屬在兩種土壤中的運移,且擬合結果與實測結果接近。(5)盆栽實驗結果表明,金屬Mn~(2+)和Ni~(2+)會對植物發(fā)芽、生長狀況造成影響。低濃度金屬離子可激活土壤磷酸酶和脲酶活性,高濃度卻有抑制作用,土壤磷酸酶和脲酶活性受重金屬污染程度和植株生長雙重影響;Mn~(2+)對土壤微生物群落構成有一定的影響,Mn~(2+)濃度大于300mg/kg,土壤微生物群落結構穩(wěn)定性會受到明顯的影響。(6)通過施用土壤改良劑來改良尾礦砂的生態(tài)修復實驗表明,城市污泥可作為土壤改良劑,改良后土壤質量達到二級標準,但需降低污泥重金屬的有效性。
【關鍵詞】：鐵尾礦 土壤重金屬 吸附與遷移 土壤修復
【學位授予單位】：西北農林科技大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：X53;X751
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 文獻綜述12-23
• 1.1 問題的提出12-13
• 1.1.1 鐵尾礦帶來的環(huán)境問題12-13
• 1.1.2 選題依據(jù)13
• 1.2 尾礦庫區(qū)土壤重金屬研究13-21
• 1.2.1 尾礦庫區(qū)土壤重金屬污染研究14-16
• 1.2.2 土壤重金屬污染與土壤微生物特征16-18
• 1.2.3 土壤重金屬的吸附、遷移18-19
• 1.2.4 尾礦利用與庫區(qū)土壤生態(tài)修復19-21
• 1.3 研究目的和內容21
• 1.3.1 研究目的21
• 1.3.2 研究內容21
• 1.3.3 論文研究技術路線圖21
• 1.4 研究區(qū)概況21-23
• 第二章 尾礦庫周圍土壤重金屬污染狀況及生態(tài)風險評價23-45
• 2.1 尾礦庫區(qū)簡介23
• 2.2 材料與方法23-26
• 2.2.1 樣品采集和分析23-25
• 2.2.2 樣品分析方法25-26
• 2.3 尾礦砂的基本特性26-28
• 2.4 庫區(qū)周圍土壤理化性質28-29
• 2.5 土壤重金屬污染狀況29-37
• 2.5.1 土壤重金屬污染狀況30-31
• 2.5.2 土壤重金屬與土壤理化性質的關系31-32
• 2.5.3 土壤重金屬形態(tài)特征32-34
• 2.5.4 土壤重金屬污染風險評價34-36
• 2.5.5 小結36-37
• 2.6 尾礦庫礦砂剖面重金屬分布37-45
• 2.6.1 礦砂剖面基本理化性質37-38
• 2.6.2 礦砂剖面重金屬分布38-39
• 2.6.3 礦砂剖面重金屬形態(tài)分布39-44
• 2.6.4 礦砂剖面重金屬含量的相關性44
• 2.6.5 小結44-45
• 第三章 尾礦庫區(qū)重金屬與土壤微生物群落代謝和酶活性的影響45-57
• 3.1 材料與方法45-46
• 3.1.1 土壤樣品采集45
• 3.1.2 測試與分析45-46
• 3.1.3 數(shù)據(jù)處理46
• 3.2 結果與討論46-56
• 3.2.1 土壤理化性質與重金屬污染特征46-48
• 3.2.2 土壤微生物群落代謝特征及其功能多樣性48-54
• 3.2.3 土壤酶活性與重金屬的相關分析54-55
• 3.2.4 討論55-56
• 3.3 小結56-57
• 第四章 鐵尾礦區(qū)典型土壤對Mn~(2+)、Cu~(2+)、Ni~(2+)和Cd~(2+)的吸附特征57-73
• 4.1 材料與方法57-59
• 4.1.1 土壤采集與測定57
• 4.1.2 試驗方法57-58
• 4.1.3 數(shù)據(jù)處理58-59
• 4.2 結果與討論59-72
• 4.2.1 供試土壤的理化性質59-60
• 4.2.2 Mn~(2+)、Cu~(2+)、Cd~(2+)和Ni~(2+)的吸附動力學60-67
• 4.2.3 土壤重金屬離子的等溫吸附過程67-69
• 4.2.4 pH對土壤重金屬離子吸附的影響69
• 4.2.5 pH對土壤重金屬離子解吸的影響69-71
• 4.2.6 土壤理化性質對吸附動力學參數(shù)的影響71-72
• 4.3 小結72-73
• 第五章 Mn~(2+)、Cu~(2+)、Ni~(2+)和Cd~(2+)在礦區(qū)典型土壤中的遷移規(guī)律73-84
• 5.1 材料與方法73-75
• 5.1.1 供實土壤73
• 5.1.2 試驗裝置73
• 5.1.3 試驗方法73-75
• 5.1.4 理論基礎75
• 5.2 結果與分析75-83
• 5.2.1 示蹤實驗結果75-77
• 5.2.2 重金屬在土柱中的運移結果77-82
• 5.2.3 運移實驗結束后土柱中各土層重金屬的含量82-83
• 5.3 小結83-84
• 第六章 重金屬離子對土壤微生物群落和植物生長的影響84-102
• 6.1 試驗材料和方法85-86
• 6.1.1 試驗材料85
• 6.1.2 試驗方法85
• 6.1.3 樣品處理和分析方法85-86
• 6.1.4 數(shù)據(jù)處理86
• 6.2 Mn~(2+)對植物生長和土壤微生物群落的影響86-96
• 6.2.1 Mn~(2+)對種子發(fā)芽的影響87
• 6.2.2. Mn~(2+)對土壤酶活性的影響87-91
• 6.2.3 Mn~(2+)對植物生長的影響91-92
• 6.2.4 Mn~(2+)對土壤微生物群落的影響92-96
• 6.3 Ni~(2+)對植物生長和土壤酶活性的影響96-101
• 6.3.1 Ni~(2+)對種子發(fā)芽的影響96-97
• 6.3.2 Ni~(2+)對土壤酶活性的影響97-100
• 6.3.3 Ni~(2+)對植物生長的影響100-101
• 6.4 小結101-102
• 第七章 鐵尾礦庫砂土壤生態(tài)修復實驗研究102-112
• 7.1 材料與方法102-103
• 7.1.1 尾砂改良盆栽試驗102-103
• 7.1.2 樣品處理和分析方法103
• 7.1.3 數(shù)據(jù)的處理和分析103
• 7.2 結果與討論103-111
• 7.2.1 城市剩余污泥改良鐵尾礦庫礦砂土壤研究103-107
• 7.2.2 黃褐土改良鐵尾礦庫礦砂土壤研究107-109
• 7.2.3 粉煤灰改良鐵尾庫礦砂土壤研究109-111
• 7.3 小結111-112
• 第八章 結論112-115
• 8.1 結論112-114
• 8.2 主要創(chuàng)新點114
• 8.3 有待進一步研究的問題114-115
• 參考文獻115-126
• 致謝126-127
• 作者簡介127

，

本文編號：1127504