【摘要】：鉛是土壤環(huán)境中常見的重金屬污染物之一,其修復(fù)已成為全球最受關(guān)注的環(huán)境問題之一。本研究以紅壤和黃棕壤為載體,研究了草酸和含磷物質(zhì)對土壤吸附解吸鉛的影響,通過去離子水提取、Ca Cl2提取、毒性淋溶提取(TCLP提取法)和BCR連續(xù)提取法探討了草酸、含磷物質(zhì)的用量、培養(yǎng)時間及含磷物質(zhì)的種類對土壤中鉛的生物有效性及形態(tài)轉(zhuǎn)化的影響。同時測定了幾種低分子有機酸對含磷物質(zhì)(PR、APR、MPR、HAP、Fe PO4)固定溶液中Pb2+的影響,通過XRD、SEM/EDS等技術(shù)探討其相互作用機理。主要結(jié)果如下:1.等溫吸附試驗結(jié)果表明草酸和含磷物質(zhì)均能促進兩種土壤對Pb的固定,其中草酸活化磷礦粉(APR)系列效果最明顯,且含磷物質(zhì)和草酸配合施用效果優(yōu)于含磷物質(zhì)單獨施用。草酸和含磷物質(zhì)處理后土壤對Pb的吸附作用除了離子交換作用以外,還可與土壤溶液中的OH-、CO32-和PO43-等發(fā)生沉淀反應(yīng)、有機酸根離子發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)及鐵鋁氧化物的專性吸附。兩土壤各處理等溫吸附鉛后,在0.298,0.295和0.288 nm處有明顯的衍射峰,意味著磷氯鉛礦[Pb5(PO4)3Cl]生成。2.室內(nèi)模擬培養(yǎng)試驗結(jié)果表明,隨著培養(yǎng)時間的延長和P:Pb摩爾比的增加,兩種土壤去離子水、Ca Cl2和TCLP提取態(tài)Pb均顯著降低。培養(yǎng)到第120天時,APR,HAP和HAP+OA處理紅壤水溶態(tài)鉛低于檢測下限,且TC LP-Pb低于5 mg L-1的國際標(biāo)準。對于黃棕壤而言,草酸均顯著增加了水溶態(tài)鉛和有效態(tài)鉛,但培養(yǎng)第49天后,較CK分別降低了84.2%和58.1%。培養(yǎng)480天后,TCLP-Pb的濃度在0-1.55 mg L-1之間,遠低于國際標(biāo)準5 mg L-1。BCR分析結(jié)果表明:土壤中Pb的形態(tài)以酸提取態(tài)和可還原態(tài)鉛為主。草酸活化磷礦粉在修復(fù)鉛污染土壤是最有效的,其次是草酸和難溶性含磷物質(zhì)配合施用,均顯著降低了鉛的生物有效性。3.盆栽試驗結(jié)果表明所有含磷物質(zhì)均降低了小白菜地上和地下部的Pb含量;小白菜地上和地下部分Pb含量與土壤可交換態(tài)Pb含量均成極顯著相關(guān)。高P:Pb摩爾比的KH2PO4處理可顯著增加土壤速效磷,具有一定的環(huán)境風(fēng)險,對于缺磷的外源鉛污染土壤,可以施用較低P:Pb摩爾比的KH2PO4或較高P:Pb摩爾比難溶性磷(APR)。四種含磷物質(zhì)都顯著降低土壤水溶態(tài)、Ca Cl2、TCLP提取態(tài)鉛含量,其中水溶態(tài)鉛降低效果依次為:APRPRHAPKH2PO4CK,而Ca Cl2和TCLP提取鉛效果均為:APRKH2PO4HAPPRCK。加入的Pb在土壤中主要以酸提取態(tài)和可還原態(tài)存在,相對百分比分別達到28%-38%和52%-58%。APR處理將非殘渣態(tài)鉛轉(zhuǎn)化為殘渣態(tài)鉛的效果最顯著。4.幾種含磷物質(zhì)對Pb2+的固定順序為:HAPMPRAPRFe PO4PR。有機酸促進PR和Fe PO4固定Pb2+的影響機理可能有:一是有機酸促進PR溶解釋放更多的磷酸根,直接與Pb2+反應(yīng)生成磷酸鉛沉淀;二是有機酸以PR為載體,在PR表面形成重金屬-有機酸-吸附劑三元絡(luò)合物。檸檬酸和乙酸抑制APR、MPR和HAP對Pb2+的固定,但是草酸明顯促進磷對Pb的固定。若體系中有充足的磷存在時,溶液中的Pb2+更易生成穩(wěn)定性高的磷酸鉛類物質(zhì)。低濃度的有機酸對APR,MPR和HAP固定鉛沒有影響,而高濃度的有機酸(除草酸外)明顯抑制APR,MPR和HAP對Pb2+的固定。p H主要影響磷灰石的溶解過程,含磷物質(zhì)的溶解是控制反應(yīng)的主要機制。溶解的速度越快,釋放的磷越多,對Pb2+的固定能力越強。草酸對含磷物質(zhì)固定Pb2+不受溶液p H的影響。
【學(xué)位授予單位】：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：X53

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本文編號：2659065