發(fā)布時間：2017-08-10 00:13

  本文關鍵詞：改良劑對重金屬污染土壤的穩(wěn)定化修復效果及健康風險評估

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【摘要】：我國工農業(yè)的迅猛發(fā)展使農田土壤重金屬污染日益嚴重,對生態(tài)環(huán)境及人體健康造成嚴重威脅,因此,亟需對污染土壤進行修復。固化穩(wěn)定化技術是一種治理重金屬污染土壤的有效方法,國內外很多學者在改良劑的篩選和研發(fā)、穩(wěn)定化效果的評估等方面做了大量研究,但在長時間跟蹤監(jiān)測改良劑修復效率及人體健康環(huán)境風險評估方面研究不多,尤其是關注長期修復后土壤重金屬穩(wěn)定化效果的研究更少�；诖�,本文針對貴溪冶煉廠周邊重金屬污染農田土壤,采用穩(wěn)定化技術研究了木炭、磷灰石、石灰三種不同改良劑對污染土壤的長期修復效果。采用TCLP(Toxicity Characteristic Leaching Procedure、SPLP(Synthetic Precipitation Leaching Procedure)、CaCl2浸提方法研究了2010-2014年修復后土壤相關理化性質及重金屬Cu、Cd的可浸出性、有效態(tài)含量變化。利用in vitro法模擬人體胃液環(huán)境,計算人體胃液中溶解的重金屬Cu、Cd量及生物可給性。運用人體健康風險評估模型計算成人、兒童對重金屬Cu、Cd的日均攝入量,風險系數,進而對人體健康進行風險評估。另外,分析了人體胃液中重金屬含量與土壤相關理化性質及浸提態(tài)重金屬含量的相關性,并運用多元逐步線性回歸方程確定影響胃液中重金屬吸收量的關鍵因子,為選擇適宜的改良劑進行土壤修復提供了理論依據。主要研究結果如下：(1)改良劑的添加顯著提高了土壤pH,三種改良劑提高土壤pH的效果為磷灰石石灰木炭,但隨著時間的推移土壤pH逐漸降低；土壤有機質含量在加入改良劑后也有不同程度的提高,其中木炭的處理效果最為明顯,與磷灰石、石灰之間存在顯著性差異；土壤交換性酸和鋁的含量與土壤pH呈顯著負相關,不同年限交換性酸和鋁含量呈現先降低后增加的變化趨勢。(2)比較三種不同浸提方法提取土壤重金屬銅、鎘有效態(tài)含量,結果均為改良劑處理組重金屬浸出量顯著低于對照組,取得較好的修復效果。三種浸提方法表明不同改良劑對Cu的修復效果具有一致性,即磷灰石石灰木炭；CaCl2浸提法得出改良劑對鎘的修復效果與銅有相同規(guī)律,但TCLP、SPLP浸提法得出改良劑對鎘的修復效果與CaCl2浸提法存在差異,不同改良劑對鎘的修復效果為石灰磷灰石木炭。另外,不同處理組土壤重金屬的浸出含量均呈逐年增長趨勢,說明改良劑有一定的修復年限,當修復效率降低時,需要重新添加改良劑。(3)不同處理組人體胃液中銅、鎘的溶解量,生物可給性及日均攝入量存在顯著性差異,三個指標均是銅顯著大于鎘,說明銅更易被人體吸收,對人體健康產生危害。另外,從不同處理組來看,這三個指標均是改良劑處理組顯著低于對照組,說明了改良劑鈍化土壤重金屬短期內取得良好的效果,降低了對人體健康風險。從不同年份來看,這些指標均有上升趨勢,對人體健康威脅又逐漸增大,需要重新添加改良劑鈍化重金屬。研究區(qū)域中Cd的風險系數(HQ)顯著小于Cu,兩種重金屬的風險系數均小于1,對人群不會帶來健康風險,但需要關注的是不論對哪種重金屬而言,兒童的風險系數均大于成人。(4)相關性分析結果表明：胃液中重金屬Cu含量與交換性酸、鋁均呈顯著相關,Cd含量亦與交換性酸、鋁顯著相關,相關系數分別為0.860、0.815和0.852、0.795；胃液中Cu、Cd含量與pH呈顯著負相關,相關系數分別為-0.948、-0.916。多元逐步線性回歸方程表明pH是影響人體胃液重金屬含量的關鍵因素。表明了在運用穩(wěn)定化方法修復酸性污染土壤時宜選用能顯著提高土壤pH,并能夠持久地降低土壤重金屬有效活性的改良劑,這為選擇適宜的改良劑提供了理論依據。(5)總體上改良劑對重金屬的穩(wěn)定化效果會隨時間推移持續(xù)降低,但是磷灰石在降低Cu和Cd有效態(tài)、交換態(tài)和生物可給性方面具有更好的效果。與石灰、木炭相比,磷灰石的修復效率更具持久性,該研究結果將為重金屬污染土壤的長期穩(wěn)定化修復風險管控提供理論指導。
【關鍵詞】：改良劑 穩(wěn)定化 重金屬 生物可給性 健康風險
【學位授予單位】：安徽理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：X53;X825
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-14
• 1 緒論14-26
• 1.1 農田土壤重金屬污染物來源、現狀及危害14-16
• 1.1.1 農田重金屬污染來源14-15
• 1.1.2 農田重金屬污染現狀15
• 1.1.3 重金屬污染危害15-16
• 1.2 土壤重金屬污染修復技術16-21
• 1.2.1 物理修復17-18
• 1.2.2 化學修復18
• 1.2.3 生物修復18-19
• 1.2.4 修復技術比較19-21
• 1.3 農田土壤重金屬固化/穩(wěn)定化技術21-22
• 1.3.1 農田重金屬污染的治理措施21
• 1.3.2 固定穩(wěn)定化技術中改良劑的分類21-22
• 1.4 本文選題背景、研究意義以及技術路線22-26
• 1.4.1 本研究選題背景22-24
• 1.4.2 固定穩(wěn)定化技術重點運用范圍及本研究意義24-25
• 1.4.3 技術路線25-26
• 2 試驗材料與方法26-30
• 2.1 供試材料26
• 2.2 試驗設計26
• 2.3 試驗方法26-27
• 2.4 人體健康評估方法27-28
• 2.5 數據處理28-30
• 3 土壤重金屬活性變化30-40
• 3.1 土壤基本理化性質變化30-33
• 3.1.1 不同年限土壤pH變化30-31
• 3.1.2 不同年限土壤有機碳變化31-32
• 3.1.3 不同年限土壤其它理化性質變化32-33
• 3.2 不同年限土壤重金屬生物有效性變化33-40
• 3.2.1 CaCl_2浸提方法分析土壤生物有效態(tài)重金屬含量變化33-35
• 3.2.2 TCLP浸提方法分析土壤可浸出性重金屬含量變化35-37
• 3.2.3 SPLP浸提方法分析土壤可浸出性重金屬含量變化37-40
• 4 人體健康風險評估40-50
• 4.1 不同年限人體胃液吸收重金屬含量變化40-41
• 4.2 不同年限重金屬可給性及日均攝入量變化41-43
• 4.3 不同年限風險系數(HQ)變化43-45
• 4.4 胃液重金屬含量與土壤理化性質及有效態(tài)重金屬含量相關性分析45-48
• 4.5 回歸分析48-50
• 5 結論與展望50-52
• 5.1 結論50-51
• 5.2 展望51-52
• 參考文獻52-58
• 致謝58-60
• 作者簡介60

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本文編號：647960