硅酸鈣對土壤Cd、Pb、Cu、Zn復合污染修復效應初探.pdf

1、隨著經(jīng)濟與工農(nóng)業(yè)的發(fā)展，土壤重金屬污染日趨嚴重，其在土-水生態(tài)系統(tǒng)中的遷移、轉(zhuǎn)化、積累嚴重威脅陸生、水生動植物生命與環(huán)境健康，并最終威脅人類的生存。尋求土壤重金屬污染修復途徑，消除與降低其對生態(tài)與環(huán)境的威脅不僅具有理論價值，更具重要現(xiàn)實意義。本文以硅酸鈣作為修復改良劑，通過等溫吸附—解吸實驗、形態(tài)分析、酸性淋溶土柱實驗，初步探討了硅酸鈣對Cd、Pb、Cu、Zn污染土壤的修復效應。
　　 等溫吸附—解吸實驗結(jié)果表明：供試土壤對Cd

2、、Pb、Cu、Zn的最大吸附量為：Pb＞Cu＞Zn＞Cd；吸附強度順序為：Pb＞Cd＞Cu＞Zn；四種元素中，供試土壤對Pb不僅吸附容量最大，而且吸附強度最高，其在土壤環(huán)境中活性相對較弱；供試土壤對銅吸附量相對較高，但吸附穩(wěn)定性相對較弱，仍具較強環(huán)境風險；而供試土壤對Zn、Cd不但吸附容量有限，且吸附強度較弱，較易重新釋放進入環(huán)境，具較強的生物、環(huán)境風險。與空白相比，硅酸鈣的投加使供試土壤對四種重金屬元素的吸附率、凈吸附量均顯著提高；解

3、吸率與空白相比均極顯著降低。該效應隨硅酸鈣投加量的增加而增強。硅酸鈣對四種元素的土壤吸附性能的改善效應最優(yōu)的是Pb，16g硅酸鈣/kg土處理對土壤Pb吸附性能修復效應已達理想水平；其次是Cu，較差的是Cd與Zn。表明硅酸鈣對四種元素的修復效應與元素自身活性密切相關，元素活性低，修復效應較優(yōu)，元素活性高，則需較高處理水平的硅酸鈣才能使其活性降至環(huán)境安全水平。
　　 Tessier連續(xù)提取法對四種元素的形態(tài)分布特征研究結(jié)果表明：在供

4、試土壤(硅酸鈣空白處理)中，Cd、Zn以水溶交換態(tài)占據(jù)主導，而Cu則以水溶交換、碳酸鹽結(jié)合態(tài)、鐵錳氧化物態(tài)各占1/3，Pb以碳酸鹽結(jié)合態(tài)和鐵錳氧化物態(tài)為主。根據(jù)四種重金屬元素形態(tài)分布及隨時間變化規(guī)律，其在供試土壤中的環(huán)境活性大小依次為：Cd＞Zn＞Cu＞Pb。硅酸鈣作用下，供試土壤中四種重金屬元素水溶交換態(tài)都比空白處理大幅下降，碳酸鹽結(jié)合態(tài)則顯著增長。Cd迅速從活性最高的水溶交換態(tài)向活性相對較低的碳酸鹽結(jié)合態(tài)轉(zhuǎn)化，使其成為Cd存在的最主

5、要形態(tài)；Zn主要表現(xiàn)為水溶交換態(tài)向碳酸鹽結(jié)合態(tài)及鐵錳氧化物態(tài)轉(zhuǎn)化，并使之成為供試土壤Zn存在的兩種最主要形態(tài)，其中碳酸鹽結(jié)合態(tài)占比70％以上，鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)占比13％-24％；Cu主要表現(xiàn)為水溶交換態(tài)向碳酸鹽結(jié)合態(tài)轉(zhuǎn)化，且隨著時間的推移，碳酸鹽結(jié)合態(tài)有向活性更低的鐵錳氧化態(tài)緩慢轉(zhuǎn)化的趨勢，使碳酸鹽結(jié)合態(tài)、鐵錳氧化態(tài)成為Cu存在的主要形態(tài)，分別占比60％和30％左右。Pb主要表現(xiàn)為水溶交換態(tài)、有機硫化物態(tài)向碳酸鹽結(jié)合態(tài)、鐵錳氧化態(tài)及殘渣

6、態(tài)轉(zhuǎn)化；硅酸鈣對四種重金屬元素形態(tài)轉(zhuǎn)化的影響是一個較快速反應。由于Pb、Cu、Zn、Cd在土壤中的活性依次增加，為使其活性及環(huán)境毒性降至較低水平并保持穩(wěn)定，所需硅酸鈣投加量在Si/(Cd+Pb+Cu+Zn)=4-16(摩爾比)范圍內(nèi)漸次遞增。
　　 酸性淋溶條件下，四種重金屬元素在未添加硅酸鈣處理的供試土壤中均表現(xiàn)出了明顯的遷移性，其中Zn、Cd存在極高的環(huán)境遷移風險，四種元素的遷移性大小依次為Zn、Cd＞Cu＞Pb。添加各處理