摘要
随着人类工业生产活动的日益增多，导致土壤重金属污染越来越严重，特别是重金属镉(Cd)污染最为严重，已经成为当今土壤环境领域的一个研究热点。本论文以潘一矿复垦土壤为研究对象，测定了土壤的基本性质，通过向土壤中添加不同浓度的外源Cd溶液人工模拟Cd污染土壤，采用Tessier五步连续提取法，研究外源性Cd进入土壤后Cd的形态变化特征;通过向土壤中加入不同浓度的苹果酸和柠檬酸来研究土壤中Cd的形态变化，揭示改变土壤pH、土壤温度、土壤粒径和土壤老化时间等条件下Cd的形态转化与分布规律，为预测土壤中重金属Cd的迁移转化提供理论基础。研究的主要结论如下: (1)潘一矿复垦土壤中的Cd的主要以残渣态形态存在，其次为:可交换态Cd＞铁锰氧化物结合态Cd＞有机结合态Cd＞碳酸盐结合态Cd。且当土壤中的外源Cd浓度逐渐增加时，Fe.Mn结合态和可交换态成为Cd在土壤中的主要形态。 (2)在复垦土壤中，低浓度柠檬酸和苹果酸对各形态Cd含量无明显影响。在人工模拟的Cd污染土壤中加入苹果酸和柠檬酸，均使可交换态Cd和碳酸盐结合态Cd的含量增加，其他形态含量降低，促进难利用结合态Cd向活跃态Cd的转化，增加Cd的生物有效性。且随外源Cd浓度的增加和低分子有机酸浓度的升高，这种作用更加明显:不同的是柠檬酸有利于促进可交换态Cd含量的增加，而苹果酸促进其他形态向碳酸盐结合态Cd的转化效果较好。 (3)在不同pH(2.3至9.O)的柠檬酸和苹果酸溶液影响下，随着pH值升高，可交换态Cd的含量呈下降趋势，剩下四种Cd形态含量逐渐上升。当土壤pH＜7时，柠檬酸有利于增加Cd的活性，土壤pH＞7时，苹果酸有利于增加Cd的活性。 (4)在实验温度5℃至25℃条件下，随着培养温度的升高，在柠檬酸和苹果酸的作用下:碳酸盐结合态Cd和可交换态Cd含量显著上升，其他形态Cd含量逐渐下降。两种有机酸在温度升高的情况下都提高了土壤中Cd的生物有效性。 (5)不同粒径(18目至100目)土壤中，随着土壤粒径的逐渐减小，生物有效态Cd含量逐渐上升，潜在生物有效态Cd的百分比显著降低，残渣态Cd的基本不受影响。土壤粒径的减小，增大了柠檬酸和苹果酸对Cd的活化效果。 (6)在有机酸作用下，早期老化时间内(一周):碳酸盐结合态Cd和可交换态Cd含量逐渐提高，而其他形态Cd含量不断降低，土壤中Cd的活性增强。老化一周后，随着老化时间延长土壤中活跃态Cd逐渐向较强结合态Cd进行转化，降低土壤中重金属Cd活性。 本研究阐明复垦土壤中Cd在柠檬酸和苹果酸影响下的含量变化和形态分布规律主要存在形态和变化规律，为预测复垦土壤中Cd的迁移转化提供科学基础，同时也为之后的复垦土壤中植物生态修复Cd污染提供理论依据。
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