冻融-淋洗对四种西北碱性锌污染土壤的修复和迁移转化的影响

扫码查看

原文链接

NETL

中文摘要：我国季节性冻土区域广阔，几乎涵盖了我国北方碱性土壤分布区。土壤作为重要的重金属源和汇，对土壤功能、植物、动物及人类健康具有直接影响。重金属污染元素不容易移出土壤，如何才能降低土壤重金属的污染风险，引发了人们的关注和思考，重金属污染耕地的修复已经刻不容缓，其中锌污染是值得重点关注的土壤重金属污染之一。本文以西北季节性冻土区域四种典型碱性土壤（黑垆土、灰钙土、塿土和黄绵土）为研究对象，进行土壤锌淋洗试验，通过优化淋洗条件、测定重金属锌赋存形态、拟合动力学模型、分析残余锌的稳定性，筛选出一种能够同时兼顾社会、环境和经济效益问题的淋洗剂。通过室内土柱试验模拟淋洗、单向冻结、冻融淋洗协同处理下重金属的迁移和去除，分析作用机理和影响因素，为寒区耕地安全合理地利用冻融-淋洗协同技术驱除土壤重金属锌污染提供了丰富的理论和试验依据，取得的主要发现如下：（1）经过淋洗剂筛选发现，常温下的淋洗率均显著高于低温下的去除效果（p＜0.05）。柠檬酸（CA）在低温下具有最高的淋洗效率，最佳的淋洗条件为：浓度为0.2 mol/L，液土比为5:1，淋洗震荡时间为8 h。EDTA，CA和TA三种淋洗剂浸出的重金属主要来源于碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态（Tessier法）。此外，EDTA，CA和TA在土壤溶液中对重金属锌的吸附解析过程用伪二级动力学模型能够较好的拟合，说明化学反应是速率控制的主要反应。（2）干撒结合灌溉的淋洗剂添加方式比将淋洗剂配成溶液的方式具有更高的淋洗效率。在土壤冻结之前添加淋洗剂清洗土壤的修复效果要好于在土壤冻结之后加入淋洗剂的修复效果。辅助灌溉水洗对重金属去除效率的提升范围可能取决于残留在孔隙水中的锌含量，并对修复后土壤pH的控制具有良好的效果。（3）单独的柠檬酸淋洗使得重金属Zn的含量均呈现出随着污染层深度的升高而逐渐增加的变化趋势；单独的冻融过程使得四种土壤重金属锌总量呈现两端高、中间低的趋势。柠檬酸淋洗-低温冻融循环-灌溉降雨水洗处理后，四种土壤Zn的污染压力得到了有效的缓解。土壤残留重金属的稳定性排列大致符合：冻融淋洗后辅助灌水＞冻融淋洗＞单独淋洗＞单独冻结。冻融淋洗后辅助水洗处理下的MF值较低，降低了残留重金属潜在的流动性和可能进入植物或食物链而引起的环境风险。综上，柠檬酸在低温淋洗下具有最高的淋洗效率，并且兼顾社会、环境和经济效益问题。冻融过程能够推动土壤污染物等杂质的向下运移，增加胶体相关污染物的动员，有助于土壤重金属向稳定形态转化。冻融淋洗后辅助水洗重金属残留稳定性高，移动性低，有效缓解了农田土壤锌污染压力。

作者：

张欢

展开 >

关键词：

土壤污染锌元素环境修复淋洗剂冻融作用迁移转化机理

授予学位：

硕士

学科专业：

土壤学

导师：

何海龙、吕家珑、杨雅君

学位年度：

2023

学位授予单位：

西北农林科技大学

语种：

中文

中图分类号：