模拟酸雨和EDTA对红壤中外源金属释放、迁移及转化的影响研究

论文摘要

土壤重金属污染是全球面临的环境问题之一,对生态环境和人体健康构成了严重威胁。重金属铅(Pb)应用历史悠久,污染范围广,严重损害人体健康,鉴于Pb的有毒有害性,全世界开始推行无铅化制造。随着无铅化的推进,Pb替代稀有金属银(Ag)、铋(Bi)、铟(In)、锑(Sb)、锡(Sn)的环境负荷势必增加,这些重金属污染的修复将带来新的环境问题。螯合剂EDTA广泛应用于土壤重金属原位和异位修复中。我国热带、亚热带地区酸雨问题突出,酸雨可通过改变土壤pH值来影响重金属的环境化学行为。本研究以我国酸雨地区典型的土壤类型—红壤为试验材料,以金属Pb及其替代稀有金属Ag、Bi、In、Sb、Sn为研究对象,自制污染土壤进行土柱淋溶实验,研究酸雨和EDTA作用下渗滤液、土壤溶液、土壤中金属含量特征,以及土壤中金属化学形态分布特征。旨在阐明酸雨和EDTA单一及联合作用对土壤中Pb及其替代稀有金属释放、迁移及形态转化的影响,以期为评价和修复重金属污染土壤提供参考。研究结果如下：(1)自然红壤中金属Ag、Bi、In、Pb、Sb、Sn含量均在我国土壤背景值范围内；土壤中的金属富集率均低于2,属低富集,研究区域内的金属含量受人类活动影响小；Pb的替代稀有金属Ag、Bi hu Sb、Sn在自然红壤中的赋存形态较Pb稳定,不易提取。(2)酸雨可促进金属Bi、In、Pb的释放和迁移,3种金属均迁移至土层8cm；酸雨对金属Sb的释放有一定的促进作用,但不能促进其迁移；对金属Ag和Sn的释放和迁移均无明显影响。(3) EDTA可显著促进金属Bi、In、Pb的释放,对金属Sb的释放有一定的促进作用,对金属Ag、Sn的释放影响较小；EDTA作用下Ag、Bi、In、Pb、Sb、Sn分别迁移至土层10cm、20cm、34cm、30cm、14cm、14cm。(4)酸雨和EDTA联合作用可明显促进金属Bi、In、Pb的释放,对金属Sb释放有一定的促进作用,对金属Ag和Sn的释放影响较小；酸雨和EDTA联合作用可促进金属Ag、Bi、In、Pb、Sb的迁移,分别迁移至土层10cm、22cm、34cm、22cm、8cm。(5)金属的迁移能力表现为Pb>Bi≥In>Sb>Sn>Ag；在酸雨和EDTA单独及联合作用下,各金属可交换态的百分比含量均有所增加,说明三种作用均可促进各金属的形态向活性态转化,从而促进其迁移,增加其环境风险；EDTA单独作用对金属的活化作用最强；在Pb的替代稀有金属中,金属Bi和In环境风险较高。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究目的及意义
• 1.2 国内外研究进展
• 1.2.1 目标金属研究进展
• 1.2.2 重金属赋存形态研究进展
• 1.2.3 EDTA修复重金属污染土壤研究进展
• 1.2.4 酸雨对土壤中金属行为的影响研究进展
• 1.3 研究内容与技术路线
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 技术路线
• 第二章 试验材料与方法
• 2.1 试验土壤
• 2.1.1 供试土壤采集
• 2.1.2 污染土壤制备
• 2.2 试验仪器与试剂
• 2.2.1 试验仪器
• 2.2.2 试验试剂
• 2.3 淋溶试验
• 2.3.1 土柱填充与土壤溶液采集器的安装
• 2.3.2 淋溶试验处理设置
• 2.3.3 模拟降水
• 2.3.4 样品采集与预处理
• 2.4 分析方法
• 2.4.1 土壤基本理化性质分析测定
• 2.4.2 金属全量分析及测定
• 2.4.3 金属形态分析及测定
• 2.4.4 质量控制方法
• 2.4.5 数据处理方法
• 第三章 自然红壤中金属含量与形态分布特征
• 3.1 试验方法
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 红壤中金属的含量水平
• 3.2.2 红壤金属的垂向分布特征
• 3.2.3 红壤中金属的化学形态分布特征
• 3.2.4 金属生物有效性特征
• 3.3 本章小结
• 第四章 酸雨和EDTA对红壤中金属释放的影响研究
• 4.1 试验方法
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 酸雨和EDTA对渗滤液pH值的影响
• 4.2.2 酸雨和EDTA对渗滤液中金属离子含量的影响
• 4.2.3 酸雨和EDTA对土壤溶液中金属离子含量的影响
• 4.3 本章小结
• 第五章 酸雨和EDTA对红壤中金属迁移的影响研究
• 5.1 试验方法
• 5.2 结果与讨论
• 5.2.1 土柱中金属回收率
• 5.2.2 酸雨和EDTA对红壤中金属纵向迁移的影响
• 5.2.3 金属迁移能力的比较
• 5.3 本章小结
• 第六章 酸雨和EDTA对红壤中金属形态转化的影响研究
• 6.1 试验方法
• 6.2 结果与讨论
• 6.2.1 酸雨和EDTA对红壤中金属有效态含量的影响
• 6.2.2 酸雨和EDTA对红壤中金属形态分布的影响
• 6.2.3 金属总量与各形态之间的关系
• 6.3 本章小结
• 第七章 结论、创新点与展望
• 7.1 结论
• 7.2 创新点
• 7.3 展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介