不同改良劑處理對(duì)鋅污泥混合土壤重金屬有效態(tài)的影響

不同改良劑處理對(duì)鋅污泥混合土壤重金屬有效態(tài)的影響

貴州西北部是中國(guó)著名的土壤處理方法。土壤處理方法歷史悠久。土壤處理中產(chǎn)生的廢物沒(méi)有通過(guò)處理直接排放，對(duì)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境造成了極其嚴(yán)重的污染。而土法練鋅廢渣堆放產(chǎn)生的重金屬隨農(nóng)作物的生長(zhǎng)而被吸收,進(jìn)一步通過(guò)食物鏈進(jìn)入人體,嚴(yán)重危害人體健康。現(xiàn)有的研究結(jié)果表明,影響農(nóng)產(chǎn)品重金屬含量的主要原因不是土壤中重金屬的總量,而是重金屬有效態(tài)含量,因此采用相應(yīng)的處理措施降低土壤重金屬的有效態(tài)含量,便能夠降低重金屬在農(nóng)產(chǎn)品中的積累。本試驗(yàn)選用石灰、鈣鎂磷肥、粉煤灰及磷酸氫二銨為土壤改良劑,研究了土法練鋅廢渣混合土壤中重金屬有效態(tài)含量的變化趨勢(shì)并初步確定改良方法。1材料和方法1.1供試廢氣及土壤供試土壤改良劑為普通熟石灰、鈣鎂磷肥(含量為12%),粉煤灰(貴陽(yáng)電廠)和磷酸氫二銨(分析純)。供試廢渣取自于黔西北地區(qū)水城縣土法煉鋅地堆放的廢渣(pH值為6.69),供試土壤取自貴州大學(xué)蔡家關(guān)校區(qū)上寨開(kāi)墾的農(nóng)耕地(pH值為7.86)。廢渣和土壤經(jīng)風(fēng)干磨碎,過(guò)5mm篩,以1∶1比例混合。供試土壤及廢渣的理化性質(zhì)與重金屬含量見(jiàn)表1、表2。1.2測(cè)試方法①分別稱取25g供試土樣和25g供試礦渣于塑料杯中,充分混合;②按照表3分別稱取適量土壤添加劑于混合好的土壤試樣中,再充分混合;1.3土樣的醋酸浸提①配置0.11mol/L的醋酸浸提劑:量取6.30mL的分析純醋酸于1L容量瓶中,加去離子水稀釋到刻度,搖勻備用;②稱取4g混合土樣于50mL離心管中,加入準(zhǔn)備好的醋酸浸提劑40mL,震蕩2h,離心機(jī)2000r/min離心30min,濾紙過(guò)濾備用;③取濾液用原子吸收分光光度法測(cè)試Cd,Zn,Pb,Cu含量。2結(jié)果與分析2.1醋酸對(duì)重金屬有效態(tài)含量的影響土壤廢渣混合樣中Pb,Cd,Zn,Cu有效態(tài)重金屬含量檢測(cè)結(jié)果分別見(jiàn)表4-表7根據(jù)以上數(shù)據(jù),使用0.11mol/L醋酸浸提重金屬有效態(tài)含量隨添加劑使用量增加的變化趨勢(shì)見(jiàn)圖1。2.2不同添加劑對(duì)混合土壤重金屬有效態(tài)含量的影響本實(shí)驗(yàn)中采用的0.11mol/L醋酸浸提土壤中的重金屬有效態(tài)為弱酸提取態(tài)。是歐盟三步提取BCR法的第一步,BCR方法能較好反映土壤中重金屬元素的形態(tài)分布情況,且由于其對(duì)提取劑選擇的多方面均衡考慮和土壤標(biāo)準(zhǔn)樣的制備,更加適于廣泛使用。研究表明,BCR方法較原來(lái)廣泛應(yīng)用的Tessier法簡(jiǎn)單易行,重現(xiàn)性強(qiáng),易標(biāo)準(zhǔn)化。根據(jù)上面的圖表可以發(fā)現(xiàn),鉛鋅礦渣混合土壤在添加不同的土壤添加劑后,土壤中的Pb,Cd,Zn,Cu的有效態(tài)含量都有不同程度的下降。其中,經(jīng)粉煤灰處理的土壤,隨著粉煤灰加入量的增多各重金屬有效態(tài)含量總的趨勢(shì)是下降的,但下降幅度不是很大,而且可以觀察到,在粉煤灰加入量在1g～3g的區(qū)間,重金屬有效態(tài)含量有些許升高的趨勢(shì),之后隨著粉煤灰加入量的增大,有效態(tài)含量又逐步減少。經(jīng)石灰處理的的混合土壤,隨著石灰加入量的增加,呈逐步下降的趨勢(shì)。當(dāng)石灰加入量在2g～3g的區(qū)間內(nèi),重金屬有效態(tài)含量下降趨勢(shì)減慢,不變,甚至有些許的升高。而隨著石灰進(jìn)一步的大量加入,重金屬有效態(tài)含量開(kāi)始急劇減少,當(dāng)石灰加入量為8g時(shí),重金屬有效態(tài)含量幾乎可以忽略。在混合土壤中即使少量添加鈣鎂磷肥,降低土壤中有效態(tài)鋅含量效果也十分明顯,在相同的加入量下,大部分處理效果明顯比其他添加劑好。而且在鈣鎂磷肥加入量為2g～3g的這個(gè)區(qū)間內(nèi),重金屬有效態(tài)變化不大,在該區(qū)間內(nèi)穩(wěn)定。添加磷酸氫二銨的土壤,雖然少量添加時(shí)處理效果不如鈣鎂磷肥,但隨著加入量的增多處理效果逐漸好于鈣鎂磷肥,并于6g～8g區(qū)間重金屬有效態(tài)含量趨于穩(wěn)定。由此可以認(rèn)為除了粉煤灰外,其他土壤添加劑都可以明顯降低土壤中重金屬有效態(tài)含量,其中粉煤灰固定效果最差;其次是石灰;磷酸氫二銨與鈣鎂磷肥的效果最好。并且石灰和鈣鎂磷肥在2g～3g這個(gè)加入?yún)^(qū)間,磷酸氫二銨在6g～8g這個(gè)區(qū)間,重金屬有效態(tài)含量變化會(huì)逐步趨于穩(wěn)定。土壤改良劑能改善土壤中重金屬有效態(tài)含量原因是:石灰性物質(zhì)能夠提高土壤pH值,促使重金屬形成氫氧化物沉淀,磷酸鹽類物質(zhì)與重金屬反應(yīng)形成難溶性磷酸鹽,而粉煤灰大部分含有鐵-鋁硅酸礦物,是通過(guò)增加土壤的堿性和鹽分,中和酸性從而對(duì)土壤中的重金屬起到穩(wěn)定作用,主要作用于強(qiáng)酸性土壤,所以在本實(shí)驗(yàn)中效果并不明顯。隨著土壤添加劑加入量不斷增多,重金屬有效態(tài)也隨之降低,但是在某特定區(qū)間,增加添加劑并沒(méi)有相應(yīng)的使重金屬有效態(tài)含量降低,重金屬有效態(tài)含量在這個(gè)區(qū)間內(nèi)變化不大,而是處于一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)。而當(dāng)添加劑加入量超出這個(gè)區(qū)間后,重金屬有效態(tài)又逐步降低。造成這個(gè)現(xiàn)象的原因可能是,當(dāng)重金屬離子與石灰或磷酸鹽類物質(zhì)反應(yīng),反應(yīng)向著生成氫氧化物沉淀和難溶性磷酸鹽化合物方向進(jìn)行,這時(shí)重金屬有效態(tài)含量降低。而當(dāng)反應(yīng)達(dá)到沉淀溶解的動(dòng)態(tài)平衡后,在一定區(qū)間內(nèi)加入添加劑并不能破壞這個(gè)平衡,重金屬有效態(tài)不再降低。當(dāng)添加劑加入量超過(guò)一定限度,動(dòng)態(tài)平衡被破壞,重金屬離子繼續(xù)和添加劑作用,重金屬有效態(tài)繼續(xù)降低。此外,由于添加劑的大量加入,也會(huì)使混合土壤中重金屬含量相應(yīng)的減少,這也是造成上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的原因之一。3添加土壤添加劑(1)本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明不同改良劑處理均可在一定程度上降低土壤有效態(tài)鋅、鉛、鎘、銅的含量。并隨著土壤添加劑施用量的增多,土壤中重金屬有效態(tài)隨之降低。(2)在逐步增加土壤添加劑添加量的過(guò)程中,在一定區(qū)間內(nèi),增加土壤添加劑的量,重金屬有效態(tài)并沒(méi)有隨之降低,而是處于一種穩(wěn)定狀態(tài)。就是說(shuō)在這個(gè)區(qū)間內(nèi),增加土壤添加劑的量并不能更好的降低土壤中重金屬有效態(tài)的含量,低處理量與高處理量達(dá)到的效果大致相同。所以,在此基礎(chǔ)上,可以用最少的土壤添加劑施用量來(lái)達(dá)到一定的處理效果。(3)在各添加劑處理的穩(wěn)定曲線處,其處理效果大致為磷酸氫二銨>鈣鎂磷肥>石灰>粉煤灰。各添加劑對(duì)鉛、鋅、鎘、銅的降低幅度如表8(4)超過(guò)穩(wěn)定區(qū)而大量加入土壤添加劑雖然能明顯降低土壤重金屬有效態(tài)的含量,但必須考慮到土壤添加劑本身的污染問(wèn)題和土壤理化性質(zhì)的變化,而使生長(zhǎng)于鉛鋅礦渣污染土壤上的植物生長(zhǎng)條件惡化,從而違背了施用土壤添加劑降低重金屬