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砷污染土壤稳定化处理与植物修复试验研究,提纲,现场概况,材料与方法,试验结果,结论与展望,讨论分析,2,1 现场概况,广东省清远市某金矿,上世纪70年代至90年代末非法采金、土法炼金,矿区残留了大量有毒有害矿渣。矿区土壤被严重污染。 由于矿渣毒性大且堆放无序,土壤污染严重,基本没有防护措施,矿区生态遭到严重破坏,矿区内污染物扩散迁移至下游,对下游河流、农田、地下水造成污染。,3,4,5,6,2 材料与方法,1)材料 采集废渣场的受污染土壤作为研究对象 粉煤灰、干化污泥、花生壳、硫酸亚铁、磷酸二氢钾作为稳定剂 植物修复盆栽试验选用蜈蚣草(幼苗)、香根草(种子)、苎麻(种子),7,表1 粉煤灰和干化污泥的理化性质,8,供试土壤的理化性质 Table 2 Physical and chemical properties of the tested soil,注:As、Cd、Pb、Zn单位为(mg/kg);有机质、总磷单位为(g/kg);CEC单位为(cmol/kg)NH4-N、NO3-N 单位为(mg/kg);pH为无量纲。,9,2)方法 土壤处理 稳定化处理 植物修复盆栽实验,10,盆栽实验设置,6组处理 ACK:对照组 A1: 10%粉煤灰+10%干化污泥 A2: 10%粉煤灰+10%干化污泥+1%花生壳 A3: 10%粉煤灰+10%干化污泥+1%硫酸亚铁 A4: 10%粉煤灰+10%干化污泥+1%磷酸二氢钾 A5: 10%粉煤灰+10%干化污泥+1%花生壳+1%硫酸亚铁+1%磷酸二氢钾,11,每盆土中加入尿素0.81g、氯化钾0.65g作为基肥,分别种植香根草、蜈蚣草、苎麻,生长120天后分别收获地上部分和地下部分。,12,3 试验结果,添加稳定剂对土壤理化性质的影响,注: a、b、c等中相同字母表示差异不显著,不同字母表示差异显著(P0.05);* 表示标准偏差;下同,Table 3 Effect of stabilizers addition on soil physical and chemical properties,13,添加稳定剂对土壤砷形态的影响,图2 添加稳定剂后土壤中各形态As含量的变化,硫酸亚铁能较好的稳定土壤中的As,使其从活性较高的EXC、CA向RES转化; KH2PO4会使EXC、CA显著增加,增大土壤中As活性和迁移性(P0.05),14,添加稳定剂对三种植物As含量的影响,15,添加稳定剂对植物地上部分砷累积量的影响 Table4 Effect of adding stabilizers on the accumulation of As in over ground part of different plants,16,4 讨论分析,1) 以粉煤灰、干化污泥、花生壳、硫酸亚铁、磷酸二氢钾作为稳定剂对砷污染矿区土壤进行稳定化处理,达到改良土壤,如何优化稳定剂复合处理配方?能否为其植物修复奠定基础? 2)添加稳定剂能改变土壤中砷的形态,硫酸亚铁能较好的稳定土壤中的As,使其从活性较高的EXC、CA向RES转化; KH2PO4则使EXC、CA显著增加,增大土壤中As活性和迁移性。相应的作用机理如何?,17,3)添加稳定剂对蜈蚣草、香根草、苎麻三种植物As含量的影响作用明显,但植物间差异较大,其作用机理怎样? 4)不同稳定剂复合处理可以达到不同的植物累积量,如何利用多种稳定剂优化配方提高砷污染土壤植物修复效果?,18,土壤pH与各形态As含量的关系,图4 添加稳定剂后土壤pH值与各形态As含量相关性,土壤pH与EXC、CA、FeMnOx、OM呈一定的负相关,与RES呈一定的正相关,19,土壤有机质含量与各形态As含量的关系,图5 添加稳定剂后土壤有机质含量与各形态As含量相关性,土壤有机质含量与EXC、FeMnOx、OM呈一定的负相关,与CA 、RES呈一定的正相关,20,土壤阳离子交换量与各形态As含量的关系,图5 添加稳定剂后CEC与各形态As含量相关性,CEC与EXC、CA、FeMnOx、OM呈一定的负相关,与RES呈一定的正相关,21,植物地上部分As含量与土壤各形态As含量的关系,图7 蜈蚣草地上部分As含量与土壤中各形态As含量的相关性,rEXC=0.809,rCA=0.877,rOM=0.449,rFe-Mn=0.589,rRES=-0.513,22,土壤中可交换态As、碳酸盐结合态As是影响植物中As含量的主要因素。,图8 香根草地上部分As含量与土壤中各形态As含量的相关性,rEXC=0.944,rCA=0.904,rOM=0.529,rFe-Mn=0.529,rRES=-0.817,23,图9 苎麻上部分As含量与土壤中各形态As含量的相关性,rEXC=0.809,rCA=0.877,rOM=0.449,rFe-Mn=0.589,rRES=-0.513,24,5 结论与展望,1)结论 (1)添加稳定剂对含砷土壤复合处理后,能改良土壤,促进植物生长。 (2)不同稳定剂对砷的稳定作用存在差异,粉煤灰、干化污泥、花生壳、Fe2SO4对土壤中的As有较好的稳定化作用,使土壤中As的形态向残渣态转化;复合处理中添加KH2PO4会活化土壤中As,使土壤中可交换态As、碳酸盐结合态As含量显著增加。 (3)三种植物在所有稳定化复合处理土壤中As含量及其分布存在明显差异,蜈蚣草中As含量最高:地上部分地下部分;香根草、苎麻中As含量偏低:地下部分地上部分。 (4)含Fe2SO4的稳定剂复合处理使蜈蚣草、香根草、苎麻地上部分As含量均下降最大;含KH2PO4的稳定剂复合处理使蜈蚣草、香根草、苎麻地上部分As含量均显著增加。 (5)在所有稳定剂复合处理设置中,由于植物生物量的增加,能一定程度上增加植物对As的累积量;其中粉煤灰、干化污泥、花生壳、Fe2SO4、KH2PO4同时添加的复合处理使蜈蚣草、香根草、苎麻地上部分对As的累积量都达到最大值,显著提高了植物对土壤中As的去除,促进植物修复。,25,2)展望 机理探讨 砷污染矿区生态修复方案与技术研究 生态修复稳定剂复合肥开发,26,谢谢,请批评指正!,27,
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