砷污染土壤稳定化处理与生态修复研究

1、砷污染土壤稳定化处理与植物修复试验研究,2,提纲,现场概况,材料与方法,试验结果,结论与展望,讨论分析,3,1 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。,4,5,6,7,2 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）,8,表1 粉煤灰

2、和干化污泥的理化性质,9,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。,10,2）方法 土壤处理 稳定化处理 植物修复盆栽实验,11,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

3、+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,12,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。,13,3 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,14,添加稳定剂对土壤砷形态的影响,

4、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）,15,添加稳定剂对三种植物As含量的影响,16,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,17,4 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

5、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？,18,3）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？,19,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E

6、XC、CA、FeMnOx、OM呈一定的负相关，与RES呈一定的正相关,20,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,21,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,22,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

7、.449,rFe-Mn=0.589,rRES=-0.513,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。,23,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=-0.817,24,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=-0.513,25,5 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

8、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、Fe2S