不同改良劑處理對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)生的廢物沒有通過處理直接排放，對當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境造成了極其嚴重的污染。而土法練鋅廢渣堆放產(chǎn)生的重金屬隨農(nóng)作物的生長而被吸收,進一步通過食物鏈進入人體,嚴重危害人體健康?，F(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蔡家關校區(qū)上寨開墾的農(nóng)耕地(pH值為7.86)。廢渣和土壤經(jīng)風干磨碎,過5mm篩,以1∶1比例混合。供試土壤及廢渣的理化性質(zhì)與重金屬含量見表1、表2。1.2測試方法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,加入準備好的醋酸浸提劑40mL,震蕩2h,離心機2000r/min離心30min,濾紙過濾備用;③取濾液用原子吸收分光光度法測試Cd,Zn,Pb,Cu含量。2結(jié)果與分析2.1醋酸對重金屬有效態(tài)含量的影響土壤廢渣混合樣中Pb,Cd,Zn,Cu有效態(tài)重金屬含量檢測結(jié)果分別見表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見圖1。2.2不同添加劑對混合土壤重金屬有效態(tài)含量的影響本實驗中采用的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,且由于其對提取劑選擇的多方面均衡考慮和土壤標準樣的制備,更加適于廣泛使用。研究表明,BCR方法較原來廣泛應用的Tessier法簡單易行,重現(xiàn)性強,易標準化。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,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。當石灰加入量在2g～3g的區(qū)間內(nèi),重金屬有效態(tài)含量下降趨勢減慢,不變,甚至有些許的升高。而隨著石灰進一步的大量加入,重金屬有效態(tài)含量開始急劇減少,當石灰加入量為8g時,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這個加入?yún)^(qū)間,磷酸氫二銨在6g～8g這個區(qū)間,重金屬有效態(tài)含量變化會逐步趨于穩(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,是通過增加土壤的堿性和鹽分,中和酸性從而對土壤中的重金屬起到穩(wěn)定作用,主要作用于強酸性土壤,所以在本實驗中效果并不明顯。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,增加添加劑并沒有相應的使重金屬有效態(tài)含量降低,重金屬有效態(tài)含量在這個區(qū)間內(nèi)變化不大,而是處于一個相對穩(wěn)定的狀態(tài)。而當添加劑加入量超出這個區(qū)間后,重金屬有效態(tài)又逐步降低。造成這個現(xiàn)象的原因可能是,當重金屬離子與石灰或磷酸鹽類物質(zhì)反應,反應向著生成氫氧化物沉淀和難溶性磷酸鹽化合物方向進行,這時重金屬有效態(tài)含量降低。而當反應達到沉淀溶解的動態(tài)平衡后,在一定區(qū)間內(nèi)加入添加劑并不能破壞這個平衡,重金屬有效態(tài)不再降低。當添加劑加入量超過一定限度,動態(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,也會使混合土壤中重金屬含量相應的減少,這也是造成上述實驗現(xiàn)象的原因之一。3添加土壤添加劑(1)本實驗結(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)并沒有隨之降低,而是處于一種穩(wěn)定狀態(tài)。就是說在這個區(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到的效果大致相同。所以,在此基礎上,可以用最少的土壤添加劑施用量來達到一定的處理效果。(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。各添加劑對鉛、鋅、鎘、銅的降低幅度如表8(4)超過穩(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題和土壤理化性質(zhì)的變化,而使生長于鉛鋅礦渣污染土壤上的植物生長條件惡化,從而違背了施用土壤添加劑降低重金屬