不同改良剂处理对锌污泥混合土壤重金属有效态的影响

不同改良剂处理对锌污泥混合土壤重金属有效态的影响

贵州西北部是中国著名的土壤处理方法。土壤处理方法历史悠久。土壤处理中产生的废物没有通过处理直接排放，对当地生态环境造成了极其严重的污染。而土法练锌废渣堆放产生的重金属随农作物的生长而被吸收,进一步通过食物链进入人体,严重危害人体健康。现有的研究结果表明,影响农产品重金属含量的主要原因不是土壤中重金属的总量,而是重金属有效态含量,因此采用相应的处理措施降低土壤重金属的有效态含量,便能够降低重金属在农产品中的积累。本试验选用石灰、钙镁磷肥、粉煤灰及磷酸氢二铵为土壤改良剂,研究了土法练锌废渣混合土壤中重金属有效态含量的变化趋势并初步确定改良方法。1材料和方法1.1供试废气及土壤供试土壤改良剂为普通熟石灰、钙镁磷肥(含量为12%),粉煤灰(贵阳电厂)和磷酸氢二铵(分析纯)。供试废渣取自于黔西北地区水城县土法炼锌地堆放的废渣(pH值为6.69),供试土壤取自贵州大学蔡家关校区上寨开垦的农耕地(pH值为7.86)。废渣和土壤经风干磨碎,过5mm筛,以1∶1比例混合。供试土壤及废渣的理化性质与重金属含量见表1、表2。1.2测试方法①分别称取25g供试土样和25g供试矿渣于塑料杯中,充分混合;②按照表3分别称取适量土壤添加剂于混合好的土壤试样中,再充分混合;1.3土样的醋酸浸提①配置0.11mol/L的醋酸浸提剂:量取6.30mL的分析纯醋酸于1L容量瓶中,加去离子水稀释到刻度,摇匀备用;②称取4g混合土样于50mL离心管中,加入准备好的醋酸浸提剂40mL,震荡2h,离心机2000r/min离心30min,滤纸过滤备用;③取滤液用原子吸收分光光度法测试Cd,Zn,Pb,Cu含量。2结果与分析2.1醋酸对重金属有效态含量的影响土壤废渣混合样中Pb,Cd,Zn,Cu有效态重金属含量检测结果分别见表4-表7根据以上数据,使用0.11mol/L醋酸浸提重金属有效态含量随添加剂使用量增加的变化趋势见图1。2.2不同添加剂对混合土壤重金属有效态含量的影响本实验中采用的0.11mol/L醋酸浸提土壤中的重金属有效态为弱酸提取态。是欧盟三步提取BCR法的第一步,BCR方法能较好反映土壤中重金属元素的形态分布情况,且由于其对提取剂选择的多方面均衡考虑和土壤标准样的制备,更加适于广泛使用。研究表明,BCR方法较原来广泛应用的Tessier法简单易行,重现性强,易标准化。根据上面的图表可以发现,铅锌矿渣混合土壤在添加不同的土壤添加剂后,土壤中的Pb,Cd,Zn,Cu的有效态含量都有不同程度的下降。其中,经粉煤灰处理的土壤,随着粉煤灰加入量的增多各重金属有效态含量总的趋势是下降的,但下降幅度不是很大,而且可以观察到,在粉煤灰加入量在1g～3g的区间,重金属有效态含量有些许升高的趋势,之后随着粉煤灰加入量的增大,有效态含量又逐步减少。经石灰处理的的混合土壤,随着石灰加入量的增加,呈逐步下降的趋势。当石灰加入量在2g～3g的区间内,重金属有效态含量下降趋势减慢,不变,甚至有些许的升高。而随着石灰进一步的大量加入,重金属有效态含量开始急剧减少,当石灰加入量为8g时,重金属有效态含量几乎可以忽略。在混合土壤中即使少量添加钙镁磷肥,降低土壤中有效态锌含量效果也十分明显,在相同的加入量下,大部分处理效果明显比其他添加剂好。而且在钙镁磷肥加入量为2g～3g的这个区间内,重金属有效态变化不大,在该区间内稳定。添加磷酸氢二铵的土壤,虽然少量添加时处理效果不如钙镁磷肥,但随着加入量的增多处理效果逐渐好于钙镁磷肥,并于6g～8g区间重金属有效态含量趋于稳定。由此可以认为除了粉煤灰外,其他土壤添加剂都可以明显降低土壤中重金属有效态含量,其中粉煤灰固定效果最差;其次是石灰;磷酸氢二铵与钙镁磷肥的效果最好。并且石灰和钙镁磷肥在2g～3g这个加入区间,磷酸氢二铵在6g～8g这个区间,重金属有效态含量变化会逐步趋于稳定。土壤改良剂能改善土壤中重金属有效态含量原因是:石灰性物质能够提高土壤pH值,促使重金属形成氢氧化物沉淀,磷酸盐类物质与重金属反应形成难溶性磷酸盐,而粉煤灰大部分含有铁-铝硅酸矿物,是通过增加土壤的碱性和盐分,中和酸性从而对土壤中的重金属起到稳定作用,主要作用于强酸性土壤,所以在本实验中效果并不明显。随着土壤添加剂加入量不断增多,重金属有效态也随之降低,但是在某特定区间,增加添加剂并没有相应的使重金属有效态含量降低,重金属有效态含量在这个区间内变化不大,而是处于一个相对稳定的状态。而当添加剂加入量超出这个区间后,重金属有效态又逐步降低。造成这个现象的原因可能是,当重金属离子与石灰或磷酸盐类物质反应,反应向着生成氢氧化物沉淀和难溶性磷酸盐化合物方向进行,这时重金属有效态含量降低。而当反应达到沉淀溶解的动态平衡后,在一定区间内加入添加剂并不能破坏这个平衡,重金属有效态不再降低。当添加剂加入量超过一定限度,动态平衡被破坏,重金属离子继续和添加剂作用,重金属有效态继续降低。此外,由于添加剂的大量加入,也会使混合土壤中重金属含量相应的减少,这也是造成上述实验现象的原因之一。3添加土壤添加剂(1)本实验结果表明不同改良剂处理均可在一定程度上降低土壤有效态锌、铅、镉、铜的含量。并随着土壤添加剂施用量的增多,土壤中重金属有效态随之降低。(2)在逐步增加土壤添加剂添加量的过程中,在一定区间内,增加土壤添加剂的量,重金属有效态并没有随之降低,而是处于一种稳定状态。就是说在这个区间内,增加土壤添加剂的量并不能更好的降低土壤中重金属有效态的含量,低处理量与高处理量达到的效果大致相同。所以,在此基础上,可以用最少的土壤添加剂施用量来达到一定的处理效果。(3)在各添加剂处理的稳定曲线处,其处理效果大致为磷酸氢二铵>钙镁磷肥>石灰>粉煤灰。各添加剂对铅、锌、镉、铜的降低幅度如表8(4)超过稳定区而大量加入土壤添加剂虽然能明显降低土壤重金属有效态的含量,但必须考虑到土壤添加剂本身的污染问题和土壤理化性质的变化,而使生长于铅锌矿渣污染土壤上的植物生长条件恶化,从而违背了施用土壤添加剂降低重金属