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沼渣型土壤調理劑用于修復Cu污染效果研究

放大字體??縮小字體 發布日期:2019-11-19 09:09:24 ??瀏覽次數:397
核心提示:2019年11月19日關于沼渣型土壤調理劑用于修復Cu污染效果研究的最新消息:環境修復網訊:摘 要: 原位鈍化是修復重金屬污染土壤的重要途徑之一,通過鈍化降低土壤中重金屬有效態含量,從而減少重金屬遷移及對植物的毒害。文章選用沼渣、牡蠣殼粉為原料,制備了一種有
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環境修復網訊:摘 要: 原位鈍化是修復重金屬污染土壤的重要途徑之一,通過鈍化降低土壤中重金屬有效態含量,從而減少重金屬遷移及對植物的毒害。文章選用沼渣、牡蠣殼粉為原料,制備了一種有機 - 無機符合型沼渣土壤調理劑,研究這種土壤調理劑對水中的 Cu2 + 吸附效果和對土壤中銅的鈍化效果。研究表明: 這種土壤調理劑對水中的 Cu2 + 吸 附效量能達到 2.5 mg·g - 1。

關鍵詞: Cu 污染; 原位鈍化; 土壤調理劑

近年我國土壤重金屬污染問題日益嚴峻,蔬菜土壤尤為嚴重,Cu,Zn,Pb,Cd,Cr 等成為主要重金屬污染物[1]。銅是農作物生長必需的微量元素,當土壤中銅含量超過一定濃度時對農作物生長、發育、 產量產生影響。城市垃圾、工業三廢對土壤污染,含銅農藥( 如波爾多液) 的廣泛使用,大氣中重金屬沉降,土壤酸化等,都使土壤中銅含量的增加,以至造成了土壤中銅污染[2]。 原位鈍化是修復土壤中重金屬污染的重要手段,有機-無機聯合修復成為一種發展趨勢[3]。土壤中加入有機-無機土壤調理劑,通過吸附、氧化-還原、離子交換、沉淀等系列反應,降低重金屬的有效態和可遷移性,從而減少對植物的毒性[4 - 5]。

本研究以沼渣為有機材料,添加無機材料牡蠣殼粉,制備一種有機-無機復合型的土壤調理劑。通過模擬實驗,探索應用于吸附溶液中銅和原位鈍化修復土壤中重金屬 Cu 污染的技術可行性[6 -7],為開發針對于重金屬污染土壤的修復技術提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試沼渣來自山東民和生物科技股份有限公司,pH 值 7. 02,含水率 82. 4% ; 牡蠣殼粉來自眾德肥料( 煙臺) 有限公司,pH 值 9.68,CaCO3 含量 96. 4% ,有機質含量 0.558% ; 花生殼粉取自煙臺牟 平長生奶牛場,含水率 12. 5% ; 供試土壤采集與中 國農業大學煙臺研究院實驗基地,為山地棕壤,自然 條件下風干,過 1 mm 篩,pH 值 6. 08,有機質含量 2. 21% ,全 Cu 含量 1. 224 mg·kg - 1。

1. 2 實驗設計

1. 2. 1 Cu 污染土壤配制

用 Cu( NO3 ) 2 配置成 Cu 溶液,添加到風干土壤中,配制成 Cu 污染的供試土壤,混勻后保持含水率 65% ~ 70% ,平衡 30 d 后風干備用。配置后土壤的理化性質如表 1 所示。

B1.jpg

1. 2. 2 沼渣型土壤調理劑制備方法

取新鮮沼渣 100 份,花生殼粉 30 份混合均勻, 調節含水率為 65% ,添加 1‰有機肥發酵劑,進行堆肥發酵,第 3 天開始每隔兩天翻堆一次。堆肥發酵 20 d 后加入 30 份牡蠣殼粉,混合均勻后再堆放 10 天。沼渣型土壤調理劑理化性質如表 2 所示。

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1. 2. 3 沼渣型土壤調理劑對 Cu2 + 吸附研究

調理劑對不同 Cu2 + 濃度的吸附: 分別取30 mL, 不同濃度的 Cu( NO3 ) 2 溶液于燒杯中,加入 0. 5 g 的土壤調理劑,攪拌震蕩 24 h 后過濾,檢測溶液中 Cu2 + 離子濃度; 不同調理劑添加量對 Cu2 + 吸附: 取 30 mL,50 mg·L - 1的 Cu2 + 溶液于燒杯中,分別加入不同量的調理劑,攪拌震蕩 24 h 后過濾,檢測溶液 中 Cu2 + 離子濃度[8]。

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1. 2. 4 沼渣型土壤調理劑對 Cu 污染土壤鈍化效果研究

稱取 Cu 污染土壤,分別加入不同質量的沼渣型土壤調理劑,混勻,分別裝入花盆中,每盆裝 10 kg,用去離子水給土壤補充水分,使土壤水分達到田間持水量的 70% 左右,培養 60 d 。取土樣檢測有效 態銅和全銅含量[9]。

1. 3 分析方法

水中 Cu2 + 檢測采用二乙基二硫代氨基甲酸鈉分光光度法[10],在氨性溶液中( pH 值 8 ~ 10) ,銅與 二乙基二硫代氨基甲酸鈉作用生成黃棕色絡合物,用四氯化碳萃取,在 440 nm 波長處測量吸光度,計算溶液中銅含量;土壤有效態銅含量的測定,采用二乙三胺五乙酸( DTPA) 浸提法[11],用 pH 值 7. 3 的 DTPA-CaCl2-TEA 緩沖溶液作為提取劑,原子吸收分光光度計測定浸提液中銅的含量; 土壤中全銅含量測定,采用火焰原子吸收分光光度法[12],用鹽酸-硝 酸-氫氟酸-高氯酸分解土壤,原子吸收分光光度法 檢測消解液中銅含量。

2 結果與分析

2. 1 沼渣型土壤調理劑對 Cu2 + 吸附

水中 Cu2 + 含量分析采用二乙基二硫代氨基甲酸鈉分光光度法,標準曲線如圖 1 所示,回歸方程為 y = 0. 1976x - 0. 0074,R2 = 0. 9863,銅離子濃度 0. 5 ~ 5 mg·L - 1 范圍中具有較好的線性效果。

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土壤調理劑對不同濃度的 Cu2 + 溶液吸附試驗。 以溶液中起始 Cu2 + 濃度為橫坐標,吸附率和吸附量為縱坐標作圖,得到吸附曲線如圖 2 所示。隨著起始溶液 Cu2 + 濃度的增加,吸附量增加,吸附率降低。當起始 Cu2 + 濃度達到 50 mg·L - 1時,土壤調理劑吸附量達到 2. 47 mg·g - 1,調理劑表面吸附點位逐漸被占據, 吸附趨于飽和,隨著初始溶液 Cu2 + 濃度的增加吸附量基本不再變化,吸附率有較大的降低。

QQ截圖20191118145049.jpg

圖 2 不同起始 Cu2 + 濃度對吸附影響

不同質量調理劑加入到 30 mg·L -1和 50 mg·L - 1 的 Cu2 + 溶液中,攪拌震蕩 24 h 吸附,考察調理劑用量對吸附效果的影響,結果如圖 3 所示。隨著調理劑用量的增加,吸附量呈現減小趨勢,吸附率逐漸增大。當土壤調理劑添加量達到 1. 5 g 時,吸附率達到 95% ,再增加調理劑的添加量吸附率變化不大, 而吸附量繼續降低。

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2. 2 沼渣型土壤調理劑對土壤中 Cu 鈍化效果

取自制的 Cu 污染模擬土壤 10 kg,分別加入土 壤質量為 1% ,2% ,4% ,6% ,10% 沼渣型土壤調理劑,持水量 70% 左右培養 60 d。檢測土壤 pH 值的變化,DTPA 有效態銅和全銅含量的變化,考察土壤調理劑對污染土壤的處理效果,結果如表 3 所示。

QQ截圖20191118145334.jpg

從表中可以看出,添加 Cu( NO3 ) 2 制備污染土壤過程中,土壤對外加的重金屬 Cu 具有自我修復的功能,培養 60 d,pH 值有所上升,有 19% 的銅能 鈍化,但自我修復效率有限,需要添加土壤調理劑來 修復土壤的污染[13]。 自制的沼渣型土壤調理劑呈弱堿性,土壤中施加能提升土壤的堿性,本研究中 pH 值提升 0.5 以 上。因此這種土壤調理劑對酸性土壤有改良作用。 土壤中施加自制的沼渣型土壤調理劑,能顯著降低土壤中有效態銅的含量。隨著添加比例的增大,有效銅的含量從 393.92 mg·kg - 1,逐漸降低到 94. 02 mg·kg - 1。對銅的鈍化率能達到 75% 以上。 說明這種土壤調理劑能通過吸附、沉淀、凝聚、絡合 等作用,降低重金屬的活性,起到原位修復重金屬污染的作用[14]。由于沼渣型土壤調理劑是一種有機- 無機符合型的調理劑,含有 27. 4% 的有機質,土壤中較大量的施用可以提升土壤有機質,建議施用量 5% ~ 10% 。

3 結論

( 1) 沼渣型土壤調理劑對水體中的 Cu2 + 具有 附性能,吸附量能達到 2. 5 mg·L - 1以上,這種調理劑可以用于處理重金屬污水。 ( 2) 沼渣型土壤調理劑呈弱堿性,有機質含 27. 4% ,總養分含量 3. 08% ,可以用于改良障礙性土壤。( 3) 重金屬污染土壤中施加這種土壤調理劑, 能顯著降低重金屬有效態含量,從而起到原位鈍化的作用,可以用于修復重金屬污染的農田土壤。

原標題:沼渣型土壤調理劑用于修復Cu污染效果研究

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關鍵詞: 土壤 調理 吸附



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