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低分子有机酸对红壤中重金属的化学萃取研究

作　者: 杨海琳
导　师: 廖柏寒
学　校: 中南林业科技大学
专　业: 环境科学
关键词: 土壤重金属低分子有机酸化学萃取
分类号: X131.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

普遍存在于自然环境中的低分子有机酸与重金属阳离子的络合作用是环境中重金属迁移转化的重要影响因素,有机酸还影响重金属在土壤环境中的活性及重金属对农作物的毒害效应。本文采用化学萃取实验,以湖南郴州柿竹园和湖南衡阳水口山矿区的重金属污染农田土壤为研究对象,采用有机酸包括(柠檬酸、草酸、酒石酸、乙酸、乳酸和氨基酸)作为萃取剂,在一定的条件下对污染士壤中重金属进行萃取实验,确定各个单因素的适宜条件。在上述实验基础上,通过正交试验设计对各适宜条件进行筛选,确定组合实验的最佳萃取方案。采用优化的BCR连续萃取方案对萃取前后的铅、、铜、镉、锌进行金属形态分析,研究高效的有机酸萃取剂(柠檬酸、草酸、酒石酸)萃取前后土壤金属形态的变化特征。并以大豆种子为实验材料,研究柠檬酸、草酸、酒石酸萃取土壤重金属后土壤对作物种子萌发的影响。实验研究主要结论如下：①对于湖南郴州和衡阳两个污染地区土壤运用化学萃取技术萃取重金属来进行土壤修复是实际可行的。②柠檬酸、酒石酸、草酸对各种土壤中的重金属都表现出了良好的萃取能力,是高效的土壤重金属萃取剂。对郴州土壤而言,单因素的适宜萃取条件为100mmol/L有机酸溶液(柠檬酸、酒石酸、草酸),固液比1：5,恒定温度35℃,pH为3,反应时间24 h,且萃取率随着电解质浓度的增大而提高。③正交实验中影响衡阳污染土壤重金属铅、铜、镉、锌萃取的主次因素顺序为浓度>萃取剂类型>酸度,重金属铅的优化方案为浓度100 mmol/L、柠檬酸萃取剂、pH为3；重金属铜、镉、锌的优化方案为浓度100 mmol/L、草酸萃取剂、pH为2。④土壤中重金属存在形态与萃取效果有一定的相关性,稳定态(残渣态、硫化物和有机结合态、铁-锰氧化物结合态)金属含量高,表现为较低的萃取率；反之,萃取率高。柠檬酸、草酸、酒石酸三种萃取剂均能有效的降低衡阳污染土壤中的重金属浓度,三种萃取剂的萃取效率依次为酒石酸>草酸>柠檬酸。⑤种子发芽实验表明,有机酸萃取重金属后的土壤对大豆种子萌发影响和土壤类型有关,蒸馏水和高浓度有机酸萃取后的土壤种子萌发率较低,且在高浓度时种子萌发率急剧下降；郴州和衡阳处理后的土壤最高发芽率可分别达80%和96%；有机酸(柠檬酸、酒石酸、草酸)本身作为土壤分泌的低分子有机酸,可减轻重金属对植株的毒害。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-10
1 绪论  10-27
  1.1 重金属污染土壤的工程治理措施  10-12
    1.1.1 客土、换土法  10-11
    1.1.2 固化技术  11
    1.1.3 电动力学法  11-12
  1.2 重金属污染土壤的化学治理措施  12-17
    1.2.1 施用改良剂  12-13
    1.2.2 化学萃取修复  13-17
  1.3 土壤重金属污染的生物修复  17-21
    1.3.1 微生物修复技术  18
    1.3.2 植物修复技术  18-21
  1.4 论文的立题依据、研究内容与意义  21-27
    1.4.1 本论文的立题依据  21-25
    1.4.2 本论文的研究目的和意义  25-27
2 研究方法与材料  27-35
  2.1 研究内容与方法  27-28
  2.2 实验试剂与材料  28-29
    2.2.1 实验主要试剂和仪器  28-29
    2.2.2 实验材料  29
  2.3 实验的分析检测方法  29-35
    2.3.1 土壤理化性质分析  29-30
    2.3.2 有机酸萃取土壤重金属的单因素分析  30-31
    2.3.3 正交实验设计运用于有机酸对重金属的化学萃取  31-33
    2.3.4 土壤中重金属化学形态测定  33
    2.3.5 重金属对大豆种子萌发和生长的影响  33-35
3 实验结果与分析  35-59
  3.1 污染土壤重金属的理化性质分析  35
  3.2 有机酸萃取重金属的单因素分析研究  35-43
    3.2.1 有机酸浓度的确定  35-37
    3.2.2 pH值的确定  37-38
    3.2.3 反应温度的确定  38-39
    3.2.4 固液比的确定  39-40
    3.2.5 反应平衡时间的确定  40-41
    3.2.6 电解质的影响  41-42
    3.2.7 对其它土壤中重金属的处理效果  42-43
  3.3 正交试验设计运用于有机酸对重金属化学萃取的研究  43-53
    3.3.1 筛选因素和水平  43-45
    3.3.2 正交试验设计直观分析法的运用研究  45-53
  3.4 土壤中重金属化学形态测定的研究  53-56
    3.4.1 不同萃取剂的萃取效率  53
    3.4.2 重金属在化学萃取前后的形态变化特征  53-56
  3.5 重金属对大豆种子萌发和生长影响的分析  56-59
4 结论和建议  59-62
  4.1 结论  59-60
  4.2 本论文的创新点  60
  4.3 展望与建议  60-62
参考文献  62-70
附录  70-71
致谢  71

低分子有机酸对红壤中重金属的化学萃取研究

内容摘要

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