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酸化土壤中镉化学形态特征与钝化研究

作　者: 颜世红
导　师: 胡友彪
学　校: 安徽理工大学
专　业: 环境工程
关键词: 镉土壤酸化钝化剂化学形态转化
分类号: X53
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

随着酸雨、酸性废水污灌以及化肥过量施用,我国部分区域土壤酸化程度不断加剧,致使土壤中重金属离子的活化度不断提高,必然会对土壤中的重金属形态及生物有效性等产生影响。镉(Cd)是我国农田土壤中最为常见的重金属污染物之一。土壤酸化使镉活性提高,致使进入土壤-植物的食物链从而产生危害的风险大大增加。目前,针对土壤酸化引起的污染土壤中镉的形态变化,以致镉在污染土壤中的生物有效性、化学形态的变化及其影响因素的研究还鲜见报道。本实验着重研究不同施肥方式及模拟酸雨对土壤酸化及镉形态的影响,添加钝化剂(石灰、过磷酸钙、硫化钠)后对镉在土壤中的形态变化的影响,对镉污染土壤的修复及其环境风险评价具有重要理论和现实意义。首先以CaCl2为提取剂探讨适合表征土壤有效态镉的单级提取法,通过不同浓度CaCl2提取剂和不同提取时间对两种土壤中镉的提取量与水溶态和交换态镉含量的比较,确定CaCl2提取酸性土壤有效态镉的最佳条件为0.1mol/L CaCl2浸提12h。针对引起土壤酸化的主要人为因素不合理施肥及酸雨对土壤重金属的影响,一方面对江西红壤生态实验站长期定位施肥试验地不同施肥处理土壤剖面主要性质和镉含量垂直分异规律进行了初步研究,与施化肥地块比较,施有机肥地块在0-20cm土层镉的全量和有效态含量分别平均是其相同土层的22.9倍、5倍,说明施有机肥能显著增加镉全量及有效态含量,但对土壤酸化有一定缓冲作用。另一方面对浙江台州酸镉复合污染的水稻土采用pH值分别为3.5、4.5的模拟酸雨溶液以及超纯水进行长达48小时的淋溶,分析了淋溶液镉含量、pH值以及淋溶前后土壤样品中镉的各个化学形态变化,表明酸雨溶液pH越低,溶出液中镉含量越高,越能提高镉的活性。并且利用改进后的Tessier分级法对酸性土壤中添加石灰、过磷酸钙和硫化钠三种钝化剂钝化30d后土壤镉的化学形态进行了分析,结果表明随着石灰用量的增加,土壤pH逐渐升高,交换态镉向其他形态转化降低了镉的活性；过磷酸钙用量的增加虽使土壤pH有所降低,但交换态镉仍有下降趋势；硫化钠对土壤pH及镉化学形态的转化影响不明显,因此在三种钝化剂中石灰是钝化土壤酸化与镉污染最适宜的钝化剂。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-14
1 绪论  14-24
  1.1 研究背景和意义  14
  1.2 我国土壤酸化现状及危害  14-16
  1.3 镉污染现状简介  16-19
    1.3.1 镉的特性  16
    1.3.2 镉的污染及危害  16-17
    1.3.3 土壤中镉的来源  17-19
  1.4 土壤重金属化学形态特征研究进展  19-22
    1.4.1 土壤镉化学形态分析与提取法  19-20
    1.4.2 影响土壤镉形态特征的因素  20-22
  1.5 酸化土壤重金属钝化研究进展  22-24
2 土壤中镉单级提取法的优化研究  24-32
  2.1 引言  24
  2.2 材料与方法  24-27
    2.2.1 供试土壤  24-25
    2.2.2 实验仪器用具  25
    2.2.3 实验试剂  25
    2.2.4 实验方法  25-27
  2.3 结果与分析  27-31
    2.3.1 提取时间的优化  27-29
    2.3.2 提取剂CaCl_2浓度优化  29-30
    2.3.3 土壤性质对土壤有效态镉CaCl_2提取条件的影响  30-31
  2.4 本章小结  31-32
3 长期不同施肥方式对土壤中镉的影响研究  32-40
  3.1 引言  32
  3.2 材料与方法  32-33
    3.2.1 研究区概况  32
    3.2.2 试验设计  32-33
    3.2.3 样品采集和前处理  33
    3.2.4 样品测定  33
  3.3 结果与分析  33-39
    3.3.1 长期不同施肥处理对红壤镉分布的影响  33-35
    3.3.2 长期不同施肥处理对有效态镉的影响  35-37
    3.3.3 土壤主要理化性质对重金属镉分布的影响  37-39
  3.4 本章小结  39-40
4 酸雨对土壤中镉释放影响研究  40-48
  4.1 引言  40
  4.2 实验材料与方法  40-43
    4.2.1 供试土壤  40
    4.2.2 仪器和试剂  40-41
    4.2.3 试验方法  41-43
  4.3 结果与分析  43-47
    4.3.1 土壤淋出液pH值随酸雨淋溶时间的变化  43-44
    4.3.2 不同pH酸雨对土壤镉释放的影响  44-45
    4.3.3 酸雨淋溶对土壤镉形态的影响  45-47
  4.4 本章小结  47-48
5 不同钝化剂对酸化土壤镉污染的钝化效应  48-58
  5.1 引言  48
  5.2 实验材料与方法  48-50
    5.2.1 供试土壤  48-49
    5.2.2 实验处理  49-50
  5.3 结果与分析  50-55
    5.3.1 不同钝化剂对土壤pH的影响  50-51
    5.3.2 不同钝化剂对镉形态转化的影响  51-55
    5.3.3 土壤pH对镉形态转化的影响  55
  5.4 本章小结  55-58
6 结论与展望  58-60
  6.1 结论  58
  6.2 主要创新点  58-59
  6.3 问题与建议  59-60
参考文献  60-70
致谢  70-71
作者简介及读研期间主要科研成果  71

酸化土壤中镉化学形态特征与钝化研究

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