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山西作为一个煤炭大省，矿山众多，采煤废弃物占地面积也极大，致使土壤重金属污染十分普遍。污染矿区土壤的重金属以铅为主，其污染土壤后会渗透进入含水层而污染地下水，从而造成水资源的水质性减少，并危及人类的生命健康。因此，矿区铅污染土壤的修复是一个亟待解决的问题。原位固定土壤中的污染物Pb2+，有条件时通过植物带出，是防止其继续污染地下水的有效手段。
为研究采煤污染土壤中重金属原位固定的技术难题，利用铅污染土壤（铅含量8mg·kg-1）作为试验原土，以50-400mg·L-1浓度的Pb(NO3)2溶液分别进行了原土和投加高铁酸钾土壤的吸附实验，考察了不同条件下两种土壤对铅的吸附影响规律，并进行了热力学、动力学分析；在此基础上利用模拟酸性雨水，采用静态溶浸实验和连续浸提实验，从浸出浓度和土壤对铅吸附态的影响两方面综合考查高铁酸钾对土壤强化吸附固定铅的效果。为研究植物对铅的吸收，分别在水培条件和土培条件对红豆草、狗尾草、紫花苜蓿、黑麦草、小向日葵五种植物进行筛选实验，测定其植物生理性状，如发芽率、根长、芽长、鲜重和干重以及五种植物对铅的吸收量，并由此计算五种植物对铅污染土壤的修复率。用经高铁酸钾处理后的土壤培养筛选实验所得植物，即黑麦草与小向日葵，利用植物进行对铅的吸收，考察了不同铅初始浓度、不同pH值、不同湿度和不同培养周期等条件下两种植物对铅的吸收影响规律。研究的主要结果如下：
(1)加入高铁酸钾能显著提高土壤对铅的吸附效果，受污染的土壤（铅含量为8mg·kg-1）对于初始浓度为350mg·L-1的铅溶液仍具有良好的吸附作用，当Fe/Pb质量比为5，吸附时间为8h时吸附量高达486mg·kg-1。吸附过程对pH和温度不敏感。
(2)土壤对铅的吸附等温线符合Langmuir方程；加入高铁酸钾后，土壤对铅的吸附等温线符合Freundlich方程，反应符合准二级动力学模型，说明由单层吸附转变为多层吸附，物理吸附转变为物理化学吸附，强化吸附效果显著。
(3)通过对五种植物农艺性状的测定，结果表明，黑麦草的发芽率最高，芽长、根长伸长较长，而且根须发达；小向日葵在两种培育条件下，芽长、根长伸长都最佳。黑麦草与小向日葵鲜重、干重也最佳，使得其蓄积的生物量也最佳。五种植物在水培、土培条件下对铅的去除率大小顺序分别为：黑麦草>紫花苜蓿>小向日葵>红豆草>狗尾草；小向日葵>黑麦草>紫花苜蓿>红豆草>狗尾草。因此在植物筛选部分选择黑麦草和向日葵作为实验作物。
(4)用经高铁酸钾处理后的土壤培养黑麦草、小向日葵，吸收效果最佳时，Fe/Pb质量比分别为5、4；湿度分别为15.3%、20.5%，即每次浇水分别为10、15mL；培养周期为30天时，黑麦草对铅的吸收效果最好，吸收量高达1.307mg·g-1，培养周期到50天时，小向日葵对铅的吸收量高达1.361mg·g-1，但其仍然处于增加趋势。土壤的缓冲性能使得植物修复过程也对pH不敏感。
(5)当土壤初始铅含量过高时，铅会对植物产生毒害作用，使得植物的生长会遭到胁迫。比较两种植物，铅对向日葵的毒害作用较小，即向日葵对铅的耐受性更为突出。
(6)加入高铁酸钾，使得土壤对铅的吸附趋于稳定形态，从而降低铅的浸出行为，有利于防止土壤中的铅淋滤下渗而污染地下水。高铁酸钾的存在会改变土壤中铅的存在形态，使得植物对铅的去除率增加；但是高铁酸钾的存在也会延迟植物的出芽时间，对植物生长有一定的抑制作用。
本文的研究对于铅污染土壤的原位修复具有重要的实际应用价值。
为研究采煤污染土壤中重金属原位固定的技术难题，利用铅污染土壤（铅含量8mg·kg-1）作为试验原土，以50-400mg·L-1浓度的Pb(NO3)2溶液分别进行了原土和投加高铁酸钾土壤的吸附实验，考察了不同条件下两种土壤对铅的吸附影响规律，并进行了热力学、动力学分析；在此基础上利用模拟酸性雨水，采用静态溶浸实验和连续浸提实验，从浸出浓度和土壤对铅吸附态的影响两方面综合考查高铁酸钾对土壤强化吸附固定铅的效果。为研究植物对铅的吸收，分别在水培条件和土培条件对红豆草、狗尾草、紫花苜蓿、黑麦草、小向日葵五种植物进行筛选实验，测定其植物生理性状，如发芽率、根长、芽长、鲜重和干重以及五种植物对铅的吸收量，并由此计算五种植物对铅污染土壤的修复率。用经高铁酸钾处理后的土壤培养筛选实验所得植物，即黑麦草与小向日葵，利用植物进行对铅的吸收，考察了不同铅初始浓度、不同pH值、不同湿度和不同培养周期等条件下两种植物对铅的吸收影响规律。研究的主要结果如下：
(1)加入高铁酸钾能显著提高土壤对铅的吸附效果，受污染的土壤（铅含量为8mg·kg-1）对于初始浓度为350mg·L-1的铅溶液仍具有良好的吸附作用，当Fe/Pb质量比为5，吸附时间为8h时吸附量高达486mg·kg-1。吸附过程对pH和温度不敏感。
(2)土壤对铅的吸附等温线符合Langmuir方程；加入高铁酸钾后，土壤对铅的吸附等温线符合Freundlich方程，反应符合准二级动力学模型，说明由单层吸附转变为多层吸附，物理吸附转变为物理化学吸附，强化吸附效果显著。
(3)通过对五种植物农艺性状的测定，结果表明，黑麦草的发芽率最高，芽长、根长伸长较长，而且根须发达；小向日葵在两种培育条件下，芽长、根长伸长都最佳。黑麦草与小向日葵鲜重、干重也最佳，使得其蓄积的生物量也最佳。五种植物在水培、土培条件下对铅的去除率大小顺序分别为：黑麦草>紫花苜蓿>小向日葵>红豆草>狗尾草；小向日葵>黑麦草>紫花苜蓿>红豆草>狗尾草。因此在植物筛选部分选择黑麦草和向日葵作为实验作物。
(4)用经高铁酸钾处理后的土壤培养黑麦草、小向日葵，吸收效果最佳时，Fe/Pb质量比分别为5、4；湿度分别为15.3%、20.5%，即每次浇水分别为10、15mL；培养周期为30天时，黑麦草对铅的吸收效果最好，吸收量高达1.307mg·g-1，培养周期到50天时，小向日葵对铅的吸收量高达1.361mg·g-1，但其仍然处于增加趋势。土壤的缓冲性能使得植物修复过程也对pH不敏感。
(5)当土壤初始铅含量过高时，铅会对植物产生毒害作用，使得植物的生长会遭到胁迫。比较两种植物，铅对向日葵的毒害作用较小，即向日葵对铅的耐受性更为突出。
(6)加入高铁酸钾，使得土壤对铅的吸附趋于稳定形态，从而降低铅的浸出行为，有利于防止土壤中的铅淋滤下渗而污染地下水。高铁酸钾的存在会改变土壤中铅的存在形态，使得植物对铅的去除率增加；但是高铁酸钾的存在也会延迟植物的出芽时间，对植物生长有一定的抑制作用。
本文的研究对于铅污染土壤的原位修复具有重要的实际应用价值。