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随着社会经济的高速发展,人类向土壤排放的污染物数量与种类急剧增长,各类土壤污染问题层出不穷,直接影响农产品质量与人体健康安全。同时,土壤污染正从单一型向复合型转变,其中,有机污染物-重金属复合污染成为一种普遍存在的土壤环境污染形式。本研究针对长江三角洲某电子垃圾拆卸区周边农田土壤存在的典型有机污染物-重金属复合污染现状,以其中的多氯联苯(Polychlorinated biphenyls,PCBs)、铜(Cu)、镉(Cd)为目标污染物,开展相应的物化与生物修复效应研究。主要内容包括:针对PCBs污染农田土壤进行原位生态调控修复,针对Cu、Cd污染土壤进行络合蒸发修复,以及对PCBs、Cu、Cd复合污染土壤分别进行络合蒸发与植物修复效应研究。本研究主要获得如下结果:
(1)通过田间原位修复试验,初步研究了不同生态调控措施对PCBs污染农田土壤的修复效应。结果表明,经添加石灰、翻耕、种植紫花苜蓿、种植水稻等修复阶段后,土壤中PCBs含量呈显著降低,平均去除率达86.9%;同时也降低了土壤中类二恶英PCBs毒性当量。此外,利用该修复措施也可改善土壤理化性质,减轻土壤酸化,获得了较好的修复效果。
(2)采用络合蒸发提取技术对重金属污染土壤具有良好的修复效应。其优化条件为EDTA作为络合修复剂,添加量为0.02 mol/kg(土),多孔滤纸作为表面吸附介质,30%左右土壤含水量,45℃环境条件,经二次加水蒸发后,全量Cu、Cd的去除率可达37.0%和56.9%以上,而有效态Cu、Cd的去除率可分别达到60.7%和69.4%以上。
(3)通过微域试验,证明络合蒸发技术对于PCBs、Cu、Cd复合污染土壤具有一定的修复效应,对PCBs、Cu、Cd一次性去除率最高可分别达到39.4%、30.9%和45.5%,具备开展推广实验与实际应用的潜力。此外,土壤含水量直接影响土壤中Cu、Cd的迁移去除途径。当含水量较低时,Cu、Cd的去除以表面富集为主,且去除较不完全;当含水量较高时,则以下渗淋出为主,其去除效应较为彻底,但同时会造成土壤养分损失。因此,需根据土壤用途合理选择修复工艺参数,或加以一定的辅助措施。
(4)通过盆栽试验比较了紫花苜蓿、海州香薷及伴矿景天3种植物对PCBs、Cu、Cd复合污染土壤的修复效应。研究结果表明,经过90 d的植物修复后,所有种植植物的处理土壤中多氯联苯及铜镉总量的去除率均显著高于对照处理(p<0.05),其修复效果表现为伴矿景天>海州香薷>紫花苜蓿。种植伴矿景天后供试土壤中PCBs、Cu、Cd的去除率分别达76.8%、67.2%和28.4%。同时还发现,伴矿景天对土壤中高氯代联苯组分也具有较高的富集作用,其地上部中含量可达242.7μg/kg,占多氯联苯总含量的72.6%。可见,伴矿景天是一种适合于多氯联苯及铜镉复合污染土壤修复的良好植物材料。