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土壤重金属污染是当今世界普遍关注的公害之一。随着城市化水平的提高,城市土壤重金属污染对城市生态环境和人类健康的影响日益受到关注。本研究根据降雨离子组成,通过模拟降雨淋洗,研究酸雨对广州市土壤Cu、Zn、Pb、Cd淋溶特性、形态以及淋溶相关因素的影响;同时,研究了土壤中加入磷酸、磷酸二氢钙、1/2磷酸+1/2磷酸二氢钙(P:Pb的摩尔比为2.5:1)含P改良剂和1%的沸石后,土壤Zn、Cu、Pb、Cd的形态、淋溶特性以及毒性浸出量的变化,分析了改良剂降低城市土壤Zn、Cu、Pb、Cd的环境影响的可行性。主要研究结论如下:
随着淋溶次数的增加,土壤淋出液中Zn、Cu、Pb浓度呈降低趋势,Cd的浓度呈升高趋势。Zn、Cu、Pb、Cd的累计淋溶量在模拟酸雨(pH4.0)淋溶下分别为模拟降雨(pH6.0)条件下的1.5-2.2倍、1.1-3.3倍、1.2-2.9倍和1.1-1.6倍,说明酸雨能够促进土壤Zn、Cu、Pb、Cd的淋溶,增大其对水环境的影响。
土壤Zn、Cu在酸雨(pH4.0)的作用下对水环境影响较小,淋出液中浓度均未超过Ⅲ级地表水和地下水水质标准;土壤Pb、Cd在酸雨(pH4.0)的作用下,个别土壤淋出液中浓度达到Ⅴ级地表水和地下水水质标准,对水环境存在一定的风险。
在模拟酸雨(pH4.0)淋溶下,Zn、Cu、Pb、Cd的累计淋出量分别与土壤Zn、Cu、Pb、Cd全量具有显著的相关性(P<0.05),相关系数分别为0.982、0.712、0.779、0.998。Zn的累计淋出量还与酸可提取态Zn所占比例呈显著的正相关。
模拟酸雨(pH4.0)淋溶后,土壤Zn、Cu、Pb、Cd含量均降低。其中,残渣态含量变化最小,Zn、Cu、Pb的酸可提取态含量变化最大,Cd的有机结合态含量变化最大。
土壤加入改良剂后,Zn形态的变化主要为酸可提取态含量降低和残渣态含量升高,磷酸使Zn由非残渣态向残渣态转化的作用显著,残渣态的增幅为46.50%-58.33%;Cu形态的变化主要为酸可提取态含量降低和残渣态含量升高,沸石使Cu由非残渣态向残渣态转化的作用显著,残渣态的增幅为26.58%-27.40%;1/2磷酸+1/2磷酸二氢钙使Pb由非残渣态向残渣态转化的作用显著,残渣态的增幅为22.21%-163.94%;Cd的形态变化主要为在酸可提取态、铁锰结合态的降低和残渣态的升高,其中加1/2磷酸+1/2磷酸二氢钙使Cd由非残渣态向残渣态转化的作用最大,残渣态Cd的增幅为285.09%-707.14%。
土壤加入改良剂后,Zn、Cu、Pb、Cd的毒性浸出量显著降低,降幅分别为49.89%-89.99%、83.27%-95.13%、2.65%-93.25%、35.16%-82.61%。其中,沸石降低Zn、Cu的毒性浸出量的效果最好,磷酸处理降低Pb、Cd的毒性浸出量效果最好。加入改良剂能够显著地降低土壤Zn、Cu、Pb、Cd的淋出量。