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近年来,土壤重金属污染在我国日益严重并已成为世界性难题,修复被污染的土壤、恢复土壤功能一直是国内外研究的热点。然而多数研究还集中在实验室摸索阶段,小规模应用的土壤重金属修复模式因多集中于特定区域而具有一定的局限性。本研究以湖南省郴州市高新技术产业园区耕地土壤重金属污染修复项目为背景,采用实验室模拟镉砷污染土壤的方法,优化筛选分别针对镉砷单一污染有效的钝化剂,并在将其组合后,多维评估组合钝化剂修复镉砷复合污染土壤的实际成效。本研究不仅增加了盆栽实验,更探讨了施加组合钝化剂对于其他微量元素的影响,旨在为元素性质差异较大的镉砷复合污染修复技术提供一种可利用的钝化剂产品,从而为修复湖南郴州耕地镉砷复合污染和综合评价钝化剂效果提供有效的科学方法。 本文主要研究成果如下: (1)供试土壤外源添加镉(S1、S2)后,弱酸提取态镉占比明显提高;供试土壤外源添加砷(S3、S4)后,水溶态,弱酸提取态以及可还原态砷的占比都有所提高。 (2)海泡石、磷酸二氢钾和氧化钙三种钝化剂对于镉单一污染的钝化效果在pH、浸出毒性、元素的土壤有效态、形态分析、钝化剂对于其他元素影响以及二次污染风险六个方面不具有一致性。本研究通过钝化指数筛选出针对镉污染的钝化剂是海泡石。在本研究钝化剂含量范围内(土壤质量的0-10%),镉浓度与钝化剂含量成较好的线性关系。 (3)零价铁、氧化铁和七水合硫酸亚铁三种钝化剂对于砷单一污染的钝化效果在pH、浸出毒性、元素的土壤有效态、形态分析以及钝化剂对于其他元素影响五个方面具有一致性,故针对砷单一污染筛选的钝化剂是零价铁。在本研究钝化剂含量范围内(Fe与As摩尔比为0-12),砷浓度与钝化剂含量成较好的线性关系。 (4)施加海泡石(5%)+零价铁(Fe与As摩尔比为12)组合钝化剂后土壤pH略有上升。该组合钝化剂对于降低镉砷复合污染土壤的浸出毒性和镉砷土壤有效态浓度均有较好的效果,也会使水溶态和弱酸提取态镉砷浓度分别减少,对应残渣态镉砷浓度有所提高。其中该组合钝化剂可使得TCLP浸提液中砷浓度最高下降40%、土壤砷有效态浓度最高下降52.4%、水溶态砷浓度最高下降48%、弱酸提取态砷浓度最高下降37.3%。 (5)盆栽实验中海泡石(5%)+零价铁(Fe与As摩尔比为12)组合钝化剂最高可使植物吸收镉含量减少87%,吸收砷含量减少80%,并且使用组合钝化剂测得的植物中镉砷总量与污染土壤中的镉砷总量存在显著性差异。该组合钝化剂对于较低程度镉砷复合污染的钝化效果更好。 (6)海泡石(5%)+零价铁(Fe与As摩尔比为12)组合钝化剂会使TCLP中锌、硒浓度、土壤锌、硒有效态浓度以及水溶态和弱酸提取态锌、硒浓度都有不同程度降低,对应残渣态锌、硒浓度会升高。虽然在土壤中外源添加锌、硒之后组合钝化剂钝化镉砷的能力有所增强,但施加该组合钝化剂在钝化镉砷的同时也会降低锌、硒的植物可利用率。因此在施用该组合钝化剂修复镉砷复合污染土壤的同时需配合叶面喷施一定量的微肥,保证作物中微量营养元素的含量。