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    《湖南農業大學》 2018年
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    復配材料協同控制農田土壤鎘砷污染技術研究

    胡偉斌  
    【摘要】:本文以廣東省韶關某礦山周邊的鎘砷復合污染農田土壤為研究對象,利用鋼渣、高嶺石、有機肥作為鎘砷重金屬污染的鈍化修復材料,研究三種材料在單一及復配情況下對復合污染溶液中鎘砷重金屬的吸附效果,對鎘砷復合污染土壤中Cd和As有效態的影響,對鎘砷高污染土壤p1和低污染土壤p2存在形態變化以及對菠菜生長和吸收積累Cd和As的影響。,研究獲得對鎘砷污染土壤處理效果較好的材料對比,控制土壤鎘砷的遷移轉化,以降低鎘砷污染土壤對農作物危害。研究結果如下:(1)鋼渣、高嶺石和有機肥三種材料單一投加時對復合污染廢水中的鎘砷均有吸附效果。單一投加1.0g材料時對復合污染廢液中的Cd(II)和As(III)吸附效果最好的是鋼渣,去除率達65.0%和83.9%。三種材料進行復配后,投加1.0g對Cd(II)吸附效果最好的是鋼渣+有機肥(c12,質量比為1/2)以及鋼渣+高嶺石+有機肥(S211,質量比為2/1/1),去除率分別達到88.8%和86.9%。對As(III)吸附效果最好的是鋼渣+有機肥(c12),其次是鋼渣+高嶺石+有機肥(S211),去除率分別為78.7%和66.7%。(2)鋼渣吸附As(III)的過程主要符合一級動力學模型和二級動力學模型,表明鋼渣的吸附行為是物理吸附和化學吸附的共同作用;鋼渣+有機肥(c12)和鋼渣+高嶺石+有機肥(S211)吸附As(III)的過程,符合二級動力學模型,說明這兩種材料的吸附方式以化學吸附為主。Langmuir等溫模型可以較好地擬合鋼渣和鋼渣+高嶺石+有機肥(S211)吸附As(III)的過程,說明鋼渣和鋼渣+高嶺石+有機肥(S211)的吸附過程存在單層吸附。鋼渣+有機肥(c12)吸附As(III)這一過程,Langmuir等溫模型擬合相關系數與Freundlich模型擬合系數接近,表明對As(III)吸附過程同時涉及單層吸附和多層吸附。(3)利用BET、XRD和SEM等方法對鋼渣、鋼渣+有機肥(c12)和鋼渣+高嶺石+有機肥(S211)的化學成分和結構組成進行表征,結果表明鋼渣的主要成分為CaO,其表面粗糙且疏松多孔,孔道分布不均,大小不一。鋼渣+有機肥(c12)、鋼渣+高嶺石+有機肥(S211)混合后,表面附著更多不規則顆粒物,隨著吸附過程,材料表面形成較為完整的塊狀結構。鋼渣本身的比表面積相對較大且表面分布不均勻的孔道對重金屬的吸附能力較好。(4)鋼渣對土壤pH提升效果明顯,而高嶺石+有機肥對土壤pH的影響較小。材料單一及復配后對降低Cd、As有效態的效果最好的分別是鋼渣、鋼渣+有機肥(c12)和鋼渣+高嶺石+有機肥(S211)。添加材料處理的土壤pH變化與土壤中As、Cd有效態含量呈顯著負相關。(5)利用鋼渣、鋼渣+有機肥(c12)和鋼渣+高嶺石+有機肥(S211)處理下種植菠菜,三種材料添加量增加均對菠菜生物量的增長有促進作用,在高污染土壤中,鋼渣+高嶺石+有機肥(S211)對菠菜的生長促進效果最好,而低污染土壤中鋼渣+有機肥(c12)的施用能比鋼渣+高嶺石+有機肥(S211)更好地促進菠菜生長。其中,施用鋼渣+高嶺石+有機肥(S211)時菠菜的地上部分生物量比對照水平超出70.91%。(6)鋼渣和鋼渣+高嶺石+有機肥(S211)的添加能夠使土壤中Cd和As的形態由可交換態和碳酸鹽結合態向殘渣態等更加穩定的形態轉換。污染嚴重的p1土壤中施用鋼渣、鋼渣+有機肥(c12)和鋼渣+高嶺石+有機肥(S211)均能降低菠菜地上部分的重金屬含量;在p2土壤中,材料施用下菠菜的Cd含量降低,未超標,As含量在施用1.0%和1.5%鋼渣+高嶺石+有機肥(S211)的處理下,達到我國的食品安全標準。
    【學位授予單位】:湖南農業大學
    【學位級別】:碩士
    【學位授予年份】:2018
    【分類號】:X53

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