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纳米FeS用于土壤重金属污染修复研究

作　者: 涂明
导　师: 王崇臣; 郝晓地
学　校: 北京建筑工程学院
专　业: 市政工程
关键词: 土壤污染重金属纳米FeS 修复溶出规律赋存形态
分类号: X53
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

随着工农业生产和城市化进程的加快，人类生存环境逐渐恶化，为人类提供基础性生产生活资料的土壤自然是首当其冲。土壤污染日趋严重，其中，土壤重金属污染已经成为全球普遍关注的热点在各种土壤污染中，重金属污染已经成为全球环保人士关注的热点之一。本研究在对土壤重金属污染现状研究成果总结的基础上，明辨出只有从总含量和形态学两个方面来进行科学分析才能客观评价重金属污染的现状和程度。采用这两种评价方式，一方面能揭示重金属的富集状况，另一方面可反映出重金属的迁移性和直接危害性。本研究分别对来自湖北应城、安徽当涂、山东诸城和贵州都匀等地农田土壤样品的重金属总量（Zn、Cu、Ni、Cr、Pb、Cd）进行了测定；在提取了各种重金属的赋存形态后，利用不同评价体系对重金属污染水平及其危害程度进行了分析。分析结果显示，湖北应城、安徽当涂和山东诸城等地土壤样品中重金属总量严重超标，但具生物活性的形态含量较低，危害性较小；而贵州都匀农田和尾矿区土壤中重金属总量和具生物活性的形态含量双双严重超标，已构成产生直接危害的风险，特别是Zn和Cd的污染。某一些环境因素改变会影响到重金属赋存形态的变化。为探明重金属迁移转化和形态变化的影响因素及其规律，采用模拟雨水、真实雨水及纯水为介质，对土壤样品进行浸没实验和淋溶实验。实验结果表明，土壤pH与盐基离子是影响重金属溶出量的主要因素，它们可以促使重金属的赋存形态从惰性向活性转化，从而产生对环境的潜在威胁。为探索修复受重金属污染土壤的新方法，分别采用粉末和纳米FeS为修复材料，并以浸没和淋溶两种方式处理土壤样品。浸没实验结果揭示，粉末FeS和纳米FeS均能有效修复受Zn和Cr污染的土壤（尤其是被Zn严重污染的土壤），但是，纳米FeS效果优于粉末FeS；淋溶实验结果表明，纳米FeS对修复Cd和Cu污染的土壤有明显效果，主要表现在能将相关重金属的活性形态转变成惰性形态，而粉末FeS修复效果一般。总之，在修复重金属污染土壤方面，纳米FeS效果明显优于粉末FeS。所以，纳米FeS应该是修复重金属污染土壤的潜在材料。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-5
目录  5-9
第1章绪论  9-15
  1.1 土壤重金属污染概述  9-12
    1.1.1 土壤重金属污染来源及污染类型  9-10
      1.1.1.1 污染来源  9-10
      1.1.1.2 污染类型  10
    1.1.2 土壤重金属污染现状及危害  10-11
    1.1.3 土壤重金属污染修复研究概况  11-12
      1.1.3.1 工程措施  11
      1.1.3.2 生物措施  11-12
      1.1.3.3 农业措施  12
      1.1.3.4 改良措施  12
  1.2 问题的提出  12-13
  1.3 研究思路和内容  13
  1.4 创新点  13-15
第2章土壤重金属污染分析和评价方法研究  15-21
  2.1 分析方法研究进展概述  15-18
    2.1.1 总含量分析  15-16
    2.1.2 形态分析  16-18
      2.1.2.1 单独提取法  16
      2.1.2.2 连续提取法  16-18
  2.2 评价方法研究进展概述  18-20
    2.2.1 基于总含量的评价方法  18-19
      2.2.1.1 地累积指数法  18
      2.2.1.2 潜在生态风险指数法  18-19
    2.2.2 基于形态学的评价方法  19-20
      2.2.2.1 RAC风险评价法  19-20
      2.2.2.2 次生相与原生相分布比值法  20
  2.3 本章小结  20-21
第3章土壤重金属污染现状调查与分析  21-45
  3.1 农田土壤重金属污染分析与评价  21-30
    3.1.1 实验部分  21-23
      3.1.1.1 实验药品与仪器  21
      3.1.1.2 样品采集与预处理  21-22
      3.1.1.3 实验方法与步骤  22-23
    3.1.2 结果与讨论  23-27
      3.1.2.1 土壤组成成分分析  23-24
      3.1.2.2 总含量分析  24-26
      3.1.2.3 形态分析  26-27
    3.1.3 污染状况评价  27-30
      3.1.3.1 基于总含量评价  27-28
      3.1.3.2 基于形态分析的评价  28-30
    3.1.4 结论  30
  3.2 北京部分道路两侧土壤重金属污染分析与评价  30-38
    3.2.1 实验部分  30-31
    3.2.2 结果与讨论  31-35
      3.2.2.1 基于总含量分析  31-34
      3.2.2.2 基于形态分析  34-35
    3.2.3 污染状况评价  35-38
      3.2.3.1 基于总含量评价  35-36
      3.2.3.2 基于形态分析评价  36-38
    3.2.4 结论  38
  3.3 尾矿区土壤重金属污染分析与评价  38-44
    3.3.1 实验部分  38
    3.3.2 结果与讨论  38-41
      3.3.2.1 土壤组成成分分析  38-39
      3.3.2.2 总含量分析  39-40
      3.3.2.3 形态分析  40-41
    3.3.3 污染状况评价  41-43
      3.3.3.1 总含量评价  41-43
      3.3.3.2 形态分析评价  43
    3.3.4 结论  43-44
  3.4 本章小结  44-45
第4章土壤重金属形态变化及溶出规律实验研究  45-76
  4.1 实验设计  45-47
    4.1.1 纯水体系淋溶实验  45-46
    4.1.2 模拟雨水/雨水体系淋溶实验  46-47
      4.1.2.1 异位淋溶  46-47
      4.1.2.2 原位淋溶  47
  4.2 实验分析  47-48
  4.3 结果与讨论  48-74
    4.3.1 纯水体系淋溶实验结果分析  48-66
      4.3.1.1 淋溶液前后pH变化  48
      4.3.1.2 重金属溶出规律分析  48-60
      4.3.1.3 淋溶前后形态变化分析  60-66
      4.3.1.4 结论  66
    4.3.2 异位淋溶实验结果分析  66-71
      4.3.2.1 重金属释放量分析  66-69
      4.3.2.2 淋溶前后形态变化分析  69-70
      4.3.2.3 结论  70-71
    4.3.3 原位淋溶实验结果分析  71-74
      4.3.3.1 柱式淋溶重金属溶出分析  71-72
      4.3.3.2 柱式淋溶前后形态分析  72-74
      4.3.3.3 结论  74
  4.4 本章小结  74-76
第5章粉末FeS和纳米FeS对土壤重金属形态变化特性的实验研究  76-116
  5.1 实验前期准备  76-77
    5.1.1 污染土壤配制  76-77
    5.1.2 粉末FeS准备与纳米FeS悬浮液配制  77
  5.2 静态淹没实验  77-79
  5.3 柱式实验  79-81
  5.4 实验分析  81
  5.5 实验结果与讨论  81-115
    5.5.1 污染土壤配制前后重金属含量分析  81-84
      5.5.1.1 总含量分析  81
      5.5.1.2 各存在形态含量分析  81-84
    5.5.2 静态淹没实验结果分析  84-107
      5.5.2.1 加入粉末FeS实验结果分析  84-91
      5.5.2.2 加入纳米FeS悬浮液实验结果分析  91-101
      5.5.2.3 粉末FeS和纳米FeS悬浮液实验结果对比分析  101-107
      5.5.2.4 结论  107
    5.5.3 柱式淋溶实验结果分析  107-115
      5.5.3.1 重金属溶出结果分析  107-110
      5.5.3.2 淋溶前后重金属存在形态分析  110-115
      5.5.3.3 结论  115
  5.6 本章小结  115-116
结论与建议  116-118
参考文献  118-124
致谢  124

纳米FeS用于土壤重金属污染修复研究

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