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渭河西安段沿岸土壤重金属污染特征及镉污染化学调控研究

作　者: 蒋秋萍
导　师: 张承中
学　校: 西安建筑科技大学
专　业: 环境科学
关键词: 渭河西安段土壤重金属形态镉污染化学调控钝化效果
分类号: X53
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

由于工农业发展和城市化加快，土壤重金属污染问题日益突出，西安市渭河作为城市“护城河”，其沿岸土壤重金属污染特征对沿岸区民生活健康水平及西安市经济发展有着重要影响，因此选取该流域沿岸土壤进行重金属研究有着重要的意义，而化学调控法因其经济、便利等特点而被广泛应用于土壤修复治理。本文主要研究渭河西安段流域近岸土壤重金属分布特征并评价其污染程度，进一步对污染较为严重的重金属元素和污染断面的土壤进行化学调控研究，利用TCLP浸出法选出2种典型调控剂及其组配，并进行污染土壤中镉有效态和形态动态变化影响研究。本文取得的主要结果如下：（1）渭河西安段沿岸土壤中Pb、Cr、Cd、As、Ni、Cu、Mn七种重金属平均含量中前三种超过陕西背景值，Cd元素含量最突出，是陕西背景值的4.2倍，其余重金属含量均在陕西背景值以下。单项污染系数Cif中Cd元素最大，属“重”污染水平，其次Pb和Cr，处于“低”污染水平。单项潜在生态风险系数Eif中Cd元素最大（126.73），属“较重”污染水平，其余元素Eif均“低”污染水平。多项污染系数C if和潜在生态风险指数ERI评价结果均为“中等”污染水平，耿镇07#最为突出，其次是天江人渡05#。07#土壤中有近52%~62%的可交换态作为主要形态可能发生迁移转化，潜在迁移能力和生物可利用性强，进而间接进入人体威胁人体健康。（2）向07#土壤投加化学调控剂，磷酸二氢钾和和草炭及壳聚糖钝化效果较优，其最高钝化率分别达到70.37%、40.74%和12.96%；硅藻土和碳酸钙使Cd元素钝化率出现负值（-22.22%和-72.22%），未起钝化作用。草炭分别与磷酸二氢钾和壳聚糖组配后，钝化率均大于单一草炭；草炭和磷酸二氢钾组配按1:1组配时钝化率达到最大79.94%；草炭和壳聚糖组配按1:2组配能达到其最大钝化率58.76%，但总体看，没有草炭和磷酸二氢钾及其组配钝化效果好。（3）向07#土壤中分别投加草炭和磷酸二氢钾及其组配，3天后均能明显低于未加调控剂时Cd有效态含量（1.08mg/kg）。草炭使Cd有效态含量在第14天出现波动，与7天前相比有所增加；磷酸二氢钾添加后，在培养期内Cd有效态含量变化比较平稳，且一直低于草炭。在第3天时以磷酸二氢钾低剂量降低程度最大，降低至0.097mg/kg。当草炭与磷酸二氢钾按1:1和2:1组配Cd有效态变化较稳定；按1:2组配，7天后，随着时间的推移，高剂量钝化效果相对优。（4）培养前后污染土壤Cd元素形态分布显示，磷酸二氢钾使F1所占百分比从54.85%降低至9.84%~10.41%；草炭使可交换态F1由54.85%降低至15%~20%。草炭与磷酸二氢钾组配后亦能使土壤中F1所占百分比从54.85%降低至10.01%~11.49%，促使其向稳定的结合态和残余态转化，从而达到钝化的作用。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-11
1 引言  11-22
  1.1 流域土壤重金属污染  11-13
    1.1.1 重金属污染  11
    1.1.2 土壤重金属污染  11
    1.1.3 流域近岸土壤重金属污染  11-13
  1.2 土壤重金属污染特征  13-14
    1.2.1 重金属污染来源  13
    1.2.2 重金属污染特点  13-14
  1.3 土壤重金属的迁移转化  14-16
    1.3.1 重金属的形态  14-15
    1.3.2 重金属迁移转化方式  15-16
    1.3.3 重金属迁移转化影响因素  16
  1.4 土壤重金属生态风险污染评价方法  16-17
    1.4.1 TCLP 法  17
    1.4.2 潜在生态风险指数法  17
  1.5 常用的重金属污染修复技术  17-19
    1.5.1 物理修复技术  18
    1.5.2 生物修复技术  18
    1.5.3 化学修复技术  18
    1.5.4 化学调控剂  18-19
  1.6 研究目的及技术路线  19-22
    1.6.1 研究目的  19-20
    1.6.2 研究内容和技术路线  20-22
2 样品采集与制备  22-30
  2.1 样品采集及预处理  22-25
    2.1.1 采样区概况  22-24
    2.1.2 野外土壤采样及预处理  24-25
  2.2 土样制备  25-27
    2.2.1 土样消解  25
    2.2.2 形态提取  25-26
    2.2.3 TCLP 有效态浸出  26-27
    2.2.4 土壤 pH  27
  2.3 试剂与仪器  27-28
    2.3.1 试剂  27
    2.3.2 仪器  27-28
  2.4 重金属浓度和评价指标的计算公式  28-30
    2.4.1 重金属浓度计算  28
    2.4.2 潜在生态风险评价指标及分级关系  28-30
3 渭河西安段沿岸土壤重金属污染特征及评价  30-41
  3.1 流域沿岸土壤重金属全量及污染特征  30-35
    3.1.1 不同重金属全量分析  30-31
    3.1.2 不同断面土壤重金属污染特征分析  31-33
    3.1.3 不同距离重金属污染特征分析  33-35
  3.2 流域沿岸土壤重金属污染评价  35-39
    3.2.1 潜在生态风险指数法评价土壤重金属污染  35-36
    3.2.2 TCLP 法提取流域土壤重金属 Cd 有效态含量分析  36-37
    3.2.3 重金属形态分析  37-39
  3.3 本章小结  39-41
4 不同化学调控剂及其组配对污染土壤镉毒性浸出影响  41-48
  4.1 调控剂与毒性浸出方法  41-42
    4.1.1 调控剂  41-42
    4.1.2 浸出方法  42
    4.1.3 钝化率计算公式  42
  4.2 不同调控剂对镉毒性浸出影响结果分析  42-47
    4.2.1 单一调控剂对 Cd 毒性浸出影响  42-44
    4.2.2 组配调控剂对 Cd 毒性浸出影响  44-47
  4.3 本章小结  47-48
5 典型化学调控剂对污染土壤镉有效态及形态的动态影响  48-56
  5.1 典型调控剂与动态调控方法  48-49
    5.1.1 典型调控剂  48-49
    5.1.2 动态调控方法  49
    5.1.3 测试方法  49
  5.2 结果与讨论  49-54
    5.2.1 调控剂对污染土壤中 Cd 有效态动态变化的影响分析  49-52
    5.2.2 调控剂对污染土壤中 Cd 形态的影响  52-54
  5.3 本章小结  54-56
6 结论与建议  56-59
  6.1 结论  56-57
  6.2 不足与建议  57
  6.3 流域重金属污染治理建议  57-59
致谢  59-60
参考文献  60-65
攻读硕士学位期间发表论文  65

渭河西安段沿岸土壤重金属污染特征及镉污染化学调控研究

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