不同添加剂对铅锌矿渣污染土壤中重金属有效态含量的影响

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46. 05 206. 87 239. 00
0. 00
表 5 土壤有效态镉含量变化
单位 (mg/ kg) 钙镁磷肥 石灰 粉煤灰 磷酸氢二铵
1
19. 80 34. 14 33. 93 29. 22
2
19. 22 33. 93 32. 21 21. 96
3
4
5
16. 86 29. 10 31. 14 15. 49
Zn
Cd
Pb
Cu
磷酸二氢铵 土壤
土法练锌废渣 粉煤灰
n. d. 109. 2 31827. 06 69. 53
n. d. 2.ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ95 250. 5 3. 77
n. d. 70. 84 6611. 44 46. 59
n. d. 70. 84 9648. 18 150. 98
注 : n、d为未检出 。
1. 2 试验方法
·48·
贵州化工 GuizhouChem icalIndustry
2010年 6月 第 35卷第 3期
不同添加剂对铅锌矿渣污染土壤中重金属有效态含量的影响
周 超
(贵州大学资源与环境工程学院 ,贵州 贵阳 550003)
摘 要 用不同土壤添加剂 :石灰 、钙镁磷肥 、粉煤灰及磷酸氢二铵 ,以逐步增加的改良剂施用于土法练锌废 渣混合土壤 ,研究不同改良剂处理对土壤中重金属有效态的影响 ,并分析了其变化趋势 。结果表明 ,土壤添加剂施 用量增多 ,土壤中重金属有效态随之降低 ;在一定添加剂施用区间内 ,重金属有效态并不随添加剂施用量的增多而 降低 ,而是呈现一种稳定状态 ;同时 ,在这个区间内 ,土壤添加剂的处理效果大致为磷酸氢二铵 >钙镁磷肥 >石灰
(3)在各添加剂处理的稳定曲线处 ,其处理效 果大致为磷酸氢二铵 >钙镁磷肥 >石灰 >粉煤灰 。 各添加剂对铅 、锌 、镉 、铜的降低幅度如表 8
表 8 各土壤添加剂对铅 、锌 、镉 、铜的降低幅度
%
7 42. 76 157. 12 235. 20 0. 00
7 10. 98 20. 40 31. 14 4. 12
7 1062. 00 2169. 74 2937. 36 221. 66
7 75. 85 87. 12 176. 79 1. 45
8
74. 21 233. 12
0. 00
8
12. 67 26. 95 3. 53
样品名 pH值
土 7. 86 渣 6. 69
有机质 (%) 2. 17 25. 14
全氮 ×10 - 6 824. 65 1087. 71
全磷 ×10 - 6 347. 1 1592. 5
有效磷 ×10 - 6 2. 33 6. 51
表 2 供试土壤及废渣重金属含量 [5 ]
材料 (mg / kg)
添加磷酸氢二铵的土壤 ,虽然少量添加时处理 效果不如钙镁磷肥 ,但随着加入量的增多处理效果 逐渐好于钙镁磷肥 ,并于 6g~8g区间重金属有效态 含量趋于稳定 。
由此可以认为除了粉煤灰外 ,其他土壤添加剂 都可以明显降低土壤中重金属有效态含量 ,其中粉 煤灰固定效果最差 ;其次是石灰 ;磷酸氢二铵与钙镁 磷肥的效果最好 。并且石灰和钙镁磷肥在 2g~3g 这个加入区间 ,磷酸氢二铵在 6g~8g这个区间 ,重 金属有效态含量变化会逐步趋于稳定 。
本试验选用石灰 、钙镁磷肥 、粉煤灰及磷酸氢二 铵为土壤改良剂 , 研究了土法练锌废渣混合土壤中 重金属有效态含量的变化趋势并初步确定改良方法 。
1 材料与方法
1. 1 供试材料
供试土壤改良剂为普通熟石灰 、钙镁磷肥 (含
量为 12% ) ,粉煤灰 (贵阳电厂 )和磷酸氢二铵 (分
析纯 ) 。供试废渣取自于黔西北地区水城县土法炼
3
4
5
1565. 20 2943. 13 2908. 50 1550. 10
1524. 94 2562. 21 2922. 93 928. 65
1107. 29 2389. 06 2995. 08 543. 70
表 7 土壤有效态铜含量变化
单位 (mg/ kg)
1
2
3
4
钙镁磷肥 石灰 粉煤灰
磷酸氢二铵
8
1032. 73 2677. 64 176. 37
8
42. 29 159. 46
0. 00
9
6. 15 213. 09
0. 00
9
2. 58 27. 06 3. 33
9
0. 00 2677. 64 166. 30
9
6. 27 161. 50
0. 00
2. 2 结果分析 本实验中采用的 0. 11mol/L 醋酸浸提土壤中的
128. 50 166. 60 178. 82 125. 61
124. 64 168. 63 181. 88 116. 91
110. 15 146. 22 186. 98 71. 02
103. 38 131. 95 178. 31 34. 30
根据以上数据 ,使用 0. 11mol/L 醋酸浸提重金 属有效态含量随添加剂使用量增加的变化趋势见图
石灰
0. 25 0. 5 1 1. 5 2 2. 5 3. 0 5
磷酸氢二铵 0. 5 1 2 3 4 5 6 7
1. 3 分析方法 ①配置 0. 11mol/L 的醋酸浸提剂 :量取 6. 30mL
的分析纯醋酸于 1L容量瓶中 ,加去离子水稀释到刻 度 ,摇匀备用 ;
②称取 4g混合土样于 50mL 离心管中 ,加入准 备好的醋酸浸提剂 40mL , 震荡 2h, 离心机 2000 r/ m in离心 30m in,滤纸过滤备用 ;
1。
5
80. 19 116. 67 173. 73 16. 43
6 49. 34 156. 43 229. 67 0. 00
6 11. 37 23. 19 30. 28 6. 47
6 1077. 10 2423. 69 2989. 30 342. 42
6 78. 26 85. 09 170. 67 8. 70
锌地堆放的废渣 ( pH 值为 6. 69) ,供试土壤取自贵
州大学 蔡 家 关 校 区 上 寨 开 垦 的 农 耕 地 ( pH 值 为
7186) 。废渣和土壤经风干磨碎 ,过 5mm 筛 ,以 1 ∶1
比例混合 。供试土壤及废渣的理化性质与重金属含
量见表 1、表 2。
表 1 供试土壤及废渣的理化性质 [4 ]
随着土壤添加剂加入量不断增多 ,重金属有效 态也随之降低 ,但是在某特定区间 ,增加添加剂并没
有相应的使重金属有效态含量降低 ,重金属有效态 含量在这个区间内变化不大 ,而是处于一个相对稳 定的状态 。而当添加剂加入量超出这个区间后 ,重 金属有效态又逐步降低 。造成这个现象的原因可能 是 ,当重金属离子与石灰或磷酸盐类物质反应 ,反应 向着生成氢氧化物沉淀和难溶性磷酸盐化合物方向 进行 ,这时重金属有效态含量降低 。而当反应达到 沉淀溶解的动态平衡后 ,在一定区间内加入添加剂 并不能破坏这个平衡 ,重金属有效态不再降低 。当 添加剂加入量超过一定限度 ,动态平衡被破坏 ,重金 属离子继续和添加剂作用 ,重金属有效态继续降低 。 此外 ,由于添加剂的大量加入 ,也会使混合土壤中重 金属含量相应的减少 ,这也是造成上述实验现象的 原因之一 。
表 4 土壤有效态铅含量变化
单位 (mg/ kg) 钙镁磷肥 石灰 粉煤灰 磷酸氢二铵
1
184. 21 240. 03 240. 03 0. 00
2
151. 32 244. 87 253. 16
0. 00
3
4
5
115. 13 234. 16 247. 63
0. 00
106. 91 227. 94 238. 65
经石灰处理的的混合土壤 ,随着石灰加入量的 增加 ,呈逐步下降的趋势 。当石灰加入量在 2g~3g 的区间内 ,重金属有效态含量下降趋势减慢 ,不变 , 甚至有些许的升高 。而随着石灰进一步的大量加 入 ,重金属有效态含量开始急剧减少 ,当石灰加入量 为 8g时 ,重金属有效态含量几乎可以忽略 。
在混合土壤中即使少量添加钙镁磷肥 ,降低土 壤中有效态锌含量效果也十分明显 ,在相同的加入 量下 ,大部分处理效果明显比其他添加剂好 。而且 在钙镁磷肥加入量为 2g~3g的这个区间内 ,重金属 有效态变化不大 ,在该区间内稳定 。
3 结论与讨论
( 1 )本实验结果表明不同改良剂处理均可在一 定程度上降低土壤有效态锌 、铅 、镉 、铜的含量 。并 随着土壤添加剂施用量的增多 ,土壤中重金属有效 态随之降低 。
(2)在逐步增加土壤添加剂添加量的过程中 ,在 一定区间内 ,增加土壤添加剂的量 ,重金属有效态并 没有随之降低 ,而是处于一种稳定状态 。就是说在这 个区间内 ,增加土壤添加剂的量并不能更好的降低土 壤中重金属有效态的含量 ,低处理量与高处理量达到 的效果大致相同。所以 ,在此基础上 ,可以用最少的 土壤添加剂施用量来达到一定的处理效果 。
③取滤液用原子吸收分光光度法测试 Cd, Zn, Pb, Cu含量 。
第203150卷年第6月3期
周 超 :不同添加剂对铅锌矿渣污染土壤中重金属有效态含量的影响
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2 结果与分析
2. 1 土壤废渣混合样有效态重金属含量变化
土壤废渣混合样中 Pb, Cd, Zn, Cu 有效态重 金属含量检测结果分别见表 4 - 表 7
在添加不同的土壤添加剂后 ,土壤中的 Pb, Cd, Zn,
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贵州化工 GuizhouChem icalIndustry
2010年 6月 第 35卷第 3期
图 1 重金属含量变化趋势
Cu的有效态含量都有不同程度的下降 。其中 ,经粉 煤灰处理的土壤 ,随着粉煤灰加入量的增多各重金 属有效态含量总的趋势是下降的 ,但下降幅度不是 很大 ,而且可以观察到 ,在粉煤灰加入量在 1g~3g 的区间 ,重金属有效态含量有些许升高的趋势 ,之后 随着粉煤灰加入量的增大 ,有效态含量又逐步减少 。
16. 18 25. 77 30. 60 11. 37
11. 76 23. 41 30. 49 8. 43
表 6 土壤有效态锌含量变化
单位 (mg/ kg) 钙镁磷肥 石灰 粉煤灰 磷酸氢二铵
1
1836. 93 3243. 26 3139. 37 2647. 08
2
1761. 45 3208. 63 2914. 27 2284. 78
>粉煤灰 。 关键词 土壤改良剂 铅锌矿渣 重金属有效态 中图分类号 X132 文献标识码 A 文章编号 1008 - 9411 (2010) 03 - 0048 - 04
贵州西北部地区是我国著名的土法炼锌地 ,其 土法炼锌历史悠久 ,土法炼锌产生的废渣未通过任 何处理直接堆放 ,对当地生态环境造成了极其严重 的污染 。而土法练锌废渣堆放产生的重金属随农作 物的生长而被吸收 , 进一步通过食物链进入人体 , 严重危害人体健康 [ 1 ] 。现有的研究结果表明 , 影响 农产品重金属含量的主要原因不是土壤中重金属的 总量 , 而是重金属有效态含量 [ 2 - 3 ] , 因此采用相应 的处理措施降低土壤重金属的有效态含量 , 便能够 降低重金属在农产品中的积累 。
重金属有效态为弱酸提取态 。是欧盟三步提取 BCR 法的第一步 , BCR 方法能较好反映土壤中重金属元 素的形态分布情况 , 且由于其对提取剂选择的多方 面均衡考虑和土壤标准样的制备 , 更加适于广泛使 用 。研究表明 , BCR 方法较原来广泛应用的 Tessier
法简单易行 , 重现性强 , 易标准化 。 [ 6 ] 根据上面的图表可以发现 ,铅锌矿渣混合土壤
①分别称取 25g供试土样和 25g供试矿渣于塑
料杯中 ,充分混合 ;
②按照表 3分别称取适量土壤添加剂于混合好
的土壤试样中 ,再充分混合 ;
表 3 土壤添加剂用量
( g)
单位
12345678
钙镁磷肥 0. 25 0. 5 1 1. 5 2 2. 5 3. 0
粉煤灰 0. 25 0. 5 1 1. 5 2 2. 5 3. 0 5
土壤改良剂能改善土壤中重金属有效态含量原 因是 :石灰性物质能够提高土壤 pH 值 ,促使重金属 形成氢氧化物沉淀 ,磷酸盐类物质与重金属反应形 成难溶性磷酸盐 [ 7 ] ,而粉煤灰大部分含有铁 - 铝硅 酸矿物 ,是通过增加土壤的碱性和盐分 ,中和酸性从 而对土壤中的重金属起到稳定作用 [ 8 ] ,主要作用于 强酸性土壤 ,所以在本实验中效果并不明显 。
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