不同改良剂及其组合对土壤镉形态和理化性质的影响-第2页-北极星环境修复网

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2.2.2不同改良剂对土壤弱酸提取态Cd 含量的影响

添加生物炭可以促进弱酸提取态Cd 向可氧化态Cd 转化。Pb、Cd 复合污染土壤中Pb-Cd 交互作用极显著，添加生物炭减弱了交互作用对弱酸提取态Pb 的影响。图 3 为土壤中施加不同种类、浓度改良剂后土壤中弱酸提取态Cd 的含量，与对照组相比较，在三种不同改良剂处理中，石灰的加入使得弱酸提取态含量减少最为显著，低浓度减少23.28%、高浓度减少34.31%。而施加PAM 的处理组土壤中所含的弱酸提取态Cd 含量并没有发生显著改变，可忽略。在土壤中施加不同种类、浓度的混合改良剂后，与对照组相比，L+B、P+L、P+B和P+B+L的组合在施加后土壤中的弱酸提取态Cd 含量分别在低浓度时减少38.75%、24.77%、20.05%、36.35%，高浓度时减少41.17%、35.20%、27.94%、39.45%（图 3）。在降低土壤弱酸提取态Cd 方面，L+B、L+B+P组合要比其他组合的降低效果显著；各组合随浓度提高其各自降低弱酸提取态Cd 含量的效果均有显著性提高。

2.2.3不同改良剂对土壤还原态Cd 含量的影响

图 4 为土壤中施加不同种类、浓度改良剂后土壤中可还原态Cd 的含量。由图 4 可知，在施加石灰、生物炭、PAM 后，土壤中的可还原态Cd 含量在低浓度时分别降低19.30%、15.99%、0.80%，高浓度时分别降低24.45%、23.16%、-0.70%；施加不同种类、浓度的混合改良剂后，三种改良剂的不同组合处理在与对照组相比，土壤中可还原态Cd 含量在低浓度时分别降低14.56%（L+B）、8.64%（P+B）、14.89%（P+L）、21.23%（P+B+L），高浓度时分别降低22.24%（L+B）、9.74%（P+B）、26.84%（P+L）、21.87%（P+B+L），通过添加石灰和生物炭提高土壤pH，使土壤中的胶体和黏粒对重金属离子的吸附能力减弱，使土壤及土壤溶液中的有效态和可交换态重金属离子数量减少，促其向铁锰氧化态Cd 和有机结合态Cd 转化，从而降低土壤中的重金属含量。并且从土壤可还原态Cd 变化量可以看出石灰的改良效果最好，生物炭较好，而PAM 的加入与对照组相比影响不显著。

2.2.4不同改良剂对土壤难利用态Cd 含量的影响

图 5 为土壤中施加不同种类、浓度改良剂后土壤中难利用态Cd 的含量。三组处理与对照组相比，土壤中难利用态Cd 含量在单一施加低浓度改良剂时分别增加了2.23%（P）、29.36%（L）、23.27%（B），施加高浓度时分别增加3.31%（P）、40.67%（L）、25.21%（B）；土壤中施加不同种类、浓度的混合改良剂后，与对照组相比，土壤中难利用态Cd 含量在施加低浓度改良剂时分别增加29.87%（P+L）、23.78%（P+B）、34.48%（L+B）、36.29%（P+L+B），高浓度时分别增加42.62%（P+L）、26.39%（P+B）、53.61%（L+B）、56.18%（P+L+ B）。三种改良剂不同处理土壤中难利用态Cd 的含量均有所增加，且增加量与施加浓度呈正相关，其中P+ L+B 的组合效果最好，能够有效地增加土壤中难利用态Cd 的含量。经过生物炭和石灰处理的土壤中难利用态Cd 含量显著增加，而在PAM 处理后土壤中难利用态Cd 有所增加，但与对照组差异并不显著。生物炭带有大量的表面负电荷以及高电荷密度的特性，能形成电磁场，使得生物炭能很好地吸附土壤中的重金属Cd，进而降低生物可利用态Cd 的含量；而PAM 对残渣态的重金属有一定的的絮凝作用，但是这种絮凝作用会受到石灰和生物炭pH 值等多种因素相互作用的影响。

图 6 为施加不同种类、浓度改良剂后土壤中Cd 形态分析结果。与对照组相比，在添加不同试剂组合的改良剂后土壤中各形态Cd 的含量变化中P+L+B 的难利用态Cd 含量最高，重金属钝化效果最好。经P+ L+B 复配处理后，土壤中Cd 酸可提取态由对照的15.13%下降至13.55%，可还原态由48.16%下降至32.04%，残渣态由36.71%升至54.41%。土壤中加入石灰和生物炭会使土壤pH 升高，从而增加土壤对重金属Cd 的吸附能力，并且影响土壤Cd 形态变化。相对于生物炭处理，石灰使土壤中的有效态Cd 向难利用态Cd 的转化效果显著。

由表 2 可知，有效态、弱酸提取态、还原态与难利用态Cd 与pH 极显著相关（P<0.01），这与提高土壤中的pH 会降低重金属Cd 有效性的结果相一致。而弱酸提取态则与有机质极显著正相关（P<0.01），这可能是有机质中的酸性物质易与重金属Cd 形成酸溶态化合物导致的。阳离子交换量与几种形态Cd 之间的相关性并不明显，说明阳离子交换量对重金属Cd 形态的影响效果很小。通过相关性分析可以看出pH 是降低有效态Cd 含量的主要影响因子，pH 升高会导致土壤有效态Cd 含量显著降低，并且使土壤中还原态Cd 显著降低，非可利用态Cd 含量显著增加。由于还原态Cd 在土壤Cd 中所占比例较大，所以提高pH 可以有效降低有效态Cd 含量。

本文用的三种改良剂均为分布广泛、成本低廉的常见材料，其中生物炭在制作过程中不需要活化处理，个别情况下仅需要化学改性即可极大提高其吸附能力，其制作过程更简单，造价更低，并且原料丰富易得。石灰与生物炭相似，来源广泛并且成本低廉，适合于大田土壤重金属污染治理，但单独施用石灰会对土壤产生一定的负面影响，比如使土壤pH 产生较大变化、使土壤板结等。为了减少施用石灰对土壤产生的负面影响，我们采用PAM 与石灰混合使用，PAM 虽没有显著影响Cd 的有效态及形态变化，却通过提高土壤团粒体含量进而改善土壤性状。因此生物炭、石灰和PAM 用于土壤重金属的修复是现实可行的。

3 结论

（1）石灰、生物炭能够使土壤有效态Cd 含量分别降低43.69%~57.00%、8.42%~11.83%；石灰与生物炭的组合效果在复配处理中钝化效果最为显著。但是石灰会对土壤理化性质有一定的负面影响，使土壤pH 大幅度增加29.05%~50.90%。PAM 虽没有显著影响Cd 的有效态及形态变化，却通过提高土壤团粒体含量进而改善土壤性状。

（2）不同改良剂处理对土壤中Cd 的形态含量变化表明，在降低土壤中有效Cd 方面pH 是主要因素，石灰和生物炭起主导作用，并且石灰对Cd 的钝化效果要优于生物炭。

（3）土壤中施加PAM+生物炭+石灰，不仅能够降低土壤中有效态Cd 含量，而且还能改善土壤理化性质，使被重金属污染后的土壤在经过修复后能够尽快得到有效利用。

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不同类型肥料对污染稻田土壤中镉迁移转化的影响

原标题：不同改良剂及其组合对土壤镉形态和理化性质的影响

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