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As常以砷酸盐和亚砷酸盐形式存在,进入土壤后易吸附在铁铝氢氧化物或黏土矿物上,也可以形成难溶性的砷化合物[17]。加入不同剂量的钝化剂后,其重金属形态变化结果如图 3(a)所示。当加入 1% 赤泥 时,可交换态和碳酸盐结合态转变为残渣态;而加入 2%赤泥时,残渣态向可交换态和碳酸盐结合态转变, 可能由于土壤 pH 增大导致土壤中 As 的结合形态发 生了变化;加入 2% 磷矿粉时,残渣态向可交换态转变;加入钙镁氧化物时,少量残渣态向碳酸盐结合态转变,不同钝化剂对As形态影响较小。活性态Cd在土壤中易于迁移转化,能够被植物吸收,且受土壤pH 的影响,在酸性土壤中,Cd的迁移性很大[18]。当加入钝化剂后,Cd各形态的变化如图3(b)所示,加入赤泥对钝化后Cd的可交换态含量影响不大,但加入量增加,可交换态减少,主要是由于土壤pH增加,可交换态Cd逐渐向不溶态转变;磷矿粉的加入增加了Cd的可交换态;加入钙镁氧化物后,农田中Cd的可交换态 含量明显降低,钝化效果显著。原始土壤中 Pb 的主 要存在形式为碳酸盐结合态,受土壤pH影响,土壤中加入钝化剂后,Pb的形态分析结果如图3(c)所示,当 加入赤泥后,Pb与氢氧根形成沉淀物质,导致碳酸盐 结合态减少;加入 2% 磷矿粉后,由于 Pb 易与磷酸根 形成磷酸铅沉淀,所以钝化后残渣态Pb的含量增加, 钝化效果良好[19];加入1%钙镁氧化物试剂,反而增加 了 Pb 的碳酸盐结合态;加入 2% 钙镁氧化物试剂,钝 化效果最好。原始土壤中的Zn主要以残渣态形式存在,比较稳定,不易被植物吸收,加入钝化剂后,其各 形态分析见图3(d),其中加入1%赤泥和2%钙镁氧化物试剂时,其钝化效果最好。综合4种重金属的钝化效果,加入2%钙镁氧化物试剂效果最为显著。
2.3 钝化剂对田间小麦富集Cd影响
将小麦种植在不同钝化剂钝化的土壤中,由于土壤中重金属As、Pb、Zn较为稳定,不易被植物吸收,因此小麦生长30 d后,测定小麦幼苗地上部中Cd含量 变化,结果由图4所示。与原始土壤中种植的小麦相 比,加入1% 赤泥后,其幼苗地上部中Cd 含量少量降低,与钝化后土壤中Cd的形态变化是一致的;当加入 2% 赤泥和磷矿粉后,土壤中的 Cd 得到活化,小麦植物体吸收累积更多的 Cd;加入 2% 钙镁氧化物试剂后,小麦体内Cd含量大幅度降低,与前文分析结果一 致。测定小麦生长后土壤 pH 的变化,结果如图 5 所 示,小麦种植后,土壤pH较钝化剂处理后土壤pH有 所降低,有利于小麦的良好生长。2% 钙镁氧化物试 剂对此农田土壤具有良好的钝化效果。
3 结论
(1)对于中轻度重金属污染的农田,可采用化学钝化技术对其进行修复。研究结果表明,钝化剂赤泥、磷矿粉和钙镁氧化物试剂均可在一定程度上对 Cd、As、Pb、Zn有钝化效果,其中钙镁氧化物试剂对重金属Cd的钝化效果最佳。 (2)污染土壤中As以残渣态为主,植物吸收风险较小,但赤泥会使稳定态As趋于活动;土壤中Pb的迁 移性较弱,且主要以碳酸盐结合态为主,钙镁氧化物 试剂对Pb的钝化效果较显著;Cd和Zn性质相似,在 土壤中迁移性较强,污染土壤中Cd以可交换态为主, Zn 以残渣态为主,钝化剂的加入使土壤中可交换态 Cd 向碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态转变,但并不影响Zn的稳定作用。 (3)加入2%钙镁氧化物处理后的土壤种植小麦, 其茎叶中Cd含量最低,起到了良好的钝化效果。
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