植被恢复对重金属污染土壤有机质及团聚体特征的影响

采用田间原位试验,研究了不同植被恢复3年对重金属污染土壤有机碳及团聚体结构和稳定性的影响,评价了不同植物修复效果的差异,为农田重金属污染土壤修复中,合理选择植被类型,以及建立评价标准提供理论依据。在某Cu,Cd重度污染农田建立田间小区,施加钝化材料石灰(对照除外)后种植海州香薷(ME),伴矿景天(MS)和巨菌草(MP)3种植物,3年的田间原位修复试验后,分析各处理下土壤有机质含,>0.25 mm机械稳定性团聚体(DR_(0.25))和水稳定性(WR_(0.25))团聚体含量,团聚体平均质量直径(MWD),几何平均直径(GMD),团聚体稳定率(AR,%)和分形维数(D)等团聚体稳定性指标。结果表明,3年植被恢复后,3种植被处理均提高了土壤有机质含量,提高幅度为2.89%~5.39%,并提高了>0.25mm机械稳定性团聚体(DR_(0.25))和水稳定性(WR_(0.25))团聚体含量,提高幅度分别为2.89%~5.39%,6.64%~10.40%和13.34%~17.48%。3种植物处理均可以显著提高土壤机械稳定性团聚体和水稳性团聚体的平均质量直径(MWD)和几何平均直径(GMD),其中以巨菌草处理提高幅度最大。在团聚体稳定性方面,3种植物处理均可以提高团聚体的稳定率(AR,%),以海州香薷处理提高幅度最大;植物处理可以显著降低土壤机械稳定性团聚体的分形维数(D),但对水稳定性团聚体的分形维数没有明显的影响。综上所述,采用钝化加原位植物修复可以提高重金属重度污染农田的有机质含量和土壤团聚体的稳定性,改善土壤结构,可以在重金属重度污染土壤修复中推广应用。

模拟酸雨对微米和纳米羟基磷灰石稳定化污染土壤的铜和镉淋溶效应

采用室内土柱淋溶试验,以1%的质量比向铜、镉复合污染土壤中添加微米羟基磷灰石(MHA)和纳米羟基磷灰石(NHA)稳定化培养72 h,并探讨模拟酸雨对稳定化修复土壤中Cu和Cd的释放影响,包括淋溶液的pH值、电导率(EC)、Cu和Cd浓度,以及Cu和Cd生物有效性的变化。结果表明,MHA处理淋溶液pH值最高,达7.78,其后依次为NHA和对照(CK)处理,且3种处理的pH值均高于模拟酸雨。MHA和NHA处理均增加了淋溶液EC值,MHA处理EC最高值是CK处理的10.41倍。与CK处理相比,MHA处理显著增加淋溶液Cu浓度,而NHA处理则降低Cu浓度;MHA和NHA处理均降低淋溶液Cd浓度。淋溶前MHA处理Cu和Cd的生物有效性降幅分别为75.0%和90.7%,NHA处理Cu和Cd生物有效性降幅分别为59.6%和52.2%,说明MHA处理稳定化效果比NHA处理更好。但是在模拟酸雨淋溶下,MHA处理Cu释放量更多,表明经MHA处理稳定的Cu和Cd在酸雨淋溶下易再次被活化。

不同重金属钝化材料对土壤胶体的影响

为明确钝化修复对土壤胶体中重金属分布的影响,以微米羟基磷灰石、纳米羟基磷灰石、磷灰石、生物质电厂灰和石灰为供试材料,采用室内培养方法研究5种钝化材料对土壤胶体含量及土壤胶体中重金属含量的影响。结果表明,与对照相比,石灰处理土壤胶体含量最大(119 g·kg^(-1),增幅为131%),其次为微米羟基磷灰石(118 g·kg^(-1),增幅为130%)、纳米羟基磷灰石(115 g·kg^(-1),增幅为124%)、磷灰石(82.9 g·kg^(-1),增幅为61.7%)和生物质电厂灰处理(80.6 g·kg^(-1),增幅为57.1%)。磷灰石、生物质电厂灰和石灰处理显著降低了土壤胶体Cd含量,降幅为12.1%~24.0%;微米羟基磷灰石、纳米羟基磷灰石和磷灰石处理均显著降低土壤胶体中Cu含量,降幅为14.2%~20.5%。此外,5种钝化材料显著增加Cd和Cu在土壤胶体中的分配比例,其中添加w为1%的纳米羟基磷灰石(NHA)处理Cd分配百分比最大,为69.9%,增幅为154%;添加w为0.2%的石灰(LM)处理Cu分配百分比最大,为47.5%,增幅为135%。可见,钝化修复过程中可能会增加土壤胶体含量及胶体中重金属的分配比例。因此,在钝化修复过程中有必要增加对土壤胶体和土壤胶体中重金属含量的监测,加强对钝化修复过程的风险管控。