植物材料水浸提劑對污染土壤鋅和鎘淋洗效率研究

植物材料水浸提劑對污染土壤鋅和鎘淋洗效率研究土壤重金屬污染已成為全球亟待解決的環(huán)境問題,淋洗技術(shù)因其簡單高效等優(yōu)勢已成為一種極具發(fā)展?jié)摿Φ闹亟饘傥廴就寥赖男迯?fù)方式。然而現(xiàn)有的大多數(shù)淋洗劑卻存在二次污染等問題,因此,尋找綠色環(huán)保的淋洗劑顯得尤為重要?；诖?本研究以農(nóng)田和礦山土壤為供試土壤,采用振蕩淋洗的方式,研究了基于植物材料豌豆藤(Pisumsativum,PS)、鳶尾(IristectorumMaxim,IT)、構(gòu)樹(Broussonetiapapyrifera,BP)和大青葉(IsatisindigoticaFort,Ⅱ)的水浸提劑在不同淋洗濃度、pH、淋洗時間和淋洗次數(shù)條件下對污染土壤中鋅和鎘的去除效率以及淋洗前后其化學(xué)形態(tài)及土壤性質(zhì)的變化特征,以期為鋅和鎘污染土壤的實際修復(fù)工程提供理論依據(jù)。主要研究結(jié)論如下：(1)隨著淋洗濃度的增大,4種植物材料對農(nóng)田和礦山土壤鋅和鎘的淋洗率呈現(xiàn)先快速增加而后趨于平緩的趨勢,且對兩種土壤鋅和鎘的淋洗率均在濃度為90g/L時達(dá)到最大。但基于成本估評,選取50g/L作為最佳濃度值。當(dāng)淋洗濃度為50g/L時,鳶尾對兩種土壤中鋅和鎘的淋洗效率均為最高,對農(nóng)田土壤鋅、鎘的去除效率分別為31.89%和26.15%；對礦山土壤鋅、鎘的去除率分別為42.94%和36.83%。(2)豌豆藤、鳶尾、構(gòu)樹和大青葉水浸提劑對農(nóng)田和礦山土壤鋅和鎘的去除效率隨著pH的增大逐漸降低。pH為3.0時淋洗率達(dá)到最大值,但過酸的淋洗環(huán)境會破壞土壤結(jié)構(gòu),因此建議選擇pH為4.0作為本研究的最佳pH值。此時,鳶尾對兩種土壤鋅和鎘的淋洗效率高于其他植物材料,其對農(nóng)田土壤鋅和鎘的去除效率分別為30.39%和25.95%；對礦山土壤鋅、鎘的去除率分別為41.40%和36.75%。(3)隨著淋洗時間的增大,4種植物材料對兩種土壤中鋅和鎘淋洗效率變化可以分為兩個階段：快速提升(≤2h)和緩慢增加(2-10h)過程(豌豆藤對兩種土壤鎘的淋洗除外)。因此,考慮投入成本及淋洗效率的最佳配比,建議選擇2h作為后續(xù)試驗的淋洗時間值。Elovich動力學(xué)方程擬合淋洗結(jié)果表明,除豌豆藤對兩種土壤鎘的淋洗擬合模型較差外,其余擬合模型均達(dá)極顯著水平(p<0.01)。(4)連續(xù)淋洗4次,植物材料對兩種土壤中鋅和鎘的單次淋洗率逐漸降低,但累積淋洗率顯著增加(p<0.05)。豌豆藤、鳶尾、構(gòu)樹和大青葉水浸提劑對農(nóng)田土壤鋅的4次累積淋洗率依次為35.21%、54.92%、42.92%和46.62%,對鎘的累積淋洗率依次為33.84%、47.93%、39.97%和42.36%,對礦山土壤鋅的累積淋洗率依次為60.72%、73.72%、61.79%和67.40%,對鎘的累積淋洗率依次為54.02%、66.43%、58.10%和61.39%。綜上,連續(xù)淋洗3次便可得到較高的累積淋洗率,且鳶尾對兩種污染土壤鋅和鎘的累積淋洗率均高于其他植物材料。(5)淋洗前農(nóng)田土壤鋅形態(tài)主要以鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)和殘余態(tài)為主,鎘形態(tài)主要以碳酸鹽結(jié)合態(tài)和鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)為主；礦山土壤鋅形態(tài)主要以碳酸鹽結(jié)合態(tài)和鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)為主,鎘形態(tài)主要以可交換態(tài)和碳酸鹽結(jié)合態(tài)為主。淋洗后可交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)和鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)鋅含量均顯著降低(p<0.05)；各形態(tài)鎘含量均呈現(xiàn)降低趨勢(p<0.05)(除農(nóng)田土壤殘渣態(tài)鎘)。(6)采用豌豆藤、鳶尾、構(gòu)樹和大青葉水浸提劑作為淋洗劑,淋洗后土壤有機質(zhì)含量顯著增