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本文在未受污染的黄棕壤中加入镉和铅(分别为5mg/kg,500mg/kg),通过比较钙镁磷肥和泥炭两种稳定剂及其配比对土壤pH值、土壤DTPA-Cd、DTPA-Pb及BCR法提取形态的影响,探讨了不同稳定剂的作用机制,以期为受镉铅污染的酸性土壤的稳定提供理论依据。得出的主要结论如下:
(1)钙镁磷肥处理和钙镁磷肥与泥炭配施处理,均显著提高了土壤的pH值,其中9g/kg钙镁磷肥在整个培养时间内对土壤pH的提高效果最好,9g/kg钙镁磷肥和5g/kg泥炭配施处理次之,pH值随着与钙镁磷肥配施的泥炭含量增加而降低;
(2)钙镁磷肥处理和钙镁磷肥和泥炭混合施用处理,在整个培养时间段内对土壤有效态镉、铅的影响是一个动态变化的过程,但最终90d时都显著的降低了土壤中DTPA-Cd、Pb含量,且钙镁磷肥与泥炭配施处理降低效果最好,钙镁磷肥次之,9g/kg钙镁磷肥+5g/kg泥炭配施对DTPA-Cd含量的降低程度最大,平均比对照显著降低了70.75%;9g/kg钙镁磷肥+10g/kg泥炭的处理降低DTPA-Pb效果最好,显著降低了28.81%。
(3)酸性有机物质泥炭,降低了土壤pH,对DTPA-Cd、Pb影响不稳定,不适合用于镉、铅酸性污染土壤的修复。
(4)黄棕壤中有效态镉、铅与pH均呈极显著或显著的负相关关系(r=-0.932,p<0.01;r=0.600,p<0.05)。pH值升高时,土壤中DTPA-Cd的降低幅度要大于DTPA-Pb,镉对土壤酸碱度的变化要比铅敏感。
(5)土壤中重金属赋存形态的变化是稳定剂修复重金属污染土壤的主要机理。本实验中所有处理都能显著降低活性最高的酸溶态B1态镉含量,其中钙镁磷肥处理及其与泥炭混合施用处理主要将其转化为铁锰氧化物结合态B2态镉;泥炭则转化为硫化物及有机结合态B3态镉;钙镁磷肥处理及其与泥炭配施处理显著降低了土壤溶液中铅的B1态,分别提高土壤B3态、残渣态B4态铅;两种稳定剂配施处理比单施处理进一步降低了土壤中Cd、Pb的活性态,提高残渣态含量;泥炭对铅的形态影响不明显,只有15g/kg用量的泥炭显著降低了B1、B2、B3态铅,转化为稳定的B4态铅。
(6)土壤中各种形态的镉、铅与pH的影响关系密切。相关分析结果表明,土壤pH与B1态镉呈极显著负相关,与B2、B3态镉均呈极显著正相关;土壤pH与铅的B1态呈极显著负相关,与B3、B4态铅存在极显著或显著正相关。这表明,在一定范围内提高pH值有助于将土壤中植物可利用的B1态转化为稳定存在的B3、B4态来降低对植物的毒性。
(7)黄棕壤中镉、铅的生物有效性可以用以下方程进行拟合,Y1=-0.204+0.45381;Y2=395.567+3.09581-3.94184;其中Y1,Y2分别为DTPA-Cd,DTPA-Pb含量,表明了土壤中生物有效态镉、铅主要是以酸溶态B1态存在的,其活性最高对植物危害最大。
(8)将钙镁磷肥和泥炭混合施用后,土壤中镉、铅各形态之间进行相关分析,结果表明,镉的B1态与B2、B3、B4态之间均存在极显著或显著的负相关,B2态与B3、B4态镉之间存在极显著或显著正相关,B3态与B4态镉之间存在极显著正相关;铅的B1态与B3、B4态之间均存在极显著负相关,B3态与B4态之间显著正相关。说明稳定剂主要是通过改变重金属在土壤中的存在形态,将其转化为更稳定的形态达到降低其迁移性和有效性的目的。本实验中钙镁磷肥和泥炭配施处理对铅有效态的降低主要将其转化为残渣态铅,这种形态的铅不易随环境的变化而活化,是土壤中重金属最稳定的存在形态,对镉则是转化为铁锰氧化物结合态,这种形态不稳定,易随土壤pH、Eh改变而再度活化,可见稳定剂配施处理对铅的固定效果要比对镉的好。