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施用磷肥在农业上是提高土壤肥力和促进作物增长的重要手段。近年来一些研究发现其在稳定土壤重金属方面具有非常明显的效果,是修复重金属污染土壤的一种经济高效的措施。羟基磷灰石是磷肥中修复重金属污染措施中效果较显著的一种。但对不同土壤条件下羟基磷灰石修复Cd污染效应的比较研究却较少报道。如何通过添加改良剂,增进和发挥羟基磷灰石最佳修复效应值得探讨。
本研究以广东省典型地带土壤赤红壤(采自中山大学南校区马岗顶)为主要研究对象,选择添加碳酸钙、有机质、膨润土单因子及与羟基磷灰石复合处理,通过吸附—解吸、形态分布等实验,分析比较不同土壤条件与羟基磷灰石单因子及复合处理对土壤Cd污染修复效应特征,探索环境风险较小的修复方式,以期为重金属污染土壤的修复提供一些新的尝试和思路。
通过对不同土壤条件与羟基磷灰石对土壤Cd吸附—解吸及形态分布特性影响的研究,可得出以下结论:
未加任何改良剂时,供试土壤对Cd的最大吸附量及吸附常数都较低,吸附强度很小,对Cd的吸附缓冲容量极为有限,且土壤中Cd以活性较高的水溶交换态为主,具很强的环境风险。
在添加改良剂实验中,不同处理对供试土壤Cd吸附—解吸和活性影响不同:CaCO3对提高土壤Cd最大吸附量的影响较小,但在增进吸附强度、抑制解吸方面具有一定效应;膨润土一定程度上增大土壤对Cd的最大吸附量并使吸附强度显著增加;有机质使土壤Cd的最大吸附量与吸附强度较显著提高,但随处理时间延长,土壤最大吸附量与吸附常数变化不显著。三种改良剂对土壤Cd最大吸附量的促进效应依次为有机质>膨润土>CaCO3,而对土壤Cd吸附强度影响强弱顺序则为膨润土>CaCO3>有机质。
CaCO3、膨润土、有机质均能在短期内使毒性最大的水溶交换态Cd含量显著降低,但其抑制效应没有随时间延长而延续,反而促进了Cd迁移活化,甚至超过空白处理,带来严重的环境负效应。相比较而言,羟基磷灰石对Cd活性抑制较缓慢,投加初期不能有效降低Cd活性,但随时间推移,其抑制效应逐渐发挥且具长期稳定性。
CaCO3与羟基磷灰石共存对土壤Cd吸附—解吸性能和活性的影响具协同效应,能显著提高土壤Cd的最大吸附量及吸附强度,在短期内快速、有效降低土壤Cd的活性,且长期稳定性较好,对Cd活性抑制效应最优;膨润土或有机质与羟基磷灰石复合处理,虽然在一定程度上提高了土壤对Cd的吸附容量及吸附强度,且在初期能有效抑制Cd的活性,但抑制效应随时间越来越弱,并且转向反效应,表明二者共存虽在短期内对促进Cd吸附和抑制Cd活性方面表现一定的协同效应,但不利于土壤Cd的长期稳定。