论文部分内容阅读
由于矿区土壤重金属污染修复效率低,探究高效的修复技术以恢复土壤正常功能成为目前研究的热点。根据贵州赫章土壤污染特征,本研究采用锯木屑灰(SA)和锯木屑生物炭(SB)联合高羊茅、二月兰和紫花苜蓿修复Pb、Zn、Cd和As污染土壤,深入研究矿区土壤金属污染修复过程及机理。由赫章矿区土壤重金属污染分析可知,研究区土壤重金属含量严重超标,As、Cd、Cu、Pb和Zn主要来源于采矿和冶炼活动。重金属污染评价表明,妈姑土壤重金属富集程度较高,潜在危害风险达到严重污染水平,其中Pb、Zn、As和Cd污染程度较高,是造成妈姑矿区土壤污染的主要元素。热转化锯木屑的重金属吸附特性研究表明,SA对Zn的吸附能力较强,最大吸附容量为17.91 mg/g,SB对Pb、As和Cd的最大吸附容量分别为72.10、1.53和17.37 mg/g。妈姑矿区土壤重金属污染修复机理分析证实,材料的添加对土壤Pb的钝化是通过促进土壤中PbO转化为(CH3COO)2Pb和PbSO4来实现的。材料修复土壤重金属污染潜力分析表明,以1:2的比例添加SA和SB显著减少重金属的生物利用性,降低土壤污染潜在生态风险水平。草本植物修复试验表明,紫花苜蓿对Cd的生物富集和转运能力最强,地上部富集浓度达117.18 mg/kg。高羊茅对复合重金属的吸收和耐受能力最强,其修复过程显著改善土壤酶环境和微生物群落多样性。Pb与有机酸结合是植物降低重金属毒性的重要机理,高羊茅体内苹果酸铅占比为58.0%。由妈姑土壤污染修复潜力分析可知,高羊茅是较优的矿区土壤重金属修复植物。热转化锯木屑混合材料(SA和SB质量比为1:2)联合植物的修复试验表明,添加5%的材料与高羊茅联合修复下Pb、Zn、Cd和As的去除率最高,分别为18.02%、22.15%、22.05%和12.47%。植物亚细胞重金属的分布表明,添加2%的材料显著提高高羊茅根部细胞壁对Pb、Zn、Cd和As的富集作用,最高富集浓度分别为218.21、4486.25、33.59和124.15 mg/kg。联合修复促进有机酸-Pb-细胞壁结构的形成,是提高植物抵御重金属损害的重要方式。添加2%的材料与高羊茅联合的修复方式能有效去除土壤中的重金属,也能增强植物自身的解毒能力,是改善矿区土壤环境和修复复合重金属污染的较优方式。本研究为重金属修复提供了新思路,并通过揭示修复过程中重金属赋存形式与分布特征,为矿区土壤重金属污染修复的研究与应用提供理论参考。