新型杂化材料钝化修复镉铅复合污染土壤的效应与机制研究

黎阳 | -> | 867| 0| 0.366091MB |杂化材料,镉,铅,复合污染,土壤,钝化修复,油菜

摘要:采用盆栽实验，研究了新型杂化材料及其与磷酸盐复配使用对镉铅复合污染土壤的钝化修复效果，并通过重金属形态分析、吸附平衡实验以及X 射线光电子能谱(XPS) 探讨了杂化材料钝化修复重金属污染土壤的机制. 结果表明，杂化材料单一处理对油菜生长没有明显的促进作用，而杂化材料与磷酸盐复合处理则能显著提高油菜地上部和根部生物量，分别比对照最大增加75. 53% 和151. 22% . 不同杂化材料处理均可显著降低油菜体内Cd、Pb 含量，可使油菜地上部Cd、Pb 含量分别最大降低66. 79% 和48. 62% ;杂化材料与磷酸盐复配处理抑制油菜吸收Cd、Pb 的效果优于杂化材料单一处理. 不同杂化材料处理均可显著降低土壤TCLP 提取态Cd、Pb 含量，其中杂化材料与磷酸盐复配处理降低TCLP 提取态Cd、Pb 含量的效果显著优于杂化材料单一处理. 杂化材料通过其表面的巯基与Cd、Pb 离子发生配位反应，形成双齿配体来吸附固定土壤中的Cd、Pb 活性组分，促进土壤中的Cd、Pb 由活性高的酸可提取态向活性低的残渣态转化，从而显著降低Cd、Pb 在土壤中的生物有效性和可迁移性，进而达到钝化修复Cd、Pb 复合污染土壤的目的. 综合实验结果，杂化材料与磷酸盐复配使用对镉铅复合污染土壤的钝化修复效果最佳，杂化材料主要通过专性化学吸附反应来钝化修复土壤镉铅污染.

重金属污染土壤的修复一直是国内外环境科学研究的热点和难点问题. 在修复土壤重金属污染的各种技术中，原位钝化修复技术以其简便、快速、效果好和经济实用等优点而受到越来越多的重视［1 ～ 3］. 目前，常用的钝化剂有磷酸盐、碱性物质以及有机物料等，这些钝化剂一般投加量较大，在修复污染土壤同时往往会对土壤理化性质产生不良作用，从而影响土壤的后续利用［4］. 为此，近年来一些新材料开始被用于土壤重金属污染钝化修复研究中，如介孔材料［5］、多酚物质［6］以及纳米材料［7，8］等，这些材料都在较低的投加水平下取得了良好的
修复效果. 另外，对于土壤环境中普遍存在的复合污染，单独使用一种钝化剂一般较难达到修复的要求，多种钝化剂联合使用是一个较好的解决方法，近年来的一些研究也证明了这一点［9 ～ 11］.
本研究所使用的新型杂化材料是以介孔材料作为基体，采用共缩聚法，通过表面修饰引入对重金属离子具有强键合固定能力的巯基，制备出具有高比表面积的有机-无机多孔杂化材料［12］. 前期研究表明，它对水体中的镉铅离子具有良好的吸附固定能力，但对重金属污染土壤是否也有较好的钝化修复效果，还有待研究. 通过室外盆栽实验，本研究分析了该新型杂化材料及其与磷酸盐复配使用对镉铅复合污染土壤的钝化修复效果，并通过重金属形态分析、吸附平衡实验以及X 射线光电子能谱( X-ray photoelectron spectroscopy，XPS) 分析技术，探讨了杂化材料钝化修复重金属污染土壤的机制，以期为该材料用于重金属污染土壤的钝化修复提供理论
依据.

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