赤铁矿对羟基磷灰石稳定化矿区土壤镉的影响及其机制研究摘要
为了改善我国南方矿区土壤重金属Cd污染现状,含磷材料稳定化技术在重金属污染土壤的修复过程中得到广泛应用。然而,由于成土母质和风化等原因,南方红壤中广泛存在着大量的铁氧化物,其对磷酸盐有强烈的吸附能力,这势必会对含磷材料的溶解及稳定化Cd产生影响。本研究选择红壤中常见的赤铁矿为研究对象,通过吸附解吸实验考察赤铁矿对含磷材料羟基磷灰石(HAP)溶解性和吸附固定Cd的影响,并利用X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM/EDS)等方法分析它们相互作用过程中的晶型、形貌、粒径分布特征等;通过室内培养实验,采用化学提取方法分析土壤中Fe、P和Cd的存在形态,考察红壤中赤铁矿的形态转化对HAP稳定化Cd的影响。结果表明:1)溶解动力学实验中:HAP在缓慢溶解中释放磷酸盐和OH-,使体系pH明显升高,添加赤铁矿对磷酸盐有显著的吸附作用,Ca2+浓度的升高证实赤铁矿促进HAP的溶解。2)吸附解吸实验中:添加赤铁矿可以增加体系对Cd2+的吸附固定,同时明显降低复合产物中磷酸盐和Cd2+的解吸率,不同的是,随解吸次数的增加Cd2+的解吸率降低而磷酸盐的解吸率升高。3)培养实验中:分别添加单一赤铁矿和单一HAP对土壤有效态Cd均有固定效果,复合添加赤铁矿和HAP时,赤铁矿可以不同程度地提高土壤过氧化氢酶、酸性磷酸酶和脲酶的活性,显著减少土壤中毒性较强的酸溶态、可还原态及可氧化态Cd的含量,增加毒性最低的残渣态Cd的含量,使Cd向低溶解、被固定、低毒形态转化,植物发芽培养实验证实,复合添加赤铁矿和HAP可以显著降低植物体对Cd的吸收,因此添加赤铁矿对HAP固定Cd有促进作用。另外,添加赤铁矿明显增加了土壤中游离态Fe含量,显著减少了土壤中活性和中度活性磷酸盐的含量,增加了稳定形态的磷,降低磷素流失的风险。
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