天然草海河湖污泥对铬污染土壤影响的研究

环境修复网讯:摘要：以贵州草海风景区的天然河湖污泥为吸附剂，通过Cr污染（铬污染）土壤培养实验，研究了污泥材料对污染土 壤ｐＨ 值和Cr不同赋存形态的影响。结果表明：与 对 照 组 相 比，天然河湖污泥吸附材料对受不同程度Cr污染土壤的ｐＨ 值均有影响，但在低浓度铬处理下，对土壤 ｐＨ 值 影 响 较 明 显；施 入 不 同 量 的 ＷＮ３ 均 可 不 同程度降低了土壤中Cr的 Ｗｒｅｄ和 Ｗａ形态的含量，且与对照组有显著性差异，降低了Cr的生物有效性， 但对Cr的 Wo和 Ｗｒｅｄ形态影响较小。

关键词：天然河湖污泥；土壤重金属；ＢＣＲ连续提取；赋存形态

一.引言

Cr作为“五毒重金属”之一，其污染具有来源广泛、 易于积累、作用隐蔽 等 特 点，造成对土壤污染也呈现出 作用周期长、毒性大 且 不 易 降 解 的 特 征，是 国 内 外 普 遍 关注的问题［１］。

河湖污泥是一种含腐殖质的天然吸附剂，主要由黏 土矿物、腐殖质、有机 质、活性金属氧化物组成，表 面 积 大，结构复杂，带有多种活性官能团，能够与金属离子发 生沉淀、表面络合、离子交换等过程，可用于去除水体和 土壤中的重金属［２］。土壤中可交换态的重金属移动性 和生物有效性强，是衡量土壤污染程度的重要指标，从 降低重金属可交换态的含量以及增加残渣态的含量，可 在一定程度上减小重金属的有效性，减小对土壤系统的 伤害［３］。探讨具有前景的天然污泥吸附剂对于重金属 的去除以及污泥的资源化利用具有重要意义。

二. 实验材料与方法

２．１ 供试材料

供试材料：供试土壤取自北京科技大学试验站，供 试材料取自于贵州草海风景区，并命名为 ＷＮ３。采集０ ～１０ｃｍ 表 层 土，自 然 风 干，剔 除 植 物 根 系、石 块 等 杂 物，过５ｍｍ 筛。土 壤 有 机 质 为９．９５ ｍｇ／ｋｇ、ｐＨ 值 为 ７．１５、含 水 率２．７６％、总Cr为６８ｍｇ／ｋｇ。ＷＮ３ ｐＨ 值 为７．５４、ＢＥＴ 比 表 面 积 为 ２７．７２ ｍ２／ｇ、平 均 孔 径 １１．６７ｎｍ。

供试重金属元素为Cr，试剂为 Ｋ２Ｃｒ２Ｏ７（分析纯）。

２．２ Ｃｒ污染土壤的培养

将预处理后的土壤样品装入塑料盆，每盆装２００ｇ， 设置４个Cr浓度处理：０（Ｃｒ０）、１００（Ｃｒ１）、２００（Ｃｒ２）、 ３００（Ｃｒ３）ｍｇ／ｋｇ，搅拌混匀，室 温 培 养１个 月，保 持 土 壤 含水率。

１个月后得到人为Cr污染土壤，每个Cr（ＶＩ）浓度 下各 设 置 ＷＮ３ ５ 个投加量的处理，０％、０．５％、１％、 ２％、５％，每 个 处 理 重 复 ３ 次，并 搅 拌 混 匀。 在 加 入 ＷＮ３ 后０、１５、３０、４５、６０ｄ取Cr污染土壤样品，烘干、研 磨、过筛，编号装 入 自 封 袋，一部分测定土壤的 ｐＨ 值； 另一部分用 ＢＣＲ 连 续 浸 提 法 分 析 Ｃｒ（ＶＩ）各 个 赋 存 形 态含量的变化。

２．３ 土壤重金属形态分析

ＢＣＲ 连续提取法把土壤重金属形态分为酸提取态 （Ｗａ）、可 还 原 态 （Ｗｒｅｄ）、可 氧 化 态 （Ｗｏ）、残 渣 态 （Ｗｒｅｓ），各形态稳定性依次升高［６］。本 实 验 按 照 ＢＣＲ 法连续提取稳定后受污染土壤中Cr的各种赋存形态。

三.结果与分析

３．１ 施加 ＷＮ３ 对 Ｃｒ污染土壤ｐＨ 值的影响

在培养过程中施加不同量 ＷＮ３ 对Cr污 染 土 壤 中 ｐＨ 的影响结果显示：无施加 ＷＮ３ 土壤ｐＨ 值随着初始Cr升高而逐渐 增 大，且 浓 度 为 Cr３ 对照组与其它浓度 对照组有明显不同。而在相同Cr浓度下，随着 ＷＮ３ 施 加量的升 高 土 壤 ｐＨ 值 也 逐 渐 升 高。在 Cr０、Cr１、Cr２ 和５％ ＷＮ３ 处 理 时，与对照相比达到显著性水平；各 ＷＮ３ 投加量在Cr３ 处理下无显著性差异，当为５％ＷＮ３ 时土壤 ｐＨ 值 达 到 最 大，从 对 照 的７．１５提 高 了０．５４。 因此，当 Ｃｃｒ较 低 时，施 加 ＷＮ３ 对 ｐＨ 值 影 响 较 明 显， 但当 Ｃｃｒ处于较高水平时，ＷＮ３ 对ｐＨ 作用较小。

３．２ 施加污泥材料 对 污 染 土 壤 中Cr赋存形态分布的 影响 利用 ＢＣＲ连续提取法分析不同处理条件下土壤中 Cr各个赋存形态含量的变化。结 果 表 明，空 白 对 照 组 土壤 中 Cr主 要 以 Ｗｒｅｓ和 Ｗａ 的 形 式 存 在，分 别 占 ３１．４％、４２．９％，其次是 Ｗｏ，占土壤总 铬 的１７．２％。在 不施加 ＷＮ３ 处理下随着 Ｃｃｒ的增加，各形态Cr所占百 分比都逐渐增大。

图１、２、３分 别 表 示 Cr１、Cr２、Cr３ 处 理 下 不 同 ＷＮ３ 添加量对Cr各种赋存形态的影响。图 １ 表 明 在 不 同 ＷＮ３ 投加量都会影 响 土 壤 中 Ｃｒ的 Ｗａ含 量，但 Ｗｏ和Ｗｒｅｄ含量的波 动 并 不 显 著。Cr１ 处 理 时，除２％ ＷＮ３ 处理外，其 它 处 理 Ｗａ的Cr与对照相比均显著降低， Ｗｒｅｄ也 有 所 降 低，Wo有 增 加 有 减 少，而 Ｗｒｅｓ均 随 着 添加量的增加而增加。

图２可以看出，Cr２ 处理时，Cr主要是 Ｗｒｅｓ和 Ｗａ， 含量 均 在 ３２％ 以 上，其 次 为Wo，而 迁 移 能 力 较 强 的 Ｗｒｅｄ的含 量 则 较 低。添 加 ＷＮ３ 使Cr的 Ｗａ和 Ｗｒｅｄ 百分 比 降 低，Ｗｒｅｓ和 Ｗｏ百 分 比 增 加。各 不 同 添 加 量 的处理下，当为２％ＷＮ３ 时Cr的 Ｗａ与对照组显示明 显差异。这可能是由于添加 ＷＮ３ 会使Cr形成沉淀，而 减轻了Cr的生物有效性。

由图３可知，Cr３ 处 理 下，随着培养时间的进行，不 同的 ＷＮ３ 添加量对土壤 Ｗｒｅｄ的Cr影响较小，却 减 小 了 Ｗａ的百 分 比，提 高 Ｗｒｅｓ和WoＣｒ的 百 分 比，从 而 减小Cr的活性，降低Cr对环境系统的有害性。结合图 １、２、３可 以 看 出，ＷＮ３ 对 土 壤Cr的 Ｗａ、Ｗｒｅｄ影 响 程 度随着Cr处理浓度的增大而增大，在５％ＷＮ３、Ｃｃｒ３ 处 理下Cr的 Ｗａ形态与对照组的差异最为明显。

四.结论

添加不同量的天然河湖污泥材料对受不同程度重 金属Cr污 染 土 壤 的 ｐＨ 值 有 明 显 的 影 响。在 不 添 加 ＷＮ３ 时，Cr含量与 土 壤 ｐＨ 值有一定的正相关。当 施 加 ＷＮ３ 后，对 低 浓 度Cr处 理 的 土 壤 ｐＨ 值 有 显 著 影 响，但在高浓度Cr处理下，ＷＮ３ 对土壤ｐＨ 影响较小。

不添加 ＷＮ３ 和外源Cr时，土壤中Cr主要以 Ｗｒｅｓ 和 Ｗａ的形 式 存 在，其 次 是Wo、Ｗｒｅｄ；在 不 添 加 ＷＮ３ 时，随着Cr浓度的增 加，土 壤 中Cr的各形态含量均有 所提高；施入不同量 的 ＷＮ３ 均不同程度降低了土壤中Cr的 Ｗｒｅｓ和 Ｗａ含 量，影响程度大小随着Cr处 理 浓 度的增大而增 大，且与对照组有显著性差 异，但Wo和 Ｗｒｅｄ的变化并不显著。

原标题:天然草海河湖污泥对铬污染土壤影响的研究