污染土壤重金屬分子形態(tài)及其根際轉(zhuǎn)化機制研究

《污染土壤重金屬分子形態(tài)及其根際轉(zhuǎn)化機制研究》，是浙江大學(xué)2011年楊建軍的博士論文，指導(dǎo)導(dǎo)師是陳英旭、施積炎教授。該文的中文摘要為：土壤重金屬的生物可給性及其環(huán)境風險主要取決于其形態(tài)而非總量。重金屬因與土壤有機質(zhì)的高親和能力而以有機結(jié)合態(tài)廣泛賦存于土壤中，然而不同有機結(jié)合根系分泌物和根際微生物作用通常導(dǎo)致根際富含有機質(zhì)鍵。根系分泌物和根際微生物作用通常導(dǎo)致根際富含有機質(zhì)，進而形成有機結(jié)合態(tài)重金屬而改變土壤重金屬的形態(tài)及其生物可給性，但是該轉(zhuǎn)化過程尚不完全清楚。相對于化學(xué)提取法，同步輻射X射線吸收精細結(jié)構(gòu)(XAFS)譜因能表征重金屬的分子形態(tài)而倍受青睞。，進而在方法學(xué)上還有待深入研究。鑒于此，本論文通過選取冶煉廠和礦區(qū)兩種典型重金屬污染土壤，以重金屬銅、鉛為例，利用化學(xué)提取法和同步輻射XAFS譜技術(shù)，對上述科學(xué)問題進行了較為系統(tǒng)的研究。

副題名

外文題名

論文作者

楊建軍著

導(dǎo)師

陳英旭，施積炎指導(dǎo)

學(xué)科專業(yè)

學(xué)位級別

博士

學(xué)位授予單位

浙江大學(xué)

學(xué)位授予時間

2011

關(guān)鍵詞

土壤污染 重金屬污染 土壤有機質(zhì) 風險分析

館藏號

X53

唯一標識符

108.ndlc.2.1100009031010001/T3F24.005698135

館藏目錄

2012\X53\88

2100433B

本書是作者長期從事土壤-植物系統(tǒng)中重金屬污染研究的理論與實踐經(jīng)驗的總結(jié)，書中對土壤重金屬污染及其生物效應(yīng)，土壤和植物元素背景值，砷、鎘、鉻、銅、汞、鉛、鋅等重要的污染元素的基本性質(zhì)、反應(yīng)行為，重金屬的復(fù)合污染問題，重金屬元素的根際化學(xué)，重金屬土壤負載容量等，從基本原理到應(yīng)用實踐進行了較為系統(tǒng)而深入的討論，對土壤-水-植物系統(tǒng)污染物遷移轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ)研究、環(huán)境評價、環(huán)境標準的制定、污水灌溉、廢棄物的土地處理，以及污染治理等方面很有參考價值?？晒氖颅h(huán)境、農(nóng)業(yè)、土壤、生態(tài)、化學(xué)、地球化學(xué)、地球環(huán)境醫(yī)學(xué)和水文學(xué)等科學(xué)工作者和工程管理人員以及大專院校相關(guān)學(xué)科師生參考。

在土壤中一般不易隨水淋溶，不能被土壤微生物分解；相反，生物體可以富集重金屬，常常使重金屬在土壤環(huán)境中逐漸積累，甚至某些重金屬元素在土壤中還可以轉(zhuǎn)化為毒性更大的甲基化合物，還有的通過食物鏈以有害濃度在人體內(nèi)蓄積，嚴重危害人體健康。重金屬對土壤環(huán)境的污染與水環(huán)境的污染相比，其治理難度更大．污染危害更大。

本課題的研究目的是通過實驗室試驗手段，系統(tǒng)研究污染底泥異位淋洗處理和原位生化修復(fù)過程中，淋洗劑或生化作用對底泥重金屬分布和形態(tài)的影響及可能引起的后果。課題預(yù)定研究內(nèi)容主要分類兩大部分：（1）底泥淋洗處理過程中重金屬分布與形態(tài)轉(zhuǎn)化機制及遷移性研究；（2）底泥生化修復(fù)過程中重金屬分布與形態(tài)轉(zhuǎn)化機制及遷移性研究。本課題所有研究工作已經(jīng)全部完成。 通過本課題研究發(fā)現(xiàn)重要結(jié)果：（1）化學(xué)淋洗過程使底泥重金屬形態(tài)分布發(fā)生變化，經(jīng)淋洗處理后底泥重金屬在環(huán)境中遷移性不同程度增加。各類淋洗劑淋洗后底泥重金屬遷移性大小為：酸類淋洗劑處理后底泥＞螯合劑處理后底泥≈過氧化氫溶液處理后底泥。（2）底泥在投加硝酸鈣或過氧化鈣修復(fù)過程中，底泥重金屬總量沒有發(fā)生明顯變化，但重金屬形態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)化。一部分重金屬（Cu、Zn）明顯由較穩(wěn)定形態(tài)向較不穩(wěn)定形態(tài)轉(zhuǎn)化，底泥重金屬的生物可利用性和生物可給性有不同程度的提高。（3）底泥原位注射硝酸鈣后，因發(fā)生硫自養(yǎng)反硝化反應(yīng)，將在5-10天內(nèi)生成并釋放氮氣。隨著氮氣從底泥向上覆水釋放，外加的硝態(tài)氮、自養(yǎng)反硝化中間產(chǎn)物亞硝氮、底泥中原有的氨氮將隨著氮氣移動，被“吹入”上覆水中。在底泥原有氨氮含量較高的情況下，可能會引起底泥氨氮短期內(nèi)快速釋放。 本研究已經(jīng)達到了預(yù)期的目標。大部分研究成果已經(jīng)形成科技論文，發(fā)表在SCI收錄的英文學(xué)術(shù)期刊或者國際會議。 本課題研究成果的意義在于揭示了這兩種污染底泥處理過程引起底泥重金屬遷移性增加和底泥無機氮向上覆水短時間內(nèi)快速釋放等后果的可能性及其產(chǎn)生的原因。但是受實驗的尺度和時間所限，本研究仍未回答這些后果是否會給河道生態(tài)系統(tǒng)帶來確實的不良影響。因此，建議今后的研究依托河道污染底泥修復(fù)工程實例，對修復(fù)工程實施前、實施中、實施后河道生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)鍵性指標（如水體中氨氮濃度變化、下游底棲生物體內(nèi)重金屬含量、下游底泥重金屬含量）進行較為長期、系統(tǒng)的監(jiān)測，從而可基于長期監(jiān)測數(shù)據(jù)作出較為可靠的判斷。 2100433B