絮凝劑處理的礦區(qū)土壤腐殖酸鹽的性質(zhì)及其應用對礦區(qū)土壤修復的影響——以北佛羅里達鈦礦區(qū)為例.pdf

1、隨著經(jīng)濟的發(fā)展，礦產(chǎn)的開采成為全球化的重要組成部分。礦區(qū)土地由于受采礦設(shè)備及土壤長時間露天堆放造成的水分及營養(yǎng)元素流失的影響，與普通土壤相比礦區(qū)土地的生產(chǎn)力顯著下降。利用腐殖酸或其鹽類提高土壤生產(chǎn)力是土地修復常用的手段之一，然而，目前的研究主要側(cè)重于經(jīng)過專門處理的商業(yè)腐殖質(zhì)及其鹽類對土壤生產(chǎn)力提高的研究。
　　礦區(qū)腐殖酸鹽通常通過絮凝劑的處理得到。很多研究已經(jīng)表明，不同類型絮凝劑進入土壤后會對土壤的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不同影響，因此土壤

2、的修復效果不僅與腐殖酸鹽的來源和性質(zhì)緊密相關(guān)，還同獲取腐殖酸鹽的方法有關(guān)，采用不同類型絮凝劑處理后的腐殖酸鹽對礦區(qū)土壤的修復效果需要通過實驗進行進一步研究和驗證。為此，本論文從北佛羅里達鈦礦區(qū)采集4種不同類型絮凝劑處理的腐殖酸鹽(PM、AP、AH、FH)為研究對象，CH（未經(jīng)絮凝劑處理的腐殖質(zhì)）為對照，先后進行了批實驗、毒性實驗和模擬礦區(qū)實驗，并在此基礎(chǔ)上評估了雨水淋溶和施加石灰兩種方法對腐殖酸鹽毒性和對其化學性質(zhì)的影響。其研究結(jié)果一方

3、面為礦區(qū)絮凝腐殖酸鹽過程中選取適用于礦區(qū)修復的絮凝劑提供了依據(jù)，同時為礦區(qū)土壤的修復提供了新的思路并實現(xiàn)了礦區(qū)廢棄物的無害化和資源化。主要研究結(jié)論如下:
　　(1)不同類型絮凝劑處理的礦區(qū)腐殖酸鹽的批實驗結(jié)果表明，AP、PM、FH和AH的有機質(zhì)含量、容積密度以及腐殖化程度表現(xiàn)出明顯的佛羅里達土壤Bh層的特性，即高有機質(zhì)含量(～55％)和腐殖化程度(E4/E61.53～1.84)及低容積密度(＜0.70)，并且它們不會隨不同類型絮凝

4、劑的加入而發(fā)生顯著變化。腐殖酸鹽pH、總元素含量、植物可利用營養(yǎng)元素含量及單體鋁含量等其他腐殖酸特點不僅表現(xiàn)出佛羅里達土壤Bh層的特性，而且它們也會隨絮凝劑的不同而發(fā)生變化的。AP呈現(xiàn)低pH和高單體鋁含量(pH3.6和301.7 mg kg-1)，PM的植物可利用Ca、Mg含量最高(985.5和199.2 mg kg-1)。
　　(2)不同類型絮凝劑處理的腐殖酸鹽的毒性實驗結(jié)果表明，沒有經(jīng)過絮凝劑處理的礦區(qū)腐殖酸鹽對植物表現(xiàn)出毒性

5、，并且其毒性隨著絮凝劑的變化而不同。與CH相比，PM表現(xiàn)出低毒性(RE＜0.25)，AH表現(xiàn)出高毒性(RE＞0.75)，AP和FH表現(xiàn)出中度毒性(0.25＜RE＜0.75)。通過對腐殖酸鹽特點與根長的線性回歸分析表明，腐殖酸鹽pH及單體鋁含量同腐殖酸鹽毒性有顯著相關(guān)性。pH對腐殖質(zhì)毒性有顯著的正相關(guān)(R2=0.9567，p＜0.05)，而單體鋁的含量則呈顯著負相關(guān)(R2=0.7728，p＜0.05)。
　　(3)雨水淋溶和施加石灰

6、兩種方法對不同類型絮凝劑處理的腐殖酸鹽的毒性和化學性質(zhì)影響的結(jié)果表明，兩種措施都能有效的提高腐殖酸鹽pH并且減少腐殖酸鹽中單體鋁含量。腐殖酸鹽pH值的增加和單體鋁含量的減少也是腐殖酸鹽毒性降低的原因。同時，石灰的加入可以增加腐殖酸鹽可交換鈣的含量，這可能也是石灰可以降低腐殖酸鹽毒性的另一個原因。除了鉀、銅和錳以外，1％和4％比例石灰處理都可以提高腐殖酸鹽植物可利用營養(yǎng)元素含量。同時，石灰不僅可以降低腐殖質(zhì)毒性到無毒性，而且可以促進植物生

7、長。與石灰處理相比，由于淋溶將減少腐殖酸鹽中植物可利用營養(yǎng)元素的含量，因此從長期角度講這種方法可能會造成腐殖酸鹽植物營養(yǎng)元素缺乏從而限制植物生長。
　　(4)不同類型絮凝劑處理的腐殖酸鹽(PM和FH)、礦區(qū)表層土壤和尾渣按一定比例模擬礦區(qū)土地實驗結(jié)果表明，PM/FH對生菜表現(xiàn)出的毒性在松樹模擬礦區(qū)實驗中沒有表現(xiàn)出來。因此，PM/FH可以應用到佛羅里達太礦區(qū)的土壤修復中?？紤]到高的混合比例將帶來更好的經(jīng)濟有效性，因此PM/FH以高比