典型持久性污染物的來(lái)源與環(huán)境化學(xué)行為研究——以菲及鎘等重金屬為例.pdf

1、近年來(lái)隨著工業(yè)及城市化進(jìn)程發(fā)展，我國(guó)農(nóng)田土壤面臨的污染風(fēng)險(xiǎn)越加突出，并受到越來(lái)越多的關(guān)注。其中重金屬及多環(huán)芳烴由于能在土壤環(huán)境中持久存在，并可通過(guò)生物食物鏈積累、傳遞，對(duì)人類健康造成有害影響而受到特別的關(guān)注。持久性污染物在土壤中的遷移、歸宿及其生物可利用性都依賴于與污染物在土壤中的吸附行為。本報(bào)告分別研究了多環(huán)芳烴菲在土壤中的吸附行為及不同因素的影響特征、我國(guó)農(nóng)田土壤重金屬污染現(xiàn)狀和來(lái)源和赤泥吸附、鈍化重金屬鎘的反應(yīng)特征，并通過(guò)各種先進(jìn)

2、的分析手段、對(duì)相關(guān)反應(yīng)機(jī)理展開(kāi)了系統(tǒng)研究；目的在于了解我國(guó)農(nóng)田土壤面臨的重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)，并在某種程度上明確污染物與土壤及鈍化劑之間的作用機(jī)理，為污染土壤的修復(fù)提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。本研究已取得一下幾方面的成果： 1)不同價(jià)態(tài)金屬陽(yáng)離子促進(jìn)菲在土壤中吸附機(jī)理研究結(jié)果表明，在多價(jià)離子作用下，菲在土壤中吸附容量顯著增加，吸附的非線性特征增強(qiáng)。通過(guò)1HNMR及玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度分析發(fā)現(xiàn)，在多價(jià)離子作用下，橡膠態(tài)有機(jī)碳包括可溶性有機(jī)碳在土壤

3、表面絮凝、濃縮、緊實(shí)，使得有機(jī)碳的物理構(gòu)象和化學(xué)特征都發(fā)生改變，逐漸向玻璃態(tài)有機(jī)碳轉(zhuǎn)變，從而表現(xiàn)出多價(jià)金屬陽(yáng)離子能顯著促進(jìn)菲在土壤中的吸附容量以及吸附的非線性特征。這種促進(jìn)作用與土壤的有機(jī)碳含量呈正相關(guān)。同時(shí)研究發(fā)現(xiàn)，增加多價(jià)金屬陽(yáng)離子的離子強(qiáng)度也能在一定程度上促進(jìn)菲的吸附容量、提高吸附的非線性特征。 2)不同土壤組分對(duì)土壤中菲吸附影響的實(shí)驗(yàn)表明，不同土壤組分對(duì)土壤吸附菲的貢獻(xiàn)差異很大。土壤溶液中DOC能通過(guò)自身與菲結(jié)合而抑制菲

4、的吸附；胡敏素在菲在土壤樣品中的吸附反應(yīng)中起著主導(dǎo)作用，直接影響菲的吸附容量和吸附的非線性特征。同時(shí)研究強(qiáng)調(diào)了土壤礦物在菲的吸附反應(yīng)中的重要貢獻(xiàn)；指出當(dāng)土壤礦物作用明顯時(shí)，在比較土壤有機(jī)碳的作用時(shí)，有機(jī)碳?xì)w一化的吸附系數(shù)KOC應(yīng)慎重使用。此外，由于不能進(jìn)入土壤微孔內(nèi)部，利用N2BET方法得到的比表面積不能反映非極性分子的吸附容量。 3)通過(guò)對(duì)我國(guó)農(nóng)田土壤各種重金屬污染源的分析計(jì)算，詳細(xì)揭示了我國(guó)農(nóng)田土壤面臨的重金屬污染現(xiàn)狀和發(fā)展

5、趨勢(shì)。污染源主要包括大氣沉降、畜禽糞便、化肥農(nóng)藥、污水及污泥等。其中大氣沉降是大多數(shù)重金屬進(jìn)入農(nóng)田土壤最主要的途徑之一；而畜禽糞便是Cd、Cu及Zn等污染物最主要的污染源畜，輸入貢獻(xiàn)則分別達(dá)58％、71％和51％。通過(guò)對(duì)我國(guó)農(nóng)田土壤每年接納的重金屬量的計(jì)算，分析了我國(guó)農(nóng)田土壤面臨的巨大的重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)壓力，強(qiáng)調(diào)指出Cd應(yīng)列為我國(guó)農(nóng)田土壤首要的監(jiān)控目標(biāo)。 4)赤泥吸附鈍化鎘研究結(jié)果表明，赤泥對(duì)鎘具有很強(qiáng)的吸附親和力；只有不到25％