不同钝化剂对土壤-植物小生境的作用研究结论与参考文献

　　第 7 章 全文结论与展望

　　7.1 全文结论。

　　论文以某铜矿冶炼厂周边铜镉污染废弃农用地为供试土壤，通过一次平衡吸附解吸实验、土壤培养实验和生物盆栽实验，研究了天然麦饭石、盐改性麦饭石、麦饭石包膜尿素缓释肥、生物调理剂等多种化学钝化剂对铜镉污染土壤的修复效果和作用机制，为应用化学钝化剂调控重金属 Cu、Cd 污染土壤提供科学依据。

　　⑴粉煤灰、石灰石、天然麦饭石、盐改性麦饭石、碱改性麦饭石、生物调理剂、麦饭石包膜尿素缓释肥对土壤溶液中 Cu、Cd 均有一定的固定效果，从实用效果和经济效益角度出发，确定施加天然麦饭石 50g/kg 土、盐改性麦饭石 50g/kg 土、麦饭石包膜尿素缓释肥 25g/kg 土、生物调理剂 10g/kg 土 4 种钝化材料作为土壤培养实验和生物盆栽实验的改良剂。

　　⑵筛选出的上述 4 种钝化剂对铜镉污染土壤均有一定的钝化修复效果，其中盐改性麦饭石和生物调理剂的修复效果显著优于其他两种钝化剂作用。盐改性麦饭石修复后与对照相比，土壤中 Cu 弱酸提取态百分含量减少 13.05%,土壤 Cd 弱酸提取态、可还原态、可氧化态百分含量分别减少 60.20%、52.89%、27.84%,生物调理剂修复后土壤 Cu、Cd 形态变化趋势与盐改性麦饭石一致，土壤 pH、CEC值、土壤酶活也很好的反映这一结果。土壤 Cu、Cd 弱酸提取态与土壤 pH 和 CEC值呈现显著负相关关系（P<0.05），土壤 pH 和 CEC 值提高促进土壤重金属土壤Cu 由弱酸提取态向可还原态、可氧化态、残渣态转化，土壤重金属 Cd 由弱酸提取态、可还原态、可氧化态向残渣态转化，降低重金属 Cu、Cd 在土壤中的活性，改善土壤的生态环境质量。

　　⑶通过盆栽实验结果可知：4 种钝化剂在土壤-黑麦草体系中的修复效果依次为盐改性麦饭石>生物调理剂>最佳量天然麦饭石>麦饭石包膜缓释肥>低施加量天然麦饭石。与土壤培养实验结果相比较，土壤 Cu、Cd 有效态含量持续降低，显著降低了铜镉在土壤中的生物活性。钝化材料盐改性麦饭石、最佳量天然麦饭石、生物调理剂处理均能改善黑麦草的生长发育，有效降低对黑麦草的伤害程度，且能显著降低黑麦草地上、地下部分 Cu、Cd 含量，地上部分减少量明显高于地下部分减少量。钝化剂的施用不仅减少了黑麦草地下部分对土壤重金属 Cu、Cd 的减弱土壤重金属的吸收量，还抑制土壤重金属 Cu、Cd 由地下部分向地上部分的迁移，降低土壤 Cu、Cd 的生物毒性。钝化材料低施加量天然麦饭石和麦饭石包膜缓释肥材料处理效果不佳，黑麦草生长状况差，土壤环境改善效果差。

　　⑷进一步对天然麦饭石进行 XRD 物相组成分析，主要物质是 NaAlSi3O8（钠长石），具三斜架状结构，含有大量的交换性钠离子。通过对天然麦饭石及改性麦饭石进行 SEM 形貌和 BET 比表面积分析可知，盐改性后破坏了天然麦饭石典型的层状结构，断裂出现裂痕，表面变得粗糙疏松，比表面积增大，进一步从材料结构上佐证改性材料优于原材料。

　　7.2 展望。

　　化学钝化修复在近年来的重金属污染土壤修复工作中得到广泛的应用并取得了优越的成果，其优点是使用成本较低、操作简单、见效快、且能大幅度的降低土壤重金属的生物毒害性和迁移性。化学钝化修复主要通过改变重金属在土壤中的赋存形态来达到修复效果，并不能减少总量，而且钝化剂的种类众多，诸如有机材料、无机材料及有机无机复配材料等，在选择的钝化剂的过程中要尽量避免向土壤中引入新的化学物质，引起二次污染的风险。本研究选择了黏土矿物天然麦饭石、盐改性麦饭石、生物调理剂及天然麦饭石包膜尿素缓释肥为钝化剂，重点研究天然麦饭石及其改性材料在土壤修复工作中的使用效果，虽然取得了预期的效果，但仍存在很多的不足。

　　⑴盐改性麦饭石表现出比天然麦饭石更好的使用效果，改性价值得以体现，而天然麦饭石包膜尿素缓释肥的制备工艺和设备过于简单，导致缓释肥既能提供肥效又能修复重金属污染土壤的双重效果没有呈现出来，需要对制备工艺和制备设备进行改进，同时可以考虑将盐改性麦饭石作为包膜材料，对比两种缓释肥的作用效果，是否可以有效的发挥缓释的作用。

　　⑵本文选择的是溶液浸渍法对天然麦饭石进行改性，手法单一，对比性不强，可以选择更多的改性方法（热改性法和研磨改性法等）进行一次平衡吸附解吸实验，对比分析不同改性材料对土壤溶液中 Cu、Cd 的固定效果，或许可以得到更好的改性方法，钝化效果达到最佳的状态，最大化的发挥麦饭石的特殊作用。

　　⑶本文通过恒温土壤培养实验和生物培养实验方法研究几种钝化剂对某铜冶炼厂周边废弃农用地的修复效果，没有进行原位大田修复实验，在自然环境中因地制宜的考虑温度、湿度及光照等制约因素胁迫对钝化剂的修复效果的影响进行评估。

　　⑷生物调理剂是向某肥料公司购买的，虽然施用量低且效果较好，仅次于盐改性麦饭石的效果，但是生物调理剂的单价（50 元/kg）要明显高于天然麦饭石的单价（2 元/kg），而盐改性工艺简单、成本低，因此，对于生物调理剂的推广使用还有待考究。

　　7.3 创新点。

　　麦饭石是一种具有良好的矿化性、吸附性、生物活性天然粘土矿物材料，但对重金属污染土壤的修复效果鲜有报道。本文选择天然麦饭石为研究主体，并在此基础上对其进行改性，并且，结合现代仪器表征分析技术，明确天然麦饭石的物相组成物质，改性后天然麦饭石的形貌及比表面积的变化，初步探讨了天然麦饭石及改性麦饭石在土壤重金属污染土壤修复工作中的作用机制，通过降低土壤Cu、Cd 的生物有效性，从而抑制植物吸收土壤 Cu、Cd,而且不会对污染土壤环境造成较大的扰动，不会引入新的污染物质，实现钝化效果和经济效益双赢的目的，废弃耕地的复垦和再利用，为农业生产中修复 Cu、Cd 污染土壤提供参考资料。

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