貝殼粉對重金屬污染土壤穩(wěn)定化的研究

于佳匯

摘要：煙臺是一個臨渤海的海邊城市，在這里，廢棄貝殼的量高且多。我們引用專業(yè)所學(xué)知識研究貝殼粉對重金屬污染土壤的穩(wěn)定化作用，也實(shí)現(xiàn)了對廢棄貝殼資源的資源回收。為了探討不同質(zhì)量的貝殼粉對土壤中重金屬穩(wěn)化的作用，我們研究組對每個方案設(shè)置了平行實(shí)驗(yàn)，通過測試綠蘿的長勢，分析不同質(zhì)量貝殼粉對重金屬的穩(wěn)化作用，記錄不同時間段綠蘿的葉片長度，土壤的pH值，運(yùn)用x射線衍射實(shí)驗(yàn)和電鏡測試的措施測試土壤中的含量，整頓剖析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，利用orign8等軟件進(jìn)行試驗(yàn)結(jié)果相關(guān)性分析及作圖。得出相應(yīng)結(jié)論，貝殼粉和土壤的比例為1：15可起到最大程度的土壤穩(wěn)化性，貝殼粉加入后土壤pH升高會使土壤的堿性增強(qiáng)，在堿性條件下，重金屬離子易與氫氧根結(jié)合形成氫氧化物沉淀；且部分重金屬離子有部分概率通過離子交換作用進(jìn)而形成碳酸鹽類沉淀。經(jīng)實(shí)驗(yàn)監(jiān)測，土壤經(jīng)貝殼粉穩(wěn)定化作用后，監(jiān)測其內(nèi)的重金屬離子浸出濃度，對重金屬離子的擴(kuò)散有所抑制，發(fā)現(xiàn)重金屬離子浸出濃度存在一定程度的降低。因此實(shí)驗(yàn)得出貝殼粉可作為穩(wěn)定劑。

關(guān)鍵詞：貝殼粉；重金屬；土壤改良；吸附

正文：

實(shí)驗(yàn)方法

土樣樣品選自印刷廠附近，植物樣品取長勢葉片數(shù)基本一致的綠蘿，本實(shí)驗(yàn)有3個研究分組記為ABC，A組為200g污染土壤分別加入0，10，15，20，25，30g的貝殼粉并編號A1-A6，B組為200g污染土壤，10g陶粒塊，分別加入0，5，10，15，20，25，30g的貝殼粉并編號B1-B7。培養(yǎng)室溫度固定在10℃±2℃內(nèi)，濕度16%，自然光照8h/d。實(shí)驗(yàn)持續(xù)培養(yǎng)，每隔七天測試土壤ph值，每隔三天澆定量的水。

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

取各組土樣研磨過篩，80微米過篩，烘干箱溫度保持105℃烘干8個小時，烘干的土樣再次過篩80微米，裝入試劑袋內(nèi)，做xrd測試，分析xrd的實(shí)驗(yàn)結(jié)果選出較好類別，做電鏡測試。

實(shí)驗(yàn)分析和數(shù)據(jù)處理

每天分派成員記錄綠蘿的長勢情況，并拍照記錄其形態(tài)變化和改變，共同商討，我們發(fā)現(xiàn)在沒有添加貝殼粉土壤的綠蘿，其生長長勢衰弱，根部變黑，莖葉不再呈綠色而是逐漸發(fā)黃，有的生長量下降，最終枯萎死亡，而添加貝殼粉的綠蘿生長長勢，與沒添加貝殼粉的綠蘿生長長勢相比較，其生長受到促進(jìn)，在一定適宜用量的條件下，貝殼粉添加量與其吸附效果成正比，然而隨著吸附量達(dá)到飽和，過量的貝殼粉不會在吸附土壤中重金屬離子。為了避免浪費(fèi)材料達(dá)到最高程度的使用率，經(jīng)分析得出，貝殼粉添加量和土壤比例為1：15的綠蘿長勢好。

物理吸附受ph值影響，由綠蘿不同時期土壤pH記錄情況可知，加入貝殼粉可以有效的改良土壤中元素離子的成分及比例，從而影響植物的ph變化，進(jìn)而影響植物的生長。貝殼粉在一定程度上可以通過一些離子作用，調(diào)節(jié)土壤的酸堿性，使土壤更適宜作物生長。加入貝殼粉及貝殼粉配合物，能夠在短時間內(nèi)有較大成效的提高土壤的pH值，但隨著時間的延長，由于作物的生長，土壤本身的調(diào)節(jié)等作用，土壤的pH值會慢慢回落。

施加陶粒廢料的B處理組綠蘿生長狀況明顯優(yōu)于未施陶粒廢料的A對照組，對株高、莖粗、等生理指標(biāo)的提高具有明顯的促進(jìn)作用。陶粒本身含有堿性物質(zhì)，在長期的處理過程中吸附沉積了一定量的含磷礦物，這些成分為提高土壤的pH值和土壤肥力提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，也可以用于改良重金屬污染的土壤。

空白組A1，A5，B6樣品經(jīng)過電鏡測試，加速電壓均為15.0KV，由電鏡微觀對比圖三分析可知添加貝殼粉的土壤Ca的含量大量增加，與此同時磷離子含量降低，且經(jīng)過高溫煅燒的貝殼粉效果更顯著，貝殼粉還可以有效降低土壤中pt的重量百分?jǐn)?shù)，從而降低pt的遷移性和有效性。由xrd分析可知貝殼粉的主要成分是caco3同時還有少量的有機(jī)質(zhì)，而隨著貝殼粉用量的增多，其他有機(jī)質(zhì)的含量鈉元素，鎂元素也在增加。此外電鏡微觀分析和xrd分析基本吻合。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果

本次研究經(jīng)過一系列的實(shí)驗(yàn)與檢測，研究出貝殼粉對土壤重金屬穩(wěn)定化修復(fù)作用的現(xiàn)實(shí)意義。并且貝殼是一種天然的、易獲取的、耗資小的材料，實(shí)用性較高。由于貝殼粉疏松多孔，比表面積大，吸附重金屬的能力強(qiáng)，經(jīng)過貝殼粉調(diào)節(jié)后的土壤，它的PH值發(fā)生變化，酸堿性變化浮動遲緩，且可以有效地調(diào)節(jié)土壤結(jié)構(gòu)，促進(jìn)土壤中營養(yǎng)成分的結(jié)合，改良土壤的效果更好，更久遠(yuǎn)，且無副作用，對今后土壤酸化改良的方法有創(chuàng)新性的改變。土壤的酸化改良后，種植的作物產(chǎn)量將有提高，在陶粒粉的搭配上有較好的體現(xiàn)，貝殼粉與陶粒相結(jié)合使用，可以使土壤更加適宜作物的生長。因此，貝殼粉在改良污染的土壤上具有實(shí)際效益。貝殼粉改良重金屬污染土壤原理如下兩條，一是在土壤中溶解增加氫氧根，與重金屬反應(yīng)發(fā)生沉淀，二是離子交換和貝殼粉表面吸附作用，實(shí)現(xiàn)重金屬穩(wěn)定化。

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（作者單位：煙臺大學(xué)環(huán)境與材料工程學(xué)院）