文摘
补救策略能够减轻负面影响土壤重金属(HMs)。库珀的分布(铜)、锌(锌)和铬(Cr)评估后污染土壤添加biosolid堆肥(BC)和磷肥(PF)。温室试验和连续提取过程进行确定HM的分馏污染土壤和纠正。在公元前的治疗,在4 - 6%的铜与土壤腐殖质物质有关。没有修改和施肥、锌溶解度增加了8.4%和15.4,分别与实验时间。虽然Cr明显吸附无机分数,与堆肥应用程序转移到有机分数。一个修正案应用程序不适合固定所有金属的担忧,因为有不同的联盟HM和土壤之间的行为矩阵。有机质和磷肥是有效地降低流动性的铜、有机物质是更有效的固定Cr、和无机修正案引起锌沉淀,从这个初步研究结果表明结合使用这两个修正案土壤修复策略。然而,李明可能进一步需要避免在长时间尺度上土壤酸化。同时,我们建议使用化学和生物修复潜在的改进策略的有效性。
1。介绍
点源和扩散污染土壤的重金属(HMs)是一个全球环境问题。一个重要的输入途径是人为活动,如处理工业和有害残留物,采矿活动,偶然的积累,工业大气沉积,能源和农用化学品2,3]。高比例的污染是由土壤颗粒保留的,这就是为什么这个系统被认为是一个脆弱的环境被污染(4]。此外,还有越来越感兴趣嗯污染由于表层土壤的持续积累,拥有高可用性的生物体(5]。因此,高浓度的HM和他们潜在的毒性可能影响土壤生态、农业生产、和水质,暗示风险对环境和人类健康6]。
在阿根廷,土壤污染主要是记录在城市和城郊地区。文献[7]表明浓度的Cd,铜、铅、锌和在城市土壤超过了国际标准指的是人类的健康,并根据(8),高浓度的铜、铅、Cd,和锌是布宜诺斯艾利斯的园艺土壤中发现的。污染与铜、铬、锌、,Cd,汞、和铅发生生态保护区面积布宜诺斯艾利斯附近,靠近汽车公墓。此外,工业化地区受到高铜、锌、铬浓度工业废水(9]。
污染土壤中重金属的分区是受到一些化学和生物反应10,11]。土壤保留HM的吸附、沉淀和络合;这些反应降低金属流动和生物利用度2,12,13]。然而,这可以补充自然衰减过程原位应用化学技术、有机和无机修正案(14]。原位化学固定是一种有效的补救方法,稳定HM在受污染的土壤15,16]。一般来说,这些技术减少HM的可用性,提高土壤肥力,增加植物生长(17,18]。一方面,有机修正案(肥料)包含一个高比例的腐殖化的有机物质,可以降低HM土壤中生物利用度,即使暂时,因此允许植被的重建19]。另一方面,在无机修正案,磷酸盐肥料也有效地通过形成稳定的矿物嗯嗯固定磷酸(20.]。这些不溶性金属化合物的形成,减少流动通过土壤剖面和生物群(可用的池21]。此外,同时修改的应用,可以促进植物生长和退化土壤的生物活性(22]。
本研究的目的是评估的分布三种重金属(铜、锌、铬)混合物在受污染的土壤,在应用biosolid堆肥(BC)和磷肥(PF)、独立和组合。
2。材料和方法
2.1。土壤采样
典型的Hapludoll土壤代表沙质草原(35°37′年代,61°22′O)(表1和3)被选为实验。五个复合表土样品(0-20厘米深度)被随机收集(10个人样本)。风干土壤采样,通过2毫米筛获得均匀的粒度。土壤样本通过添加金属解决方案(CuCl丰富22 h2O, ZnSO47小时2啊,和H2阴极射线示波器4),实现350年的最终浓度μg g−1铜(铜),700μg g−1锌(锌),和750年μg g−1铬(Cr)。这浓缩克服的最大水平总HM成立于阿根廷农业土壤的立法(表3)。润湿周期(田间持水量)和用电吹风进行每五天,期间三个月。
2.2。温室试验
实验是在1公斤锅包含HM-enriched土壤和两个不同的修正:Biosolid堆肥(BC)(表2和3)作为有机修正案和过磷酸钙三元组(PF)无机修正案(100毫克公顷−1和100公斤哈哈−1率、职责)。堆肥是富含锯末作为膨胀剂和有机污水污泥处理厂位于布宜诺斯艾利斯城北部的(1:1,biosolid:锯末比卷)。彻底的丰富土壤样品和修改导致四种治疗方法:(i)受污染的土壤(CSC)控制,(2)污染土壤+磷肥(CSC + PF), (iii)污染土壤+ Biosolid堆肥(CSC + BC)和(iv)污染土壤+磷肥+ Biosolid堆肥(公元前CSC + PF +)。实验是在一个完全随机设计有三个复制/治疗。破坏性取样进行实验在两个时间点:开始(0天)和结束(190天)。
2.3。土壤化学分析
顺序提取过程进行所有样本每个锅(3 g在50厘米3聚丙烯离心管)来测量铜、锌、铬在不同的分数在公元前的应用和PF,分开,同时,根据(23)方法。这种类型的过程已成功用于sludge-treated土壤(24- - - - - -26]。过程分离金属分为四个操作上定义分数:可溶性和交换(EX),有机物绑定(OC)、碳酸盐绑定(CB)和残余(RES)(表4)。每次提取后,解决方案是由离心分离固体在3000 rpm 45分钟。上层清液提供了和绘画纸n . 42滤纸,过滤和湿渣管被记录。pseudototal HM浓度测定酸和盐酸混合消化,H2所以4,HNO3(1]。每个上层清液重金属含量测定在两个时间点通过火焰原子吸收分光光度计(AAS)。土壤pH值和电电导率(EC)测量使用的混合土壤和去离子水(1:2.5米/ v)与玻璃电极(27在每个时间点)。
2.4。统计分析
治疗效果取决于!安排4×2(修正案水平和时间点),据统计的一般线性模型程序,8.0版。差异意味着分离使用至少显著差异(lsd)。方差是稳定在必要时通过对数变换的一些数据集。此外,一个简单的执行这些变量之间的线性相关。
3所示。结果与讨论
3.1。土壤中HM分数的分布
分布的铜、锌、铬污染土壤和纠正对抽样表报告日期5。土壤中重金属污染和修改分数之间的分布显示出类似的模式。此外,每个金属以不同的方式与土壤相关组件,如预期。这些微分与其他研究趋势是一致的,这表明,吸附过程是金属特定[28,29日]。
特别是,铜主要是与土壤有机质(表相关联5(b)) (),形成,减少金属可供植物(30.]。Copper-organic物质协会略高的实验,特别是biosolid堆肥应用程序(在4 - 6%)与其他治疗方法相比。同意(31日),提取过程表明,在受污染的土壤铜主要是出现在酸溶性和可约分数,而在土壤改良与可溶性有机物和可交换的铜分数降低。这一结果的一个可能的解释是沉淀和络合稳定堆肥中有机质的存在,如腐殖质物质(表2)[16,32]。这些结果证实了其他研究者的发现表明,有机质在控制土壤HM吸附起着根本性的作用,是铜与有机分数相关的优先(33]。另一方面,(34)报道,可推断出的大量的铜总是很小,表明低贡献可溶性有机铜配合物。然而,在这个试点研究的数量Cu-EX总额的重金属含量低于1%,在实验的最后,堆肥和BC + PF治疗有更多的铜在剩余分数,显示更大的铜固定。
在所有治疗,锌仍主要集中在土壤可溶性和可交换的一部分,移动锌()。在受污染的土壤,没有修正案(CSC)和施肥,锌溶解度增加了8.4%和15.4,分别与实验时间。这些结果与[不同35),表明淋溶锌浓度下降5.92±2.74毫克公斤−1与磷酸修正案,由于固定metal-phosphate沉淀。然而,我们的研究结果与其他协议的研究,证实此种增加可能与土壤酸化(16,36,37]。它不能被排除在外,同时添加的金属阳离子会影响锌吸附、在协议(38],由于离子之间的竞争锌、铜、铬(8]。金属具有高水溶性渗入地下水的风险更高。事实上,(39)建立,根据最大淋溶浓度(土壤中总浓度的一小部分),锌是最移动元素在一个序列复合锌、铜、,和Cr。因此,锌可能提供主要环境风险与其他金属相比,由于移动锌立即供植物吸收和土壤生物(40,41]。
最初吸附铬的土壤碳酸盐与土壤有机质()[42,43]。相比之下,在实验的最后,一个Cr观察分数之间的再分配和Cr分数相关的有机土壤有机质BC治疗增加了10%,比实验的开始。这表明,有机修正案的加入能提高铬(VI)的还原速度铬(III)增加时间固定在土壤44]。根据(34]Cr含量与有机质与土壤污染程度的增加增加,从而表明organic-Cr复合物的高常量值。此外,这些作者证明了Cr经历了一个逐步降低可溶性(有机结合Cr成不溶性Cr)在大约20年。在这中间试验,我们无法证实这老化过程由于土壤金属强化的方法和培养时间相对较短。
根据(45)和假设流动和可用性的铜、锌、和Cr与他们的溶解度和地球化学形式和这些HMs减少提取序列的顺序,明显的流动性和潜在的可用性土壤中锌>铜> Cr。此外,[46碳酸)报道,在土壤中铬、铜、和Pb更高的亲和力比Ni活性固体阶段,锌和Cd。非晶态铝硅酸盐的积极作用,从堆肥粘土和有机物之间的交互,与organoclays的形成,改善了土壤吸附能力和增强这HM竞争(34]。
3.2。修改应用程序对土壤化学性质的影响
修改的应用改善了土壤化学特性(图1)。最初,土壤pH值增加的两个修正案,而未经处理的土壤。由于这些结果是在协议与之前的研究中发现47),这种土壤pH值修改轻微(和与HM),没有相关生物利用度(48]。土壤酸化实验观察到在增加所有治疗可能是由于土壤有机质矿化(49)和/或肥料溶解[H +形成的50]。因此,李明可能需要弥补潜在的土壤酸化当使用PF和BC应用程序来减少土壤HM-contaminated [51]。相反(52),我们发现土壤EC显著降低当有机修正案增加了(),在实验的最后,没有EC和重金属之间的相关性被发现的可用性。
4所示。结论
从这个试点实验,结果表明,应用BC和PF结合影响Cr的分区,铜,锌添加到土壤里去的。特别是公元前和PF结合减少铜和铬而锌的溶解性和流动性稳定增加通过堆肥有或没有PF的应用程序。单独使用PF增加可用的锌。这些结果表明,有机和无机的结合需要修改固定不同金属的关切,可能为未来的研究提供一个基础金属之间的相互作用的存在,同时添加到土壤里去的。然而,李明的使用代理可能需要长时间尺度上缓冲土壤酸化。