土壤性质对土壤中重金属镉有效性的影响开题报告

 2022-01-23 20:57:10

1. 研究目的与意义、国内外研究现状(文献综述)

l课题意义

当前,如何持续有效地阻控土壤中重金属的迁移已成为环境生态领域的研究热点和难点。国内外学者对土壤质量的现状调查结果表明:世界各地的部分土壤均呈现不同程度的重金属污染。重金属污染土壤的修复措施主要包括工程措施、改良剂措施、生物措施、农艺管理措施和综合措施等五大类。结合我国现阶段经济现状和技术水平,采用改良剂钝化土壤重金属,避免污染物进一步扩散的阻控拦截技术仍将在很长一段时间内作为污染土壤修复的重要技术和手段。本研究重点探讨在中度镉污染条件下,通过向污染土壤中施用不同改良剂,探讨这些改良剂对镉污染土壤中重金属的调控效果,旨在为科学管理和利用镉污染土壤和合理施用各类改良剂提供依据,对生产实际有着重要的指导意义。

l国内外研究概况

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2. 研究的基本内容和问题

l研究目标

重点探讨在中度镉污染条件下,不同的土壤性质对镉的化学有效性和生物有效性的影响,并通过向污染土壤中施用不同改良剂,探讨这些改良剂对镉污染土壤中重金属的调控效果,旨在为科学管理和利用镉污染土壤和合理施用各类改良剂提供依据,对生产实际有着重要的指导意义。

l研究内容

2.1土壤理化特性对土壤中cd有效性的影响

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3. 研究的方法与方案

l研究方法

本研究通过野外采样与室内分析相结合的方法,进行不同土壤性质对Cd有效态的影响及施用不同改良剂进行污染调控效果的研究。

l技术路线

l实验方案

1.1不同地区土壤性质对不同程度镉污染的影响研究

1.1.1 不同地区土壤基本化学性质测定

采集江苏地区宜兴、淮安水稻种植农田0-20cm表层土壤。采样时先清除地表杂物,用土钻采集耕层土壤,多点混合后的样品按四分法取舍,保留1~2kg左右,用干净透气的采样袋装好备用。分析不同地区土壤化学性质、Cd全量及其有效态,比较不同地区土壤Cd存在形态、有效化程度的差异性。

1.1.2 不同地区土壤镉污染预培养实验

人工模拟土壤Cd中度和重度污染。将土壤经风干、磨碎(过20目孔径筛),采用直径20 cm、高20cm的塑料盆,每盆装土200g,将Cd以其无机盐溶液(CdCl22.5H2O)的形式均匀施入2种供试土壤,使土壤中总镉含量为20mg/kg的中度污染水平;上述处理分别设置三个平行,控制适宜的水分稳定培养三个月以上。

培养实验完成后,采集上述培养的土壤样品进行基本化学性质及全镉含量、有效态镉的形态分级测定,分析在同一程度Cd污染下,江苏不同地区土壤性质对Cd存在形态的影响及有效化程度的关联性。

1.1.3 测定项目及方法

土壤基本化学性质的测定

pH

pH计电极法

全氮

半微量开氏法

有机质

重铬酸钾容量法

速效磷

0.05molL-1HCl-0.025molL-1(H2SO4)法

速效钾

NH4OA浸提-火焰光度法

土壤中Cd含量的测定

全量

HClO4-HF-HNO3三酸坩锅消煮,原子分光光度法

有效态

酸性和中性土壤以0.1molL-1盐酸提取;石灰性土壤以DPTA提取剂浸提(土:水=1:2),火焰原子吸收分光光度计法

形态分级

BCR连续提取法

(参考GB15618-1995《土壤环境质量标准》)

1.2.1 不同种改良剂基本化学性质测定

不同改良剂对土壤中Cd的存在形态及生物有效性产生的影响也各不相同。在进行水稻盆栽实验之前首先对不同种改良剂进行基本化学性质的测定,对于之后盆栽实验的结果具有参考价值。

1.2.1.1pH值

称取5.00 g生物质炭于100 mL烧杯中,加入50.00 mL无CO2的蒸馏水(1:10 g/mL),充分搅动5 min,静置30 min后,用玻璃电极测定pH值。

1.2.1.2 碳、氮 、磷元素

采用元素分析仪测定生物炭中C、N元素百分比含量。

有效磷测定选用硝酸盐法,即将1g生物质炭置于20 mL 0.5 mol/L NaHCO3溶液中,30min后过滤取滤液采用钼酸盐比色法测定磷含量。

1.2.1.3阳离子交换量

硫酸-氯化钡方法测定,准确称取过筛土样放入离心管中,加入 BaCl2并调节各管重量一致。搅拌土壤再离心,倒出上部清液再加 BaCl2交换一次。加蒸馏水于离心管中,搅动离心一次,倾净清液,称重。准确加入H2SO4,充分搅拌土壤,放置数分钟后离心。准确吸取10mL清液放入小三角瓶中,加酚酞1~2滴,用半微量滴定管,以标准NaOH滴定。同时用标准NaOH滴定1份10mL H2SO4溶液。2份滴定结果之差,即可计算交换量。

3.4.2.1.1.4Cd含量的测定

消解方法采用HCl-HNO3-HF-HClO4消煮法。冷却至250ml容量瓶中,冷却后定容,摇匀,用火焰原子吸收光谱法进行测定。

l可行性分析

实验室长期从事有机农田土壤特性、茶园土壤酸化以及土壤重金属污染与控制方面的研究,积累了丰富的经验,课题组从2003年开始每年对宜兴及江苏茶园土壤进行了监测,本人之前也参与了一些土壤的采集以及土壤的基本化学性质的测定,有一定的理论及实验操作基础。而之前实验室也发表了与本研究相关的文章,这些为本研究的顺利进行提供了良好的条件。

4. 研究创新点

本研究针对于江苏地区,苏南苏北不同的土壤类型,分析不同土壤性质对镉污染的有效性的影响,以及不同改良剂对土壤中镉污染有效性的影响,为今后进行更深层的研究奠定基础。

5. 研究计划与进展

2016年12月至2017年1月:阅读文献,搜集有关专业资料,熟悉本实验室各种实验技能;

2017年1月至2017年2月:初步设计课题,专家咨询,论证课题的可行性,设计研究方案;

2017年2月至2017年4月:进行试验研究阶段;

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