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)所學知識研究貝殼粉對重金屬污染土壤的穩(wěn)定化作用，也實現了對廢棄貝殼資源的資源回收。為了探討不同質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置了平行實驗，通過測試綠蘿的長勢，分析不同質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，運用x射線衍射實驗和電鏡測試的措施測試土壤中的含量，整頓剖析實驗數據，利用orign8等軟件進行試驗結果相關性分析及作圖。得出相應結論，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，在堿性條件下，重金屬離子易與氫氧根結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而形成碳酸鹽類沉淀。經實驗監(jiān)測，土壤經貝殼粉穩(wěn)定化作用后，監(jiān)測其內的重金屬離子浸出濃度，對重金屬離子的擴散有所抑制，發(fā)現重金屬離子浸出濃度存在一定程度的降低。因此實驗得出貝殼粉可作為穩(wěn)定劑。

關鍵詞：貝殼粉；重金屬；土壤改良；吸附

正文：

實驗方法

土樣樣品選自印刷廠附近，植物樣品取長勢葉片數基本一致的綠蘿，本實驗有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，濕度16%，自然光照8h/d。實驗持續(xù)培養(yǎng)，每隔七天測試土壤ph值，每隔三天澆定量的水。

實驗內容

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，做xrd測試，分析xrd的實驗結果選出較好類別，做電鏡測試。

實驗分析和數據處理

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，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。為了避免浪費材料達到最高程度的使用率，經分析得出，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、等生理指標的提高具有明顯的促進作用。陶粒本身含有堿性物質，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基礎，也可以用于改良重金屬污染的土壤。

空白組A1，A5，B6樣品經過電鏡測試，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的重量百分數，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質，而隨著貝殼粉用量的增多，其他有機質的含量鈉元素，鎂元素也在增加。此外電鏡微觀分析和xrd分析基本吻合。

實驗結果

本次研究經過一系列的實驗與檢測，研究出貝殼粉對土壤重金屬穩(wěn)定化修復作用的現實意義。并且貝殼是一種天然的、易獲取的、耗資小的材料，實用性較高。由于貝殼粉疏松多孔，比表面積大，吸附重金屬的能力強，經過貝殼粉調節(jié)后的土壤，它的PH值發(fā)生變化，酸堿性變化浮動遲緩，且可以有效地調節(jié)土壤結構，促進土壤中營養(yǎng)成分的結合，改良土壤的效果更好，更久遠，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，種植的作物產量將有提高，在陶粒粉的搭配上有較好的體現，貝殼粉與陶粒相結合使用，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，與重金屬反應發(fā)生沉淀，二是離子交換和貝殼粉表面吸附作用，實現重金屬穩(wěn)定化。

參考文獻

[1]張琢，王梅，任杰，宋鑫萊，陳家煜，張朝，李發(fā)生，郭觀林. 貝殼粉對污染土壤中Pb、Zn、Cd的穩(wěn)定化作用[J]. 環(huán)境污染與防治，2016，38（01）：14-18.

[2]羅沛聰，諶建宇，羅雋，龐志華，王振興，張燕. 污水處理后的陶粒廢料改良土壤的機理及農用效果[J]. 湖南農業(yè)大學學報（自然科學版），2012，38（02）：198-202.

[3]袁玉娟，徐晨偉. 貝殼粉作為南通地區(qū)土壤調理劑的應用前景[J]. 黑龍江農業(yè)科學，2018（09）：155-157.

[4]李海婷. 水培條件下綠蘿對Cu、Cr富集實驗研究[D].防災科技學院，2016.

[5]梁世威. 不同貝殼粉對鎘的吸附特征研究[D].沈陽農業(yè)大學，2017.

[6]胡悅. 貝殼粉對鎘吸附特性的影響研究[D].沈陽農業(yè)大學，2017.

（作者單位：煙臺大學環(huán)境與材料工程學院）