玉米秸秆对煤矸石中重金属释放及生物有效性的影响

doi:10.15933/j.cnki.1004-3268.2024.06.007

河南农业科学 ›› 2024, Vol. 53 ›› Issue (6): 58-66.DOI: 10.15933/j.cnki.1004-3268.2024.06.007

玉米秸秆对煤矸石中重金属释放及生物有效性的影响

徐秀月^1,2，王宁宁^3,4，董慧林^1,2，王杰^1,2，韦荣乖^1,2，王可伟^1,2

（1.贵州师范学院地理与资源学院，贵州贵阳 550018；2.贵州师范学院贵州省流域地理国情监测重点实验室，贵州贵阳 550018；3.外生成矿与矿山环境重庆市重点实验室（重庆地质矿产研究院），重庆 401120；4.贵州大学资源与环境工程学院，贵州贵阳 550025）

收稿日期:2024-01-12 出版日期:2024-06-15 发布日期:2024-07-10
通讯作者: 王宁宁（1981-），男，山东青岛人，高级工程师，硕士，主要从事污染土壤的生物修复工作。E-mail：83919459@qq.com
作者简介:徐秀月（1980-），女，山西大同人，副教授，博士，主要从事矿山污染原位控制与生态修复工作。E-mail：41093329@qq.com
基金资助:
贵州师范学院科学研究基金项目（2020BS020）；重庆市科技局引导专项（cstc2021jxjl0039）；贵州师范学院大学生创新创业
训练计划项目（202310671257，2023142234278）

Effects of Corn Straw on Heavy Metals Release and Bioavailability in Coal Gangue

XU Xiuyue^1,2，WANG Ningning^3,4，DONG Huilin^1,2，WANG Jie^1,2，WEI Rongguai^1,2，WANG Kewei^1,2

（1.School of Geography and Resources，Guizhou Education University，Guiyang 550018，China；2.Guizhou Provincial Key Laboratory of Geographic State Monitoring of Watershed，Guizhou Education University，Guiyang 550018，China；3.Chongqing Key Laboratory of Exogenous Minerals and Mine Environment（Chongqing Institute of Geology and Mineral Resources），Chongqing 401120，China；4.College of Resources and Environmental Engineering，Guizhou University，Guiyang 550025，China）

Received:2024-01-12 Published:2024-06-15 Online:2024-07-10

摘要/Abstract

摘要： 为研究秸秆对煤矸石重金属释放及生物有效性的影响，向煤矸石中添加不同比例（0%、1%、2%、5%、10%）的玉米秸秆，研究其对煤矸石中铁（Fe）、锰（Mn）、铜（Cu）、锌（Zn）、铅（Pb）和镉（Cd）等重金属释放及赋存形态的影响。结果表明，玉米秸秆的添加促进了煤矸石中Fe、Mn的快速释放，且秸秆添加比例越高，浸出液中Fe、Mn的质量浓度越高，试验结束时（秸秆腐解180 d）秸秆添加量为10%的处理组中Fe、Mn的质量浓度分别达到459.30、47.30 mg/L；玉米秸秆的添加整体上促进了煤矸石中Cu、Zn的释放，抑制了煤矸石中Pb的溶出，对Cd的溶出影响不明显。总体上，秸秆添加促进了煤矸石中Fe、Mn由可还原态向可交换态及可氧化态转化，Cu由可交换态及可还原态向可氧化态转化，使Zn由可还原态转化为可交换态。重金属RAC风险评价结果显示，各重金属中活性形态占比大小依次为Mn>Zn>Cu>Fe>Cd>Pb，秸秆的添加使煤矸石中Mn、Zn活性形态占比升高，秸秆添加量为5%的处理组煤矸石中Cu、Cd活性形态占比最低。综上，玉米秸秆添加量为5%时对煤矸石中的Cu、Pb、Cd有固定作用，但同时会活化煤矸石中的Mn、Zn，在使用玉米秸秆对煤矸石进行修复改良时，应关注煤矸石中Mn、Zn活性的变化，以防对环境造成二次污染。

关键词: 玉米秸秆, 煤矸石, 重金属, 释放, 生物有效性

Abstract: In order to study the effect of straw on the release and bioavailability of heavy metals in coal gangue,different proportions(0%,1%,2%,5%,10%)of corn straw were added to coal gangue to study their effects on the release and forms of heavy metals such as iron(Fe),manganese(Mn),copper(Cu),zinc(Zn),lead(Pb),and cadmium(Cd)in coal gangue.The results showed that the addition of corn straw promoted the rapid release of Fe and Mn in coal gangue,and the higher the proportion of straw addition,the higher the concentration of Fe and Mn in the leachate.At the end of the experiment(180 days of straw decomposition),the concentration of Fe and Mn in the treatment group with 10% straw addition reached 459.30 mg/L and 47.30 mg/L,respectively.The addition of corn straw overall promoted the release of Cu and Zn in coal gangue,inhibited the dissolution of Pb in coal gangue,but had no significant effect on the dissolution of Cd.Overall,the addition of straw promoted the transformation of Fe and Mn from reducible to exchangeable and oxidizable states in coal gangue,and the transformation of Cu from exchangeable and reducible states to oxidizable state,resulting in the transformation of Zn from reducible to exchangeable states.The heavy metal RAC risk assessment results showed that the proportion of active forms in each heavy metal was in the order of Mn>Zn>Cu>Fe>Cd>Pb.The addition of straw increased the proportion of Mn and Zn activity in coal gangue,and the treatment group with a straw addition of 5% had the lowest proportion of Cu and Cd activity in coal gangue.In summary,the addition of 5% corn straw has a fixing effect on Cu,Pb,and Cd in coal gangue,but it also activates Mn and Zn in coal gangue.When using corn straw for remediation and improvement of coal gangue,attention should be paid to the changes in Mn and Zn activity in coal gangue to prevent secondary pollution to the environment.

Key words: Corn straw, Coal gangue, Heavy metal, Release, Bioavailability

中图分类号:

X53
S609.0

徐秀月, 王宁宁, 董慧林, 王杰, 韦荣乖, 王可伟. 玉米秸秆对煤矸石中重金属释放及生物有效性的影响[J]. 河南农业科学, 2024, 53(6): 58-66.

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玉米秸秆对煤矸石中重金属释放及生物有效性的影响

Effects of Corn Straw on Heavy Metals Release and Bioavailability in Coal Gangue

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