不同条件施用污泥的稀土矿迹地土壤团聚效果和重金属活性差异OA

【目的】旨在筛选用于改良稀土矿迹地土壤结构、高效低风险的城市污泥施用方法。【方法】通过污泥形态(100%干污泥、100%湿污泥和50%干污泥+50%湿污泥)、水分添加量(体积比15%、20%和25%)、污泥施用量(体积比10%、20%和30%)和培养时间(30 d、60 d和90 d)4种因素的L9(3^(4))正交设计,以纯矿土培养为对照(CK),开展不同条件下污泥与稀土矿迹地土壤混合的分层培养试验,分析不同条件下添加污泥对土壤团聚效果及重金属活性的影响差异。【结果】混合污泥培养后,上层干筛和湿筛下>2 mm的宏团聚体占比分别为23.93%~37.53%和15.28%~25.80%,与CK相比分别显著增加了60.76%~157.94%和120.17%~271.76%,干湿筛处理下的土壤平均重量直径(MWD)分别显著提升了10.53%~3^(4).21%和20.48%~55.42%;土壤团聚效果较好的处理是T6(添加30%体积的干湿混合污泥和15%体积的水,培养60 d)和T7(添加30%体积的干污泥和25%体积的水,培养90 d),二者的傅里叶红外光谱特征,在3^(4)06 cm⁻¹(N-H)、2960~2853 cm⁻¹(脂肪族C-H)、1655 cm⁻¹(C=O)和1384 cm⁻¹(C-H)处与其他处理存在差异;污泥添加使土壤DTPA提取态Cu、Zn和Ni含量升高,但T7处理的重金属含量与纯矿土无显著差异;土壤团聚效果和重金属含量的隶属函数综合排名前三的处理分别为T6、T7、T9(添加10%体积的干湿混合污泥和20%体积的水,培养90 d);主效应分析表明,污泥添加量和培养时间对土壤团聚效果影响显著;污泥形态、水分添加量、污泥施用量和培养时间4种因素对土壤重金属活性都产生显著影响(P<0.05),4种因素联合作用对其方差贡献度达85.3%~98.2%。【结论】污泥配施可促进稀土矿迹地土壤团聚,但团聚效果主要受污泥添加量和培养时间影响。本研究中,按30%体积比添加干污泥和25%体积比添加水并培养90 d的污泥配施(T7),可以高效且低重金属风险促进稀土矿采矿迹地土壤团聚。研究结果可为有效改良采矿迹地土壤结构和城市污泥资源化利用提供参考。