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《东北师范大学》 2011年
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锦州市铁合金厂土壤重金属污染分析、修复及植物产后利用的研究

曲蛟  
【摘要】:本论文针对目前锦州市铁合金厂周边土壤及蔬菜重金属污染严重、土壤重金属污染修复效率低及修复植物产后处理困难等问题,分别研究了锦州市铁合金厂周边及农田(大田、大棚内)土壤中典型重金属(Cu、Zn、Cr及Cd)的含量及分布,分析了Cu、Zn、Cr及Cd对土壤酶(脲酶、蛋白酶、蔗糖酶、过氧化氢酶)活性的影响,揭示了叶菜类蔬菜(不同生长期)及杂草对Cu、Zn、Cr及Cd的吸收、分布及富集规律,并对该地区叶菜类蔬菜重金属污染程度进行了系统评价,探讨了钼酸铵、邻苯二甲酸氢钾-氢氧化钠、磷酸二氢钠-柠檬酸对土壤重金属化学形态变化的影响,以及化学强化物质(钼酸铵及磷酸二氢钠-柠檬酸)对植物修复重金属污染土壤的诱导规律,发现了灯笼草是一种新的Zn超累积植物,以富集Zn的灯笼草为原料,成功制备了氧化锌纳米粒子与多壁碳纳米管。具体研究结果如下: 1、重金属复合污染对土壤酶活性的影响 (1)铁合金厂不同区域土壤酶活性存在较大差异。随土壤样品和酶类型不同,酶活性变化幅度相差较大。其中过氧化氢酶变化幅度最大,蛋白酶变化幅度最小。铁合金厂土壤环境下,随着土壤中Cu、Zn、Cr及Cd浓度增加,脲酶、蛋白酶、蔗糖酶、过氧化氢酶活性显著降低。 (2)在钼酸铵作用下,四种酶活性均呈不规律变化。其中,蔗糖酶与脲酶活性基本呈上升趋势(激活效应),过氧化氢酶和蛋白酶活性均减小(抑制效应)。 2、重金属在土壤-植物体系中的迁移转化研究 (1)苦苣、生菜、菠菜及小白菜对土壤中重金属的吸收规律不同。铁合金厂周边农田种植的四种叶菜类蔬菜均受到重金属严重污染。其中Cr与Cd对四种叶菜类蔬菜的污染贡献最大。 (2)车前草、蒲公英、野艾蒿、皱叶酸模及灯笼草五种杂草对土壤中的重金属有一定的富集作用。同种杂草对不同重金属的富集作用不同,不同杂草对不同重金属的富集作用也不同。五种杂草中灯笼草叶对Zn和Cd的富集作用最强;野艾蒿根对Cr的富集作用最强;车前草根对Cu的富集作用最强。 3、铁合金厂土壤重金属污染的修复 (1)钼酸铵对土壤中的Cr与Zn起固定作用,而对Cd、Cu、Ni起活化作用。 (2)邻苯二甲酸氢钾-氢氧化钠缓冲体系(pH=5.2-6.2)对土壤中Cr、Cu、Hg、Pb的酸可提取态的转化有明显的促进作用;对土壤中As、Hg的氧化结合态及有机结合态的转化有明显的促进作用。 (3)磷酸二氢钠-柠檬酸缓冲体系(pH=5.2-7.2)可提高土壤中Zn、Mo、Ni、Pb、Cu、As、Cr、Cd和Hg酸可提取态的含量。其中,柠檬酸对土壤重金属化学形态变化起主要作用。 (4)在土壤Zn含量为5000 mg/kg的条件下,植物生长12周后,灯笼草地上部Zn含量达到10976 mg/kg,对土壤中Zn的富集系数及转运系数均大于1,由此证明灯笼草是一种Zn的超累积植物。 (5)钼酸铵有助于苜蓿草对生物量的积累,而且增强了苜蓿草对重金属的富集能力。磷酸二氢钠-柠檬酸(pH=5.2-7.2)也有助于苜蓿草对生物量的积累。在磷酸二氢钠-柠檬酸的影响下,苜蓿草对As、Cr、Hg、Mo和Zn的转运系数增加,但降低了对Cd、Cu、Ni和Pb的转运系数。 4、修复植物的产后处理 (1)以富集Zn的灯笼草地上部分为原料,制得较纯净的氧化锌纳米粒子,其平均粒径为72.5 nm。 (2)以灯笼草体内的维管束为原料,制备了纯净的多壁碳纳米管。多壁碳纳米管的结构为:中空、外径范围为20-500 nm,内径范围为10-200 nm,管壁上存在着缺陷,且直径与管长不统一。
【学位授予单位】:东北师范大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:X53

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