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《华中农业大学》 2010年
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γ-聚谷氨酸活化磷矿粉对Pb污染土壤铅形态及小白菜生长的影响

蔡志坚  
【摘要】: 重金属污染是土壤污染的主要类型之一。我国受重金属污染的耕地达2000万公顷,严重制约着我国的粮食生产与安全,对生态环境和人们的身体健康构成极大威胁。农田土壤受重金属污染后,重金属能直接通过农作物种植和农产品生产进入食物链,影响人类健康,故必须找到高效的治理技术。 土壤重金属污染的修复研究已成为国内外土壤环境科学领域的热点课题之一,目前对重金属污染土壤的修复技术有物理及工程措施修复、生物修复等,以及采用化学钝化的方法。磷矿粉用于钝化土壤重金属污染已有大量研究,γ-聚谷氨酸(γ-polyglutamic acid,γ-PGA)作为水体中重金属污染物的处理剂也受到一些关注,但尚未见将两者相结合用于农田土壤重金属的钝化的相关报道。 本课题通过γ-PGA活化磷矿粉,研究其对Pb污染土壤基本理化性质及其不同形态Pb含量的影响,并通过盆栽试验研究γ-PGA活化磷矿粉对小白菜产量及其Pb吸收量的影响,旨在为研究活化磷矿粉固定重金属的作用机理提供依据,为研制具有稳定钝化农田土壤重金属作用的γ-PGA活化磷矿粉材料提供理论及技术支持。其试验结果表明: 1.γ-PGA具有溶铅作用,并随着γ-PGA浓度由0~20g/L的增加而增强。20g/Lγ-PGA可达93.2%的残渣态铅溶解率,该处理对小白菜生长的影响则是促进其对铅的吸收从而抑制其生长,以致小白菜鲜重降低。 2.γ-PGA通过促进磷矿粉释磷,发挥了对磷矿粉的活化作用。随着γ-PGA浓度由0~20.0g/L的增加,BPR(保康磷矿粉)和NPR(南漳磷矿粉)的水溶性磷的释放量呈逐渐上升的趋势,最高增量分别达0.41g/kg和0.45g/kg。同时,随着γ-PGA浓度由0~10.0g/L的增加,浸提液pH总体呈逐渐升高的趋势。 3.磷矿粉有一定的固铅效果,但单施磷矿粉的固铅效果不及施用活化磷矿粉的效果显著。随着γ-PGA浓度由0~20g/L的增加,γ-PGA活化BPR和NPR对土壤残渣态铅的增效分别达到200%和150%。显然,施加活化磷矿粉在一定程度上可以减少土壤中铅的移动性,起到固化土壤铅的作用。与此同时,活化BPR和NPR分别较单施BPR和NPR增加土壤pH0.29和0.38,增加土壤CEC7.4-11.9%和12.4~29.4%,增加土壤交换性钙5.3~8.2%和3.4~5.6%,而在土壤速效磷的增幅上两者分别达到3.16~14.50mg/kg和4.80~8.38mg/kg。 4.BPR和NPR分别促使小白菜增产达6.7%和10.4%,而施加γ-PGA活化磷矿粉则比单施磷矿粉对小白菜的产量有更大的增效。随着γ-PGA浓度由0~20g/L的增加,活化BPR和NPR对小白菜的增产效果较单施BPR和NPR分别增加了23.6%和19.7%。另外,单施BPR和NPR磷矿粉较空白则略降低了小白菜叶的Pb含量,降幅分别达3.92mg/kg和3.53mg/kg,而活化BPR和NPR都能较大程度的减少小白菜叶的Pb含量并与γ-PGA的浓度呈正相关。20.0g/Lγ-PGA活化BPR和NPR的处理分别减少小白菜叶Pb含量13.0mg/kg和12.2mg/kg,达到最佳效果;与此同时,单施BPR和NPR较空白略微降低了小白菜根的Pb含量,降幅分别达21.1mg/kg和11.4mg/kg,而活化的两种磷矿粉则较大程度的减少小白菜根的Pb含量并与γ-PGA的浓度呈正相关,20.0g/Lγ-PGA活化BPR和NPR达到最佳效果,分别减少小白菜根Pb含量24.6mg/kg和28.1mg/kg。 综上,γ-PGA对磷矿粉有一定的释磷作用,可活化中低品位磷矿粉。随着γ-PGA浓度由0~20.0g/L的增加,伴随浸提液pH的升高,BPR和NPR的水溶性磷的释放量呈逐渐增加的趋势,γ-PGA活化BPR和NPR对残渣态铅的增效分别达到200%和150%,从而大大提高了磷矿粉的固铅效果。相比较单施BPR和NPR使得小白菜分别增产6.7%和10.4%而言,施加γ-PGA活化BPR和NPR的增效却能分别达到23.6%和19.7%,可见活化磷矿粉较原磷矿粉对小白菜产量有更好的增效。与此同时,相关数据表明,施用γ-PGA活化BPR和NPR较单施两种磷矿粉更能减少小白菜叶和根对Pb的吸收。
【学位授予单位】:华中农业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:X53;X503.23

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