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《湖南农业大学》 2010年
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湖南省不同耕作土壤中镉铜的化学行为及其生物效应研究

王丽慧  
【摘要】: 为比较不同水稻土中镉铜元素化学行为差异,本研究通过室内恒温吸附解吸试验,研究了湖南省三种不同母质发育的水稻土即红黄泥、灰泥、河沙泥镉、铜的恒温吸附解吸规律及其影响因素。同时选取河潮土为供试土壤进行盆栽试验,研究探讨不同浓度重金属镉(0、0.5、1、3、8 mg/kg)和铜(0、5、20、40、80 mg/kg)单因素以及复合污染对小白菜生长发育及其品质和酶的影响,旨在为防治土壤镉铜重金属污染、保障蔬菜食用安全提供科学依据。主要结论如下: (1)单一体系下,三种水稻土中,土壤对镉铜的吸附量均以灰泥的最大,而红黄泥和河沙泥较小;红黄泥和河沙泥对镉铜的吸附量较为接近。红黄泥和河沙泥镉铜的吸附值以Freundlich方程拟合性最好,灰泥镉铜的吸附值Langmuir方程拟合度最高。三种土壤对铜的吸附量均大于对镉的吸附量,而解吸率则相反。红黄泥和河沙泥对镉铜的解吸率大于灰泥,其中红黄泥对铜的解吸率大于河沙泥。在竞争体系下,红黄泥、灰泥、河沙泥铜的存在使镉的吸附量显著减小,镉的存在对铜的影响不大。 (2)盆栽试验结果表明,在土壤单独添加Cd、Cu浓度范围内,小白菜地上部的含Cd量随添加Cd浓度增大而增加,增加幅度平均约为对照的400倍,添加0.5 mg/kg的Cd时,小白菜地上部的含Cd量约为我国农产品质量安全标准(0.05 mg/kg鲜重)的7倍。小白菜地上部的含Cu量随添加Cu浓度增大而增加,增加幅度平均约为对照的5倍,当添加Cu达到最大值80 mg/kg时,小白菜地上部重金属Cu含量约是对照的9倍。单一Cd、Cu污染相比,Cd的生物活性较强,比Cu更容易向地上部迁移。Cd-Cu复合处理会引起重金属Cd、Cu在小白菜中的含量提高,对食用安全的危害大于单一元素的影响。 (3)小白菜的过氧化物酶活性与添加的Cd浓度呈极显著的线性正相关关系,平均为对照的1.4倍,随着添加Cu浓度增大而升高,继续增加Cu浓度,其活性又下降,但仍高于对照,平均为对照的1.5倍。Cd-Cu复合处理,其活性高于对照组,但是,土壤中添加Cu为80 mg/kg的所有复合污染处理及添加Cu为40 mg、Cd为8 mg/kg的处理,小白菜过氧化物酶活性均低于对照组。 (4)土壤中单独添加8 mg/kgCd时,小白菜叶绿素含量与对照相比显著降低,降幅为2%,添加Cd≤3 mg/kg处理时,叶绿素含量增加,最大增幅为6%(添加0.5 mg/kg Cd时)。添加Cu浓度为80 mg/kg时,小白菜叶绿素含量最低,降幅为3%,添加Cu≤40 mg/kg时,叶绿素含量增加,最大增幅为9%(Cu浓度为40 mg/kg)。低浓度的Cd-Cu复合处理对小白菜叶绿素生成有促进作用,高浓度的Cd-Cu复合处理对其有抑制作用。 (5)土壤中单独添加Cd浓度3 mg/kg时,小白菜的地上部鲜重与对照组相比稍有增加,平均增幅为对照的5%。土壤中添加8 mg/kgCd时,小白菜的地上部鲜重与对照组相比下降,降幅为对照的4%。单独添加低浓度的Cu对小白菜生长影响不大,增幅最大的为对照的4%(Cu为5 mg/kg),高浓度Cu≥40 mg/kg对小白菜生长有抑制作用,当Cu 80 mg/kg时,小白菜鲜重最小,仅为对照的30%。低浓度复合处理对小白菜的鲜重影响不大,高浓度复合处理显著抑制小白菜生长,其中Cd8Cu80处理对小白菜鲜重影响最显著,比对照(Cd0Cu0)鲜重减少87%。 (6)当土壤中添加Cd浓度为8 mg/kg时,小白菜叶面积与对照相比减少约20%,其他浓度处理差异不显著;添加Cu浓度≤20 mg/kg时,小白菜叶面积与对照组相比差异不显著,土壤中添加Cu≥40 mg/kg时,小白菜的叶面积显著减小,Cu为80 mg/kg时,叶面积最小,与对照组相比减少了约60%。Cd-Cu复合处理,小白菜的叶面积与Cd对照相比平均减小幅度为24%,与Cu对照相比平均减小幅度为8%。 (7)单独添加Cd≤3 mg/kg和单独添加Cu40 mg/kg处理小白菜可溶性糖与对照相比均平均增加了约13%,但添加Cu为80 mg/kg处理降低小白菜可溶性糖幅度比添加Cd为8mg/kg处理增加约10%。低浓度的Cd (3.0 mg/kg)、Cu (20.0 mg/kg)处理对小白菜可溶性糖的积累有促进作用,高浓度复合污染小白菜可溶性糖影响规律较复杂。
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