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《西南农业大学》 2004年
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农田土壤—植物系统重金属复合污染特征及EDDS诱导植物修复研究

钟继承  
【摘要】: 整合污染土壤的植物修复是近年来兴起的绿色、高效和环境友好的土壤污染修复技术,螯合诱导植物修复是土壤重金属污染植物修复的有效方法。本研究对浙江省富阳市郊区某污染点Cu冶炼厂周围农田Cu、Zn、Pb、Cd几种重金属污染的污染现状进行调查,讨论了Cu、Zn、Pb、Cd在土壤-水稻系统中的积累迁移规律。在此基础上采用浙江省富阳市同一污染点的16个重金属污染程度不同的土壤,通过盆栽试验和化学提取(0.005 mol L~(-1) DTPA和1mol L~(-1),NH_4NO_3)来评价污染土壤中Cu、Zn、Pb、Cd对吊竹梅(Zebrina pendula)的植物有效性,并探索吊竹梅在污染土壤植物修复中的应用前景。由于难降解螯合剂螯合诱导植物修复的环境风险,EDDS是一种新型的螯合剂,它是EDTA的结构异构体,EDDS及其金属螯合物易被生物降解,同时又是低毒、低环境风险的,EDDS(乙二胺二琥珀酸)是EDTA的替代品。用温室盆栽试验比较不同剂量的EDDS和EDTA诱导印度芥菜(Brassica juncea)提取重金属Cu、Zn、Pb、Cd的的效果,同时用根际土壤溶液取样器动态监测了植物根际土壤溶液中重金属与总有机碳的变化及它们之间的关系。植物收获后,探讨了外源螯合剂对土壤pH和NH_4NO_3提取态重金属的影响,并用三步连续提取方法研究了土壤中四种常见重金属Cu、Zn、Pb、Cd的形态分布以及螯合剂对重金属形态分布的影响,以期更好地了解螯合诱导植物修复的机理及螯合诱导植物修复的环境风险。 调查区污染土壤重金属含量(mgkg~(-1))分别为:Cu 193(59~683);Zn 820(237~2112);Pb 182(80~473);Cd 3.5(1.4~12.1)。根据《土壤环境质量标准》中的二级标准(GB15618-1995),Cu、Zn、Pb、Cd含量超标率为92%、100%、16%、100%,研究区土壤属于复合污染类型,其中Cu、Zn、Cd污染较为严重。 调查区稻米中重金属含量(mg kg~(-1))分别为:Cu 2.93~8.23;Zn 4.40~45.83;Pb 0.05~2.13;Cd 0.07~2.92。根据我国粮食卫生标准,稻米中Cu、Zn含量不超标;Pb、Cd含量超标率为28%、92%;调查区对人类膳食摄取风险和对人类健康影响较大的是Pb、Cd两种元素。 重金属在水稻不同部位积累浓度大小依次为:根>茎杆>稻壳>稻米;稻米对土壤中各元素的平均富集系数依次为Cd(0.26)>Zn(0.056)>Cu(0.040)>Pb(0.008),不同元素在土壤—根系,根系—茎杆,茎秆—稻米各部位间的迁移能力不同。从土壤到根系,Cd的迁移能力最强;从根系到茎杆,Zn的迁移能力最强,其它三种元素迁移能力相当;从茎杆到稻米,Pb的迁移能力最弱。 除DTPA提取态Pb外,DTPA提取态Cu、zn、Cd或NH_4NO_3可提取态Cu、Zn、Pb、Cd与土壤金属总量之间多存在幂函数或指数函数关系。 土壤金属总量及两种提取态金属含量与吊竹梅地上部金属含量的关系应元素而异。吊竹梅地上部Cu含量与土壤总Cu以及两种可提取态Cu之间无显著关系;植物地上部Zn含量与土壤总zn含量、DTPA可提取态含量以及NH_4NO_3可提取态含量均呈指数函数关系:植物 西南农业大学硕士学位论文摘要 鱼鱼坦鱼皿旦鱼皿口亘鱼鱼鱼鱼鱼皿 地上部Pb含量与土壤总量、NH4NO3可提取态含量都呈指数函数关系:而植物地上部Cd含 量与土壤中总Cd含量呈指数函数关系。 吊竹梅对土壤重金属(尤其是Cu)有较好的耐性,地上部Cu含量不随土壤中Cu含量 的增加而增加。虽然吊竹梅不能指示土壤Cu的污染,也不具有作为重金属超积累植物修复 重金属污染土壤的潜力,但可以考虑将其应用于Cu污染或复合污染土壤和矿区的植被重建。 在重金属胁迫下,外源鳌合剂EDDS与EDTA对印度芥菜产生了较大的毒性,这种植物 毒性是鳌合剂直接毒性还是间接毒性还需要下一步研究证实。EDDS活化Cu、Zn的能力与 EDTA相当,EDTA活化Pb、Cd的能力强于EDDS,这和它们与相应重金属的鳌合物稳定常 数相符.EDDS和EDTA两种鳌合剂显著增加了印度芥菜对重金属的吸收,叶中浓度高于茎 中的浓度,不同鳌合剂处理对印度芥菜吸收不同重金属的效果不尽相同。 外源EDDS和EDTA对土壤pH的影响较小,EOTA处理对土坡中重金属NH闷NO3提取 态影响较大,EDDS处理对重金属NH4No3提取态影响较小,这可能与EDDS在土壤中快速 降解有关。重金属三步分级提取数据表明,四种常见重金属在土壤中赋存状态不同,土壤中 Cu和Pb两种元素醋酸溶解态占总提取态中的比例较小,有机结合态占总提取态的比例较大: 土壤中Zn和Cd两种元素醋酸溶解态占总提取态中的比例较大,有机结合态占总提取态的比 例较小。EDTA处理引起Cu醋酸溶解态含量增加较大,EDTA与EDDS对Zn各提取态影响 甚微,能略微增加Pb和Cd的醋酸溶解态含量。 EDDS对土壤pH、重金属形态影响较小,EDDS作为一种新兴的环境安全性相对较高 的鳌合剂具有鳌合诱导植物修复污染土壤的潜力,印度芥菜辅以鳌合剂EDDs诱导提取技术 是修复Cu污染土坡或者复合污染土壤具有应用前景的技术组合。
【学位授予单位】:西南农业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:X53

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【引证文献】
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【同被引文献】
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4 铁铮;我国植被修复研究获重大进展[N];科技日报;2006年
5 铁铮;我国植被修复领域研究获重大进展[N];中国绿色时报;2005年
6 记者 周晓方;土壤治污:种下向日葵吸出重金属[N];无锡日报;2005年
7 作者 余冰 张克英 陈代文 四川农业大学动物营养研究所;多添加重金属到底会给人类带来多大灾难?[N];中国畜牧报;2002年
8 张东风;对藏药含重金属等问题应具体分析[N];中国中医药报;2003年
9 陈晓红;美国 种下水芹菜 消除重金属[N];广东科技报;2001年
10 徐立法 曾涛 本报记者 丁英;“天竹”“凤凰”油漆:重金属超标[N];江淮时报;2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陈健;汞诱导蕨类植物和印度芥菜氧化胁迫反应及其污染土壤的植物修复作用研究[D];南京农业大学;2008年
2 陈玉成;表面活性剂对植物吸收土壤重金属的影响[D];武汉大学;2005年
3 马伟芳;植物修复重金属—有机物复合污染河道疏浚底泥的研究[D];天津大学;2006年
4 杨卓;Cd、Pb、Zn污染潮褐土的植物修复及其强化技术研究[D];河北农业大学;2009年
5 李廷强;超积累植物东南景天(Sedum alfredii Hance)对锌的活化、吸收及转运机制研究[D];浙江大学;2005年
6 高彦征;土壤多环芳烃污染植物修复及强化的新技术原理研究[D];浙江大学;2004年
7 林琦;重金属污染土壤植物修复的根际机理[D];浙江大学;2002年
8 吴永贵;利用水溞趋光行为监测水体及土壤中氮磷与重金属的生物毒性[D];西南农业大学;2004年
9 李建新;垃圾焚烧过程重金属污染物迁移机理及稳定化处理技术研究[D];浙江大学;2004年
10 韩军;下水道污泥焚烧过程中重金属元素的挥发与回收[D];华中科技大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李红霞;河道底泥中重金属和有机物的植物去除及资源化[D];天津大学;2005年
2 俞协治;蚯蚓在植物修复重金属污染土壤中的应用可行性研究[D];南京农业大学;2003年
3 钟继承;农田土壤—植物系统重金属复合污染特征及EDDS诱导植物修复研究[D];西南农业大学;2004年
4 张英;植物修复环境中重金属的机理研究[D];华东师范大学;2004年
5 赵丽红;IaaM和ACC脱氨基酶基因的表达与植物重金属富积效果研究[D];华中农业大学;2004年
6 张媛;污染河流的生物—生态修复技术及其研究[D];辽宁工程技术大学;2007年
7 黄承玲;根分泌物对黄壤及铁氧化物吸附和解吸附镉的影响[D];贵州师范大学;2007年
8 蒋大猛;川芎GAP基地复合污染土壤中汞的植物修复研究[D];成都理工大学;2010年
9 王晓雪;细菌有机磷降解酶基因在烟草中的表达及转基因植物有机磷降解研究[D];中国农业科学院;2007年
10 陈晨;过量表达HRPC拟南芥对苯酚和三氯苯酚的植物修复[D];扬州大学;2009年
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