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《昆明理工大学》 2010年
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重金属复合污染农田土壤植物修复的研究

王小玻  
【摘要】:土壤是环境的重要组成部分,也是人类获取食物和其它再生资源的物质基础。近年来,我国有大面积的土壤受到了重金属的污染,并造成了巨大的生态和经济损失,也对人们的健康构成了威胁。土壤重金属污染的治理和修复刻不容缓。但是土壤被重金属污染后具有滞后性、隐蔽性、长期性和不可逆转性的特点,因此在治理和恢复上存在较大的难度。传统修复技术有排土填埋法、客土稀释法、淋洗法、物理分离法和稳定化及化学法等。这些治理污染土壤的方法通常工程量大、成本较高、难于管理,易造成二次污染,对环境扰动大。生态修复是利用特殊的动物、微生物或植物去除土壤中重金属或降低土壤重金属毒性来修复重金属污染土壤的一种探索利用生物工程技术的新方法。有关重金属污染土壤的生态修复技术理论和实际应用已成为研究热点。本试验研究以可富集重金属的农作物油菜、玉米、向日葵为供试材料,研究其对复合重金属污染农田的修复效率,实现经济和环境的生态可持续发展。 本文以可以富集重金属的农作物油菜、玉米、向日葵作为供试材料,通过田间试验研究富集农作物在修复重金属复合污染农田的应用技术。为发展实用、经济、安全的重金属污染土壤修复技术提供理论依据,对于推动土壤污染治理的深入发展具有重要的理论意义和现实意义。主要结论如下: (1)利用可富集重金属的农作物玉米、向日葵和油菜,对受重金属(Pb、Cd及As)复合污染农田土壤进行田间原位修复试验研究。结果表明:通过对修复植物地上部分(包括植物茎叶和果实)和地下部分中重金属含量的分析,3种修复植物中玉米地上茎叶Pb含量均值为242.328mg/kg,向日葵地上茎叶部分Cd含量高达2.215mg/kg,油菜地上茎叶部分As含量可达58.240mg/kg。玉米、向日葵和油菜相对应的富集系数分别为0.607、0.831和0.518,均未超过1。表明3种修复植物都不具备超富集植物的特性,但3种植物都对各自的目的重金属皆表现出较强的富集特性(相对其他两种植物)。玉米、向日葵和油菜相对应的植物提取率分别为0.668%、0.488%和0.239%。研究结果表明3种供试植物在重金属复合污染农田土壤植物修复技术中具有潜在的利用价值。 (2)比较研究了EDTA、NTA、过磷酸钙、CA和更改种植密度等对不同物种配置修复效果的影响。研究结果表明:采用EDTA处理20d后,修复植物体内重金属含量出现鲜明的提高,从EDTA对各重金属螯合效应来看,EDTA对各重金属螯合效应从高到低的顺序为:PbCdAs,地上部分含重金属Pb、Cd和As含量最高的分别为玉米、向日葵和油菜,其对应数值分别为475.658mg/kg、3.006mg/kg和65.187mg/kg;修复植物经NTA处理20d后,修复植物体内重金属含量均有明显的上升,NTA对各重金属螯合效应从高到低的顺序为:AsPbCd,地上部分含重金属Pb、Cd和As含量最高的分别为玉米、向日葵和油菜,其对应数值分别为289.836mg/kg、2.427mg/kg和128.218mg/kg;施加过磷酸钙处理60d后,修复植物体内中重金属含量出现升降不一现象,其中修复植物体内重金属Pb含量减少,Cd含量变化不明显,而As含量有一定程度的上升,各修复植物地上部分重金属Pb、Cd和As含量最高的分别为玉米、向日葵和油菜,其对应数值为207.976mg/kg、2.176mg/kg和69.768mg/kg;采用CA处理20d后,修复植物体内各重金属含量皆出现一定程度的上升,其对重金属Pb、Cd和As的螯合效应由高到低的顺序为:PbCdAs,重金属Pb、Cd和As含量最高的为玉米、向日葵和油菜,其数值为379.724mg/kg、3.057mg/kg和70.995mg/kg。 (3)通过对不同处理和物种搭配下,修复植物对土壤重金属的修复率的影响分析。结果表明:各处理组的对照区CK对土壤重金属Pb、Cd和As的修复率均为其他植物搭配组合中最低,在同修复植物搭配组合的条件下,各处理组对土壤重金属Pb修复率由高到低的排列顺序为:T2T6T5T1T3T4,土壤重金属Cd修复率由高到低的排列顺序为:T6T5T2T3T1T4,土壤重金属As含量修复率由高到低的排列顺序为:T3T6T2T1T5T4。 (4)采用层次分析法的改进模型对在不同处理条件下7个不同物种配置修复污染农田土壤的适宜性进行综合评估结果表明,最佳的处理组合为T6处理组C组合,即在种植密度为21株/m2条件下,单种植向日葵组;3种供试螯合剂中,修复效果相对最佳的螯合剂为NTA,其次为CA。
【学位授予单位】:昆明理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:X53

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