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蚯蚓对土壤中有效态Pb、Zn含量的影响及其机理研究

朱宇恩  
【摘要】:植物修复(phytoremediation)这种新兴的绿色生物技术应用于治理重金属污染土壤时,土壤中重金属生物有效性低是该项技术成功应用的主要限制因素之一。近年来提出的螯合诱导—植物修复技术虽能提高修复效率,但环境风险大,成本高,难以推广应用。蚯蚓可以通过取食、作穴、代谢和排泄等生命活动过程,改变土壤性质,提高土壤中的重金属的生物有效性。因此,蚯蚓的应用将为金属污染土壤的植物修复技术开辟一条更为经济、安全的途径。 本文以褐土、潮棕壤、酸性棕壤为供试土壤,分别加入Pb(0,200,400,800 mg·kg~(-1))Zn(0,100,200,400 mg·kg~(-1))模拟土壤污染,以赤子爱胜蚓(Eisenia foetida)和灰暗异唇蚓(Allolobaphora caliginosa)为接种蚯蚓,通过培养试验,研究蚯蚓对土壤中Pb、Zn 有效性的影响,分析土壤中重金属的生物有效态含量与蚓粪中有效态含量、土壤pH、土壤DOC 含量之间的关系。揭示蚯蚓对土壤中重金属有效态的影响机理,为蚯蚓在植物修复技术中的应用与发展提供理论依据。 赤子爱胜蚓和灰暗异唇蚓是对重金属Zn、Pb 的忍耐品种,灰暗异唇蚓对Zn、Pb 的耐受能力大于赤子爱胜蚓。但土壤Zn、Pb 的污染明显抑制蚯蚓的生长,尤其是在蚯蚓受到重金属影响的前14 天。所有处理中赤子爱胜蚓鲜重均随着Zn、Pb 浓度的增加显著降低。在加Zn 的处理的褐土、潮棕壤和酸性棕壤中蚯蚓平均生长率分别为-10%~-38%,-13%~-48%和-8%~-52%。在加Pb 的处理的褐土、潮棕壤和酸性棕壤中蚯蚓平均生长率分别为-10%~-38%,-13%~-39%和-8%~-46%。赤子爱胜蚓对三种供试土壤中Pb、Zn 的富集系数均小于1,说明蚯蚓对Zn、Pb没有富集作用,只是部分吸收。 赤子爱胜蚓可以显著提高潮棕壤和酸性棕壤中DTPA-Pb 的含量。当褐土中Zn 添加浓度为400 mg·kg~(-1)和酸性棕壤Zn 添加浓度为200 mg·kg~(-1)时,也能显著提高土壤中DTPA-Zn 的含量。赤子爱胜蚓与灰暗异唇蚓在不同重金属处理的土壤中对Pb、Zn 的活化能力存在着明显的分异。土壤理化性质是蚯蚓提高土壤中重金属生物有效性的主要影响因素之一。


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