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酸雨胁迫下紫色土镉、锌复合污染对莴笋的影响

黄亮  
【摘要】: 重金属复合污染是目前普遍存在的环境污染现象。随着工农业的发展,越来越多的重金属污染物进入环境并共存,共同作用对环境产生污染效应。过去的研究大多以单个污染物为研究对象,这无法准确反映环境污染现象,因多种污染物共存于同一环境并相互作用所形成的环境污染效应明显不同与单一元素时的情形,以单一元素效应而制定的有关评价标准也无法真实反映环境质量要求。因此复合污染已成为环境科学发展的重要方向之一。这其中,以重金属复合污染为内容的研究已得到人们越来越多的关注。Cd作为一种危害较大的重金属,它可通过食物链进行累积,长期摄入可导致“骨痛病”,一直以来是人们研究的热点。Zn作为一种兼具营养和毒性的元素,其化学性质与Cd相似,它们在自然界总是伴生、伴存于环境中,并经土壤-植物系统,继而由食物链进入人体而产生危害。由于人类活动,诸如采矿、冶炼、废物处理、污水灌溉及污泥施用等,使Cd、Zn等重金属越来越多的进入土壤环境。Cd、Zn共存于同一土壤环境中,由于存在相互作用,其复合污染效应也与单一Cd、Zn元素时情形不同。这些作用会显著影响生物体对元素的积累过程及不同生物学层次上的毒性作用,因此确认这些作用的性质显得尤其重要。重金属的交互作用不仅受重金属自身的浓度大小所影响,而且会因环境条件的变化而发生变化,环境条件的影响通常较复杂,有时还会发生结果相反的情况。酸雨因其向土壤输入过多的H~+而引起土壤pH值和盐基饱和度的降低,促使土壤酸化,因此,在酸雨发生频率较高的区域研究酸雨胁迫下的复合污染效应有着重要的现实意义。本研究针对重庆市属酸雨危害较严重的地区以及其紫色土分布较广的状况,选取不同pH值的紫色土为供试土壤,采取盆栽试验、吸附.解吸试验与形态分析试验相结合的方法,系统研究和比较酸雨胁迫下Cd、Zn不同浓度组合的交互作用及其对生物的有效性,并揭示镉、锌在土壤-植物系统中的迁移转化规律及其影响因素,进一步分析酸雨胁迫下Cd、Zn交互作用的作用机理及其形态变化情况,这可为重庆地区治理酸雨胁迫下的Cd、Zn等重金属复合污染提供一定的理论依据。 本研究中盆载试验的供试土壤选用的是pH 值属中性和酸性的紫色土,供试植物为莴笋。盆栽试验按照不同pH值的酸雨的比较、不同pH值的土壤的比较和不同浓度水平的组合效应等原则设计试验,共设36个处理,各个处理均重复3次,研究酸雨胁迫下Cd、Zn复合污染的交互作用和形态变化以及其对作物生物量的影响。土壤吸附-解吸试验的土壤按照既定方案处理后,在25±1℃,土壤水分20%左右条件下培养2个月,待重金属元素与土壤的反应基本稳定后制样进行等温吸附—解吸试验,研究紫色土在单一及复合条件下镉、锌的吸附特征和酸雨胁迫下的解吸特征以及此条件下吸附一解吸与镉、锌生物有效性的关系。 结果表明,酸雨胁迫下Cd、Zn复合污染对作物生物量有着现显著的影响,复合污染条件下随着酸雨pH值的降低,生物量随之降低。其影响均表现为抑制了植物的生长,引起生物量的下降。特别是在酸性紫色土中,酸雨明显促进了高浓度镉、锌复合污染的程度,抑制了作物的生长。不同pH值紫色土的作物生物量也存在较大的差异。在中性紫色土中,外源Cd、Zn大多表现为促进了作物生物量的上升,上升幅度为0.19%~14.53%,但高浓度的Cd、Zn则 西南农业大学硕士学位论文 摘要 表现为降低了作物的生物量,降低幅度为4.350/扮习14.97%。Cd、Zn同时加入所模拟的复合污染 效应与cd、zn分别作用时有所不同。首先,复合加重了zn的毒害,同等zn处理(400mg/kg), 随着Cd的加入,葛笋生物量与单一zn处理时的生物量相比明显降低,添加Zm眺g的cd, 葛笋生物量由72.95m眺g降至69.64m眺g,添加10m乡吸g的cd,生物量降至61.91 mg/kg, 其他处理水平也有相同的趋势,添加Cd量越大,生物量下降越严重。同时,复合减轻了Cd 的危害,同等Cd处理(10 mg/kg),随着zn的加入,葛笋生物量与单一Cd相比先上升后下 降,添加50 mg/kg的zn,葛笋生物量由78石0 mg傲g上升至81.61 mg吸g,添加400mg/kg的 Zn,生物量下降至61 .91 mg/kg,可见在一定范围内,zn对Cd的毒害作用有所缓解,但这种 缓解作用存在着一定的上限,超过这个上限,Zn的浓度过高,对Cd毒害的缓解作用将不存 在,相反还会加重Cd的毒害。在酸性紫色土中,外源Cd、Zn基本表现为降低了作物生物量, 下降幅度为3.14少卜84.40%,高浓度的Cd、zn加重了作物减产的趋势,减产幅度高达 75.47%、84.40%,作物几乎不能正常生长.Cd、Zn复合污染效应与中性紫色土中时的情形相 似,复合在一定范围内减轻了Cd的危害,生物量则表现为减产的幅度相对较小。但若zn浓 度过高,将会加重这种危害,生物量下降严重。 土壤中重金属迁移性的大小决定了其生物有效性和对生态环境的危害程度,而重金属的 迁移和传输都是以一定的形态进行的.通过将紫色土中Cd、Zn各形态与作物中Cd、Zn的累 积量进行回归分析和偏相关分析,结果表明,在酸雨胁迫下,作物中Cd、zn累积量与土壤中 相应重金属各形态的关系较为复杂.从偏相关系数可以看出


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