"景先生毕设|www.jxszl.com

不同钝化剂对阻控小麦镉的吸收和转运的作用研究【字数:6955】

2024-02-25 16:03编辑: www.jxszl.com景先生毕设
土壤是人类赖以生存的最基本的物质基础之一,但随着工业生产产生的“三废”和农药化肥使用等,土壤中重金属含量急剧增加。本试验在重金属污染土壤中施加生物炭、羟基磷灰石、石灰、过磷酸钙后,分析不同钝化剂对生长在重金属污染土壤的小麦Cd吸收和转运的阻控效果。结果发现施加羟基磷灰石和生物炭使小麦植株地上部Cd含量分别比对照下降了75.87%和74.23%,使植株地下部Cd含量分别比对照下降了49.39%和49.87%,对小麦植株地上和地下部的Cd提取量以及Cd转运系数都有显著的降低作用且效果最明显。在土壤修复方面,羟基磷灰石和生物炭可显著降低土壤中Cd的有效态。由本次实验可得出结论,单一施用钝化剂时,羟基磷灰石和石灰对减少小麦植株内部和土壤重金属污染的修复作用最佳。
目录
摘要 3
关键词 3
Abstract 3
Key words 3
引言 4
1 材料与方法 5
1.1 试验设计 5
1.2 样品采集 5
1.3 试验方法 5
2 结果与分析 5
2.1 不同钝化剂对小麦植株干重的影响 6
2.2 不同钝化剂对小麦植株Cd含量的影响 6
2.3 不同钝化剂对小麦植株Cd提取量的影响 7
2.4 不同钝化剂对小麦植株Cd转运系数的影响 8
2.5 不同钝化剂对土壤pH的影响 8
2.6 不同钝化剂对土壤中Cd有效态的影响 9
3 讨论 9
3.1 施用不同钝化剂对小麦植株的影响 9
3.2 施用不同钝化剂对Cd污染土壤的影响 10
3.3 展望 10
致谢 10
参考文献: 10
不同钝化剂对阻控小麦对镉的吸收和转运的作用研究
引言
引言
重金属是一类在土壤环境中来源广泛、危害性大的积累性污染物。近年来,随着工农业生产和城镇化的快速发展,大量的工业和生活污水排放、灌溉、工矿冶金业废渣和不易降解的农业废弃物堆放以及交通尾气使越来越多的重金属元素随之进入土壤生态系统中,导致重金属污染成为全国重要的环境问 *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: ^351916072
题之一[1]。
我国有近700万公顷的土壤受到重金属污染;在污染土壤中,镉(Cd)的点位超标率达到7.0%,为所有重金属污染物之首。镉对于所有活生物体都是非必需的元素,动物主要通过消耗植物来源的食物摄取过量的镉,并且已经证明镉影响人的身体健康。目前,由于采矿冶炼,废水灌溉,磷酸盐肥料的应用以及其他人为活动,大面积的农业土壤被Cd污染。Cd的半衰期比较长,因此难以自然从体外排出,会长时间的在人体内积累[2],从而影响钙的正常代谢,可能会造成人的骨质疏松和骨软化病[3]。因此,对重金属污染土壤的修复成为现在亟待解决的问题。
目前重金属污染土壤修复方式有生物修复、物理修复和化学修复。生物修复分为植物和微生物修复;物理方法有热解吸法修复技术,利用蒸汽、微波、红外辐射等技术,进行污染土壤的加热升温,使土壤中的重金属等污染物质挥发掉,然后回收利用;化学修复通常利用化学反应改变重金属在土壤中的化学形态,降低重金属的生物可利用性达到修复土壤的目的。其中有原位化学钝化修复技术,是指为了改变土壤理化性质,向土壤中加入钝化剂,经过界面传输、溶解沉淀、吸附解吸、氧化还原等多种作用过程后使重金属在土壤中的化学形态改变,从而起到使金属的生物可利用性降低的作用[4]。重金属离子在适合环境下溶解后吸附于吸附性好、大于表面积的钝化剂表面,钝化剂能够使pH提高,与此同时重金属离子也与硅酸盐、石灰性材料、金属氧化物、磷酸盐、硅钙材料反应,在形成沉淀的过程中将重金属包裹或形成重金属结合态盐类沉淀,使植株与移动性和生物有效性都较低的重金属的接触概率降低,即使接触也不会大量吸收,从而实现土壤中重金属的钝化修复。此方法见效快、操作简单、适合大面积推广。
化学钝化修复技术具有成本低、见效快、操作简单等优点,因此在重金属污染农田土壤修复中被广泛应用[5]。可分为有机、无机以及复合型三类钝化剂,有机型包括禽畜粪便、有机堆肥、泥炭等,无机型包括石灰、磷酸盐等。在重金属污染的土壤中添加钝化剂,可通过络合截留作用,促进金属离子结合沉淀,降低有毒金属有效性从而减少土壤中重金属对植物的毒害[6]。其中生物炭由于其广阔的应用前景受到广泛关注,生物炭指生物质在无氧或缺氧条件下热裂解得到的一类固态物质,具有含炭、稳定、高度芳香化的特点,农业废物如秸秆、木材及城市生活有机废物如垃圾、污泥都是制备生物炭的重要原料。依靠其表面的吸附作用,表面基团的配位和离子交换作用。生物炭的孔隙度和比表面积较大,表面具有大量的负电荷并且电荷密度高,可以吸附大量可交换态阳离子,是一种优良的吸附材料。与此同时,生物炭还含有大量的土壤养分元素N、P、K、Ca、Mg以及各种微量元素,施用后不仅可以降低镉对土壤的污染,还能在增加土壤有机质的同时提高土壤肥力,使作物增产[7]。 生物炭在许多方面具有广阔的应用前景,如修复土壤[8,9]、减少温室气体[10]以及修复环境污染[11,12]等,给粮食紧缺、全球气候变化等环境问题的解决提供了不同的方案。最近几年来,有关生物炭影响重金属吸附行为方面的研究被广泛关注,目前在生物炭的环境行为与环境效应的研究中,尤其是修复重金属污染土壤和处理污水中重金属方面已经获得了一定的成效[13,14]。
原位钝化在镉污染小麦农田上具有修复效果,钝化剂处理均可以在不同程度上提高土壤养分含量和pH值,降低小麦籽粒Cd含量和土壤中有效态Cd含量,促使土壤中的Cd形态由易被作物吸收的酸溶态和可还原态转化为不易被吸收的可氧化态和残渣态[15]。
本试验在重金属污染土壤中施加生物炭、羟基磷灰石、石灰、过磷酸钙后,分析不同钝化剂对生长在重金属污染土壤的小麦Cd吸收和转运的阻控效果,研究重度Cd污染的农田土壤修复的作用。实现农作物中重金属含量,特别是可食用部位的含量的减低,同时,不破坏土壤结构;实现农作物的安全生产,并使重金属污染土壤得到有效利用。本研究推动了植物修复技术的发展,具有显著的社会效益和经济效益。不仅形成了高效的土壤重金属污染修复技术,同时也实现了在重金属污染的土壤上安全生产作物的种植模式。
1 材料与方法
1.1 试验设计
本试验采用4种钝化剂,分别为羟基磷灰石、石灰、生物炭和过磷酸钙。试验设计5个处理,分别为:(1)施加羟基磷灰石,添加量为20 g kg1;(2)施加石灰,添加量为4 g kg1;(3)施加过磷酸钙,添加量为20 g kg1;(4)施加生物炭,添加量为50 g kg1;(5)对照(未施加钝化剂)。每个处理设置3个重复,用普通绿色塑料花盆装重金属污染土壤,按照1.1 g/cm3的田间土壤容重水平,每箱装约6 kg,在播种前施用氮磷钾复合肥(NPK质量分数均为15%)作为底肥,每盆施入6 g。

原文链接:http://www.jxszl.com/swgc/smkx/563623.html