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改良剂对铜镉复合污染土壤的原位修复研究

作 者: 杜志敏
导 师: 李辉信;周静
学 校: 南京农业大学
专 业: 生态学
关键词: 改良剂 重金属 黑麦草 土壤酶活性 生理指标 田间修复
分类号: X53
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
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内容摘要


黑麦草(Lolium perenne L.)作为修复植物,开展了石灰、磷灰石、蒙脱石、凹凸棒石、木炭、猪粪等6种改良剂对冶炼厂周边铜镉复合污染土壤的田间原位修复试验研究,考察了改良剂对土壤-黑麦草系统中Cu和Cd行为的影响,研究不种改良剂的修复效果。在此基础上选取石灰、磷灰石、蒙脱石和凹凸棒石4种无机改良剂,每种改良剂设置3个浓度梯度,研究其对铜镉复合污染土壤的原位修复效果,并确定铜镉复合污染土壤最佳改良剂及其添加剂量。试验结果表明:一、不同改良剂对铜镉复合污染土壤原位修复研究1、石灰、磷灰石、蒙脱石、凹凸棒石、木炭和猪粪等6种改良剂提高了土壤pH并促进土壤Cu和Cd从可利用态向潜在可利用态和不可利用态转化。改良剂降低了重金属对生物和环境的直接毒害作用,促进黑麦草的生长及其对重金属的富集。黑麦草对Cu的吸收与污染土壤中Cu的化学形态密切相关。黑麦草地上部分Cu含量与土壤可交换态(EX) Cu含量呈极显著正相关关系;黑麦草地上部分及根部Cd含量与土壤弱专性结合态(WSA) Cd呈显著或极显著正相关关系。2、以黑麦草的生物量和Cu、Cd富集量作为评价指标,6种改良剂修复铜镉复合污染土壤效果依次为:石灰>磷灰石>木炭>猪粪>凹凸棒石>蒙脱石。二、改良剂不同用量对铜镉复合污染土壤的原位修复研究1、石灰、磷灰石、蒙脱石和凹凸棒石4种改良剂提高了黑麦草生物量,增加了黑麦草对重金属的富集。石灰、磷灰石和凹凸棒石3种改良剂修复效果均随其添加剂量增加而增大,修复效果最显著的是S3(石灰占污染土壤耕作层质量的0.4%)和L3(磷灰石占污染土壤耕作层质量的2.32%)处理,其中S3处理的Cu、Cd修复效率与对照相比分别提高了约82倍、67倍;L3处理的Cu、Cd修复效率与对照相比分别提高了约81倍、74倍。2、石灰、磷灰石、蒙脱石和凹凸棒石4种改良剂提高了铜镉复合污染土壤pH,降低了土壤有效态Cu、Cd含量。4种改良剂促进土壤Cu、Cd由可利用态向潜在可利用态(碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态和有机结合态)转化。改良剂降低土壤EX态Cu效果较好的是石灰和磷灰石,与对照相比,S3处理使土壤EX态Cu、Cd含量分别降低了96.4%-98.6%、16.8%-31.9%;L3处理使土壤EX态Cu、Cd含量分别降低了92.0%-97.2%、18.3%-27.7%。试验中改良剂钝化Cu的效果较钝化Cd的效果好。3、改良剂提高了土壤脲酶、酸性磷酸酶和过氧化氢酶活性,每种改良剂对土壤酶活性增加幅度随其添加剂量增加而增大。土壤酶活性与土壤有效态Cu、Cd含量及EX态Cu、Cd含量呈较好负相关关系,与土壤pH呈显著或极显著正相关关系。4种改良剂增加土壤酶活性效果由大到小依次为:石灰≈磷灰石>凹凸棒石>蒙脱石。4、石灰、磷灰石不同程度影响了黑麦草各项生理指标。随着石灰(或磷灰石)添加剂量增加,黑麦草叶片MDA含量逐渐降低,CAT、POD酶活性逐渐增加,且不同剂量间均达显著差异水平。黑麦草叶片SOD酶活性在不同剂量石灰(或磷灰石)处理间未达显著差异。黑麦草生理指标与土壤有效态Cu、Cd含量、EX态Cu、Cd含量及土壤酶活性呈较好相关关系。5、改良剂提高了土壤溶液pH,降低了其Cu、Cd浓度,土壤溶液pH与其Cu、Cd浓度均呈极显著负相关关系,土壤溶液Cu、Cd浓度之间呈极显著正相关关系。试验中以黑麦草生物量、植物重金属吸收性、土壤重金属化学提取性、土壤溶液重金属浓度、土壤酶活性、黑麦草生理等作指标来评价修复效果,改良剂田间修复铜镉复合污染土壤效果较好的是S3和L3处理。施用石灰和磷灰石并种植黑麦草的修复方法,可以在铜镉复合污染土壤上推广应用。

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摘要  7-9ABSTRACT  9-12第一章 文献综述  12-26  1.1 土壤重金属污染及其来源  12-14    1.1.1 大气沉降  12    1.1.2 污水灌溉  12-13    1.1.3 采矿和冶炼  13    1.1.4 肥料、农药和塑料薄膜使用  13-14  1.2 土壤重金属污染的危害  14-18    1.2.1 重金属污染对植物的影响  14-15    1.2.2 重金属污染对土壤微生物的影响  15-16    1.2.3 重金属污染对土壤酶活性的影响  16-17    1.2.4 重金属污染对人的危害  17-18  1.3 土壤重金属污染调控与治理措施  18-22    1.3.1 物理修复  18    1.3.2 化学修复  18-20    1.3.3 生物修复  20-22  1.4 存在问题与研究展望  22-23  1.5 研究内容与技术路线  23-26    1.5.1 研究内容  23-24    1.5.2 技术路线  24-26第二章 不同改良剂对铜镉复合污染土壤原位修复研究  26-44  2.1 材料与方法  26-30    2.1.1 供试材料  26-27    2.1.2 试验设计  27-28    2.1.3 测定内容与方法  28-30    2.1.4 数据分析  30  2.2 结果与分析  30-41    2.2.1 6种改良剂对黑麦草生长的影响  30-32    2.2.2 6种改良剂对黑麦草铜、镉吸收的影响  32-33    2.2.3 6种改良剂对土壤pH的影响  33-34    2.2.4 6种改良剂对土壤铜、镉形态转化的影响  34-38    2.2.5 6种改良剂对土壤溶液pH和铜、镉浓度的影响  38-40    2.2.6 污染土壤铜、镉化学形态与黑麦草吸收铜、镉的关系  40-41  2.3 小结  41-44第三章 改良剂不同用量对铜镉复合污染土壤的原位修复研究  44-68  3.1 材料与方法  44-47    3.1.1 供试材料  44-45    3.1.2 试验设计  45-46    3.1.3 测定内容与方法  46-47    3.1.4 数据分析  47  3.2 结果与分析  47-65    3.2.1 改良剂对黑麦草生长的影响  47-50    3.2.2 改良剂对黑麦草铜、镉吸收的影响  50-52    3.2.3 改良剂对土壤pH的影响  52-53    3.2.4 改良剂对土壤有效铜、镉含量的影响  53-54    3.2.5 改良剂对土壤铜、镉形态转化的影响  54-57    3.2.6 改良剂对土壤酶活性的影响  57-61    3.2.7 改良剂对黑麦草生理指标的影响  61-63    3.2.8 改良剂对土壤溶液pH和铜、镉浓度的影响  63-65  3.3 小结  65-68第四章 全文结论与展望  68-70  4.1 主要结论  68-69  4.2 论文创新点  69  4.3 存在的问题  69  4.4 研究展望  69-70参考文献  70-82致谢  82-84攻读学位期间发表的学术论文目录  84

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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 环境污染及其防治 > 土壤污染及其防治
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