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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
以黑麦草(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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全文目录
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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