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镉、镍复合污染土壤的植物修复技术及其环境风险研究


河南师范大学 硕士学位论文 镉、镍复合污染土壤的植物修复技术及其环境风险研究 姓名:冯颖俊 申请学位级别:硕士 专业:环境科学 指导教师:王学锋 20060501





本论文以新乡市受Cd、Ni复合污染的土壤为研究对象,通过在模拟重金属污染土壤上 种植富集植物芥菜型油菜一四川黄芥(Br伽s耙口-,“"卵口L.cv
sichuaIl

HuaIl自ie)和其它一些强

化措施来研究如何有效地对新乡市受cd、Ni复合污染的土壤进行修复。
通过预备试验我们了解到,新乡市污灌农田受重金属Cd、Ni的污染严重。为进一步掌

握新乡地区植物特别是蔬菜受重金属污染的状况,我们对新乡市郊区11种常见蔬菜的重金 属含量进行了测定。并参照国家食品卫生标准和蔬菜质量分级标准评价了蔬菜受重金属污 染的程度。结果表明:新乡地区蔬菜的重金属污染主要表现为cd和Pb的污染。可以看出土 壤的重金属污染己经影响到蔬菜的品质,威胁到人民的身体健康。 本研究首先通过不同浓度的EDTA和柠檬酸对土壤进行处理,强化四川黄芥修复cd、 Ni复合污染土壤的田间盆栽模拟试验,分析了四川黄芥根部和地上部中Cd、Ni的含量,探 讨EDTA和柠檬酸进入土壤后对cd、Ni吸收和运输的影响。结果表明:采用四川黄芥对cd、

Ni复合污染土壤进行植物修复时,添加5.O咖01.k94的EDTA效果最佳,添加2.5
的柠檬酸次之。

mmol·垤“

在前面试验的基础上,我们用模拟实际cd_Ni污染的土壤作盆栽试验,研究了通电和 EDTA作用下,四川黄芥修复cd-Ni污染土壤的潜力。结果表明:低压直流电、EDTA可以 协同作用提高四川黄芥富集cd、Ni的能力。所有处理的四川黄芥对Cd的吸收均达到了超富 集植物的要求,其中添加10 mmol·k。1 EDTA、通10V直流电时效果最好。 其次,我们研究了只种油菜和施用5.O mmol·kg_1EDTA处理两种情况下,不同生长期对 油菜富集污染土壤中cd、Ni的影响规律。结果表明:生长49天时收割油菜比较合适;此时, 2种处理的油菜地上部总cd含量占整个生长期的90%以上:总Ni含量为整个生长期的80%
以上。

最后,我们研究了EDTA对土壤渗滤液中总有机碳(TOc)和重金属动态变化的影响。结 果表明,施用EDTA极显著地增加了土壤渗滤液中1Dc,大幅度地增加了土壤渗滤液中cd、 Ni的浓度。用EDTA强化重金属污染土壤的植物修复存在淋溶迁移的环境风险。防止因 EDTA施用而引起地下水污染的关键时期在EDTA旋入后的2周内。

关键词:Cd-Ni复合污染土壤,植物修复,四川黄芥,EDTA,柠檬酸,动电作用,生长期,
环境风险

Abstract

In mis stIldy,we take cadInium and nickel compound experirnental

co咖i11ated

soils in Xill)【iaIlg

as

t圭le

object,And t11mugh

pot experiInent

with蜀懈舳fc4/堋cPd

L cv.sichuan huan百ie

and some omer snengmened meaSures to repairⅡ1e contaminated soils effbctively.

w宅realiZed mat
tlle

there were serious heavy

m渤1

p01lution sitIlation in xinxiang

thmu曲

prep删ion

test.For

further掣aSp tlle

heavy metal p01lution condition in plants specially 11 kinds of common vege扭bles jn

vegetables in Xir】xjang area,出e contents heaVy meta王s in Xinxiang suburb have been of heavy

dete蛐ined

in tllis smdy.According to nadonal hierarchical stalldard

m刊to印pmise

vegetables,san呻stalld盯d

of food and quality of Vegetables,

Polluted degree of heavy metals has been evalmted.111e heavy metals that polluted Vege诅bles
are

mainly Cd and Pb.We know me heavy metals in me soil bave already

a旋ctedⅡ1e

vegetable’s

qualj劬and

have threatened the people’s health.

Firstly,a pot eXperiment、vim
conducted to contalllinated

di‰t

dens时EDTA

and citric acid to the soils was repair

strengmen上玑船s加,堋cPn
soils.Wb
have aIlalyZed the

L_cv.sichuan

h唧自ie

Cd-Ni compound

觚岔口_,甜胛ce口L.cv.Sichuall
transpon砒ion to Cd and Ni that,when

conceIl锄ion

of Cd and Ni in

root锄d

shoot of

huan自ie.We

bave discussed the iIlfluence of abs01ption a11d

canying胁把口.,埘ce矗L

a舭r

EDTA a11d citric acid emering into soils.The results indicate cv.Sichuan

huaIl自ie

on

me Ph”oremediation

to

Cd-Ni
is

compollnd contar玎inated soils,it is the most印propriate mat adding 5.0

mmol‘k“EDTA,next

2.5姗olt地。1 c埘c acid
In the foundation of the丘Dnt experiment,a pot study、Ⅳas conducted to inVestiga把me potential of

B阳ssf∞力聆cP口

L-cV

sichuaIl

HuaIl萄ie
a11

for

phytoremediation

of

cd—Ni

cont锄inated
sichuall

soils wim the aid of EDl'A addition in

electric

field.所船s出口办胛cP口L.cv

Hllall萄ie

has been showed to be efrective at accumulating high tissue concen订ations of

CadInium a11d Nickel when grown in me electric

cont锄inated field研thⅡle addition
h”eraccmulator’s
request for EDTA in a 10V electric field. the

of EDTA.

曲.口sJ耙d,堋钾以L.cv.Sich啪Huan自ie
a11d have t11e best 1、hen


had achieVed

CadInim,
to

e位cts w姗e admng

lO

mm01‘k百1

pot cXperiInent waS conducted

t0咖dy

mIe

of oilseed rape’s

acc眦uIation

Cadmium and Nickelin difrerent gmwm periods in contaminated soils.The reslllts indicated that, me quite appropriate time
to harvest

me oilseed rape is 49 days of its伊owtll.111en me total Cd

quantity in the shoot of all oilseed r印e total Ni quantity
are

acco瑚t

for the entirc毋.owⅡ1 period a_boVe 90%,and血e

above 80%.



LaStly,a pot eXperiment w勰conduc把d

to

study the leach访g ofⅡ1e Total O禧a1:lic Carbon
addition

(1'oq矗nd kavy metals矗舶1
that,目)1A extrcrnely
concentrations of Cd and



polluted

soil谢锈攮e
increased

of嚣D强。The r。s珂ts奶dic蹴d
of

remarkably

me

concen奸ation

TOC

alld

me

and Ni

1argely in the soil leachate.There is tlle leaching migrati9n

锄落ronm翩l矗sk of g拍und、v韪刍胃p0】lulion证擅e曲ytofem翻j矗嗽of国。beavy抛e词弦】lut嬲
soils wim EDTA.The is within

cruc瑚time to

prevent the口ound water poll眦ion mat is caused by EDTA

twoⅥ脱ks of jts addition.

K何words:Ca击nium』Nickel

compo讲m contaminatcd

soils;Phytoremediation;曲‘棚防泐弦聍印球

L.cv.Sichu趴Huan百ie;Ethylene
GfDwCh period;Leaching ris呈【

di锄ine tetraacetic acid;Citric acid;E1ec仰kinctic;

Ill

簿一章绪论

第一章绪



以前对于环境污染,我们关注较多豹是大气、污水、噪声等方面。近年来,世界各国 开始重褪污染±壤浚毽技拳翡蚕薏究。1995年,德嚣羧资60多钇美元逶孬±壤浚璞。美藿已 投入lOO多亿美元的1万多个政府超级綦念项目中,有上干个项目是针对土壤(镪括地下水) 的治理技术研究。馓界上最早对土壤进行大面积修复的是日本。1956年,同本神通川下游 出现一种患者全身骨痛的病一“骨痛病”。鹿到1961年才查明,该病与日本神冈炼锌厂排放 鹣禽锈疲承有关。1971年,日本实麓《±壤污染陵治法》,砖麓度污染趣区<米中含锈>l。O

mg·k矿)实章亍客±积±逮它用的措藏:对中、轻度污染遣送(米中含锈o。4-l。omg。k参1)实
施以水分管理和施用土壤添加剂等措施抑制重金属吸收,开发抑制镉等重金属向作物迁移 的技术。目前,我网全国人大正考虑就保护土壤方面进行专门立法:“十一五”将要填补的 法律空白包括“土壤污染防治法”等多鄢法律。 嚣蔻,毽赛嚣瓣瓣±壤臻奏在不阕稽渡懿重金嚣污染,全毽器平均每年缮教辩g终1.5

万吨、Cu约340万吨、Pb约500万吨、Mn约1500万吨、Ni约loo万吨峨我国受Cd、Cr、Pb、
Ni、Hg等重金属污染的耕地面积已达2000多万hm2,约占总耕地面积的1/5【2J,每年出产重 愈属污染的粮食约1200万吨【3J,合计经济损失至少200亿元。其中工业“三废”污染耕地达

】∞O万魏m2,污隶灌溉鹣表疆嚣积已这330多万№2。污隶灌溉等凌弃魏对农暖已造成大葱
较盼土壤污染。

1.1土壤环境中重金属污染的来源与分布

±壤中重金属的来源是多途径戆,蕾先是成土母质本隽含有重金属,不同懿潭蘑、戒 土过程所形成的土壤含重会属量的差界很大。此外,人类工农业生产活动也会遗成重金属 对大气、水体和土壤的污染。 l,l。l大气中重金属舱淀降 大气中静重会属主要来滚手工篷生产、汽车蓬气蓑}藏及汽车轮骆磨臻产生魏大量含重 企属的有害气体和粉尘等。它们主要分布在工矿的周围和公路、铁路的两侧。大气中的大 多数重金属是经自然沉降H和雨淋沉降j挫入土壤的。如瑞舆中部FaluIl市区的铅污染15】、它 主要来自于市区铜矿工业厂、硫酸厂、油漆厂、采矿和化学工业产生的大量废物,由于风 瓣羧送,这些含镪豹缍皴颓粒簌工整痰弃憋壤扩鼗囊矮露壤送。毒京菜生产镪貔鬟工翌厂

第一章绪论

铬污染叠加已超过当地背景值的4.4倍,污染以车间烟囱为中心、范围达1.5 km2、污染范围
最大延伸下限1.38 km【“。俄罗斯的一个硫酸生产厂也是由于工厂烟囱排放造成大气中S、V、 As的污染I”。

公路、铁路两侧土壤中的重金属污染,主要以Pb、zn、cd、Cr、Co、cu的污染为主。 它们来自含铅汽油的燃烧,汽车轮胎磨损产生的含锌粉尘等。它们成条带状分布,重金属
污染强度以公路、铁路为轴向两侧逐渐减弱;随着时间的推移,公路、铁路两侧的土壤重

金属污染具有很强的叠加性。在宁一杭公路南京段两侧的土壤中形成Pb、Cr、co的污染晕 带,并且自公路向两侧污染强度减弱【”。在宁一连一级公路淮阴段两侧的土壤中铅的含量 较高,向公路两侧含量逐渐降低,且在地表O.30cm的范围内铅的含量最高【91。在法国索洛 涅地区A71号高速公路沿途重金属Pb、zn、cd的污染严重,其沉降粒子浓度超过当地土壤 背景值2_8倍、而公路旁重金属浓度比沉降粒子中高7—26倍【10l。在斯洛文尼亚从居波加到扎 各瑞波,铅除了分布在公路两侧外,还受地阶、地貌和盛行风的影响,高铅出现在低地,

公路背风一侧铅含量较耐11J。
经过自然沉降和雨淋沉降进入土壤的重金属污染,主要以工矿烟囱、废物堆和公路为 中心,向四周及两侧扩散;由城市一郊区一农区,随距城市距离的增加而降低,特别是城 市郊区的污染较为严重。此外,还与城市的人口密度、城市土地利用率、机动车密度成正 相关;重工业越发达,污染相对就越严重。

此外,大气汞的干湿沉降也可以引起土壤中汞的含量升耐12。1 41。大气汞通过干湿沉降
进入土壤后,被土壤中的粘土矿物和有机物吸附或固定,富集于土壤表层、或被植物根系 吸收而转入土壤,造成土壤汞的浓度升高。 1.1.2农药、化肥和塑料薄膜的使用 施用含有Pb、Hg、cd、As等的农药和不合理地旌用化肥,都可以导致土壤的重金属 污染。一般过磷酸盐中含有较多的重金属Hg、cd、As、zn、Pb,磷肥次之,氮肥和钾肥 中含量较低,但氮肥中Pb含量较高,其中As和cd污染严重f15l。经过对上海地区菜园土地、 粮棉地的研究,施肥后,Cd的含量从O.134 mg·kg。1上升到0.316 mg·k91,Hg的含量从O.22

mg·k一增加到o.39

mg·kg‘1【1 61。通过对新西兰同一地点50年前和现今58个土样的分析,自施

用磷肥后,cd从O.39 mg·kg。1升至O.85 mg·kg_11171。在阿根廷由于传统无机磷肥的施用,导
致土壤重金属Cd、Cr、Cu、Zn、Ni、Pb的污染【18J。

农用塑料薄膜生产应用的热稳定剂中含有cd、Pb等重金属,在大量使用塑料大棚和地
膜过程中都可能造成土壤重金属的污染。

螭一章绪论

1.1.3污水灌溉 污水灌溉指使用经过一定处理瀚城市污水灌溉农田、森林和草地。城市污水包括生活 污水、商业污水和工业污水。囱予城市工业亿的迅速发展,大量的工业废水涌入河道,使 城市污水中含有的许多薰念耩离予,随着污东灌溉进入土壤。在分布上,往往是靠近污染 源头移城市工盈区±壤熏鑫籁污染严整,运褰豹逮区,±壤凡乎不受污染【19j。近年来污承 灌滚已藏为农烫灌溉貔夔瑟缀簸瀑分,我函耋60年妓至今,污灌瑟积逐速扩大,蔽花方翠 俸遣送熬污灌最蠢蓉邃,约占全鬻憨污灌嚣稼懿9e%浚土。露方逢嚣懿污灌瑟积经占6%,

其余静在秀j0稆青藏站∞。污漾鼯敬±壤中莺金属Hg、cd、cf、As、c硅、z珏、确等含量戆
增搬。淮阳污灌区鑫实行污灌以来,土壤娃g、cd、Cr、Pb、As等重会属的含量逐年增高, 1995一{997年已超过警戒级f2”。太原污灌区的重会属Pb、cd、cf含量远远超过当地背景值,
且积累量逐年增高【22j。

1.1.4污泥施肥 污泥中含有大量的有机旗和氮、磷、钾等营养元素,同时,污泥中也含有大量的重金 属。随着大量市政污泥进入农田,使农田中的重金属含量不断增加。污泥施肥可导致土壤 中Cd、Hg、Cr、Cu、Zn、Ni、Pb的含量增加,且污泥施用越多,污染就越严重,Cd、Cu、 zn引起水稻、蔬菜的污染;Cd、l熄可引起小麦、玉米的污染;污泥施用量增加,青菜中 cd、cu、zn、Ni、Pb的含缀也增加‘231。Antllony研究表明,用城市污水、污泥改良土壤, 重金属Hg、Cd、Pb等的禽掇明媪增舶【241。 1.1.5含重金属废弃物的堆积 含重金属废弃物的种炎繁多,不同种类其危害方式和危害程度都不一样。污染的范围 一般以废弃物堆为中心向翻周扩散。通过对武汉市垃圾堆放场翟引、抗媸某铬渣堆存区球61、 城市生活垃圾场站7’及车辆废羚场站捌辫邋±壤中重金属污染的研究,这些区域兹重金矮cd、

}琵、cf、Cu、Z鞋、Ni、确、As、Sb、V、Co、M挂戆含量毫予当逮±壤背景毽。重金疆在
±壤中懿含量瑟形态分蠢特缎受獒在缝凝中释藏率静影镌,豆蘧距褰嚣疆鸯羹荬含量降蘸。 l。1.6金震矿囊酸性褒零瓣季{}黢 金藩矿由酶嚣采、冶燎、黧鑫鼷建矿、冶炼废渣帮矿渣堆敖等,可淡被酸溶窭含重金 属离子的矿山酸性废东,陡饕矿由废水的簿放和降雨使之带入水体或直接进入土壤,都可 以间接或直接地造成士壤黧众麟污染。1989年我国有色冶金工业向环境中排放重会属Hg 56
吨、Cd 88吨、As 173吨、Pb226吨f291。矿山酸性废水重金属污染的范围一般在矿山的周围

或河流的下游,河流中不同河段的麓盒属污染往往受污染源控制,河流同一污染源的下段

第一章绪论

自上游到下游,由于蘑金属元素迁移能力的减弱和水体自净能力的适度恢复,懑金属化学 污染强度逐渐降低。江西乐安江沽口一申洲由于遭受德兴铜矿的污染,水体及土壤中的重 念属Cu、Pb、zn、Cr含基增高,至鄂阳潮段重金属含量逐澎降低130l。美国科罗搬多州罗拉

多浚域受采矿懿影响,羹金属Cd、z娃、鹣、As静浓凄滚污染源簸毫,莲羲与污染滚距亵懿
延伸逐渐降低f3n。策安河重金属污染来自一个大型铜矿,导致重金属浓度远避超过当地背
髓值‘3 21。流域重金属污染还随季节变化附异,枯水期重金属的含量明显高于丰水期【33l。河

流流速减缓可使该河段重金属含量增加…。 嚣一区域±壤中整会藩污染秘懿来源可以是单一豹,也珂潋是多途经戆。胡永定逶过 研究徐州荆马河区域主壤重金属污染静戍隧指出:cr、c娃、2缸、Pb是由垃圾麓用弓}起的, As是由污灌引起的,Cd是由污灌和垃圾施用引起的,Hg鼹各种途径综合作用的结果【3”。 擞文祥通过对山东省耕地重金属元素污染状况的研究说明,工业快速发展地区pb高于农业 环境,Pb与距离公路托远近有关【36】。另外,乡镇企业技术、设备落后,原材料到嚣i率低也 会造成萁蠲迭±壤瓣麓金j|蚕污染。 总的来说:工业化程度越高的地区污染越严重,市区高于远郊和农村,地农高于地下, 污染区污染时间越长煎金属积累就越多,以大气为传播媒介的土壤重金属污染凝有很强的 豢加性,熟化程度越商重会属含量越高。

1.2重金属污染土壤的现有治理技术

土壤污染修复方式的选择主要取决于污染物的特性,熏金属污染不同于有机物污染, 它翻难激生魏晦缎,这给萁蓥复带来摄大戮难。±壤重金属污染熬澹理技术大致有窖±法、

石灰改良法、证学游洗法等刚。当前,{鼗界各国稷重视重众耩污染土壤雏治瓒,开展了广
泛的研究工作口7训l。总的来说,目前大敬有4种治理措施。 10.1工程治理 工程治理就是邋常所说的烈弼物理域物理化学的原理寒治理土壤重金属污魄,主要有 鬻主、换±、熬±、去表±、漆浚法、热琵理法、电勰法等7耱方法。窖±楚在污染静± 壤上加入未污染的新土;换土是将已污染的土壤移去,换上未污染的新土:翻土是将已受 污染的表土翻至下朦;去表土是将污染的表土移去;淋洗法媲用淋洗液来淋洗浠染的土壤; 热处理法是将污染l二壤加热,使土壤中的挥发性污染物(Hg、As)挥发并收集趟来进行回收 域楚瑾;电瓣法是後±壤孛重会震在奄辫、毫迂移、电渗秘激泳等兹终溪下在籀投或骥稷


第一章绪论

被移走。

以上措施具有处理彻底、效果稳定等优点,但操作笈杂、治理费用高且容易引起土壤
肥力降低。

1.2.2化学治理 化学治理就是向污染土壤中投加改良裁、抑制刹,增趣±壤有机质、阳离子代换量秘

糖羧戆含量,改变羹l、氧化逐瓣邀位魏(R嬲ox Po自嘲l渊)霸邀寻等瑾琵蛙爱,蕊主壤中瓣重
金麟发生氧化、还原、沉淀、吸附、抑制和掊抗等作用,以降低重会属的生物裔敲性。沉 淀法是指土壤溶液中金属阳离子在土壤的pH值、OH一、s04卜等发生改变时,形成金属沉 淀物而降低土壤重金属的污染。如向土壤中投放钢渣,它在土壤中易被氧化成铁的鬣化物, 对Cd、Ni、Zn的离子有吸附和共沉淀作用,从而使重众属离子固定。在沈阳张士污灌区进 行的大蠢积石荻改良实验表骥,每公顷施石灰15∞一1875堍,稻米籽实含cd量下降50%【201。 套瓣藏法楚据毒_疆‘屡中鹣疯酸羧麓络合重金霾离子生戏滚溶戆终合耱,瑟藏轻主浚鬟金藩 的污染。吸附法是指重金属艇被膨满土、沸石、精±矿物等吸附固定,从丽降低主壤莺金
属的污染。

化学治理的优点是治理效果和费用都适中,缺点是隧金属容易再度被活化。 1.2.3农业治理 农渡治理是通过困邀制嶷鹣改变一些耕作管理铡波来减轻重金属的危害。主爱撞麓 鸯:①逶过控嗣±壤承努来溺苇其氧键还蘸电位(嚣氧),遮舞箨低重会藩污染戆嚣瓣;②在 不影响土壤供肥的情况下,选择最能降低土壤重金属污染的化肥;③增施有机肥以豳定土 壤中多种重金属;④选择抗污染的植物和在重余属污染的土壤上种植不进入食物链的植
物,如在含cdl00 mg·kg一1的土壤上改种苎麻,5年后,土壤中含cd平均降低27.6%f42】;⑤因

地制寂地种植玉米、水稻、大殷、小麦等,水稻根系吸收蓬金属的含量占整个作物吸收量 的58%,99%p引,玉米茎时吸收鬟金属戆含量占整个{乍物吸蚊萤静20%-40%,玉米籽突设收 鼙鬣少,重金矮在玉米髂疼分奄矮律是稷>茎咛>籽灾}稍。 农业治理措施的优点是翳操作、费用较低,缺点燕周期较长、效果不显著。 1.2.4生物治理 生物治理是指利用生物的浆些习性来适应、抑制和改良重金属污染。主要措施有:① 利用士壤中的某些低等动物蠛嬲|、鼠类等吸收土壤中的蔗金属;②利用土壤中的菜蝗微生 物鼹黧衾耩其有吸渡、沉淀、鬣纯翅还原等捧用寒簿{鬟土壤中重金震的毒性;③利愆蔡些 穰物戆忍{|蠡帮超量富集某种或蘩尼释重金属静特髓来漓除±壤中魏重金霾,檀耪渗爨霹潋

籍一章绪论

湘根际微生物协同作用,更大地发挥生物治理的效能。植物治理作为一种高效生物治理途 径一受到越来越多的麓视。

l。3重金震污染圭壤静檀鐾擎复技术

1 583年意大利植物学家cesaIpino首次发现在意大利托斯卡纳“黑色的岩石”上生长的特

殊植物,这是有关趟富集植物(Hyper∞cllnllll a_沁玲的最早报邋。1814年Desvau)【将其命名为

么参瓣燃69r幻如野掰(纛雾矮)。1848年弑{n辨蘸霜、疆静鞠。蓼次溅定该疆耪盼跨孛含Ni这
7900¨g·g‘(O.79%)【44l。以后的研究证明这些植物是一些地方性的物种,其区域分布与土壤 中某些重金属含量成明显的相关性‘45撕J。这些植物作为指示植物在矿藏勘探中发挥了一定 的作用‘471。在我国,利用指示植物找矿的工作也丌展较早,如在长江中下游安徽、湖北的

…些键矿基域分布豹躲勋露z越勋触w8黼瓠s勰(海娜香蔫,谂称锶摹)在铜矿秘搽中发挥
了慧要作用阑。重会瘸污染土壤上大=纛}缝方性植物物葶孛的发现促进了耐重金属植物的研
究,同时某些能够寓集重金属的植物也相继被发现:1977年,Bmoks提出了超寓巢植物的 概念【49】;1983年Chaney提出了利用超富集植物清除土壤重众属污染的思想【501。随后有关耐 熬金属植物与超富集植物魏研究逐渐增多茚”,在一些文献中,也把植物修复称之为生物修

笈≤bio搿nedi蘸∞)、檀凌生耱修餐(沁拄mie垂biofe粥e纛i辐on)霰绿色修复(gfce珏
remediat{onll52l。

1.3.1植物修复的原理和分类 植物修复技术可用于土壤、底泥、污泥、地表水、地下水的有机污染物、爨金属以及

敷辩·凌污粢物翡骖笺,它主要有以下4耱形式降蹰。
1.3.1.1植物提取 植物提取(ph”oextracdon)是利用高生物量的植物和合适的土壤改良剂使熏企属从土壤 转移并富集在植物的地上部,再利用传统的农业作业方式进行收割。这些植物肖2类,超 黧蜜集植物和诱导的越譬富集植物。前誊跫搓一些具有很强姻墩牧重金属劳运羧戮地上部 鬻鬃爱力兹檀穆,纛菇姻是捂一些本不爨鸯怒量富集特瞧缎遴过一些过程可骧诱学窭超量 窝集能力的植物。salt等把利用超富集械物来吸收土壤重◇属并降低其含量的方法称之为 持续植物提取(connnuous phytoex仃action),而把利用螯合剂米促进普通植物吸收土壤重金 属的方法称之为诱导棱物提取(induced phytoextraction)156】。 有关猿续撞耪提壤磅究,嚣霾已发壤有辱00多耱攘携筑够趱量塞集各稳重念穗。一些


第一章绪论

超富集植物能同时超量吸收、积累2静或几种羹◇属元素【57J。在不同的超赛鬃植物体中,

已见报道的最高重金属含量(于霍)分掰为:镊,18∞pg,一;链,10200pg·g‘;铬,2400pg·菩‘;
茸目,13500¨g-g~;锰,51800Ug·g~;镍,47500¨g·岔1;铅,8200¨g·g~:锌,39600Ijg·g~。

近来,Blaylock等报告,通过燕用整合裁搜蜀磷s妇囊择。g口地上郝的锈含量达至犯800粒g·一,

铅含量达到15000pg·菩1例;反枝蓖穗黼口翮珐淞琳静铆h撇纠魄上部积累放射性137es可达
38Bq·分‘f591。

超富集挺物对重金鼹其有较高熬耐性旧。Bakef等K。1分丰厅了Z翻#砒s钟凇5个生长点瓣
土壤样品繇示:土壤食锋6503—35790¨g·手1,含镉lO一588pg·季1,含铅6919母0306¨g·菩1。舔 在土培实骏中,土壤全锌和全镉含墩分别达到48000和1020ug·g一,水溶性锌和镉含量分别

这翼1830秘35pg-蓼1射,#粼捌勉扰掰仍戆生长f6ll。
室内和阳问试验均诞明超富集槭物在净化重众属污染土壤方瑟具有极大的潜力‘醯捌】。 Bal【er等【删的田问试验暇示:①超富集植物z∞er“抬钟册5在含镩土壤上有较强的吸收、积累

重金属特羽跫镑豹驻力。②±壤含镕4锚pg-季1对,z∞Pr&扔c#燃地上部锌含量是土壤全镣
含量的16倍,是非超富鬃植物(萝I)的150倍。③zc船,“招jce黼从土壤中吸收的全锌含鬣 为30.1虹.hm~,是欧盟允许年施入艇的2倍。④假设后季植物能吸收同等数蟹的锌,若把

±壤含镑爨麸444誓gt一瓣羝受300pgt矿的致盟龛谗糕准,烈露爱秘檀萝卜2046次,嚣秘撼
zc船,甜蕊c8埘仅需13或14次。最近,RobinSon等瞰l报告了一种高生物量的镍超富集植物

臃最bq煳co础f。这一植物的干物质产量达22 t·hm矗,植株平均含镉量为7880 mg·k一,植株
吸浚疆取静镶含量为168魄·趣^按寰曲趣。珏等黪诗算,坟耪接2年郓可恕中发镣污染±壤
(含镍100 mg·kg。)的镍含量降到59

mg·k一。对于含镍250 mg-k茸‘的土壤,也仅需种植4

次可把土壤镍含量降到欧盟允许标准(75 mg-kg‘1)以下。

菜(脚f(w,“”cP盘)、玉米和向目葵簿。印度芥菜可以积累中等含量的重金属。在水培条件
下,植株地上部的锌和铺含量分别达到2000和40 mg·kg。1 16”。土培时,尽管印度芥菜的锌

有关瀵譬挺凌提取磷宠,已发联矮有裹生物鬃静哥建予诱譬捷穆提取豹德耪煮◇度芬

耧镶含量要低予z删r“胁弹珊,毽窝浚莠菜啜狡褥淑锌豹惑虽远大予王嘏g搿蕊涮豁【6”。一
些人工合戚的螫合剂EDTA、DTPA、eDlA、EGTA殿柠檬酸能明显促进印度芥菜对镉和锻

的吸收:10㈣l·kg‘1的EDTA使植株地上部的镉含量提高lO倍,达到2800 mg-kg。1【58】。在
lo

mmol·莪∥静ED私楚瑷下,窜褒芬蔡建上聱戆锈含量最嘉达{500瑾培·kg一。瑟羚,E黟隐

还显著促谶铅从印度芥菜的根系向地上部的运输。但在水培实验中,螯合剂EDTA和DTPA

抑制z棚er峨s卯掰对锌的吸收[66】。


第一章绪论

EDlA也促进玉米对镑的吸收i6”。螫合剂的施照可使玉米、豌豆地上部锚含量从小予
500

mg·k一增加至《大予l∞∞mg·{(矿嘲。ED飘矮邋著键进锤从横系向地上部的运输。不

同螯合剂促进植物对铅吸收的效应与螯合剂促进铅从土壤解吸的效应相一致:
E_D王A>HEDllA>DTf-A>嚣GI’A>EDD薹{A。

然丽,Robi璐on等嘲报告柠檬酸和EDTA的施鲻降低镍超鬻集植物&r竞№弦∞涮对镰
的吸收,这可能与植物对镍和铅的吸收机理不同有关。玉米对铅的吸收可能是一个被动的

过程【681,翰{A可以增艇玉米的蒸黪速率{671。但楚,我们要注意静是螯合裁的施用有可能
对遣下水的重金属污染带来更大盼怒险。螯合裁在增鸯霹土壤中灌金属生旃有效性的同时,
也增加了蘸金属离子的移动性。

矮攘谚提取方法寒修复重金属污染±壤,成功与否取决予2个方蟊:攘物体内有毒纛 金属含量的高低和植物生物量的大小。理想的用于植物提取的稳物其地上部必须有1个或1 个以上的有毒重金属含壤比在普通植物的含量高百倍甚至于倍以上,而且横株生长快、干 物矮积累璧大。在植物修复戆实骣攥{睾中,植秘体蠹重金属含鳖麓低毙接株生携量的大小 更有意义f52l。如r跚8,群肠船帆,的灰分含锌达200-400 mg·kg~,可作为锌矿键炼金属锌。一

厶栅删68r加抽"i珥口髓以抛M∞拗可作为炼镍的原料【62J。植株或扶分中的重会属含量越高,
对植拣或灰分进罩亍二次处理躲藏本藏越{覆,甚至会产生出经济效益。 1.3.1.2植物挥发 植物撵发(phytovolatiliz撕on)是利用一些植物来促进重金属转变为可挥发的形态,从而 挥发出土壤秘擅物表瑟,该过程中污荣携只是扶主壤经毽魏转移到大气当中遴嚣缮释。~ 些金属如硒、砷和汞等可以通过生物甲基化而形成可挥发的分子。考虑到现场空气中的擢 发性金属浓度及会属的沉降,该方法实际上存在一定的风险f69l。印度芥菜有较高的吸收和 蜜集磋豹§£力,在静接这一接魏豹繁1年帮第2年搿使±壤中豹全荟蕹减少48%葶薅{3%【7卿。礤 究表昵硒撵发的主要形杰是基本无毒的二甲基硒[(cH3)2se],疑毒性比无机硒低500到700
倍。De

sollza等川和zayed㈣报告植物体内挥发态硒产生的限滤步骤是se042’向se032。的还

纛过程。揍蔻素镬印褒癸菜中殛蕊掺发霹积累分簇城少35%彝7泓,壤嚣擞生拯(缨藿)
显著促进硒的积累和挥缴,这与根际细菌促进seO。》在植物组织内的积累有关。 原子汞在常温下以液态存在并容搦挥发。在自然环境中,漾主要以H92十存在。一些纲 莲羁曩汞还潆酶露荛汞薅子还嚣或潦予汞。R珏曲黪【?3j已藏功逸熬缨蓥熬汞逐黎骜基嚣导入 拟南芥植株,使植株耐泶能力大大掇高。Hg斗被转基因植物的还原可以促进汞从土壤中的 挥发。但同时要注意的怒原予汞仍是有毒的,进一步的工作是如何使汞转化成无毒的形态,

第一章绪论

或使汞蒸气的挥发控制在环境许可的范围内。 砷是另一个可被生物吸收和挥发的元素。海藻耐砷毒的机理之一是把(cH3)2As02。挥发 出体外。但是,在植物体内,砷主要积累在根系,较少向地上部运输。
1.3.1.3植物过滤或根系过滤

植物过滤或根系过滤(ph”ofiltration

or

rhizo矗1tration)是指通过生物或非生物的方法,将

根际周围液体中的污染物吸附或沉积在根部表面,或者吸收转移到根内部的过程。水生植

物、半水生植物和陆生植物均可作为根系过滤的材料。理想的用于根系过滤的植物一是根 系生长迅速,二是根系在一段相对长的时间内有较高清除重金属的能力。目前已筛选出的 几种较理想的植物有向R葵和印度芥菜等。另外一种利用植物幼苗的类似方式称为幼苗过 滤(blastofiltration),植物幼苗特别适合用于废水的治理,根系表面积与体积的比值较大、 生长迅速和吸收(或吸附)有毒金属离子的能力强,而且培养过程仅需要种子、水和通气
3个条件,在光照和黑暗下均可进行。 1.3.1.4植物钝化

植物钝化(plIyto咖bilization)是指利用一些植物来促进重金属转变成低毒性形态的过
程。在这一过程中,土壤的重金属含量并不减少,只是形态发生变化。这方面最有应用前 景的例子是铅和铬的钝化。一般来说,土壤中铅的生物有效性较高,而铅的磷酸盐矿物则 比较难溶,难于为生物所利用。Cotter-Howells和Capomf74】报告施用磷酸盐可以促使铅在

彳g加J胁唧批r括根际土壤中形成磷氯铅矿。另外cr6+具有较高的毒性,改变形态成cr3+后,
由于cr3+非常难溶,所以毒性大大降低。 1.3.2植物修复的强化措施 1.3.2.1污染土壤中难吸收态重金属的活化 重金属进入土壤后,大多数与土壤中的有机物或无机物形成不溶性沉淀吸附在土壤颗 粒表面而难以被植物吸收。通过一些活化措施,可以增加土壤溶液中重金属的浓度,从而 提高对重金属污染土壤的修复效率【75,761。 降低土壤pH值通常会提高土壤溶液重金属的浓度。这是因为pH值下降后,H+增多,

吸附在胶体和粘土矿物颗粒表面的重金属阳离子与一交换量增大,大量的重金属例子从胶
体和粘土矿物颗粒表面上解吸出来而进入土壤溶液。同时,pH值的降低打破了重金属离子 的溶解一沉淀平衡,促进重金属阳离子的释放。但pH值降低并不是利于所有重金属的活化, 砷就例外。一般情况下,砷的含量随土壤pH值的升高而增加,这是因为砷通常以As042。或 As033。形式存在,当pH值升高时,土壤胶体所带正电荷减少,对砷吸附力降低,使土壤溶


第一章绪论

液中砷不断增加。

淫节土壤臁(氧纯还骧魄位)也可以增嬲±壤溶液中羹衾属豹含量。对予重金属铬来 说,当Eh提高孵,cf3+会被氧化为cr秘,c,承溶性缀强,从丽增加土壤溶液中铬离子浓度。
同样,As042’也可以被还原成As03孓而提高砷的溶解度。对于围定金属的难溶性物质硫化物

来说,提高瓢,硫化物会变得不稳定而被氧化,使重金属释放出束。对于寓含铁、锰等氧

纯穆靛土壤来说,殛瓣海低会侵英部分溶解。
施加螫合剂可以促进土壤围相中重金属的释放‘彻。这是因为螫合剂能够打破重金属在 土壤液相和固相之间的平衡,减少土壤对重金属一螯合剂复合体的吸持强度,使平衡关系 向着手|I于重垒耩群吸的方薅发矮。然而,使用螫合裁存在一定的潜在风险,主要表现在土 壤溶液中重会属浓度提高后,在未被植物充分吸收的条传下,容易产生淋失謦鞋季l起地下拳 的二次污染。此外,残存的赘台物可能也会造成新的污染。因此,在使用螯合剂时,一定 要进行环境风险评价。 1.3,2。2麓强污染±壤鹣耪熬帮整孚 污染土壤的耕翻一般要在修复植物生长一举后或修复植物播种之前进行。耕翻深度视 土壤污染深度而定,如果污染较轻,采用常用的机耕用具即可。如果污染深臌过深,就要 采孀特臻装鬟。污染±壤经秘弱爱,可以将深处污染物翻到±壤表层植物投系分毒较密集 的区域,这样可提高植物修复效栗。耪髂螽鹣主壤经过一段辩闻静晾晒后,在修复植耘定 植之前,还要对土壤进行整平作业,整平的目的是将结块土壤打碎,促进土壤团粒结构的 形成,起到僳墒的作用,同时也利于田问管瑕。 l+32。3弱矮修复接魏魏求l嚣嚣袋援簿 影响植物修复效果好坏的…个重要因素怒超富集植物地上部生物量的大小,要提高修 复效率就必须促进植物地上部生物量的不断增加。灌水和施肥是促进植物嫩长的主要因 素。因此,掌糖超喜集植物的求Ⅲ巴需求规律,合理进雩亍肥水供应,基本上可以健进超富集 捷物最大限瘦熄提高造主部生物董。 1.3.2.4采取必爰措施缩短修复周期 温度、光照、土壤水分、空气流通、热掇等环境因素对植物生育期影响很大,利用植 物辩坯羲条{争瓣爱获,可疆尽霉悲遮续短棱狻生育期姨瑟臻缎骖复周期。还霹激采取弯萤 移栽的方法缩短植物的生育期。此外,根据越富集植物各生育lj寸期对重金属的积累’隋况也 可以采取一些措施来缩短修复周期。 1.3.2.5利用秘予包农技术促潦怒富集植物种予早生快发
lO

第一章绪论

超富集植物几乎都是野生植物,野生植物的种子一般都很小,种子直径馘媛长处一般 只有几毫米,有的越至仅零点几毫米。邀样小的种子既不利于播种,播种后也不容易保全 麓。种子包衣是绘耱子包上一层包衣荆,可以防治苗期病、虫、鼠害,同时程镪衣割中配 露~定静类霸数量瓣徽耱,起囊璜热貔蘩营莠霸提毫获蘩豢瘊懿终矮,露盈凌增大了穗予 的体积,尤其是小歉种子丸粒化技术,利于机械化种檀。
1.3.2.6注意病虫害的防治

植物能否正常生长,除了土壤及温度、光照等环境条件外,病害和虫害也是重要影响 瓣豢,霞魏要徽努瀛、虫害瓣防漕工穆。扶嚣薄豹技术承平溪,在栽培调控掺滤难i冀凑效 鹣情况下,施焉化学农药防治植物瘸、虫害仍是不可或缺蛉手段。在使甭倦学农药静过程 中,应选用一些残毒小、降解快的农药,以免引起对环境的二次污染。 1+3.2.7修复植物的搭配种植 重金属污染±壤多数是几静重金属混合在一起的复会污染,两超喜集植物往往只对其 中…稳重金属爨有掇敝佟嗣,只耱季壹一孳孛邃富集禧穆每次俊糍治理一耱重会震,符这一耱 煎鑫属治理完之后稃种植另一种超富察植物去治理其余的煎金属,如此进行下去既废功又 耗时。因此,根据土壤污染情况,将几种具有不同修复功能的超富集植物搭配种植,既可 以提高修复效果又研以节省修复时问。 l。3。3疆鐾蘩复技拳谬镳 与其它物理的、化学的和工程方面的治理技术相比,利用植物修复的方法_来治理重金 属污染土壤有其独特之处:植物一土壤修复系统,可以看成魁与废水处理类似的生物处理 系统,它有以太阳为动力的“水泵”和进行生物处理的“植物反应器”,植物可以吸收、转移 污染元素,也可以积累、饯谢和稳定污染糖‘7羽。 檀物修复技术鹣主要优点有5障载l;①避免了大量静藏主+¨£作及繁重懿交逶运输,箕或 本降低,更适合于大规模的应用;②以阳光为能源,不仅可以去除土壤中的爨鑫属、空气 中的污染物,还可以保养和改善土壤结构、肥力和生物多样性,有利于土壤生态系统的保 持;③富集的危险废物通过集中处理,不造成二次污染或污染转移,且对一些植物体内的 薰会藩还可器||芟裂麓,特嗣是贵重套藏;④疆甥修复是一个鑫然过程,藿甥嚣污染遗景褒 肖美学价值,对环境基本上没有破坏作用,易为公众所接受;⑤植物修复可同时处理受污
染的土壤和地下水。

出于植物是活的生物体,需要有合滔的生活条件,因此植物修复也有其局限性,其主 簧表臻在:①大多数越室集撞携莰系较泼,生兹量小,生长缓瞧,逶誊毙其它携理的、亿

第一章绪论

学豹过稷溪癸更多懿鼓舞;②±壤痿翅结掏、p}|疆、慧度、污染貉滚疫及其它毒瞧携成可 笺使趣蹇繁穰物黪檀疆髟成受羁蔽裁:③污染秘霹黥遴过落咛重毅垂至l主壤中去;③怒鬻 集禳甥可麓为人或动物所误食导致食物链的污染。

1.4我阑植物修复技术的研究现状

熏融属污染土壤的植物修复技术是20世纪80年代初期发展起来的土壤污染治理技术, 我国在遮方面的研究起步较晚。 20熬缝∞年代初期,杨屠荣通过盆栽试验对两予cd污染弓|起植物体内生理、生能灞瞧 约变凭遴嚣了磷笺【翻。王定勇采惹室疼禳毅试验夔方法,蹬宠了大气汞污染霹±壤一穰穆 系统酶熊密露糠理l翻。拣琦等滔禳际籀试验磷突了缓壤、黄稼壤孝壹稻或{耋麦屠裰际中锈戆 形态转化状况,并讨论了与铅复合处理对镉形态静影响嘲j。Qian jin-hong等在对12种禳物 吸收重金属的研究时指出蓼车是吸收Mn、cd、Cu、Ni、Cr、Pb、Hg、As等的最好植物种 类【85]。吴拢华等通过吸附一解吸试验和室内培养试验研究了EDTA和猪粪可溶性有机物 (DOM)对缴镶铜吸附一解吸特性的影响及对污染红镶铜的释放作用I蚓,和EDTA对植物修

复铜污染土壤的强化作用鲫。蒋先军等研究了Zn、Cd、Cu、Pb 4种重金属对印度芥菜生长
的影响{881,印度芥菜对土壤锌、镉污染豹忍耐、积累能力f跏和不同程度的外源重金属单一 及复合污染下其穰际土壤中微生物数量的变化酆l。支日云国等以盆裁法研究了

臻搿幻撤&g黼羚删移露辨l跫l罄Z等10静蕴物对±壤C琏熬缴数及箕生黪净纯效应‘91‘92l。§}泰巍分
褥了Pb在紫蕊葺藿幼茁校、茎、时中瓣积累情激它瓣主要存在形式睇】。郭窳良等对{爹}江众 华市郊土壤~杂荜中的6种重金属含量进荦亍了测定襁统计f州。韦朝阳等通过湖南省好夕}调 查和栽培试验,发现砷超富集植物蜈蚣草195j和大叶井匝边草f96】。苏德纯等以印度芥菜为参 比植物,通过温室盆栽土培试验研究了筛选出的两种芥菜型油菜的吸cd特征和作为超寓集 植物修复cd污染土壤的潜力‘蜊。王激清以印度芥菜为对照,通过镉处理水培试验,从22 个芥菜型油浆中筛选出了3个修复能力较高的品种【98】。刘秀梅等在温室砂培盆栽条件下, 通过研究撂如两种乡土植物羽叶鬼针草和酸模能够鬻集重金属铅{蚓。魏树和等针对植物修 复中Cd繁~污染霸edo&cu.z珏复合污染豹超富鬃糗锈缺乏骚究,采矮,』、区试验方法,砖 东蔻淀鞠滚嚣58多耱匿阗杂莘整麓送行了积累黪链戆秘步磷究‘擒¨矧。张慧磐等分褥了瀵 南灞浮镟矿矿送内受尾渣污染靛土壤,以及生长予污染±壤的9种植物对Mn、Pb、c(1的啜
收与富綮能力lⅢ】。

第一章绪论

1.5植物修复技术的发展方向

植物修复是利用植物原位处理污染土壤和沉积物的方法,使环境污染通过“绿色”治理 技术得以恢复,解决了由于土壤中的重金属具有长期性、非移动性特点而造成的不能被微
生物降解的问题,它是一种前景广泛、有效的廉价处理某些有害废物的新方法。今后很长

一段时间植物修复的研究热点仍将集中在超富集植物的筛选与优化上。为提高植物修复效 率也可以尝试将植物修复技术和其它修复技术联合以发挥各自的优势。例如:化学试剂诱 导、电刺激、磁感应等,这将有助于拓展植物修复的实施领域和应用前景。 随着我国土壤重金属的污染来源更加广泛,污染形态日趋多样,重金属污染土壤的面 积在逐渐扩大,程度在不断加深,急切需要有成熟高效的植物修复技术加以市场化应用。 虽然我国对植物修复的研究起步较晚,但我国是一个植物生物多样性十分丰富的国家,植 物类型众多,通过大量的筛选工作肯定能找到适合本土推广种植的超富集植物,加上丰富 的农业经验和传统的精耕细作,对重金属污染土壤植物修复的大规模使用将会起到更大的
促进作用。

第二章研究背景、研究思路和研究内容

第二章研究背景、研究思路和研究内容
2.1研究背景

新乡市是我国电池生产的基地之一,电池产量连年稳居全国前3名,每年生广。的电池,
仝国平均每人l节。在电池的生产过程中会产生含有}Ig、cd、Ni和Pb等重金属的废弃物,

它们会造成大气、土壤、地表水和地下水的污染。通过预备实验我们了解到,新乡市某些 污灌农田受到重金属cd、Ni的严重污染。农田土壤受到污染后,会对食物链『‘的锌种生物 构成潜在威胁。因此,我们决定通过盆栽试验研究如何肯效地对新乡市受重金属cd、Ni
复合污染的十壤进行柏物修复。

2.2研究思路

通过对相关文献资料的收集和整理,本研究拟通过存模拟cd、Ni复合污染的土壤上种 植富集植物芥菜型油菜一四川黄芥和其它一些强化措施,来研究如何有效地对新乡市受重 金属cd、Ni复合污染的土壤进行植物修复。同时在盆栽试验的基础上,研究重金属污染土 壤的植物修复技术可能存在的环境胤险。

2.3研究内容

为进一步掌握新乡地区植物特别足蔬菜受重金属污染的状况,我们对新乡市郊区11种 常见蔬菜中cd、Cr、Pb、cu、zn等5种重金属元素的含量进行了测定。并参照国家食品卫 生标准和蔬菜质量分级标准评价蔬菜受重金属污染的程度。 本研究旨先通过不同浓度的EDTA和柠檬酸对cd制i复台污染土壤进行处理,强化四川 黄芥修复能力的盆栽试验,分析了芥菜型油菜一四川黄芥根部和地上部中cd、Ni的含量, 探讨EDTA和柠檬酸进入土壤后对cd、Ni吸收和运输的影响。在前面试验的基础I,我们 用cd_Ni复合污染的土壤作盆栽试验,研究了EDTA处理R每天通低压直流r乜l小时的条件 下,四川黄芥修复cd.Ni复合污染土壤的潜力。然后,我们通过盆栽试验研究了不同生长 期的油菜对污染土壤中cd、Ni的富集规律,以期找到最佳收获时期。最后通过盆栽淋溶试 期的油菜对污染土壤中cd、Ni的富集规律,以期找到最佳收获时期。最后通过盆栽淋溶试
14

第二章研究背景、研究思路和研究内容

验,磅究了戴1)烈阈‘±壤渗滤滚中总存规碳FOC)荟嚣蘩金瘸凌态交纯豹影确,并探讨了热俺

避兔捷镪修复因篷薅ED诅瑟雩}起懿嚣壤弧殓。

第三章新乡市郊区蔬菜中重金属污染状况与质量评价

第三章新乡市郊区蔬菜中重金属污染状况与质量评价
随着工业生产的迅猛发展和各种化学产品、农药及化肥的广泛使用,致使重金属对土 壤和水体的污染越来越严重【】05】。土壤和水体一旦被重金属污染,不仅对植物生长和发育产 生直接影响,而且重金属在植物根、茎、叶及籽实中的大量积累会通过食物链进入人体,
危及人类健康【晰。071。蔬菜中含有丰富的矿质元素、维生素、膳食纤维等,是人体必需的

各种矿质营养元素的主要来源110引。蔬菜中作为“隐形杀手”的重金属污染具有一定的隐蔽 性,它一般不会发生急性中毒,只是经食物链作用在人体中不断累积,渐渐危害人们的身 体健康【㈣J。蔬菜中重金属元素含量的高低,主要取决于环境中重金属污染的程度。蔬菜是 人们日常生活中摄入量最大的食物之一,食入重金属超标的蔬菜会对人体健康造成极大危
害。当前,大力开展蔬菜重金属污染的研究,分析、评价蔬菜受重金属污染的状况,寻求

有效降低蔬菜重金属污染的方法途径,对于提高蔬菜的质量、保障人们的饮食安全、促进
蔬菜生产的可持续发展都有重要的意义。本文以新乡市郊区的11种蔬菜为研究对象,测定

重金属Cd、Cr、Pb、Cu、Zn的含量并对其污染程度作出了分析和评价。最后对照污染情
况,提出了清除重金属污染的方法。

3.1材料和方法

3.1.1样品来源 以新乡市郊区的两个大型蔬菜批发市场为采样点,按照定点随机采样原则,每处均采
集油麦菜、菠菜、茼蒿、芹菜、青菜、西葫芦、黄瓜、西红柿、菜花、蒜苔、黑白菜等11

种蔬菜,每种3株,共计66个蔬菜样品。采集时间是4月上旬,采集样品均为每种蔬菜的当 季上市可食部分。 3.1.2分析方法 样品先用自来水冲洗干净,再用去离子水洗3次,用滤纸吸干表面水珠后称取一定质
量在100℃下烘至恒重,制成干样。准确称取1.00009干样于FR_I型全聚四氟乙烯密封增压

消解罐中,添加5mL浓HN03和1mL浓HCl,置于KD21B.C型美的微波炉中进行微波消解。 在电热板上蒸去余酸,定容。用日立z.5000型原子吸收测定仪测定重金属cd、cr、Pb、cu、 Zn的含量。同时作试剂空白对照。


第三章新乡市郊区蔬菜中重金属污染状况与质燃评价

3.2结果与讨论

3.2.1蔬菜中重鑫属元素含量分析

蔬菜中重衾满元素含量觅表3。l。觚表3.{可隧看窝,除c碴菠菜、黑融菜和露葫芦中
检测不出外,其余元素在所有蔬菜中都被检出。66个蔬菜样品中cd、cr、Pb、cu、zn的 合格率分蘩为54.54%、粥。91%、45。45强、100%、81.82%。cd在蔬菜中靛含量蔹次为黄 瓜>芹菜>油麦菜>菠菜>蒜苔>青菜>茼蒿>花椰菜>黑白菜>西红柿>西葫芦,最大含量足国家 卫生瓠准龛诲缀豹2.鸵镑;er夔含量蔹次荧蕊苔>葛蔫>麓耀菜>嚣红榜>毒菜>芽菜>黄愆> 油麦浆>西葫芦/菠菜/黑白菜,最大含量是国家卫生标准允许量的1.46倍;pb的含量依次为 蒜苔>疆葫芦>薄蓠>青菜>芘椰菜>爨基菜>芽蘩>菠菜>残红榜>浊凌菜>黄瓜,最大含爨是国 家卫生标准允许量的3.88倍;cu的含量依次为蒜苔>西葫芦>茼蒿>青菜>芹菜>花椰菜>菠菜> 黑白菜>油麦菜>黄瓜>西红柿,全郝符合国家卫生标准;Zn的含量依次为媸葫芦>蒜苔>青 菜>藏椰菜>黑白菜>茼蒿>菠菜>油囊莱>芹菜>黄瓜>西红柿,最大含量是国家卫生标准允许 量的1-31倍。可见蔬菜重愈属污染主要表现为Cd、Pb的污染,且Pb污染较Cd污染更为严重。

勇外,不同蔬菜对各稀熏会属元素瓣吸收暴露稳对一致往,呈现飙>cu>pb>cr>cd酶趋势,
这与蔬菜中重金属限量卫生标准…0】基本一致。

表3.1蔬菜中重金属元素的含鬣(mg-191)

第三章耨乡蛮蕊区蔬菜中重金矮污絷状魏与质蓬评赞

3.2。2蔬菜质量状况译价
3.2.2.1评价方法和标准

评价方法采用单因子污染指数法和综合污染指数法…“。 单因子污染指数法:脚,一C宵/研。

式中:彩为奏衿硷测感f污染物的单项污染指数,卿为费弘个检测点i污染物的实测值,
露凳#污染兹嚣浮徐标礁。

练合污染指数法:P壤☆一{f(岱/癣)。扭2+(a/辩)。vc2】/2)磁。
式中:,.综A为第,个检测点的蔬菜质量综合污染指数;(a/懿)。。为污染物中污染指数 最大值;(cf/盛)。。为污染物中污染指数平均值。 袭3.2为蔬菜质量评价标撒‘1川,表3.3为蔬菜质量分缴标准I¨2】。

袭3。2蔬菜孛重金l羲疆量卫生拣凑细g·禧’)

表3.3蔬菜质量分级掭墩

3.2。2+2评价结果

l|耱蔬菜囊量获瑷浮份缀装冤表3,4。在嚣检溅夔66个蔬禁器瑟中,豫嚣红搽鹣综台污 漆撩数低于O.7酸井,其它蔬蘩的综台污染指数均大予f}.7。疆葫芦帮蒜苔受重佥瓣中凄污 染,其综合污染指数分别为2.1039和2.9504,急需对冀种植地加以治理。青菜、芹菜、茼 蔺、油麦菜和黄瓜受重金属轻度污染。菠菜、黑白菜和械椰菜处于警戒线_}=。11种蔬菜中 Pb的综合污染指数最大为2.9223,5种重金属中Pb污染最严熏,这可能与土壤中铅含量高有 关。酾个蔬菜样品质量评价终浆表明:新乡市郊区蔬菜激受到重金属的中度污染,蔬菜品 痿令入疆扰。

18

第=章新乡市郊区蔬菜中重金属污染状况与质龉评价 袁3.4蔬菜中重金属污染状况

3.3结论

重金属能手审青《人体酶的活性使缀臆质中毒,觚藤伤害裤经缀缓,损害人体解毒功栽瓣 关键器官一肝肾等组织。Cd是所有熏金属元素中对人类健康威胁最大的一种,其对人体的 危害主要鼹造成肾、骨朔翳的病变,器皴贫血和神经瘸【l玎j。cr是人体必需的徽量元素之一, 三侨cr辘参与正常的入俸糖代谢过程,两六价c}瓣人体健康裔密并能致敏、羧莠书癌、孳|怒 肝脏肿大…41。Pb中毒可宜接损伤人和动物的甲状腺功能,降低甲状腺摄取碘及血浆蛋白结 合碘豹能力ln31。cu和zn是人体的必鬻元素,但怒摄取过多会干扰人体正常的新陈代谢, 甚至造成中毒。蔬菜重龛属污染不仅掰本身的毒僚蠹接危害入炎健康,丽菇邋过降低蔬菜 的营养物质间接影响人类的健康。据报道:蔬菜被重金属污染脂,其粗纤维、粗蛋白、还 原瞧糖等乎均含量均明鼹降低……。 所检测的66个蔬菜样晶中cd、cr、Pb、cll、Zn的合格率分澍为54.54%、90.9{%、45.45 %、100%、81.82%。蔬菜重金属污染主要表现为cd、Pb的污染,且Pb污染较Cd污染严熏。 11嵇蔬菜中,除西红棒戆综合污染指数低于O,7以外,其它蔬菜的综合污染据数均大予O.7。 西葫芦和蒜苔受至I重金麟中度污染,青菜、芹菜、茼蒿、油责菜和黄瓜受到爨金属轻度污 染,菠菜、黑白菜和花椰菜处于警戒线上。新乡市郊区土壤中的重金属主要来自于电镀、 电池企业搀敬废承静农业灌溉,造成毅乡市郊区蔬菜熬重金属污染状况较先严差,蔬菜威
19

第三毒凝乡枣郊区蔬菜孛重金属污染状擞与蔟量谔蹬

爨令人担忧。为满足人们对离黯质蔬菜的要求,保障人们鹣身体健康,应加强安众蔬菜静 市场准入制度,切断重金属污染蔬菜的来源。同时根据躲种植地的土壤重金属含聚,采取 有效的方法和技术来修复、改良土壤。例如,在重金属污染的土壤中加入碱性调节齐U石灰

或者粉煤灰等调节土壤的pH隹【,降低重金属的生物有效性,可以减少重金属对蔬菜品质酌
影稍{116l。

第四章EDTA、柠檬酸对cd、Ni污染土壤植物修艇的影响

第四章ED隧、柠檬酸对cd、赫污染土壤植物修复的影响
随着我国电镀、电解、电池生产等行业的发展,cd、Ni等脊毒重金属元素不断进入环 境。握调森i1。5J,耳兹我国部分耕地已受至4Cd、Ni的严重污染。但有关修复Cd_Ni复合污絷 ±壤鲍相关报道还缀少。cd是一种环境激素,易造成弩、骨和群的病变,导致贫血和神经瘸 【1131。大量的Ni会损伤人的皮肤,破坏细胞代谢[117】。因此,对cd。Ni复合污凝土壤进行修复 磅究十分必要。 重金麟污染土壤盼植物修复技术蔗一种薪兴的绿色生物技术}{l蹦狰】,它在一定意义上 是污水生物净化和土地处理工程的技术延伸‘120】,代表了重金属污染土壤修飘技术创新的方 向【地b122j。在重金属胁遍下,植物投系会分泌出一些低分子量豹有秘酸与羹会属结合,辫 低对植物的毒性,促进褴物对重会属的吸收p埘。许多研究表嗡,向土壤中添加有机酸,可 以提高重盒属的生物有效性‘124。1281。在重金属污染土壤的植物修复研究中,EDTA是最常见、 最有效豹熬合裁,拧撩羧是超富集撼猕中螯台Ni黔最主要佬合貔。 目前,镍的超富集襁物很多,但桶的超富集植物只有一种‘1捞。1蝌。大量研究表明f97媳13”, 我国大面积种植的芥菜型油菜在修复土壤cd污染方面潜力很大。但是,目前还没有将芥菜

型浊菜塌予修复Ni和Cd烈{污染±壤熬研究。

本试验拟通过田问舷栽试验,在模拟实际cd制{污染的士壤中分别加入ED愀和柠檬酸
(cA),改变cd、Ni在土壤中的存在形态,促进植物对重金属的吸收,分析槭物根部和地上

部竣及摄瓣±壤中cd、糍戆浓度变馥:,擦讨EDTA秘抟檬酸进入±壤嚣撞物对Cd、Ni吸收
和运输的影响。田间靛栽模拟试验方法简单,接_i露植物生长的自然环境条件,是研究重金属
污染土壤修复作用的一种尝试。

4.1材料与方法

4.1.1试验±壤 供试土壤采自校生物试验基地,土壤质地为黄棕壤。风干后过2n衄尼龙筛备用。土壤

基本性质熟下:蠲(承与主鹣重量魄失5:1)7.6,煮稳矮36.3 g-k矿,全氮2.25
土壤全镍含量为29.5 mg·k一。

g-k莎1,全磷o.75

g-kg~,全钾17.4 g·k百1,CEC(阳离子交换量)215.9mmol·kg~。土壤全镉含量为O.078mg·k茸1,

2l

第四章FDTA、柠檬酸对cd、Ni污染土壤植物修复的影响 每盆加入风干过筛十样4.O kg,向土样中加入营养液补充底肥,每千克风干土样加250
mg N(NH4N03),60 mg Mg(MgS04),109 mg P(KH2P04)和207 mg K(KHzP04+K2S04)。两

天后将熏金属溶液与土样混合,每千克风干土样加50

mg cd”(cdcl2·2.5 H20)和300 mg

Ni2+(Nis04·6 H20),充分混匀后在自然条件下稳定10天。

4.1.2化学螯合剂的种类和添加水平 本试验所用乙二氨四乙酸(EDTA)和柠檬酸(CA),均为分析纯试剂。试验设计添加水平 均有3个,分别为:2.5
mmol-kg~,5.O mmol·k分1和10.O mmol-kg~。

4.1.3盆栽试验与样品分析 本试验选取已在河南部分地区广泛种植的芥菜型油菜一四川黄芥(B阳ss七口/“玎cP口L

“sichuan huall翻ie)作为修复植物(由河南省农业科学研究院提供)。待模拟实际污染土壤
稳定后,将四川黄芥的种子直接播撒到试验盆中,每盆撒播10粒种子。出芽后间苗,每盆 留1株植物。植物生长期间保持土壤湿度为田间持水量的60%左右,4周以后,每周加营养 液追肥。植物生长6周后,按试验设计分别加入相应浓度的EDTA或CA;其余不加EDTA和 cA的作为对照,每个处理重复3次。EDTA和cA加入土壤1周后收获植物。沿土面上lcm剪 取植株地上部,同时用自来水和蒸馏水冲洗根系。在105℃下杀青30 min,在70℃下烘2-3 小时至恒重。植物样品磨碎后用盐酸一硝酸一高氯酸微波消解。土样风干磨碎后,过2
mm

尼龙筛,用盐酸一硝酸一氢氟酸一高氯酸微波消解。土样中重金属的5种化学形态为:可 交换态(Ex)、碳酸盐结合态(CAB)、铁锰氧化物结合态(Ox)、有机物结合态(OM)和残渣态 (RES),按Tcssier顺序提取法【132J进行提取。消解液(或提取液)过滤定容后用日立z.5000
型原子吸收测定仪测定Cd、Ni含量。

4.2结果与讨论

4.2.1添加EDl’A、柠檬酸对四川黄芥生长状况和生物量的影响 螯合剂加入土壤l周后,EDTA处理的植物叶片有失绿、黄化等中毒症状发生,柠檬酸 处理的植物没有明显变化。图4.1为添加EDTA、柠檬酸对四川黄芥地上部和根部干重的影 响。从图4.1可以看出,EDl’A施入土壤1周后,四川黄芥地上部和根部的干重相对于对照处 理均有显著降低,生长受到明显的抑制,其生物量随EDllA浓度的增加持续F降。这与 Blaylock…】等人的研究结果相似。柠檬酸处理后,与对照相比,四川黄芥地上部和根部的

第四章EDTA、柠檬酸对cd、Ni污染土壤植物修复的影响

于重没有显著的变化,即柠檬隘的加入没有影响四川黄芥的生长。


蚓 m 赣

谁 嚣 《

醚。糯
地上部
根部

啊CO

四C2.5

血C5.O日C10 O

地上部

根部

圈4。l E翻阪釉CA嚣西锺荧莽地上郝和根部予壤的影镝

4.2.2

EDTA对暇川黄芥吸收熬众属的影响 EDTA加入后四川黄芥不同部位对Cd的吸收

4.2.2.1

p 舅

660

地上部

蕃㈨


藿22e




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EO E2.5 E5.0

根部

E10 0

EDTA漆加浓度(m|Tlol‘k91)

鬻4。2£戮强对霾引黄莽啜收Cd弱影漶
图4.2显示,EDlA加入土壤l周后,四川黄芥根部和地上部中镉的积累都驻著增大。其 中2.5
nunol rk∥1

EDTA的加入使四川黄芬根部中镉的积累最大;当ED粉浓度为5.O

黼ol-l(菩1露,嚣锺黄芬羧郝锈瓣积累急瘸下簿,纛途上部镊瓣浓度增大;受嚣耠张滚凄为
lo.ommol·kg_l时,四川黄芥根部镉的积累增大,而地上部镉的积累却下降了。我们认为,
EDTA的加入活化了土壤中的镛,加速了镉在土壤一根部一地上部动态平衡中的迁移,某 一浓度下,暇j||黄芥提取镉蛉想量会达到最大傻。出于疆川黄芬地上嚣的于熬远大于报部

干重,所隘在零试验条伟下,嚣D1A浓度为5髓撒ol-kfl时,鞠埘黄芥中锈的憩量最大,菇
1.97mg。其它2种浓度的EDlA加入土壤后,四川黄芥地上部镉的含量同样也达到了超富集
植物的要求【129】。

第湖章EDTA、柠檬酸对cd、Ni污染土壤植物修复的影响
4。2.2.2

EDTA加入后翻J||黄芥不同部位对Ni的吸收

;27。0

I薯㈣
塞 季§。。

卜部 部





EO

E2.5

E5+O

E10.O

疆盯A添栩浓度秘mo{’k∥) 图4.3 EDTIA对四川黄芥吸收Nf的影响

图4,3恩示,EDl、A加入土壤一周靥,四川黄芥根部和地上部中镍的积累墩都显著增加。 冀中2。5辩辙ol·l【参1

ED歉耱热天蕊鬻矧黄莽稷部中镶豹积累最大,茺2625.12珏培tl£矿;警

EDTA浓度为5.o mmol·k一时,四川黄芥根部镍的积累下降,而地上部中镍的含量有所提高;
当EDl’A浓度为10.O mmol·k重1时,四川黄芥根部中镍的积累量增加,而地上部中镍的含墩

帮下终了。有辊螯台裁藏将豫酸荬缀合态转移枣采,影藏承溶态瓣Ni.螯台蓑鬟:合凌,获露 通过细胞膜被植物吸收。EDTA的加入增大了土壤中水溶态镍的含量,增加了镍通过细胞

膜被植物吸收的可能性。因此,当聃1IA浓度合适时,四川黄芥提取的镍总餐会达到最大 筐,垂予鼷翊黄芬适上静静于重运大予裰部,繇浚程本试验中,受ED弘浓度为5,e mmoltk∥
时,四川黄芥中镍的含爨最大。

当ED姒浓度为5.O

mm01.kg。1时,四川黄芥中镝、镍的总爨均达到最大馈。此时,四川

黄芥逮上部锈、臻懿塞黎系数分裂为3.1帮2,0,蘧上部中锈、臻翡含量努蘩为317.37 mg·k季1、
618.76 5.O

mg-k一。因此,在采用EDTA辅助四川黄芥对cd-Ni复合污染土壤进行植物修复时,

mmolt媳。的EDTA最合适。此时,四川黄芥是诵的超富集植物、而只是镶的耐性植物。

4.2.3柠檬黻对四川黄芥提取重金属的影响 4.2.3,1柠檬酸加入后四川黄芥不同郝位对cd的吸收 霞4.4麓示,柠檬酸的加入没有明显改善西川黄芥对镉鹃吸收。当柠檬酸浓度蠢2。5

nlnlol·kg-l时,四川黄芥地上部和根部中镉的积累椰有一点点提高,但幅度不大,此时和对
照相比,嬲川黄芬在生物量上也无显著差异,嚣此没有必要对魍埘黄芥加入2。5疆瑚ol·埝4 柠檬酸强健其对锈的吸收。随着柠檬酸浓度的蹭斑,圈蹦黄芥无论地上部遥疑穰部对镉瓣 吸收都有所下降,这是因为柠檬酸的加入使土壤中可交换态镉的含量减少的缘故。综合褥 来,弱入柠檬酸对四j||焚芥吸收锈避譬亍强纯在技术上是不可取蛇。
2葺

第四章皿TA、柠檬酸对Cd、Ni搦染土壤植物修复的影响

f 堂

20 OO 80 60 40 20 O











嚣 蜒

髓斟郭
6‰添;斋箍(蒜晶t黔。

圈4.4 CA对遥j||黄莽吸收ed的影响

4.2.3.2柠檬酸加入后四川黄芥不同部位对Ni的吸收 图4.5妲示,柠檬酸的加入对四川黄芥吸收Ni有一定的强化作用。当柠檬酸浓度为2.5

越趣ol·逛。孵,遥纠黄芬溅±部中镶戆含量这型{204.07氆g·k矿,壤部中镰懿含量逸约为对
照的2倍。但是随着柠檬酸浓度的增加,四川黄芥地上部和根部中镍的含量驻著下降,和 对照无显落差异。因此,采用2.5 mmol·k“柠檬酸强化四川黄芥对镍的吸收效果最佳,也 已经达至l越富集整兹麴黉求。 虽然加入柠檬酸对心川黄芥吸收镛的影响不大,但2.5 nunol·k分1的柠檬酸可使四川黄 芥对镍的吸收达到超寓榘植物的要求。而且柠檬酸是一种有机熬合剂,在环境中危害较小, 容易簿磐,不会对环境遮藏二次污絷。综合看采,在选强柠檬羧辏鼙霆捌焚芬对e玉Ni爱 合污染土壤进行植物修簸时,2.5 mmol·kg。的柠檬酸比较合适。此时,四川黄芥是镍的怒 富集植物,其对镉的吸收也部分达到超富集植物的要求。

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嚣800 塞600

400

耋20。


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0b 0 0lU U

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(M添加浓度(mmol k91)

鹜4.5 eA对嚣朋羹芬驳投N{弱影嚷 4.2.4

EDl.A、柠檬酸对四川黄芥根际土壤中重金属的影响 EDl’A、柠檬酸对四川黄芥根际土壤中Cd总量的影响

4.2.4。1

重金耩鹣暖辫一掰l鬏、溶簿.沉淀稀氧囊二.还原平衡决定蓄聿蠹耪周围稷际主壤中救重金稀 含量f1矧。图4.6显示EDlA加入土壤一周后,活化了四川黄芥根际土壤中的镉。EDTA浓魔
为2.5 mml)l-埏。时,根际土壤中镉的含量最高,为56.63mg·埏~。这与此时四川黄芥根部中

第四章EDTA、柠檬酸对cd、Ni污染土壤植物修复的影响

镊的含量缴高一致,该数值比供试±壤中的添加缀高出6 mg·堍。是因为镉在土壤一根部一 遣上部动态平衡中一意向嵌部迁移,导致其撮际±壤中锈的含量异常增翔,由于添船静 EDTA有限,所以限制了镉由根部向地上部的输送能力。EDlA浓度为5.O mmol·埏’1时,根 际土壤中锱瓣含量与对照无显著差黪,此时根部中镊豹含量与对照也相差不大,但地上糯 中镉的含潦显著高于对照和其它簸瓒。说明5.O mmol·kg‘EDTA的加入大大促进了镉从圈朋 黄芥根部向地上部的避移。但是,期EDTA的浓度继续增加时,土壤中镉的含量又有所增 秘,救时,遥j||黄芬援鄢中锈兹含爨也增热,露媳土邦中锾的含量却下降了。这是嚣为麓 浓度的镉对四川黄芥产生了毒害,麟川黄芥有失绿、矮化等中毒症状发生。试验中EDlA 活化了土壤中的镉,增大其生物有效性,使镉对槭物根部细胞产生毒害,增加细胞膜的通 透蛙,扶聪秘速锈从棂部良遣上部靛迁移。
60

』、

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30



图 z…■…,……I■ 瓜孱 黛图 黧窗
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整含刺鹩添搬浓琏

图4.6 EDl’A、cA对四川黄芥根际土壤中cd总量的影响

同样,柠檬酸加入土壤一周后,也活化了四川黄芥根际土壤中的镉。柠檬酸浓度为2.5

拄鞠。强∥g葶15。o m撵翻·蠡莎1霹,操醛±壤中锈豹含壁堙大旦耀翊,翅当抟檬羧浓度麓5.蛰
mmol·砖。时,四川黄芥根部和地上部中镉的含量均有所下降。林琦等‘m1的研究也表明, 柠檬酸降低±壤对cd的吸附,对cd的植株外观毒性效应的影响不显著,但促使植株茎叶、
羧中ed含爨下陲。
4.2.4.2

EDTA、柠檬酸对四川黄芥根际土壤中Ni总量的影响

图4.7照示EDTA加入土壤一周后,活化了四川黄芥根际土壤中的镍。当EDlA浓度为

5国mmol·l(矿时,土壤中镶兹含量最嚣,诧嚣,麟j||黄芬裰部荦拜螽亟上帮孛镰煞含量与对照
相比均大大提高,可是尚未达到富黛植物的要求。同样,柠檬酸的加入,也活化了四川黄 芥根际土壤中的镍。当柠檬酸浓度为2.5 mmol·k∥1时,土壤中镍的含量最高,此时,四川 黄芥逢上郝中镍的含蘩离达1204。07 mg·kg~,霰帮中镲的含爨氇终为对照懿2倍。S谣稻

Will锄s【134J提出Ni的富巢主要取决于植物根部细胞膜中的选择性迁移配位体,这种选择性
受到植物根部细胞膜的限制,在这个过程中,柠檬酸可能充当了迁移配位体的角色。Lee

第四章EDTA、柠檬酸对cd、Ni污染土壤植物修复的影响

等‘培51认为,Ni,CA螯合物可能是Ni运输的主鼹方式。本试验也说明了柠檬酸在镍的迁移中 起着燕要作用。
330

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塞220



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翻EDTA 翻CA

5-ool,k¨日l

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整台铡游添蠡浓度

图4.7 EDTA、CA对四JII黄莽根际十壤中Ni总最的影响

蓬。2。5嚣静儆、季擎檬酸热入詹对撮舔土壤中重众属形态静影响
4,2。5.1

EDlA加入后对根际土壤中Cd、Ni形态的影响

§4。




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土壤中cd的形态

土壤中Ni的形态

强4。8 E璜陵麴入矮霹摄舔士壤中cd、硝澎态豹影魂

图4.8显示EDlA加入土壤1周后,所有经过处理的±壤中镉主爱以可交换态为主。可交 换态稽土壤颗粒物上吸附的重会属,它的吸附和解祈对永褶中激金属的浓度交忧影响较 大。其含量越离,越有利于植物吸收重会属。EDlA加入土壤l周后,虽然提高了根际士壤 中可交换态镰豹含量,餐镰主要还怒瑷残鏊态为主,并不能显著稳嵩疆强黄芥对镍静墩收。 所以EDTA只强化了四川黄芥对cd制i复合污染土壤中镉的吸收。 4.2,5.2柠檬酸热入嚣对校黼土壤中ed、Ni形态静雾稠 图4.9显示柠檬酸加入土壤l周尉,土壤中的可交换态镉随着柠檬酸浓度的增加而减少, 碳酸簸结合态粒锈含量浸褥增大。嚣建,因矩荧芬对锈黪疆浚在麓入拧檬羧露嚣没露太大 的差别。柠檬酸加入土壤1周后,土壤中各种形态镍的含量没有太大变化。

第列章EDTA、柠檬酸对cd、m污染土壤植物修复的影响

f、28





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CAB 0X 0M RES

±壤中£d豹形态

+壤串N{豹彭蠢

图4.9柠檬酸加入后对根际十壤中Cd、Ni形态的影响

4.3结论

采用EDTA辅助四川赞芥对cd树i复合污染土壤遴行植物修餐时,5.O mmo诛g‘的EDTA.
最台邋;此时,四川黄芥是镉的超富集植物、而只是镍的耐性植物。 柠檬酸的加入没有秘显改善霞埘黄芥对铺的吸收,僵2。5 mmol,k菩1翡柠檬酸可便瑟川 黄芥对镍的吸收达到超寓集植物的要求。所以,在选用柠檬酸辅助四川黄芥对cd,Ni复合

污粢主壤逶嚣壤物穆复瓣,2,5豫毽ol·爰矿懿蹿檬酸}£较合逶;藏辩,霆矧筵芬是镍静怒富
集植物、其对镉的吸收也部分达到超富集植物的要求。

黩轴讼翔入±壤l周蜃,活琵了骐矧黄芬校嚣±壤中魏镊露镶。溪有经避处理款缀耩±
壤中镉以可交换态为主,镍以残留态为主。EDlA显著增加镉由土壤向四川黄芥地上部的 迁移。 柠檬酸加入土壤l周后,也活化『『四川黄芥根际土壤中的镉和镍。土壤中可交换态镉 随着柠檬酸浓魔的增加丽减少,碳簸盐结合态镉的含黛反而增大;各形态镍的含量没有太 大交纯。Ⅺ一eA蝥合物可熊是Ni向鞠』晴黄芥琏上部运输的主要方式。

第五精EDTA、电场协同作用对油菜吸收cd、N{冉勺影响

第五章EDTA、电场协同作用对油菜吸收Cd、Ni的影响
囱±壤中添嬲有视酸<晓如ED糍),可以提高重龛满静生物有效往,键进植物对重金
属的吸收。可有效对重愈属污染土壤进行原位修复的技术还有电动力学法f1 36。137】。已有研 究表翻,逶毫稻00l矗秘霹作溺,哥淡遴一步旋膏藿秘懿修复效率5m书9】。 本试验采用盆栽模拟试验,在模拟实际cd—Ni污染的土壤上通电并加入乙二氨四乙酸

蹬D强),健遴撩甥对Cd、獠兹吸收;分攒滚蒺校琢主壤中cd、髓魏滚发变化露形态分毒
以及油菜各组织中cd、Ni的含量:初步探讨焱通电和EDl、A协同作用下,油菜对土壤中cd、 Ni静去涂效果。

5.1材料与方法

5.1。l试验土壤 供试土壤采自校生物实验基地,质地为黄棕壤。土壤风干后过2 mm尼龙筛备用。土壤 基本憾质如下:pH(土与水的质量比为1:5)7.6,有机质36.3 g·kg~,垒氮2.25 g-k菩1,全磷0。75
g.kg‘,全钾17+4

g·kg~,cEc(阳离予交换量)215.9㈣l艇i1。土壤全镉含量为O.078
60

mg,kg~,

土壤垒镍含量为29。5 mg·k菩1。每瓮加入风干过筛土样4.0 k,向二t样中加入营养液补充底

惩,簿千克晟于±稃魏2SO瑚唔N(N辩搭03),
207 mg

mg醚g(MgS瓯),

109 mg

P(K}{2p()4)稆
mg cd”

K(KH2P04+K2s04)。2天后将重金属溶液与土样混合,每千克风干土样加50

(cda2t2.5连O)霜300臻gN{2+心is锈+6 H29,充分渥匈屠奁自然蘩箨下稳定10天。
5.1.2

EDTA的添加浓度和电压的处理水平

试验中爨建嚣D强为分砉蓐纯试裁,试验设诗3个添麓浓度,分裂为2.5黼瑚ol·;【蓼1,5,0
mmol+崦。1和10.o mm01·k一。电压处理水平有3个,分别为loV、20V、30V。 5。l-3骖复接兹瓣糖类 本试验选取芥菜型油菜一四川黄芥作为修复植物,由河南省农业科学研究院提供。 5。l。4簸裁试验 待模拟实际污染土壤稳定以后,将四川黄芥的种予直接播撒到试验搞中,每盆撒播10 粒静予。窭芽恁阊萤,每襞蟹l榇辍臻。植貔生长絮翅保持±壤湿度为困耀持承量戆60% 左右。植物生长四周后,每周加营养液追肥。植物生长6周后,加入不同浓度的EDTA溶液,

第溉章EDTA、电场协同作用对油菜吸收cd、Ni的影响

同时焉锅片馋电极在投郝两铡分别翻lOv、20v、30v电压,每天通电l小时【1捌。试验按照 正交法设计成16个处理,每个处理蘸复三次。处理~周后收剐样品,沿±谢上lcm剪取槭 株地上部,同时用自来水和蒸馏水冲洗根系。植物样品在105℃下杀青30 mjn,在70℃下烘 2.3小时至瞧重,特分据。 S.1.5样晶分析测定方法 植物样品磨碎后用盐酸一硝酸一简氯酸微波消解。根际土壤风干磨碎后,过2 mm尼龙 薅,矮熬羧~磷羧一鬟簌酸一裹氧黢微波溃麓溺态耋金藩慧爨。壤嚣±壤孛夔金震魏盘秘 化学形态为:可交换态(Ex)、碳酸盐结合态(CAB)、铁锰氧化物结合态(Ox)、有机物结合 态(0M)和残渣态(REs),按Tessier顺序提取法进行提取。消解液(或提取液)过滤定容腐 矮舜立z,5∞0墼蘸予啜浚溅定纹{匿||定c鑫、Ni含量。

5。2结果与讨论

5.2.1通电、添加EDTA对油菜根际土壤中重金属的影响 52。l。l逶电、添翔ED{A对洼菜校黪±壤中cd、Ni总量鹣影嬲
360

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40

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图5.{遵屯、添蕊ED强后酒菜摄瓣±壤中cd、嘲总量 如图5.1所示:通电、添加EDTA对油菜根际土壤中cd、Ni总量的影响相似。EDTA加 入土壤1周嚣,活化了浊菜根际土壤中的cd、Ni:通电加速了油菜根际土壤中Cd、Ni的横

向迁移。鸯g入EDTA嚣、漶菜横际±壤中Cd、N{翡含肇均有不阋程度兹增热,说疆ED弘潺
化了土壤中的重金属离子,使其聚集在油菜根部附近,促进油浆根系对重金属离子的吸收。 在油菜掇部两侧通低压基流电时,土壤溶液中的燕金属离予农微电流的作用下进行电逐
30

第五章EDTA、电场协同作用对油菜吸收cd、Ni的影响

移、电渗浚等过程,增热了重金属离子与油菜根部接融的机会,从两热强油菜根系对重会 属的吸收,降低了土壤中重金属的含鲞。 5.2.1.2通电、添加EDTA对油菜根际土壤中cd、Ni形态的影响

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3{

第五章EDTA、电场协同作用对油菜吸收cd、Ni的影响

如图5.2所示,相网嚣D11A浓度、不同电压处理对,随着魄压的增加,濑紫缀际土壤中 可交换态ed、Ni静含鬃均有所下降,碳酸盐结合淼的Cd、Ni含鬣有不同程发的增加。可交 换态主要指吸附在土壤表面的重金属[132,1401,它的吸附与解析对水相中重众属的浓度变化 影响较大,其含量越蠢,越利于植物吸收。碳酸熬结合态是描以沉淀形式存在于碳酸戆申 的重金属,不能直谈被植物吸收。肇独加入EDTA时,可交换态的cd、Ni与对照裙院均蠢 所增加。EDlA加入后,可以与土壤中微生物、有机质和植物根际释放出的小分子有机酸 一超改变黧金属的生纺有效性和移动性fM”。单独通邀也可以热速重金属静迂移[1421,促遴 植物的吸收。EDTA和电场共同作用下,根际土壤中重金属的总量降低了,相应可交换态 的含量也下降。但是,备形态中Cd邂是以可交换态为主,占总含量的67%.91%;Ni还怒 以有机物缝合态和残浚态曳主,占总含量豹65%,9{%。这说明低筮电场不改变重会属的存 在形态,丽只是加速重众属离子的迁移。试验中试验盆的温度有所上升,怒焦耳热的作用 导致土壤温度增加引起的。该影响将会提高离子的迁移速度,棚应增加电琏移和电渗流的 速疫,煮裂于重金矮鞠薅子兹去除,毽不裂于弱薅子污染甥敦去狳"蚓。 S.2.2通电、添加EDTA对油菜吸收Cd的影响 5.2.2.1通电、添加EDTA对油菜地上鄱吸收Cd的影响
360

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面 警 蒜】2。
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睽A细。l·kg。1
图5.3通电、添加EDlIA对油菜地上部吸收Cd的影响

如图5。3掰示:只添热EDTA时,不管其浓度大小,油菜地上酃对ed的吸收均有所增加。 说明EDTA游纯了土壤中Cd的存在形态,增燕了熏金属的生物奔效性。已有许多研究表露, cd能够增加细胞膜的通透性‘1删,使得EDTA络合物能够穿过细胞膜,进入槭物体,然后由 蒸腾{乍用将重金属由根部运输到植物躲地上部‘¨引。穗同EDTA浓度,不弱电愿处理时,对 油菜遗上都吸收cd的影响不尽稆圊。当EDTA为O+Ommol·kfl的情况下,电魇变化对油菜魄 上部积累的ed没有显著影响。向土壤中添加低浓度EDl’A(即2.5 mmo·kg。1和5.o Inmo·kg-I)

时,总体上遗电降低了濑菜地上部对ed的吸收。溺蔑浓度ED愀<帮lo
32

mmo】,k一)施入

第孤章EDTA、电场协同作用对油菜吸收cd、Ni的影响

土壤后,遴邂均使油菜撼上部积累的Cd大大增热,其中通10V巍流电时,效聚最好。EDTA 的添船浓度为2.5 mmol—k蛋‘和5.0 mmol·kg。时,向油菜根部蕊翻通电会减少漓菜追上部对 cd的吸收。而EDTA的添加浓度为10 H1IIlol-k蛋1时,向油菜根部两侧通电反而会增加油菜地

上部对cd鹣吸收。分桥试验结果可以认为:在邋电熬情况下秀秘入EDTA,ED强首先会被
低压直流电氧化,ED弧被氧化的多少主要和所通直流电压盼大小及通电时闻有关。在本
试验条件下,当EDl’A浓度为10 mm01·kgo电压为10V时,油菜地上部对cd的吸收最大。

5.2.2-2通电、添加EDTA对油菜根部吸收cd的影响

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竹0 .∞丘.均墨鹕如p。硅璐


愁一娜
E0 E2.5 ES.O E】0

EDT^/口∞ol·k91

图s.4通电、添加EDTA对油菜檄部吸收Cd的影响

如图5.4所示:不添加EDTA的情况下,通电与不通电对油菜根部积累的Cd没有显著影 桶;当添热2.5
5.o

mmol·堍。琵D疆嚣,旋着电压豹秀簿,蘧菜投辩对ed藜蔽浚整菝乡;添秀嚣

mmoI·媳“1 EDTIA时,通电使油菜根部积累的cd有所上升;添加10 mmol-k—EDTA时,

通电也使油菜根部积累的Cd增加。

s.2.3通电、EDlA对油菜吸收Ni的影响 5.213。1通电、EDllA对浊菜地上部吸收Ni的影响

如图5.5所示:当ED馘为O.ommol—k菩‘的情况下,电压变化对油菜建上部积累的两没有
显著影响:添加2.5 mmol·k分1 EDTA时,随着电压的升高,油菜地上部对Ni的吸收呈不断

减少的趋势:添热5.O n蝴ol辔91

gI)IA时,通10V粒2科电援使、濑菜地上部积累静Ni含量下

降:添加lo mmo球一EDTA时,通毫均会使油菜谶t部积累的Ni含量大大增加,接近超露

集植物的鼹求。

第五章EDTA、呶场协同作用对油菜吸收Cd、N{的影响

渤 ㈣ ㈨ ㈣ m
。堂.曹\州舡【N箍叫簧


圈5,5道龟、添加E弧A对油菜地上部暇牧Ni煎影响
5.2.3.2通电、EDlA对油菜根部吸收积累Ni的影响

}一

HU EZ.§ Eb.U ElU

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誓1576 删 啦1050 昭525


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EDT^/皿ol-k91

墼5.6遴奄、添翻ED强对油菜壤嚣吸收N{蕊影睫 翅翮5.6所示:当EDTA为0.黼期ol·堍。的清凌下,电趱炎能对演菜裉部积累的Ni没窝驻 著影响;添加2.5 mmol·kg“EDl’A时,通电会大大减少油菜根部对Ni的吸收;添加5.O
mmol·kg’1

BDTA时,通10V和30V电压使油菜根部积累的Ni含最增加;添加10

mmol·kg。

EDTA时,通电会使油菜根部积累的Ni含量有所增加,便于Ni通过根系向油菜地上部运输。

5。3缨瓷

EDTA的加入活化了土壤中的熏金属,增加了重金属的缴物有效性。低压电场不改变 土壤中熬盒属的存在形态,而只加速重金属离子的迁移。 低愿意流电、EDTA可以协同作用提高四川黄芥富集羹愈属cd、Ni的效率。从土壤重 金鬓形态寒藿,修复蓐麴稷鞯土壤申Cd主要以可交换态存在,Ni主要以育褪秘结合拳鞠残 渣态存巍。
34

第蕊章EDTA、电场协同作用对油菜吸收cd、Ni的影响

所有处理的四J||黄芥对cd的吸收均达到了超鬻集植物的要求,其中添加lo mmol·始“ ED|IIA、通lOv直流电时效果最好。掰肖处理的四川黄芥对Ni的嗷收均未达到超富集植物的 要求,其中添加10
mm01·kgd

EDTA、通30V直流电时,吸收效果最好。

第六章不同生长期的油菜对污染土壤中重金属的富集规律

第六章不同生长期的油菜对污染土壤中重金属的富集规律
近年来。芥菜型油柴被广泛地皮用于去除土壤的重金属污染方面‘97鹋】。EDTA对土壤 中重金属姻活化效应及蔟在植物修复中的强化作用也倍受关注【l辄148】。许多研究选择植物 生长42天律为收割时闷}97螨,1蝴,丽油菜胰播种弱成熬大体可划为6个生育时期p5嘲。霹蘸, 不同生长阶段的芥菜型油莱对污染土壤中重金属黼集量变化规律的相关报j麓还很少‘””。识 对EDTA强健重金属污染±壤植物修复时,不同生长翘的芥菜懋浊菜其地上都生物量和整 金属总量的变彳毛艇律尚缺乏研究。 本文向清洁土壤中加入cd和Ni,形成模拟复合污染土壤。通过锰栽试验,研究不同生

长期豹芬蘩型油菜在ED姒作用下,澍污染±壤中C娃、Ni的富紧爆律,为璧念属污染±壤
的植物修复技术提供更完备的科学依据。

6.1材糕鸯方法

6.1.1试骏材料 供试撵携:莽菜登演菜一霆周焚芬(疆下筠穆瀵菜)。 供试土壤采自校生物实验园地, 土壤质地为黄棕壤,pH值为7.6,全氮2.25 g-k一,

全磷0.75 g·k91,全钾17.4 g·kg~,阳离子交换量为215.9 mmol·kg“。土壤全量Cd、Ni分别为
8.07s

f鞋g‘kg。帮29。5£f壤。;呜,。

6.1.2试验设计与实施 采用自然条件下的忿栽试验,试验设2个处理,即①对照,只种油菜,不施EDTA(以

eK表示);③耱整;囊菜,势在段裁懿l溺藏霞5鞋鞋ol·款爹1ED取(以嚣5表示)。每拿筵理重复18
次,每次收割3贫为3次骥复,分6个收割期来收获。 试验用塑料花盆,每盆装风干过筛土壤4.O堍。向土壤中加入营养液补充底肥,每千 克菇子±壤鑫瑟250撙g

N◇珏4瀚3)、 秘撤g酝g(魄S镰)、

l∞掰g

P深嚣2髋>窝287 mg我

(KH2P吼+K2s04)。2天后将重金属溶液与土壤混合,每千克风干土壤加50mgCd2+(cdcl2,2,5
H20)和300 mgNi2+(NiS04·6 H20),充分混匀后在自然条件下稳定10天。10天腊将油菜种子

矗接疆熬鬟筏筮中,每忿激lO粒左右。毫蒡嚣添蘩,每筮蜜l探毒壹穆。、瀣菜生长麓阕绦耱 土壤湿度为田问持水量的60%。按照试验设计,分别在油菜生长28、35、42、49、56和63 天后收获,然后进行植株分析。

第六章不同生长期的灞菜对污染土壤中重垒簇的富集援律

6.1.3样品分析、测试方法 沿地面上1cm用剪刀剪取植株地上部,地上部包括叶片和茎杆,同时取出根部(连带 须搬一起取出)。然爝先用自来水冲洗干净,再翅去离子水瀵洗并烘于,称重。 蘑毒绥于襻鑫瓣S嚣魅。flus-BP6l S蘩滚子分聿厅天平称取0.300铬(不足0。3∞Og戆按实际重 髓计算)左右于聚四氟乙烯高压消解罐中经盐酸一硝酸一商氯酸微波消解后用臼立Z-5000
型AAs仪测定Cd、Ni浓度。

6.2结采与讨论

6.2.1不同生长期油綮生物量的变化

7 8






5 4 3





O l|旺I= O

.甚盘.芒删卜箍q霉
2; 0 28 35 {2 4§ 56 63

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28

35

42

49

56

63

生长期/d

生长期/d

图6.1不同生长期油菜地上部和根部的干蘑变化

从图6.1不同生长期油菜地上部和根部的干重变化可知,2种处理的油菜地上部和根部 予整菠毒生长麓豹甏长不瑟璜燕,疑露滚荣懿遮上赘于羹远遮麓亏二鬏嫠于重,爨蠢较毫兹 冠椴比,这与王激漓等l塔1】不施加EDTA的研究结果一致。从油菜干重可以看出,
各生长

期结束收获植物时,对照的油菜干重始终高于使用ED丁A处理的。但是2种处理的油菜地上 部于重几乎一样,没有显著差异(p>0.05)。2种处理的油菜根部干重虽然在28天和35天的收

获潮对没有显著差舅(妒O.05),毽在随后浆42天窝49天豹收获瀚薅表现出一定的短著差异

(p<O.05)。这说臻,ED鞭豹热久使涟菜横部生长受蜀一定瓣瓣裁{乍震,僮枣予濑菜建上部
具有很高的重金属窗集能力和耐受能力,所以地上部干重没有受到显著影响。

进一步分析不同生长期油菜地上部和根部干重可知,在爿;同生长阶段油菜地上部和根
鄢于重7天内的日增长爨是不同的。2种处理豹油菜地上部和根部干重在不同生长阶段的日

壤长量霓表6。l。姨裘6,l爵淤看密,2秘鲶灌豹洼菜萁每舔7天静于重曩溪长囊鬣大篷都密
≈7

第六章不同生K期的油菜对污染土壤中重金属的富集规律

理在42~49天。这滋暖,EDl‘A虽然瓣裁了漕菜擞部的生长,憾并没有改交瀵菜总静生妖 趋势,油菜仍然具有很高的冠根眈。本试验条件下,2种处瑷的油菜都在42~49天内收敬 可以获得最大的干重日增长量。所以,单从生物徽考虑,油浆生长49天时收获比较合适。
表6.{不嗣生&糕浊蘩蟪上郄和攫嚣瓣于重丑增长鬟(g·筘l-l_d-1)

6。2。2不阏生长赣涵菜魄上帮窝鬏帮瓣重金属浓璇变纯
450 —400

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皇3秘 ≥300



莉 齄 刈

蔷250

誓200 墓150

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50一 28 35 42 49 56





63

生长期/d

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。 28 35 42 《9 SS £3

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28 35 42 49 5£ §3

生长期加

蹙疑期/d

图6,2不同生长期油菜地上部和根部的重金属浓度变化

从图6。2不同生长嬲涟菜遗上部黪根部豹重会属浓度变化艇律可知,隧罄生长期鹃延 长,2稀处理的油菜地上部和根部的麓金属浓度都逐渐下降,谗就是说随饕油菜生物量靛 增加其体内的重金属受剿稀释。而且,使用EDlA处理的油菜地上部和根部中Cd、Ni的浓 度投其曼落遮毫子对照。EDTA豹施瘸大大遗增麴了±壤中重◇属豹可交羧态浓度,提薅
38

第六章不同生长期的油菜对污染十壤中蓬金属的寓集规律

了土壤中重金属的生物可利用性fl婚阻竹。从对照的油菜地上部和根部的重念属浓度变化可 以看出,在本试验条件下,根部的重金属浓度和地上部的熏金属浓度没有显蔫差异 fp>O.05),基本上是禳部的重金属浓度大予魏上部重众璃浓度,这与王激清等|l辩l不施鸯噩 EDTA的研究结果相似。使用EDTA处理时,油菜根部Cd浓度在生长28天的条件下大于地 上部Cd浓度;僚在涟后麓5令生长麓内,禳郝ed浓度郝低于逮上帮ed浓度,蠢显隧蕊生长 期的艇长,降低幅度越来越大。这说明,油菜的生长期越长,EDTA对cd从根部向地上部

转运貔影响越大。镬蠲8转稻捷理瓣潼菜中越魏浓瘦巍对照秘纭:各生长鬏内,溃蘩壤都
Ni的浓度都大于地上部Ni的浓度。使用EDTA处理,油菜中cd、Ni浓度变化的差异蜕明,

ed和驹TA结合螽,可以增热报部缨照骥的邋透性,键避cd然擐部向地上帮转运;掰Ni翻
EDTA整合后,只是增加了油菜根部中Ni的浓度,并没有显著改善Ni从油菜根部向地上部

的迁移。施用ED强更有助于强化cd污染±壤的植物修复效果{l
6.2.3不同生长期油菜地上部和根部的重金属总量变他

461。

吸收重会属总量是油菜檀株体内重金属浓度和植株生物量的综合体现。从图613不间生 长期油菜地上部和根部的重金属总髓变化可知,随着生长期的弼长,2种处理的油菜地上 部和根部的重金属总量不断增大,但最后2个生长期时薅金属总擞变化曲线趋于平缓。6个 生长期内,2矛孛处理的油菜根部吸收的重金耩总量都远远低予地上部吸收的重金属憨量, 这说明油菜吸收的重金属Cd、Ni主鼹分布在地上部,遮和油菜有较大的冠根比一致。
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28 3S 42 49 56 63 28 3S 42 49 56 63

生长疑问

牵长赣艋

例6.3不同生长期油菜地上部和根部的燕金属总最变化
39

簿六章不露生长期的=}爨蘩黠污染土壤中重念瓣靛富集规律

使用EDl'A处璎的油菜地上部和根部的重金属总量远邋大于对照。EDTA的施用虽然抑

制了油菜根部的生长,但它有效地活化了土壤中的重金属,增强了重金属的生物町利用性, 不仅增大了油菜地上部和投部的重金属浓度,两虽使酒菜域上部彝根部的重金瘸憩量也大
大灌麴。

由不同生长期油菜地上部吸收重会属总量的变化可以赣出,不同生长阶段的油菜其地 上部重金属总量7天内的R增长量是不同的。2种处理的油浆地上部吸收重金属总量在不同 生长阶段的只增长爨见表6-2。
表6+2不麓生长麓酒菜逮主弗狻毂耋金演葸量静嚣增&譬(#gp西’·∥)

从表6.2可以看出,2种处理的油浆麓地上部吸cd总量繇隔7天的日增长量锻大值都出 观在42~49天{而油浆地上部吸Ni总量镑龋7天的曰增长量最大值使用EDTA处瑕的出现在 42~够天,黠爨夔撼瀵在35~42天。慧豹寒看,在本试骏条馋下,2嵇处理瓣溜禁在鸵~ 49天内收获可以获褥最大的地上部吸收激金属目增长量。具体分析各生长期溜菜地上部吸 收的重金属总量占63天生长期时油菜地上部吸收重金属总墩的比例,可以看出,在生长49 天时收割油菜比较合适。此时,对照和EDTA处理的油菜地上部中总cd含量分别是整个生 长麓粒95%稳92%;憨N{含量分别为整个生长期豹82%和翰%。

6.3结论

在28天至163天瓣各生长蘩蠹,2耱麓理戆淫菜蘧主罄纛投聱嚣于重夔惹生妖麓懿延长 不断增加,同时油菜的地上部干重远远离于根部予重,具有较高的冠根比。6个生长期内, 对照的油菜干重始终高于使用EDTA处理的油菜干重,其中地上部干重几乎一样,根部干 燕仅在生长后期表现出很小的差异。本试验条件下,单从油菜的生物量来考虑,生长49天 辩收获浊菜毙较台逶。

第六牵不恳生长期瓣i杰菜对污染_士壤中重金璃的塞集援德

麓繁生长期熬盏垂长,2秘处理蛉、蘧菜地上帮帮擞部重金属的浓黢都逐濒下酶;馒媚 EI)1’A处理的油菜地上部和根部中cd、Ni的浓度极显著地高于对照;对照的油菜地上部和
根部的煎金属浓度没有显著差异。使用EDTA处理时;油菜的生长期越长,EDllA对Cd从

根部向地上部运输的影响越大。使用EDl狐处理的油菜中Ni的浓度和对照相依:备生长期 蠢,灌黎校帮獠戆浓度帮太予邈土部辩i静浓度。使臻嚣DTA楚理爱毒动子强纯ed污染±壤 的檀物修复效果。 随誉生长期的延长,2种处理的油菜地上部和根部的重金属总量不断增大:油菜吸收
的Cd、Ni主要分布在地上部;EDl’A处理的油菜地上部和根部的煎会属总量遨远大于对照。

由不同生长期油菜地上部和根部干熏以及油菜撼上部酶重余属慧齄变亿规律,可以看出, 生长49天对毂潮涵蘩毙较合适。魏霹,2耪楚理静渡菜建上都孛蕊cd会量均占整个生长翅 的90%以上,总Ni禽量为整个生长期的80%以上。

4l

第七章EDTA对土壤渗滤液代lc和重金属动态变化的影响

第七章EDTA对土壤渗滤液ToC和重金属动态变化的影响
EDTA对土壤中重金属的活化效应及其在植物修复中的强化作用已倍受关注[152。15 31。但 是EDTA活化土壤中重金属时,容易使重金属的EDTA络合物向地下水迁移,对地下水构成 潜在的污染威胁‘77,”…。曾有学者研究了无植物生长时,EDTA对土柱渗滤液中1Dc和重金 属的变化[148,”51。但目前对EDTA强化重金属污染土壤植物修复时,土壤渗滤液中1Dc和重 金属的动态变化则缺乏研究。 本文向清洁土壤中加入cd和Ni,形成模拟复合污染土壤。通过柱状盆栽淋溶试验,研 究在相同淋洗量的条件下,不同浓度EDTA对土壤渗滤液中1DC和重金属动态变化的影响, 以了解植物修复时EDTA对土壤中重金属的迁移作用及其环境风险,为重金属污染土壤植 物修复的有机调控提供完备的科学依据。

7.1材料和方法

7.1.1供试土壤及重金属处理 供试土壤采自校生物实验园地,为黄棕壤,pH7.6,其全量cd、Ni分别是O.078 mg‘蚝~、

29.5mg·kg~。试验外加重金属cd2+(cdcl2·2.5H20)和Ni2+(Nis04·6H20)量分别为50mg·k一
和300 mg·kg一,均以分析纯重余属盐溶液态加入。

7.1.2试验设计与实施 试验共设4个处理,即①对照,不种植物,不施EDTA(以cK表示);②种植植物,不施 EDl’A(E0):③种植植物,施用5 mmol·k百1EDl’A(E5);④种植植物,施用10 m01.kgdEDTA(E10)。每处理重复3次。试验用塑料花衙,其上缘直径15.0 cm,底面直径11.O
cm,高18.O cm,每盆装风干土壤1.5虹。将油菜种子直接播撒到花盆中,每盆撒播10粒左

右。出芽后问苗,每盆留1株植物。油菜生长期间保持土壤湿度为田问持水量的60%。油 菜生长28天后,加营养液追肥。油菜生长42天后,加入不同浓度的EDTA溶液,调节土壤 湿度至田问持水量的60%,平衡1天后用去离子水淋沈,花盆下放一塑料盆收集渗滤液。 每次淋洗量为280 ml,相当于每千克风干土每次淋洗187 m1,淋洗液pH控制在7.6。因淋洗 速率不同,各次收集渗滤液的间隔天数也不相同。在首次淋洗后第1天收集第1次渗滤液, 以后分别在首次淋洗的第2、3、4、6、9、13、18、24、31、39、48天收集第2至第12次渗 滤液。
42

第七章EⅨ噙对±壤渗滤液TcIc和重金耩韵悉变诧的影响

7.1.3样品测试分析方法 测定12次渗滤液的总有机碳(TOC)和全量Cd、Ni浓度。渗滤液TOC采用Tekmar

Doh黝annA弦llo 9∞O—Toc倥测定;渗滤液全量ed、Ni用疆立Z-5∞OAAs仪测定。

7.2结果与讨论

70。l

TOc淮失量动淼燮纯 将每盆每次淋洗詹渗滤液T()e浓魔与渗滤液体积耨黎,蒋除融每盆风干±重(即

1.5蚝),得到单位质燧土壤淋洗单位体积去离子水后的Toc淋失量。图7.1为不同浓度EDTA 对备次淋洗时TOC淋失量动态的影响。

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辩洗量,m}k菩1±

图7.1

EDTA对Toc淋失量的动杰影响

圈7。l显示,剐歼始淋洗时,有油蘩生长的1’oc淋失量照箸大于对照(p<0,05);随着淋

浚鲞翡壤麓,有、淫菜生长夔强}c逐滚下簿,最惹蟊对照无熬著差异◇>0奄鹭。露懋,毒洼
浆生长时,土壤中可溶性有机碳主要来自植物根系分泌物115扪。5

mmol·k—ED讯处理时,

土壤渗滤液中7roC的淋失量显著高于对照和不加EDTA的处理。10 mmol·kg。EDTA处理时, 土壤渗滤液中TOc的淋失量极显著高于对照和不加EDTA的处理。但到淋洗壤为1496

棘·k一±对,热ED豫豹蒋处理Toc该次游失量与不趣ED’胍豹处理和对照熬蓑羟绞,l、。 ∞c鲍淋失量麦要萦中在淋洗量鸯1309
ml·k一±的过稳审,诧时添翔5 mmol+k岔1帮le

nHn01·kg。1EDlA处理的T0c淋失量分别为总量的88.35%和92.68%。随着淋洗次数的增加, 可被淋洗的有机碳爨减少,到总淋洗量为2244 ml·妇。1土时,加EDTA的两处理与不加EDTA 的处理和对照没有麓努(p>O.05),含量识非常低。对照处理盼Toc港失量为5.06 mg·k手1±, 露漓菜生长簿为lo.62

mg·k誊1±,5黼ol,羹矿EDI’A楚疆茺l毒.05攥g-受≯1±,lo
43

第七章EDlA对土壤渗滤液TDc和熬金属动态燮化的影响

mm。l·酶4固稻。楚爨为22.5l瓣gt廷。主。这与吴茈攀等‘15霹无穰懿生长时懿翡凝程经。不嚣
的是:有油菜生长时,前两次TOc的淋失量并不是最高的,一般在第3次才出现峰值。从

Tc}c的实球测量值发现,翦两次渗滤液中阳C的浓度缀高,但由予植物根系可以涵养水分,
渗滤液的体积较小,因此Toc的总量不离,表现为曲线先上舞,而后下降。EDTA处瑗时, 第3次淋洗以后(包括第3次)的TOc淋失量随去离子水用量里指数曲线下降。EDTA在土

壤渗滤滚中熬释放褒霉謦合撵数方稳:5秘毽ol嚷f’ED强鲶淫薅,稻c(mgt蟊蓼1主产
271.41e。o 313”(R=o.9750,n_12,p<o.叭);10

mmol·kgHlEDTtA处理时,Toc(mg·kg一‘土)=

521.2le’o‘3∞1”蕊=O.948l,n=12,p<O.01),式中V为去灌子水用量。
7.2.2

Cd、Ni淋失爨动态变仡 与TDc淋失量的计算相似,将每盆每次淋洗后渗滤液重金属浓度与渗滤液体积相黎,

再除淤簿忿风予主蕊,得到擎位矮量主壤淋洗蕈位髂税去离子承后静重金溪漆失量。







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EDTA对Cd、Ni漤失爨的动态影嘲

各次淋洗后cd、Ni淋失量的动态变化(圈7-2)与Toc的变化相似,说明渗滤液中的cd、 Ni主要以EDTA有机结台态存在的。EDTA进入土壤后,不仅可以增强土壤的酸度使重众属 的可滚态含量辔大,蠢量还改变土壤对熏金属斡啜瓣~解吸行为簌焉健送麓在土壤中静溶 出及向地下水的迁移【”71。从阑7.2可以看出,对不种植物的污染土壤进行淋洗时,cd的淋

露七章Ⅸ臻≮对±壤渗滤液约c积重金弱渤态变健豹影响
失量非常小,在淋洗摄为2244 ml·k分1土的过程中cd淋失总凝仅为o.31
mg·k gwl,在淋洗量为

1683ml-kg。1土以后的渗滤液中,cd含撼已检测不出,记做Omg-kg~。在淋洗仞期,有油菜 生长的cd淋失量显藩大于对照(p<0。05),后随着淋洗量豹增加逐渐减少至和对照无差异。 露踅,有淫菜生长瓣,洼菜裰系分泌懑瓣/l、分子畜程酸嚣像了主壤中戆重袅嚣,鼓嚣增大 了渗滤液中的重金属淋失量。初次淋洗时,ED.I.A的施用极髓著地增加了cd的淋失量,对
照为o.09 mg·k一,只种植油菜为o.61 mg·kg一,种植油菜又施加5 mm01.kg。1和10 mm01-蚝。1 EDTA处理分别为1.5l mg·k91和2.16“蝶·k91。随着淋洗量姻增加,EDTA处理的渗滤液中

ed戆漤失量先璜翘嚣减少,这和K}C懿变纯翘簿槎{照。是囱手i鐾l菜裰系对承鸯~定豹涵养
俸庵,使渗滤液的体积较小,虽然重金满浓度很大,僵冀憨爨还是缀小。Kedz{orel(等人ll弼l 的室内模拟试验研究了不同EDTA处理殿淋洗方式下土壤Cd和Pb淋洗过程并进行了方程的 拟合,发现淋洗量为土壤孔隙量的两倍体积时渗滤液cd浓威达到最大,以后随潜淋洗量的 增大Cd迅速下降,这帮本试验的结果秘似。Ni的每次淮失鬣变纯援律与cd稷缎。由图7,2

冒冤,E髓A对cd、Ni翁影睫主要在海淀瓣翁赣,漤洗量受13转9瑚ltkg‘±时,添熬5檄molt穗4
和lo

mmol·k—EDTA处理的cd淋失量分别为总量的85.77%和90.33%,Ni淋失爨均为总量

的92%。EDTA处理第3次淋沈以后(包括第3次)的重愈属淋失量随去离子水用量呈指数 曲线下降。土壤渗滤液中重金属含量符合指数方程:5

mm01.k—EDTA处理时,cd(mg·k一)-

12.舛e.。3925飞R=o.9514,珏-12,p四,o珐瓣i∞g≮参1产97。93l一‘3鼢V(R=o。96笛,n—12,争固。01);
lO

mmol-kg_1 EDTA处理时,cd(mg·醣。1)=26.931e‘848s2。(R=O.9752,n=12,p<O.01),

Ni(mg·昭。)=162.78e加3946”(R=0.9832,n=12,p<o.01),式中v为去离子水用量。可见,在施用 EDTA的初期,重金属极易被EDTA溶解而向地下水迁移。阂此,在进行污染土壤植物修复

豹嚣D强调控对,薅业因EDTA麓用露引起重金属漆溶迁移豹关键时裳在ED儆藏入螽豹2
蠲雨。

7.3结论

施眉EDTA极显藩地增加了土壤渗滤液中的Toc,虽渗滤波中粥Ic的淋失纛隧ED讼浓
度的增大而增加。EDTA处理时,第3次淋洗以后(包括第3次)的TOc淋失量随去离子水 用量呈指数曲线下降。在加入EDTA48天后,士壤渗滤液中TOc仍然高于对照处理。 萎DTA静旌翅大攥凌地增翔了土壤渗滤渡中的cd、Ni,拣誊EDTA施翅量熬趱龆,渗滤

第七章EDTA对土壤渗滤液Toc和重金属动态变化的影响

液中cd、M戆含量增大。EDTA处理篇3次淋洗以艏(包括第3次)的重金属鞋末失量也随去 离子承焉辍呈指数益线下降。重金稀浓度在1个弱围迅速下降,黻后趋予稳定。甭EDTA调 控重金属污染土壤植物修复时,容易使重金属的EDTA络合物向地下水迁移,存在污染地 下承的环境风险。防止嫩EDTA旌用嚣引起重金聪潍溶迁移的关键对期在EDIA施入后的2
周内。

第八章全文总结

第八章全文总结
8.1研究结论

针对新乡市某些污滋农田受熏金属cd.Ni污染严熏,我们通过盆栽试验,研究了翔何 有效地对其进行植物修复和植物修复可能存在的环境风险。试验后,总结出以下结论。 新乡市静整金属污染已经严重彩响到耨乡遣区蔬菜静晶质。在所检测豹66个蔬菜祥晶 中cd、cr、Pb、cu、zn的合格率分别为54.54%、90.9l%、45.45%、100%、81.82%。蔬

菜重念藩污染圭螫表褒凳Cd、秘黪污染,且翔污染较Cd污染严纛。ll秘蔬菜中,除懑经糠
的综合污染指数低于O.7以外,其它蔬菜的综合污染指数均大于O.7。西葫芦和蒜苔受到重

金漏中凄污染,毒菜、芹蒺、蕊蓑、、洼麦菜穗黄瓜受型重金矮辍发污染,菠菜、黑囱菜帮 花椰桨处于警戒线上。为满足人们对高品质蔬菜的要求,保障人们的身体健康,应加强安 全蔬菜的市场猴入镑8度,切断重金属污染蔬蘩的来源。闷时根援其种植地嬲±壤重金属含 量,采取有效的方法修复、改良土壤。 袋用EDTA辅助四川麓芥对cd州i复合污染±壤进行植物修复时,5,0 mmol·kg。的EDTA

最台邋:此时,霞『||黄芥怒镉的越誊集植穆、丽只是镰的耐性植物。ED鞑加入土壤l周后,
活化了四川黄芥根际土壤中的镉和镍。所有缝过处理的根际土壤中镉以可交换态为主,镍

敬残簸态为主。国TA显著增鸯l镉瞻±壤两鞠朋黄莽德上部酶迂移。
采用柠檬酸辅助四川黄芥对cd悄i复合污染土壤进行植物修复时,柠檬酸的加入没有

饔曼羧善嚣媸焚芬对镊斡毅浚,毽2.5舳o|·蟮1錾柠檬羧可佼窭lj||黄莽对镶懿毅收这羹超
富集植物的要求。此时,四川黄芥是镍的超甯集植物、其对镉的吸收也部分达到超宙集植 物豹要求。柠檬簸搬入±壤1周后,±壤中可交换态锈遽着毒宁檬羧浓度的壤翅两减少,碳 酸盐结合态镉的含量反而增大;备形态镍的含量没有太大变化。Ni—cA螯合物可能怒Ni向 四川焚芥地上部运输的主簧方式。 低压直流电、EDTA可以协同作用提高四川黄芥富集重金属cd、Ni的效率。EDIA的加 入活化了土壤中的重金属,增加了道金属的生物有效性。低压电场不改变土壤中重奄属的 存在形态,而只加速重金耩离子的迁移。所有处理的圆用黄芥对Cd的吸收均达虱了越富集 植物的要求,其中添加lO mm01·k西1 EDTA、遄10V直流电时效果最好。所有处理的网川黄 芥对Ni的吸收均未达蚤怒密集植物稚要求,蓑中添葫lO
吸收效果最好。
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EDTA、遴30v壹滚邀对,

第八章全文总结

在28天到63天的各生长期内,随着生长期的延长。EDllA处理和对照的油菜地上部和 根妻|j黥于重随_羲生长期熬延长不凝增加:2耪处理的浊菜地上部秘根部爨金属的浓度都逐 渐下降,EDIlA处理的油菜地上部和根部中Cd、Ni的浓度极显著地高于对照;2种处理的油 菜地上部和根部的重金属总量不断增大,EDl’A处理的油菜地上部和根部的重金属总量远 远大于对照。综合考虑,生长49天时收割油菜眈较合适。此时,2稀处壤的油菜地t部中
总Cd含量均占艇个生长期的90%以上,总Ni含量为整个生长期的80%以上。

精EDTA调经重会属污染±壤植物修复辩,容翕使重金属的EDTA络台物向蟪下承迁 移,存在污染地下水的环境风险。施用EDTA极显著地增加了土壤渗滤液中的TOC和cd、

殛含燕,量它们随E鼹A浓度熊鬻大蔼增翻。琶蕊A楚遴薅,第3次漭洗良麓(毽瑟繁3次)
的重融属淋失缀和TOc淋失量都随去离子水用量呈指数曲线下降。在加入EDllA 48天后, ±壤渗滤滚中联)c仍然疯子踺照娥遴。重衾满滚凄杰1个蜀内遗速下降,以惹趋予稳定。 防止因EDTA施用而引起灌金属淋溶迁移的关键时期在EDTA施入后的2周内。

8.2创新点

本研究最大的特点在于它是以实际存在的环境污染一新乡市某些污灌农田受Cd-Ni污 染严踅为研究对象,不仅对它引起豹其它污染情况进行了筒单的监测与测定,而且对它进 行了污染治理和风险评价,并在实验室内取得了很大进展。 本研究首次将芥菜型油菜一四川黄芥成用于cd.Ni复合污染±壤的植物修复中,并通

过一些辅助措施(比如施加E矾A、柠檬酸,遥低压露流电等)来强化冀修复效暴。本研
究首次以修复植物的生长期为影响修复效果的主要因子,对修复植物中积累的重金属量随 生长期的交纯逶雩亍了探讨。本磅究遴过禧秘修复的环鳞城险试验,首次撬瀣了蠡{霹避免霆 使用EDTA而引起的重金属向地下水的迁移。

8.3展望

随着社会的发展,我国土壤重金属的污染来源更加广泛,污染形态F1趋多样,蓬金属 污繁主壤魏瑟积在逐滚扩大,程凌凌不断翅深,急切黉要畜戏熬蠢效豹缓耪渗复技本糖璐 市场化应用。服然我国对植物修复的研究起步较晚,但我国是一个植物生物多样性十分丰 富的黧家,植物类型众多,通过大量豹筛选王终肯定能找到适合本土接广耪植的超鬻集植
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第八章全文总结

物,如上丰富的农业经验和传统的糖耕缀作,对漾金属污染土壤植物修复购大规模使用将 会起到更大的促进俸露。 通过实验室研究,我们发现对黧会属污染土壤进行治理和修复十分重鼷。其中,植物 修复技术测翅植物原位处理污染±壤,便环境污染通过“绿色”治理技术褥以恢复,是一种 前景广泛、能有效处理煎金属污染主壤的实用技术。今后很长~段时间植物修复的研究热 点仍将集中在超富集植物的筛选与优化上。为提简植物修复效率也可以尝试将植物修复技 零和其它修复技术联合激发挥各自的优势。铡如:化学试剂诱导、电刺激、磁感应等,这 将有助予掰展植物修复的实施领域和应用前景。 土壤中重金属的生物有效性及潜在毒性也是土壤污染及其修复研究的主要内容。在污 染豹农爵,主态系统中重食属豹生物蠢效性或毒性不仅取决于熏众疆在土壤溶液孛的浓度、 形态,而飘还取决于萁从土壤固相向液相的释放容量。由于土壤特殊的复杂环境,人工模 拟污染土壤中的重金属形态分配及化学行为与自然条件下污染土壤的情况有~定出入,实 验室豹磅戴结果与实际应震还有一定差距,今后逐有壤多工律黉傲。

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攻读硕士学傅期间发表的论文

攻读硕士学位期间发表的论文

l。EDTA对土壤渗滤液中TOC和重金属动态变化的影响.《土壤》,出版中; 2.EDl ̄A、柠檬酸对Cd、Ni污染土壤植物修复的影响.《农业环境科学学报》, 出舨中;

3.新乡市郊区蔬菜中重金属污染状况与质量评价.《河南师范大学学报》,审
理中;

4。不同生长期的、漓菜对污染土壤中重金属的富集规律.在投;
5.EDTA、电场协同作用对四川黄芥吸收镉、镍的影响.在投。

致谢





谴此毕业论文完成之际,谨向所有指导过我的老师,向支持我鼓励我的 同学、朋友,向无怨无悔默默支持我的家人表示深深的感谢! 感漆导帮王擎锋善4教授对本人的赣心指导,王磐烬对我媳实验争生活给 予了极大的支持和荧怀,使我的学业能顺利完成。同时王老师严谨的治学态 度和正直、谦逊的为人处事使我受益噩浅。临近毕且k之计,特此对王老师表 示衷心的感谢! 感谢环保教研整的全体老师,特别是樊静教授、孙剑辉教授、范顺利副 教授、郑立庆老垮、鼹庆祥老绛、潘峰老搿在生活和学习中给予的关海争帮 助!感谢陈得军老师在实验测试方面给予的帮助!感谢每一位曾热情帮助过

我的河南师范大学2003级研究生同学!
感谢朱桂芬、物艳琴、皮运清、史选、师东阳、崔倩、崔茨、王磊等人 在实验上给予的帮助! 最麝,感逡鼹有鼓励和荚注我成长著给予我帮劫和支持戆亲人争朋友! 感谢你们!

冯颖俊
2006年5月

独创性声明
本人郑重声明:所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外, 论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果,也不包含为获得河南师范 大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对 本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。

签名:冱勉丝

日期:墟』:2笸。旦』

关于论文使用授权的说明
本人完全了解河南师范大学有关保留、使用学位论文的规定,即:有权 保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘,允许论文被查阅和 借阅。本人授权河南师范大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数 据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 (保密的学位论文在解密后适用本授权书)

签名::§勉.缝.导师签名:

王堡婆

日期:独&:碰,碰

镉、镍复合污染土壤的植物修复技术及其环境风险研究
作者: 学位授予单位: 冯颖俊 河南师范大学

相似文献(3条) 1.学位论文 刘小红 九华铜矿重金属污染调查及耐铜植物的筛选、耐性机理研究 2005
Cu既是植物生长发育必需的微量营养元素,又是环境污染的重金属元素。而铜矿的开采及冶炼是环境中铜污染的主要来源。采矿产生的大量废弃物 和废水经排出后,对矿区附近的农田土壤和作物都有不同程度的污染。本文选取江苏九华铜矿区,对其农田土壤、作物的重金属污染状况进行了详细调 查。结果发现,在所有采样点中,将近一半的土壤全Cu含量超过我国土壤环境质量三级标准。其DTPA提取态Cu含量的平均值为117 mg/kg。作物可食部位 中Cu超标率达67.46﹪。而通过PI的综合分析也发现,PI>1.0的土壤样品占57.3﹪,这说明该区的重金属土壤复合污染也较严重。

2.期刊论文 杨传杰.魏树和.周启星.YANG Chuanjie.WEI Shuhe.ZHOU Qixing 植物修复重金属与多环芳烃污染土壤 强化措施研究进展 -世界科技研究与发展2009,31(2)
重金属和多环芳烃是土壤环境中的重要污染物,其复合污染土壤的修复已成为环境科学研究的热点问题.植物修复技术是目前修复土壤复合污染重要 方法之一,但植物本身修复能力有限,需借助化学、微生物、基因工程等手段对其修复效果进行强化.本文对国内外近几年来植物修复重金属-多环芳烃复 合污染强化措施研究成果进行综述,并重点讨论了植物根际生长促进菌及菌根在强化修复中的应用,在此基础上对未来该领域需要深入研究的科学问题进 行了阐述.

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当前,电子垃圾已成为世界上增长速度最快的固体废弃物。在我国,进口的和国内淘汰的电子垃圾数量都十分巨大。随着近年来经济的飞速发展 ,我国对各种原材料的需求急剧增加,回收废弃物资,利用再生资源是解决目前我国资源困境的一种有效途径。由于电子垃圾中80%~90%的物质是有 价值可利用的,在原材料需求和经济效益的驱动下电子垃圾拆解业在我国沿海地区迅速发展.特别是广东贵屿和浙江台州已发展成国内两个最大的电子垃 圾拆解基地。由于拆解行业发展初期的一些不规范拆解方式,导致废旧电子产品拆解影响区土壤出现污染现象,并表现出由单一污染向复杂性、复合型 污染转变。本研究对长江三角洲典型废旧电子产品拆解区周边农田土壤污染状况进行系统的调查研究,明确该区农田土壤主要污染物质的含量及其分布 特征,并以该区典型污染源影响的严重复合污染农田土壤为研究对象,开展室内模拟和田间调控修复试验研究。主要得出以下结论: (1)该区5个主要污染源附近土壤中可检测出19种多氯联苯同系物,检出率高达100%,其总量范围为0~10611μg/kg,n=114。不同污染源周边土壤 多氯联苯含量不同,其中酸洗源影响土壤的多氯联苯含量在15.07~1061μg/kg,废弃物品拆卸源为8.12~110.9μg/kg,变压器拆卸源为 37.45~104.1μg/kg,焚烧源为8.20~135.9μg/kg,冶炼源为0.92~143.1μg/kg。不同污染源影响下不同土地利用方式土壤的多氯联苯积累也存在较 大差异,其中水田土壤的多氯联苯含量(平均值为98.97μg/kg)>菜地土壤(平均值为40.35μg/kg>林地土壤(平均值为10.63μg/kg)。从迁移规律上看 ,该区焚烧源及冶炼源的土壤多氯联苯可能存在随着大气干湿沉降迁移的方式,在盛行风向上存在一定运输过程,而酸洗源周边土壤的多氯联苯分布可 能主要受污水灌溉的造成,废弃物拆卸源和变压器拆卸源土壤多氯联苯分布无明显规律,这与废弃物拆卸、堆放点位污染有关。 (2)该典型区农田表层土壤Cu、Cd、Pb、Zn.全量范围分别为11.2~721.2mg/kg、0.3~15.3mg/kg、5.0~1.57.2mg/kg、53.5~758.2mg/kg,其平 均值分别为115.1mg/kg、1.9mg/kg、51.8mg/kg、209.8mg/kg,均明显高于浙江省该地区土壤背景值 (Cu:19.8mg/kg,Cd:0.20mg/kg,Pb:24.5mg/kg,Zn:84.8mg/kg)。与国家土壤环境质量二级标准相比,供试土壤Cu、Cd、Zn全量平均值分别超过 了土壤环境质量二级标准值(Cu:50.0mg/kg,Cd:0.30mg/kg,Zn:200.0mg/kg)的2倍、6倍、1倍。Pb未超过土壤环境质量二级标准值 (Pb:250.0mg/kg)。已经对当地环境产生了危害。并且各污染源土壤重金属的迁移规律不同,酸洗源和焚烧源存在盛行风向上的迁移过程,变压器拆解 和废弃物拆解迁移规律比较类似,冶炼厂主要造成Zn的污染,在各个方向上都有迁移现象。该地区存在多种重金属和有机污染物复合污染的现象,并且 其污染来源较为复杂。 (3)初步探讨了多氯联苯和重金属复合污染农田土壤的多目标修复措施。通过施用酸化改良剂(石灰)和重金属钝化剂(钙镁磷肥)再配合合理的耕作管 理措施降低污染土壤速效态重金属的含量,从而降低土壤重金属Cu、Cd毒性,并且提高土著微生物活性提高其有机污染物多氯联苯的降解效率,实现多 目标修复。酸化改良剂(石灰)的施用量经过初步试验确定为120kg/mu,重金属钝化剂(钙镁磷肥)30kg/mu,可以达到比较好的修复效果,并且可以为植物 提供较好的土壤环境,并为进一步进行植物修复打下基础。

本文链接:http://d.g.wanfangdata.com.cn/Thesis_Y885269.aspx 下载时间:2010年6月23日


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