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汞镉砷复合污染土壤的植物修复研究——以蜈蚣草为例

文献类型:学位论文

作者罗沐欣键
答辩日期2019
文献子类硕士
授予单位中国科学院大学
授予地点中国科学院地球化学研究所
导师仇广乐、张军方
关键词 蜈蚣草 添加剂
其他题名Study on phytoremediation of mercury, cadmium and arsenic polluted soil —— a case of Pteris vittata
英文摘要

植物修复技术用于修复重金属污染土壤是当前的研究热点,由于植物修复过程需要施加添加剂以提高修复效率,继而添加剂的选择也成了植物修复技术中的重要一环。同时,作为As超富集植物的蜈蚣草还存在着富集Cd和Hg的潜力。因此本研究旨在通过室外盆栽试验模拟蜈蚣草搭配添加剂修复汞矿区重金属复合污染土壤的实际情况,找出与蜈蚣草搭配效果最佳的添加剂,为开展田间修复试验奠定基础。土壤取自贵州万山汞矿区,并未进行过磨细处理,培植盆栽也是放于室外。通过盆栽培养试验研究磷酸二氢钙、磷酸二氢铵、EDTA、柠檬酸、草酸、EDDS、硫代硫酸铵、纳米TiO2及其混合搭配对土壤理化性质、蜈蚣草生理指标及植株各部分吸收累积Hg、Cd、As的影响,得到结论如下:1)不同添加剂引起了土壤理化性质的改变和在一定程度上活化了土壤中的Hg、Cd、As。在植物修复过程中需要增加土壤pH时,可以单独施加磷酸二氢钙或让磷酸二氢钙搭配EDTA、硫代硫酸铵。此等措施都能较大幅度地提高土壤中的pH;若需要减少pH,可以使用EDTA、EDDS、磷酸二氢铵+柠檬酸或磷酸二氢铵+纳米TiO2的添加方案,效果显著。对土壤有机质而言,磷酸二氢铵+柠檬酸对有机质的增加影响最为显著,磷酸二氢钙+EDDS对有机质的减少影响最显著。磷酸二氢钙搭配多种试剂都能够促使土壤中可交换态Hg、Cd、As的含量增多,特别是磷酸二氢钙+EDDS的组合能够同时促使土壤中Hg、Cd、As的可交换态含量较大幅度地增加。2)纳米TiO2、磷酸二氢钙+EDTA、磷酸二氢钙+柠檬酸、磷酸二氢钙+硫代硫酸铵和磷酸二氢铵+EDDS均能较大程度地提高蜈蚣草的生物量。而硫代硫酸铵、磷酸二氢铵+EDTA和磷酸二氢铵+硫代硫酸铵对蜈蚣草的生长有显著抑制作用,导致其生物量低。3)蜈蚣草自身对Hg就具有较强的累积能力和耐受性,蜈蚣草在磷酸二氢钙+柠檬酸的作用下大量累积Hg,体内Hg含量高达7.7mg/kg。对蜈蚣草吸收土壤As的能力提升显著的添加剂效果大小排序为磷酸二氢钙+柠檬酸>磷酸二氢钙+硫代硫酸铵>磷酸二氢铵+纳米TiO2>磷酸二氢钙+草酸>磷酸二氢铵+草酸。其中硫代硫酸铵+磷酸二氢钙的使用则能在促使蜈蚣草大量吸收Hg的同时保证其产生较佳的转运效果(转运系数为1.1)。磷酸二氢铵+草酸的组合对蜈蚣草吸收和转运土壤中的Hg也具有促进作用,其地上、地下部分能分别达到2.2mg/kg和2.5mg/kg,转运系数约为0.9。磷酸二氢钙+柠檬酸可使蜈蚣草根系对Hg的吸收积累能力大大提高,根部Hg含量高达12.5mg/kg。4)单独添加磷酸二氢钙明显增加了蜈蚣草吸收土壤中Cd的效果,植物体内Cd含量高达6.6mg/kg。对蜈蚣草吸收土壤Cd的能力提升显著的添加剂效果大小排序为磷酸二氢钙>磷酸二氢铵+EDTA>EDDS>硫代硫酸铵。纳米TiO2对蜈蚣草吸收Cd有抑制作用,致使蜈蚣草体内Cd含量只有0.7mg/kg。磷酸二氢钙+EDDS、磷酸二氢铵+EDDS能有效提升蜈蚣草体内转运Cd的能力,转运系数分别为1.1和1.8。5)对蜈蚣草吸收土壤As的能力提升显著的添加剂效果大小排序为磷酸二氢钙+柠檬酸>磷酸二氢铵> EDDS>磷酸二氢钙+硫代硫酸铵。而硫代硫酸铵、磷酸二氢铵+EDTA、磷酸二氢铵+草酸和磷酸二氢铵+EDDS则是较大程度地限制了蜈蚣草对As的吸收效果。在磷酸二氢铵+草酸的作用下,蜈蚣草体内As的含量只有4.1mg/kg,约为空白水平的1/3。在添加磷酸二氢钙、EDTA、草酸、纳米TiO2、磷酸二氢钙+硫代硫酸铵、磷酸二氢钙+纳米TiO2、磷酸二氢铵+柠檬酸、磷酸二氢铵+硫代硫酸铵或磷酸二氢铵+纳米TiO2的土壤中生长的蜈蚣草除了体内As含量高,其富集系数和转运系数均大于1。纳米TiO2作为添加剂时,无论是其单独添加,还是与磷酸二氢钙和磷酸二氢铵搭配使用,都促使了蜈蚣草对As富集与转运的能力显著提升。单独添加硫代硫酸铵或磷酸二氢铵+草酸抑制了蜈蚣草对As的富集效果。6)施加磷酸二氢钙+EDTA和磷酸二氢铵+EDDS时,修复Hg污染土壤效果最佳。土壤Hg含量减少了0.06mg/kg,修复效率为0.12%和0.11%,为不添加试剂时修复效率的2.5倍。添加EDDS、磷酸二氢钙+EDTA和磷酸二氢钙+纳米TiO2的土壤中Cd含量减少0.04mg/kg、0.07mg/kg和0.07mg/kg,蜈蚣草修复Cd污染土壤的效率分别为0.31%、0.49%和0.54%,远超不使用添加剂的情况(0.07%)。在施加了磷酸二氢钙+EDTA的土壤中,蜈蚣草对As污染的修复效率最大,可达2.78%,远远超过空白水准(0.76%)。7)蜈蚣草在修复土壤中Hg、Cd、As时,磷酸二氢钙+EDTA是提升蜈蚣草对这三种重金属修复效率的共同最佳添加剂。实际的重金属污染往往不是单一元素超标,而是多种重金属复合污染。所以磷酸二氢钙+EDTA的组合是修复Hg、Cd、As复合污染土壤的潜在适宜添加剂。对于不同污染比重的Hg、Cd、As污染土壤,可考虑针对性的添加剂,如选择磷酸二氢钙+硫代硫酸铵作为蜈蚣草修复以Hg污染为主的复合污染土壤的添加剂。

语种中文
页码43
源URL[http://ir.gyig.ac.cn/handle/42920512-1/10762]  
专题地球化学研究所_研究生
推荐引用方式
GB/T 7714
罗沐欣键. 汞镉砷复合污染土壤的植物修复研究——以蜈蚣草为例[D]. 中国科学院地球化学研究所. 中国科学院大学. 2019.

入库方式: OAI收割

来源:地球化学研究所

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