木本泥炭对植烟土壤镉赋存形态及生物有效性的影响

来源 :湖南农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:kitty1973
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我国土壤的镉点位超标率为7%,镉污染治理不容忽视。通过改变镉的赋存形态,降低其生物有效性是镉污染治理的有效途径之一。木本泥炭富含腐殖酸,具有丰富的羟基、羧基等官能团,且疏松多孔,比表面积较大,吸附性能较好,是一种潜在的土壤重金属修复剂。本论文研究了木本泥炭对Cd(Ⅱ)的吸附性能,探究了木本泥炭对土壤中各形态镉含量的影响,并以K326烟草为模式植物,验证了木本泥炭对镉污染土壤的修复性能。主要内容如下:(1)研究了木本泥炭对Cd(Ⅱ)的吸附性能。探究了溶液pH值、木本泥炭用量、温度、Cd(Ⅱ)初始浓度和共存离子对木本泥炭吸附Cd(Ⅱ)性能的影响。结果表明,木本泥炭对Cd(Ⅱ)的吸附量随溶液pH值的增大、温度的升高而增大;在室温、pH=6的条件下,0.8 g·L-1木本泥炭对50 mg·L-1Cd(Ⅱ)的吸附量为19.58 mg·g-1;0.20 g木本泥炭对25 mL 50 mg·L-1Cd(Ⅱ)的去除率达99.94%,残留的Cd(Ⅱ)低于镉排放限量;共存的Cu2+、Zn2+、Ca2+、Mn2+、Mg2+和K+离子会干扰Cd(Ⅱ)吸附,导致木本泥炭对Cd(Ⅱ)的吸附量下降;木本泥炭吸附Cd(Ⅱ)符合准二级反应动力学,其吸附等温线符合Langmuir吸附模型。木本泥炭吸附Cd(Ⅱ)是一个吸热熵增的过程,木本泥炭在268 K以上能自发地吸附Cd(Ⅱ);(2)采用土培试验,研究了木本泥炭添加对土壤镉的赋存形态和土壤pH值的变化动态。结果表明,在含镉量为2.49 mg·kg-1的土壤中添加3%、5%和10%的木本泥炭后,短时间内会引起土壤pH上升,pH增加值与木本泥炭添加量正相关,之后逐渐下降,至培养90 d后,各木本泥炭处理土壤pH值与对照组间均无显著性差异(p<0.05);随着培养时间的延长,土壤中可交换态镉含量逐渐降低,而可还原态、可氧化态和残渣态镉含量则逐渐增加,变化的幅度与木本泥炭添加量正相关。土壤中施加3%、5%和10%的木本泥炭共培养120 d后,可交换态镉含量分别降低为对照的0.47、0.33和0.15倍,可还原态镉和可氧化态镉分别升高了75.82%、83.52%、98.90%和36.73%、39.27%、45.45%,残渣态镉则分别升高了8.33%、11.90%和22.62%,镉活性指数由1.41分别降至0.38、0.25和0.11。(3)采用盆栽试验,对木本泥炭的镉污染修复效果进行了验证。在总镉量分别为0.50 mg·kg-1和1.47 mg·kg-1土壤中施加1%、2%和3%的木本泥炭,15 d后,移栽K326烟苗,90 d后采摘各部位,研究了木本泥炭处理对烟草上部叶、中部叶、下部叶、茎和根部镉含量的影响。结果表明:施加木本泥炭处理植烟土壤的pH值与对照组间无显著差异,但烟株各部位镉含量、各转运系数和各部位的镉富集系数均有所下降,下降的幅度均与木本泥炭施加量正相关。含镉量分别为0.50 mg·kg-1和1.47 mg·kg-1的植烟土壤经过1%、2%和3%的木本泥炭处理后,各部位镉含量分别降低了28.80%~63.15%和17.04%~43.29%;含镉量为0.50 mg·kg-1的土壤,用1%木本泥炭处理,即可显著降低烟株根、茎和叶的镉富集系数,而含镉量为1.47 mg·kg-1的土壤,施用2%的木本泥炭可使烟株根、茎和叶的镉富集系数下降值达到显著水平(p<0.05)。
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