水稻田中砷污染的生态效应及其控制的初步研究

发布时间：2019-03-09 17:07

【摘要】：水稻土中的砷污染影响当地生态环境,并可以被水稻植株吸收积累在籽实中,通过食物链进入人体,影响食用人群健康。了解和评估砷污染的生态效应是对其生态风险控制和预测的重要途径。本研究以土壤砷污染为研究对象,对土壤中砷污染的生态效应进行评估分析,同时对土壤中砷污染的修复进行了初步研究。具体内容分为以下三个方面:目前我国使用土壤中的总砷浓度作为土壤中砷的污染程度的评估指标,不能很好的反映其生物可利用性。研究应用便携式X射线荧光光谱仪(FPXRF)快速分析水稻根部的砷含量,并以此作为评估水稻土中砷污染的指标。结果表明由于水稻根的富集作用,使得其砷含量要高于水稻土,尤其是在低污染场地(砷污染30 mg kg-1),FPXRF分析水稻根中的砷水平要好于分析土壤中砷水平。此外,FPXRF对根的砷测量结果与水稻籽实和水稻叶子中砷的线性相关关系高于土壤中总砷与他们之间的相关关系。研究表明,带有铁膜的湿地植物的根能够作为一个生物指示物,与FPXRF快速分析手段结合,对土壤中砷的污染进行快速评估。由于砷与重金属元素在自然界中的伴生性,砷污染地区往往还存在其他重金属的污染,水稻土中的重金属元素同样能通过在水稻籽实中的积累,对当地居民产生健康威胁,而在砷污染地区,砷与重金属元素的联合暴露具有更复杂的生态效应。因此研究探究了水稻土中砷污染对其他重金属元素在水稻植株中迁移的影响。结果表明,水稻土的砷污染能够促进轻稀土元素在水稻籽实中的积累效应,土壤中砷元素高的场地,其轻稀土元素在水稻植株中的积累率更大。然而对重稀土的影响作用较弱,另一方面,水稻土砷污染对铅的迁移与积累作用没有发现明显的相关关系,这可能是由于采样点范围较广,而且金属元素在土壤-水稻系统中的迁移与积累受水稻品种、土壤理化性质因素的影响。研究结果同样证明了水稻根表铁膜对稀土元素有富集作用,但是富集效应不及对砷的富集。避免土壤砷污染的生态健康风险的方法是对污染土壤进行修复,土壤污染修复也是治理环境污染最有效的控制手段。近年来,污染土壤的生物修复成为研究的热点,但是砷污染土壤的生物修复过程中会将无机砷转化为有机砷挥发至空气中,从而产生更广泛的污染效应。对砷的挥发的控制是土壤生物修复过程中必须要考虑的因素。实验通过引入生物电化学系统对土壤中砷的挥发进行调控,结果发现实验组的砷的挥发量相比于对照组减少了0.76mg m-2,土壤孔隙水中的砷含量也相比于对照组减少了62.1μg kg-1。生物碳的添加将会导致土壤中砷的大量析出,引入生物电化学系统后,土壤中砷的生物有效性将会大大降低,砷的挥发也减少了1.81mg m-2。引入生物电化学系统改变了土壤环境,进而影响了土壤中砷的形态,减弱了土壤中砷的有效性。研究结果表明,通过对砷污染土壤进行生物电化学调控能够对土壤中砷的生态效应进行有效的控制。本研究得到的结果丰富了土壤中砷污染生态效应的理论内容,同时为水稻田中砷污染生态效应的控制提供了参考方法。
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【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X56

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本文编号：2437674