紫花苜蓿对垃圾渗沥液污染土壤的修复及响应机制研究

发布时间：2020-06-26 11:36

【摘要】：近年来,生活垃圾的产量逐年增加,而卫生填埋仍为主要的处理方式之一。垃圾在填埋过程中由于本身持水量、微生物代谢及地表径流等因素的共同作用,不可避免的会产生高浓度、成分复杂的渗沥液。若填埋场管理机制或防渗系统出现缺乏或不完善,则会导致渗沥液侵入附近土壤层,对周围生态环境和人体健康造成极大威胁。针对垃圾渗沥液污染土壤,本文采用实验室盆栽的方式,选择紫花苜蓿(Medicago sativa L.)作为供试植物,以无植物组为空白对照,研究分析在不同渗沥液浓度污染土壤(0ml/kg、40ml/kg、80ml/kg、120ml/kg)的条件下,紫花苜蓿对土壤浸出液的酸碱性、电导率、氨氮、COD以及土壤本体的蔗糖酶、过氧化氢酶、脲酶、总氮以及总磷的影响规律。此外,通过紫花苜蓿光合作用速率(P_n)、最大光化学效率(F_v/F_m)、植物元素含量(C、N、S)的变化趋势来反应不同污染条件下,紫花苜蓿对渗沥液污染的耐受性及响应机制。最后通过机理分析探索各指标之间的联系。主要研究结果如下:(1)通过对土壤浸出液的研究表明,紫花苜蓿使渗沥液污染土壤的酸化环境的pH值出现一定程度的提高,并在后期趋于稳定,说明土壤的酸碱缓冲能力得到了有效的增强。同时,紫花苜蓿还表现出较好的耐盐性,在盐浓度较高的土壤中可以生存,并且有降低土壤电导率的功能,但盐含量过高也会对其生长产生抑制作用。在紫花苜蓿的种植下,土壤氨氮和COD的去除率最高可达88.9%和78.1%,且在不同处理条件下有不同的修复效果,其中紫花苜蓿对氨氮污染修复效果显著;(2)对不同条件下土壤酶活性的影响进行的研究发现,在整个培养期,实验组土壤蔗糖酶、过氧化氢酶、脲酶活性呈现不同程度的促进作用,蔗糖酶活性大小为80ml/kg120ml/kg40ml/kg0ml/kg,过氧化氢酶活性大小为80ml/kg40ml/kg0ml/kg120ml/kg,脲酶为120ml/kg80ml/kg40ml/kg0ml/kg,其中对蔗糖酶活性的促进作用最显著,对脲酶活性则表现相对较小。与无植物空白组对比,实验组土壤总氮含量显著减少,培养后期去除率最高达到85.08%,土壤总磷削减相对较小;(3)在不同渗沥液处理条件下,低浓度渗沥液具有增强紫花苜蓿的净光合速率、光化学利用效率的作用,过高浓度渗沥液则对紫花苜蓿的生长起抑制作用,但这种作用会随着培养时间的增加有所减弱;不同渗沥液浓度培养下,紫花苜蓿的碳、氮、硫含量均有不同程度的变化,其中120ml/kg渗沥液浓度的培养条件下比无渗沥液植物含氮量增长约23.9%,说明苜蓿植株对污染土壤的高含氮量具有较好的耐受性和修复效果;(4)根据相关性分析,发现本研究中土壤浸出液pH与土壤蔗糖酶、脲酶以及过氧化氢酶之间存在不同程度的相关性,相关系数分别为0.515、0.607、0.533,pH可通过直接影响土壤理化性质以及土壤养分、酶蛋白的空间结构来改变酶活性的大小。试验组土壤氮素含量主要来源于渗沥液中,经测定,土壤中氨氮与总氮的相关性系数为0.72,呈显著相关。紫花苜蓿具有自我调节功能,使其体内氮素含量保持平衡,所以土壤氨氮与总氮与植物含氮量所表现出来的相关性均不明显。
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X703;X53
【图文】：

技术路线图

趋势图,土壤浸出液,pH变化,趋势

土壤环境 pH 值的稳定时间点的变化，可以发现其与渗沥液污染程度有关，整体上呈现渗沥液浓度越高，时间越晚的规律。培养后期，不同处理组别之间的土壤 pH 值差距减小，这可能由于前期过高渗沥液浓度的毒性对植物根系和微生物的活性产生不利影响，而随着培养时间的增长，污染物的消耗以及微生物的自我调节作用等致使不同处理间的环境性状逐渐平衡[56]。

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