负载植物乳杆菌的活性营养土对铅污染土壤修复研究

发布时间：2020-08-08 03:31

【摘要】：铅元素在矿产活动区域、城区公路周边、垃圾填埋层,甚至部分农田中都发现浓度较高,部分市区的蔬菜种植区重金属污染情况严峻,这对自然与人类都有严重危害。微生物作为一种环保又经济的修复材料为很多专家所研究。本研究为了检验一种新型材料——负载能吸附铅离子的植物乳杆菌的活性营养土对铅污染土壤的修复效果,首先观测植物乳杆菌在活性营养土中的定殖情况,用植物乳杆菌接种到活性营养土中制成的活性菌肥设计正交试验和盆栽实验,通过土壤中铅元素的不同赋存形态、植物体内铅含量、植物生长指标以及土壤理化性质反映出活性菌肥对铅污染土壤的改良效应。主要结论如下:(1)随着铅液浓度的升高,植物乳杆菌对铅离子的去除率有所下降,平均去除率可以达到77.70%。在30℃条件下,植物乳杆菌接种于活性营养土后活菌数下降,田间持水量60%时的活菌数比田间持水量40%时的要提前达到稳定值10~5 cfu?g~(-1),且稳定值要高于田间持水量40%时的活菌数。这说明本研究用的植物乳杆菌对铅离子具有较好的吸附作用,接种到田间持水量60%的活性营养土中活菌数量较多。(2)通过正交试验发现,添加活性菌肥后污染土中铅离子从植物可直接吸收态向潜吸收态转化,各因素对修复效果影响大小的顺序为铅污染浓度接种浓度活性菌肥与污染土比例土壤pH。当活性菌肥中植物乳杆菌的浓度为10~4 cfu?g~(-1),活性菌肥与污染土比例为2:1时,对250 mg?kg~(-1)的铅污染酸性土壤的修复效果最佳。(3)通过盆栽实验发现,油菜的根鲜重、叶鲜重及叶长的变化规律均为第3组第2组第1组,而根长的变化则相反。韭叶长度为第1组最短,但各组无显著差异。第3组两种植物的根与叶中铅含量均明显小于第1组的。这说明活性菌肥降低了铅对植物的毒害作用,显著减少了植物对铅离子的吸收,降低了两种植物对铅的富集能力和迁移能力。(4)盆栽实验发现,铅含量降低与pH变化的相关性不大,应与活性菌肥有关。第1组和污染土壤中的速效养分及酶活性偏低,而添加了活性菌肥的实验组土中的平均值较高。这说明活性菌肥能够改善污染土壤的理化性质,提高土壤缓冲能力。
【学位授予单位】：西北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X53
【图文】：

铅污染,铅含量,可氧化,植物乳杆菌

图 2 各形态的铅随时间的浓度变化Fig.2 Concentration changes of various forms of lead over time图(a)~(d)为酸提取态铅含量图；图(e)~(h)为可还原态铅含量图；图(i)~(l)为可)、(e)、(i)的铅污染浓度为 120 mg kg-1；图(b)、(f)、(j)的铅污染浓度为 250 m、(k)的铅污染浓度为 500 mg kg-1；图(d)、(h)、(l)的铅污染浓度为 1000 mg kg、(j)、(k)、(l)中可以看出一部分试验组的可氧化态铅含量基本不变，的趋势，试验 6 的可氧化态铅含量先升高后降低。有机结合态在碱性下可转化至活性态，而试验中铅污染土为酸性环境，且植物乳杆菌能导致有机结合态的含量没有明显变化。植物乳杆菌分泌的胞外多糖对是可氧化态铅含量增加的原因之一，同时营养土中的腐植酸也是导致的一个因素。李静等[52]研究发现，污染土中加入腐植酸后铁锰氧化态为上升趋势。腐殖酸对常见的几种重金属离子的吸附试验表现出，对

极差分析,正交试验,铅污染,还原态

图 3 正交试验的极差分析Fig.3 The range analysis of orthogonal test7 可以看出各因素对酸可提取态和可还原态铅总量影>活性菌肥与污染土比例 >土壤 pH。其中铅污染土果与土壤污染程度密切相关，随着污染浓度的升高0 mg kg-1时，土壤中平均酸可提取态和可还原态铅含为 84.70 %。接种浓度为 104cfu·g-1时，土壤中平均 217.989 mg kg-1。从图 3 中可以看出，铅污染浓度肥与污染土比例和土壤 pH 并没有出现最低值，说中平均酸可提取态和可还原态铅含量越低，土壤 p活性营养土接种 104cfu·g-1植物乳杆菌制成活性菌，修复铅污染浓度为 250 mg kg-1的酸性土壤效果最

生长情况,油菜,营养土,小写字母

图 4 植物的生长情况Fig.4 Growth of plants附注 2：用 LSD 法进行多重比较。同一曲线或柱状图中标有不同小写字母表示各组间差异<0.05）；标有相同小写字母表示组间差异不显著。第 1 组为对照组，第 2 组为混有活性营组，第 3 组为混有活性菌肥组。下同。植物体内重金属铅含量从图 5 中可以看出，油菜和韭菜对铅的吸收能力不同，添加过活性营养土的两植物的影响也有差异。从图（a）中可以看出，各组油菜根部的铅含量均远高含量。其中第 1 组油菜叶中的含铅量比第 3 组高了 31.22%，比第 2 组高了 28. 组略比第 2 组的值要低，但不具有显著性差异。可见污染土添加了活性营养土著降低油菜中铅的含量，而是否添加植物乳杆菌对油菜叶铅含量没有明显差别

【参考文献】