紫色泥岩对灰棕冲积性水稻土镉污染钝化修复效应研究

发布时间：2017-04-30 06:12

  本文关键词：紫色泥岩对灰棕冲积性水稻土镉污染钝化修复效应研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：紫色泥岩极易风化成细颗粒,呈弱碱性,富含矿物质,特别是Ca、Fe含量丰富,用于重金属污染土壤的钝化修复,具有原位、廉价、可操作等优点。本研究以紫色泥岩矿物(分别来自于达州的残积紫色砂页岩互层泥岩矿物、南充的残积钙质紫色砂岩-砾岩夹泥岩矿物和遂宁的残积钙质紫色泥岩-砂岩夹泥岩矿物)为钝化材料,通过室内培养和盆栽实验研究了添加紫色泥岩矿物对灰棕冲积性水稻土Cd污染的钝化修复效果,综合评估其利用价值。这对改良Cd污染土壤,解决重金属污染环境问题,保障粮食安全和人类健康具有重要的现实意义。1、室内培养条件下(淹水和湿润),紫色泥岩(不同来源和用量)对土壤Cd形态变化和有效性影响效应明显。(1)三种来源紫色泥岩矿物粉均能降低淹水和湿润培养条件下土壤有效态Cd含量,且随着紫色岩添加量增大(0.5～5%),土壤有效态Cd含量越低。来自遂宁的紫色泥岩矿物粉,添加量达到5%水平时,土壤有效态Cd含量在淹水条件下相较对照降低了35.5%,湿润条件下相比对照降低了45.0%。(2)在培养期间(0～60天),三种来源紫色泥岩均能促进淹水土壤中活性较高的可交换态、碳酸盐结合态Cd向活性低的铁锰氧化物结合态Cd形态转化,湿润土壤的可交换态Cd向铁锰氧化物结合态和残渣态转化较多,且随着添加比例越大,其转化效果越好,以来自遂宁的紫色泥岩矿物粉效果最好。(3)影响淹水培养土壤Cd形态转化的因素主要是pH和Ca、Mn等中、微量元素含量变化,影响湿润培养土壤Cd形态转化的主要因素是pH和Cu、Fe、Mg等中、微量元素含量变化。三种来源的紫色泥岩矿物粉均能提高淹水和湿润培养土壤的pH,来自遂宁的残积钙质紫色泥岩、砂岩夹泥岩矿物粉处理效果最显著。紫色泥岩矿物粉添加比例对中、微量元素含量变化的影响程度不,没有明显的变化规律。2、盆栽条件下(水作和旱作),紫色泥岩钝化材料对生物量、Cd吸收累积,以及土壤Cd形态分布、有效态含量和土壤pH及中、微量元素含量变化有显著影响,水作(禾谷类作物水稻)、旱作(叶用蔬菜小白菜和茎用蔬菜红萝卜)Cd吸收累积与土壤中有效态Cd含量和土壤pH、中微量元素变化等之间关系密切。(1)适量添加(0.5-5%)紫色泥岩矿物粉能提高水稻生物量,不同来源紫色泥岩矿物粉处理之间的效果依次是：遂宁(残积钙质紫色泥岩-砂岩夹泥岩矿物)达州(残积紫色砂页岩互层泥岩矿物)南充(残积钙质紫色砂岩-砾岩夹泥岩矿物)。对于小白菜生物量的影响,表现为来源于达州的紫色泥岩矿物粉(5%添加量)可较对照提高小白菜地上部生物量18.31%,提高根部生物量18.42%；对于红萝卜,对地上部生物量和总生物量具有显著提高效应的是来源于遂宁的紫色泥岩矿物粉(5%添加量)处理,相比对照分别提高了16.35%和16.61%；对根部生物量提高效应最明显的是来源于达州的紫色泥岩矿物粉(5%添加量)处理,相比对照提高了18.18%。(2)紫色泥岩矿物粉显著降低了盆栽作物体内Cd含量,且随添加量增大而越明显。对水稻和红萝卜而言,不同来源紫色泥岩矿物粉钝化效果的大小排序为：遂宁(残积钙质紫色泥岩-砂岩夹泥岩矿物)达州(残积紫色砂页岩互层泥岩矿物)南充(残积钙质紫色砂岩-砾岩夹泥岩矿物),相比对照,来自遂宁的紫色泥岩矿物粉(5%添加量)处理使水稻地上部Cd含量降低了48.71%,根部镉含量降低了37.28%；使红萝卜地上部Cd含量较对照降低了29.13%,地下部Cd含量降低了30.49%。对小白菜而言,不同来源紫色泥岩矿物粉钝化效果的大小顺序是：达州(残积紫色砂页岩互层泥岩矿物)遂宁(残积钙质紫色泥岩-砂岩夹泥岩矿物)南充(残积钙质紫色砂岩-砾岩夹泥岩矿物),来自达州的紫色泥岩矿物粉(5%添加量)处理使小白菜地上部Cd含量较对照降低了35.35%,地下部Cd含量降低了20.91%。(3)低浓度(添加量0.5%)紫色泥岩矿物粉对水作条件下的植稻土壤有效态Cd含量变化影响不显著,而中高浓度(1%和5%)处理影响显著,来自遂宁的紫色泥岩矿物粉钝化效果最好；紫色泥岩矿物粉对旱作条件下种植蔬菜(小白菜和红萝卜)的土壤有效态Cd含量影响不显著,来自达州的紫色泥岩矿物粉(5%添加量)对小白菜种植土壤有效态Cd含量降低效果相对较好,来自遂宁的紫色泥岩矿物粉(5%添加量)对红萝卜种植土壤有效态Cd含量降低效果较为明显。(4)盆栽条件下,水作(水稻)、旱作(小白菜和红萝卜)土壤Cd形态含量变化与pn值变化间的关系显著,与土壤中微量元素含量变化间的关系较为复杂,还需要进一步深入研究。
【关键词】：紫色泥岩 水稻土 镉 生物有效性
【学位授予单位】：四川农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X53
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 1 研究目的及意义12-13
• 2 文献综述13-21
• 2.1 土壤镉污染现状13-14
• 2.2 土壤镉的生物毒性14-17
• 2.2.1 农业生态系统中的镉14-15
• 2.2.2 镉的植物毒性15-16
• 2.2.3 镉在土壤中的赋存形态16-17
• 2.3 土壤镉生物有效性的调控技术17-18
• 2.4 无机矿物对土壤镉的钝化效应18-19
• 2.4.1 离子交换吸附18
• 2.4.2 共沉淀机制18-19
• 2.4.3 表面配合反应19
• 2.5 紫色岩石矿物对土壤镉的影响19-21
• 2.5.1 紫色岩石的矿物组成特点19
• 2.5.2 紫色岩石的化学成分特点19-20
• 2.5.3 紫色岩石矿物对土壤pH的影响20-21
• 3 紫色泥岩对土壤镉形态变化的影响21-36
• 3.1 材料与方法21-22
• 3.1.1 供试土壤与紫色泥岩21
• 3.1.2 室内培养试验设计与处理21-22
• 3.1.3 分析测试方法22
• 3.2 结果与分析22-35
• 3.2.1 紫色泥岩对土壤Cd化学形态变化的影响22-29
• 3.2.2 紫色泥岩对土壤pH及中微量元素含量的影响29-34
• 3.2.3 土壤Cd形态变化与土壤pH、中微量元素含量变化间的关系分析34-35
• 3.3 小结35-36
• 4 紫色泥岩对污染土壤Cd生物有效性的影响36-55
• 4.1 材料与方法36-37
• 4.1.1 供试土壤与紫色泥岩36
• 4.1.2 盆栽实验设计与处理36-37
• 4.1.3 分析测试方法37
• 4.2 结果与分析37-55
• 4.2.1 紫色泥岩对土壤-水稻Cd生物有效性的影响37-45
• 4.2.1.1 水稻生长及镉吸收累积特性37-39
• 4.2.1.2 土壤镉有效态及化学形态变化39-41
• 4.2.1.3 土壤pH及中微量元素含量变化41-43
• 4.2.1.4 水稻吸收累积镉的影响因素分析43-44
• 4.2.1.5 小结44-45
• 4.2.2 紫色泥岩对土壤-小白菜/红萝卜Cd生物有效性的影响45-55
• 4.2.2.1 小白菜/红萝卜生长及镉吸收累积特性45-47
• 4.2.2.2 土壤镉有效态及化学形态变化47-50
• 4.2.2.3 土壤pH及中微量元素含量变化50-53
• 4.2.2.4 小白菜/红萝卜吸收累积镉的影响因素分析53-54
• 4.2.2.5 小结54-55
• 5 结论55-58
• 5.1 紫色泥岩对土壤镉形态变化的影响55-56
• 5.2 紫色泥岩对土壤镉生物有效性的影响56-58
• 参考文献58-64
• 致谢64

【参考文献】

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本文编号：336423