有机质和凹凸棒对土壤中Cd形态变化的影响

发布时间：2017-09-23 16:36

  本文关键词：有机质和凹凸棒对土壤中Cd形态变化的影响

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【摘要】：随着我国工农业、交通运输等行业和产业的迅速发展、人民生活水平不断地提高、城市化进程的加快,造成了我国土壤重金属的污染问题日益突出。加之人民群众环保意识的不断加强,这一问题已经普遍的引起了关注,也成为研究的热点问题。重金属在土壤中的不断积累,其产生的毒性和危害性也远大于其他类别的污染物。重金属会对动植物的生长发育产生抑制,尤其是重金属Cd通过食物链不断的富集,会对人体的骨骼、肝脏和肾脏等器官造成严重的病变。此外,土壤中重金属的总量不能准确的反映其生物毒性和生物有效性,总量评价有一定的局限性。大量的实验研究表明,不同重金属的形态,其生物有效性和迁移性有较大的不同,对动植物的生长发育的抑制作用不同。因此,对土壤中重金属不同形态的含量及其变化规律的研究,在治理、修复重金属的污染方面具有重要的意义。添加钝化剂是治理土壤重金属污染的有效技术手段和常用方法。本研究以甘肃双泰凹土科技有限公司提供的有机质和采自甘肃省临泽县板桥镇的凹凸棒为钝化剂。共设两组处理:有机质和凹凸棒,每组处理中设6个不同的添加浓度做为钝化实验,通过测定钝化过程中重金属Cd的含量在不同处理中各个取样时间点(第3、6、12、24、48天)时BCR连续提取法的形态分布,以及分析各形态间重金属含量的差异性、不同重金属的形态与玉米生长指标之间的性关性,来研究有机质和凹凸棒添加钝化过程中,土壤中重金属Cd的各含量的形态变化趋势以及对生物有效性的影响。结果表明:(1)在添加有机质钝化48天后,各处理中重金属Cd的酸溶态和还原态的含量基本保持不变或者呈现出降低的趋势(酸溶态中除去镉浓度为4mg/kg中的CK和有机质添加量为40g/kg,镉浓度为8mg/kg中的有机质添加量10g/kg、20g/kg、40g/kg;还原态中除去镉浓度为2mg/kg中的有机质添加量为40g/kg、镉浓度为6mg/kg中的CK、镉浓度为8mg/kg中的有机质添加量为80g/kg以及镉浓度为12 mg/kg中的之外);重金属Cd的氧化态的含量在各处理中呈现出增加的趋势,残渣态的含量基本都呈现出了降低的趋势或基本保持不变;在添加凹凸棒钝化48天后,重金属Cd的酸溶态的含量在2mg/kg的处理中呈现增加趋势,其余各浓度的添加处理中酸溶态含量都呈显著的下降趋势;重金属Cd的还原态含量除12mg/kg有所增加外,其余各浓度的添加处理中还原态的含量都呈显著的下降趋势;重金属Cd氧化态的含量在各处理中表现出了不同程度的增加;重金属Cd残渣态的含量在各处理中表现为降低,除16mg/kg中残渣态的含量之外。但不论是添加有机质还是凹凸棒,在各处理中氧化态的含量所占比例较小。(2)在添加有机质和凹凸棒钝化48天,重金属Cd的酸溶态、还原态和残渣态的含量基本都呈现出降低的趋势,而添加有机质钝化中氧化态Cd的含量呈增加趋势,添加凹凸棒钝化中氧化态Cd的含量呈增加趋势。在钝化48天后,综合酸溶态、还原态、氧化态和残渣态含量的变化,可以得出“非稳定态”和“稳定态”的含量呈现出降低,且酸溶态和还原态的含量的降低幅度和实际的降低值均显著高于残渣态和氧化态的变化。有效态重金属Cd的含量最终呈现出一定程度的降低,减少了重金属Cd的生物毒性和环境风险。(3)通过对不同外源镉的添加浓度中各形态Cd含量之间的差异性分析可知:在添加有机质和凹凸棒钝化的整个过程中,重金属Cd的酸溶态和还原态的含量会随着外源镉的添加浓度的增加而呈现出增多的趋势,其各处理的含量之间也表现出了一定的差异性,但是重金属Cd的氧化态和残渣态的含量没有相同的趋势。说明外源镉的浓度或者土壤的污染程度会显著影响Cd的“非稳定态”中酸溶态和还原态的含量。而在不同有机质和凹凸棒的添加比例之中各形态的含量变化没有一定的趋势,但各个处理中各形态的含量之间也表现出了一定的差异性。(4)在添加有机质和凹凸棒钝化48天后,种植玉米并测定其各项生长指标分析重金属各形态和各项生长指标相关性可知:重金属Cd的酸溶态和还原态的含量变化与玉米的生长指标(出苗率和株高)之间表现为负相关性,对玉米的生长产生了抑制作用,体现出了一定的生物毒性和环境风险;残渣态属于“稳定态”,其含量的增多没有影响到玉米的生长指标,且与其呈正相关性;而由于本实验中氧化态Cd的含量所占比重较小,对玉米的生物毒性作用也不明显。
【关键词】：有机质、凹凸棒 重金属 钝化 镉的形态
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X53
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-21
• 1.1 土壤重金属污染现状及治理措施10-14
• 1.1.1 我国土壤重金属污染的现状10-11
• 1.1.2 土壤重金属污染的修复技术11-14
• 1.2 土壤中重金属的形态及生物有效性14-17
• 1.2.1 土壤中重金属的存在形态14-15
• 1.2.2 重金属的形态与生物有效性的关系15-16
• 1.2.3 土壤Cd污染现状及其危害的影响16-17
• 1.3 凹凸棒和有机肥在土壤重金属污染中的应用17-19
• 1.3.1 凹凸棒的组成特性及其钝化机理17-18
• 1.3.2 有机肥的组成特性及其钝化机理18-19
• 1.4 研究的目的、内容及意义19-21
• 1.4.1 研究内容19
• 1.4.2 研究目的及意义19-21
• 2 材料与方法21-25
• 2.1 实验材料21
• 2.2 实验方法21-22
• 2.2.1 实验设计21-22
• 2.2.2 玉米生长实验设计22
• 2.3 土壤中重金属Cd形态和玉米生长指标的测定22-24
• 2.3.1 所取土样中重金属Cd背景值得测定22
• 2.3.2 钝化土样中重金属Cd的各形态含量的测定22-24
• 2.3.3 玉米的各项生长指标的测定24
• 2.4 数据统计与分析24-25
• 3 结果与分析25-85
• 3.1 土壤中Cd在有机质添加条件下各形态含量的变化25-40
• 3.1.1 土壤中酸溶态Cd在有机质添加条件下含量的变化25-29
• 3.1.2 土壤中还原态Cd在有机质添加条件下含量的变化29-32
• 3.1.3 土壤中氧化态Cd在有机质添加条件下含量的变化32-36
• 3.1.4 土壤中残渣态Cd在有机质添加条件下含量的变化36-40
• 3.2 土壤中Cd在有机质添加条件下各形态含量的变化40-54
• 3.2.1 土壤中酸溶态Cd在凹凸棒添加条件下含量的变化40-44
• 3.2.2 土壤中还原态Cd在凹凸棒添加条件下含量的变化44-48
• 3.2.3 土壤中氧化态Cd在凹凸棒添加条件下含量的变化48-51
• 3.2.4 土壤中残渣态Cd在凹凸棒添加条件下含量的变化51-54
• 3.3 有机质对土壤中Cd形态变化的影响54-67
• 3.3.1 有机质对土壤中酸溶态Cd形态变化的影响55-58
• 3.3.2 有机质对土壤中还原态Cd形态变化的影响58-61
• 3.3.3 有机质对土壤中氧化态Cd形态变化的影响61-64
• 3.3.4 有机质对土壤中残渣态Cd形态变化的影响64-67
• 3.4 凹凸棒对土壤中Cd形态变化的影响67-81
• 3.4.1 凹凸棒对土壤中酸溶态Cd形态变化的影响67-70
• 3.4.2 凹凸棒对土壤中还原态Cd形态变化的影响70-74
• 3.4.3 凹凸棒对土壤中氧化态Cd形态变化的影响74-77
• 3.4.4 凹凸棒对土壤中残渣态Cd形态变化的影响77-81
• 3.5 钝化剂添加条件下Cd形态含量的变化对玉米生长的影响81-85
• 3.5.1 有机质添加条件下Cd形态含量的变化对玉米生长的影响81-83
• 3.5.2 凹凸棒添加条件下Cd形态含量的变化对玉米生长的影响83-85
• 4 结论与讨论85-88
• 4.1 土壤中Cd在有机质添加条件下对其形态含量变化的影响85
• 4.2 土壤中Cd在凹凸棒添加条件下对其形态含量变化的影响85-86
• 4.3 不同外源镉浓度中添加有机质和凹凸棒对Cd形态变化的影响86
• 4.4 添加钝化过程中土壤中Cd形态的含量变化对玉米生长的影响86-88
• 致谢88-89
• 参考文献89-94
• 攻读学位期间的研究成果94

【参考文献】

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1 王国莉;陈孟君;范红英;宋冠华;邓国辉;;四种土壤重金属形态分析方法的对比研究[J];浙江农业学报;2015年11期

2 刘俊峰;祝怡斌;杨晓松;李青;霍汉鑫;苏文湫;朱亦s，

本文编号：906334