腐殖质对污染土壤重金属赋存形态和玉米生长的影响研究
发布时间：2020-06-10 07:01
【摘要】：随着我国工业、农业的快速发展,重金属通过工业“三废”的排放、农药和化肥的过度施用以及污水灌溉等途径进入土壤,引发了一系列环境问题。在针对农用地重金属污染的修复治理中,向土壤中外源添加化学改良剂是一种操作简便、见效快速、成本低廉的修复技术,其既稳定了重金属,又保证了农用地的经济生产能力不被破坏。本研究为探究不同来源腐殖质(HS)对重金属复合污染(包括Cu、Zn、Pb和Cd)土壤重金属赋存形态和玉米生长的影响,首先用氢氧化钠(NaOH)提取泥炭土中的溶解性腐殖质(PHS)和风化褐煤中的溶解性腐殖质(LHS),采用元素分析法、傅里叶变换红外光谱法(FTIR)和~(13)C核磁共振光谱法(~(13)C NMR)分析两种HS化学组成和官能团结构差异。然后,在室内土培条件下,通过向重金属污染土壤中添加不同浓度(0、100、200、500 mg/kg和1000 mg/kg)的PHS和LHS,探究外源添加HS对重金属(Cd、Cu、Zn、Pb)生物有效态含量(二乙三胺五醋酸提取法)及不同赋存形态含量(Tessier连续提取法)的影响。最后,通过盆栽实验,研究了LHS和PHS对土壤碳、氮含量和对玉米生长及其不同植株部位重金属吸收的影响。主要研究结果表明:(1)PHS和LHS含有类似的官能团结构,但官能团含量存在一定差异。两种HS均含有较多的脂肪族碳链,芳香碳结构较少。对LHS来说,芳香族碳官能团占据了主导地位,导致其分子具有比PHS更高的芳香性和疏水性;而PHS中各类官能团含量较均衡,含量最多的官能团为碳氧化官能团。(2)与对照相比,各个处理浓度的PHS和LHS均显著提高了土壤pH。外源添加不同浓度的LHS和PHS均在一定程度上降低了土壤中Cd、Cu、Zn、Pb的生物有效态含量;相同浓度下,PHS对土壤重金属钝化效果更好。此外,外源HS的施用使土壤Cd、Cu、Zn、Pb的赋存形态产生了不同程度的影响。总体上看,外源添加HS显著降低了重金属的可交换态和碳酸盐结合态含量,而使较难被植物吸收的有机结合态含量显著增加。(3)PHS和LHS均显著增加了土壤有机碳(TOC)和水溶性碳(WSOC)含量。比较土壤有机碳氮比(TOC/TN)和水溶性碳氮比(WSOC/WSTN)变异性发现,土壤WSOC/WSTN变异性更高。此外,与对照相比,外源添加200 mg/kg HS时,玉米生物量显著增加。两种HS对玉米株高和根长影响不同,亲水性更强的PHS主要影响玉米株高的变化,而疏水性更强的LHS主要促进玉米根的生长。(4)与对照相比,当PHS的施加浓度为100 mg/kg时,玉米地上部分Cd含量显著降低;PHS的施加浓度为200 mg/kg时,玉米地下部分Cd、Cu、Pb含量以及地上部分Cd、Cu、Zn、Pb含量显著降低;PHS施加浓度为500 mg/kg时,玉米地下部分Zn含量显著降低。当LHS施加浓度为200 mg/kg时,玉米地下部分Zn、Pb含量显著降低;LHS施加浓度为500 mg/kg时,玉米地下部分Cd、Cu、Pb含量以及地上部分Cd、Zn含量显著降低。这说明外源添加不同浓度的PHS和LHS对玉米不同部位重金属含量影响不同。
【图文】：
图 1- 1 本研究技术路线图Figure 1-1 Work frame of present research1.3 研究工作执行情况通过阅读大量文献，，野外采样，温室内土培实验和专业实验室内测定分析指标，基本完成了本研究的预期目标。本研究的进展及执行情况：2015 年 9 月—2016 年 5 月：查阅文献及资料收集整理，确定相关指标测定方法以及实验材料的准备，进一步完善实验方案。2016 年 7 月—2017 年 1 月：购买用于分离提纯 HS 的材料，提取 HS 后分析其化学组成，光谱特性和官能团结构特征。
C H O N S 1±8.60 42.12±3.03 444.93±3.48 15.42±0.58 47.92±2.73 4±3.65 52.53±1.04 452.30±3.68 12.39±0.10 17.44±1.11 殖质 FTIR 光谱分析 是定性分析 HS 官能团的主要技术手段之一，研究者根据 F强来判断 HS 含有的官能团种类。FTIR 光谱图（图 3-1）出了相似的光谱图像，但在局部差异明显。本实验中 LH收峰归纳于表 3-2[85, 86]。在 3700 ~2200 cm-1区域内，两者峰化学位移稍大；LHS 在 1800 ~ 1400 cm-1区域显示了稍强 1660 ~1630 cm-1和 1450 cm-1处波峰强于 PHS；LHS 在 135集的吸收峰。
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X53;X503.231
【图文】：
图 1- 1 本研究技术路线图Figure 1-1 Work frame of present research1.3 研究工作执行情况通过阅读大量文献，，野外采样，温室内土培实验和专业实验室内测定分析指标，基本完成了本研究的预期目标。本研究的进展及执行情况：2015 年 9 月—2016 年 5 月：查阅文献及资料收集整理，确定相关指标测定方法以及实验材料的准备，进一步完善实验方案。2016 年 7 月—2017 年 1 月：购买用于分离提纯 HS 的材料，提取 HS 后分析其化学组成，光谱特性和官能团结构特征。
C H O N S 1±8.60 42.12±3.03 444.93±3.48 15.42±0.58 47.92±2.73 4±3.65 52.53±1.04 452.30±3.68 12.39±0.10 17.44±1.11 殖质 FTIR 光谱分析 是定性分析 HS 官能团的主要技术手段之一，研究者根据 F强来判断 HS 含有的官能团种类。FTIR 光谱图（图 3-1）出了相似的光谱图像，但在局部差异明显。本实验中 LH收峰归纳于表 3-2[85, 86]。在 3700 ~2200 cm-1区域内，两者峰化学位移稍大；LHS 在 1800 ~ 1400 cm-1区域显示了稍强 1660 ~1630 cm-1和 1450 cm-1处波峰强于 PHS；LHS 在 135集的吸收峰。
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X53;X503.231
【参考文献】
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1 丁少男;薛
本文编号：2705951
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