腐殖质对Cu、Zn污染土壤的修复研究
发布时间：2020-06-21 13:18
【摘要】：农业生产活动中带来的比较常见的重金属污染就是Cu、Zn的污染。而Cu、Zn的来源主要是农药和化肥的使用。为探究腐殖质对Cu、Zn污染的修复效果,主要以土壤酶活性为指标。首先,论文以采自云南省楚雄州大姚县鲁村径流场的黄壤为试样,研究了土壤腐殖质,包括胡敏酸(Humic Acid,HA)、富里酸(Fulvic Acid.FA)和胡敏素(Humin,HM)与四种土壤酶的相关性。四种土壤酶分别是:脲酶(Ure)、碱性磷酸酶(AKP)、酸性磷酸酶(ACP)和过氧化氢酶(CAT)。然后以农耕地为例,外源添加HA、FA各三个浓度有机碳量(2.076g/kg、4.152g/kg、6.228g/kg)于土壤内,进行土培实验一,测定四种酶的活性、pH,用元素分析仪分析HA、FA元素组成,探究两者对四种土壤酶活性的影响及机制;然后再进行吸附试验研究了外源HA和FA对黄壤Cu2+、Zn2+吸附-解吸行为的影响,用原子吸收分光光度计测定上清液Cu、Zn浓度,计算Cu、Zn解析前后的吸附量;随后,研究不同程度Cu、Zn污染对土壤酶可能的影响,进行土培实验二,测定四种酶活性、pH。确定外源添加Cu、Zn的两个合适浓度(Cu:400mg/kg、800mg/kg;Zn:500mg/kσ、1000mg/kg),进行土培实验三,在Cu、Zn污染下,再外源添加HA、FA各三个浓度有机碳量(2.076g/kg、4.152g/kg、6.228g/kg)对四种土壤酶的影响及作用机制,测定四种土壤酶活性、Cu、Zn有效态含量、pH,HA、FA进行红外光谱分析。研究结果表明:(1)土壤有机质、腐殖质各组分以及四种土壤酶活性都随着土层深度增加,含量和活性逐渐降低。相关性分析表明,有机质含量与腐殖质各组分含量与Ure、AKP、ACP和CAT活性都有着显著相关性。HA对于促进AKP、ACP活性均有明显作用,FA对于促进Ure、AKP和CAT活性提高有更好地效果,对于ACP的活性却有明显地抑制效果。此外,FA对于提高Ure的活性、AKP的活性和CAT的活性作用均比HA要好。外源FA相比于HA,C、H、O、N、S等营养元素含量更高,也含有更多的脂肪族碳和羧酸类碳源,这两类碳源更易被微生物利用。因此,对于促进土壤酶活性作用更好。(2)HA和FA对黄壤吸附Cu2+、Zn2+的影响研究表明,HA的加入不利于土壤对Cu2+的吸附。Zn2+在高浓度时,HA的加入有利于土壤对Zn2+的吸附。FA对土壤吸附Cu2+、Zn2+的影响相似,在Cu2+、Zn2+低浓度时,不利于土壤对Cu2+、Zn2+的吸附,在高浓度时会增加土壤对其吸附量。土壤内专性吸附不容易被中性的盐溶液解吸。土壤中对Zn2+的吸附作用中,可能是专性位点的吸附较多,并且土壤对Cu2+专性吸附率相比于Zn2+专性吸附率要低。(3)土壤内随着外源Cu的浓度的增加,Ure、AKP、ACP和CAT活性是逐渐降低的,且AKP活性对于土壤内Cu污染更为敏感。Zn在外源添加最高浓度内(不高于2000mg/kg),对于Ure的活性和AKP的活性均有一定的激活作用,而仅在最高浓度时(2000mg/kg),对ACP的活性有明显抑制效果。CAT的活性对于Cu、Zn都很敏感,随着外源Zn浓度的增加,其活性也是逐渐降低的。低浓度Cu(400mg/kg)污染下,HA和FA对于Ure的活性和AKP的活性都有明显地提高作用,并且FA的效果要更好。此外,FA还对ACP活性有明显促进,且在FA高添加量(6.228g/kg)对CAT活性也有明显的促进。在高浓度Cu(800mg/kg)污染下,FA对于Ure、AKP和ACP活性仍有明显地促进,而HA只在较高添加量时,对Ure活性有一些促进。CAT以及相关微生物对Cu更为敏感些,在Cu高浓度污染时,HA和FA对于CAT的活性已均无恢复作用。过量Zn污染下,HA对于四种酶的活性提高均无明显作用,FA对于Ure、AKP及CAT的活性的提高依然有强烈的作用。但是在低浓度锌污染下,加入FA后,反而抑制了 ACP的活性。(4)HA和FA均可以降低土壤内的有效铜的含量,且在Cu低浓度(400mg/kg)胁迫时,FA效果好,在Cu高浓度时(800mg/kg)胁迫时,效果相似,这是因为HA和FA都含有许多羧基和醇羟基,其中FA中的两种基团都要多,因此FA可更好地降低了 Cu有效态含量。而HA对于降低有效锌的含量无明显作用,FA在低添加量为(2.076g/kg)时,降低土壤内的有效锌的含量效果最好。
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：X53
【图文】：
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本文编号：2724117
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：X53
【图文】：
图１－】本研究技术路线图逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１＿１邋Ｗｏｒｋ邋ｆｒａｍｅ邋ｏｆ邋ｐｒｅｓｅｎｔ邋ｒｅｓｅａｒｃｈ逡逑５逡逑
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