镉在施用城市污泥的改良土壤和蚕豆中迁移转化及生物有效性研究

发布时间：2017-08-27 21:15

  本文关键词：镉在施用城市污泥的改良土壤和蚕豆中迁移转化及生物有效性研究

  更多相关文章： 城市污泥 镉 富集 迁移转化 生物有效性

【摘要】：随着城市化的进展,城市污泥含量每年都在急剧增加,因此,城市污泥的出路问题一直是国内外学者研究的一个重要课题。近些年,城市污泥土地利用受到人们比较多的关注,而城市污泥的成分比较复杂,既含有大量的氮、磷、钾及有机质等营养物质,还含有重金属、病原菌等有毒有害物质,因此,城市污泥土地利用需要考虑的一个重要问题就是重金属。本研究选择将城市污泥施入黄土后制成的改良土壤为供试土壤,并以蚕豆为供试植物,通过室外盆栽试验和室内实验分析相结合,较为系统地探究了重金属镉在施用城市污泥的改良土壤和蚕豆中迁移转化及其生物有效性。本研究的主要研究成果表明:1、0.5%和2.0%含量的城市污泥施入黄土,会改变黄土的基本理化性质。施入0.5%和2.0%含量的城市污泥,土壤pH值从7.88分别降低到7.78和7.71;土壤EC从1217?s/cm分别增加到1315?s/cm和1508?s/cm,相比增加了8.05%和23.91%;土壤有机质分别增加了13.01%和31.26%;土壤碳酸盐含量随着城市污泥的施入而呈现下降趋势,总的来说,城市污泥的施入能够有效地改善土壤的理化性质,补充农作物所需的营养元素和矿物元素。虽然城市污泥的施入会带入重金属,但在研究中发现,施用0.5%和2.0%城市污泥,改良土壤中重金属的含量基本上低于国家相关标准。2、随着城市污泥的施入,蚕豆的生物量指标均得到了提高。在未受镉胁迫下,相比空白组,0.5%和2.0%含量的城市污泥组的蚕豆根干重分别增加了87.1%和266.48%,茎叶干重分别增加了170.68%和347.54%,豆荚干重分别增加了185.87%和238.33%,这充分地说明了,在本研究范围内低含量城市污泥的施入对蚕豆的生长有促进的作用。蚕豆的根干重、茎叶干重、豆荚干重均随着外源镉的添加而呈现相似的规律,即随着土壤中镉浓度的增加,各个生物量指标均表现出先增加后减小的大致趋势,这说明在最适外源添加浓度的前后,重金属对蚕豆的生长分别起到促进和阻碍的作用。3、城市污泥的施入量和外源镉的添加量都会对蚕豆器官中根、茎、荚、豆产生影响,蚕豆同一器官中,不同城市污泥施入量的器官中镉含量之间差异不明显,而同一器官中,不同外源镉添加浓度的器官中镉含量之间表现出显著的差异。随城市污泥的施入,蚕豆各器官中重金属含量均是增加的,只是幅度有差异,而随着镉的胁迫,蚕豆各器官中重金属含量均表现出线性关系。施用城市污泥的改良土壤中,蚕豆各器官重金属镉含量大小为根?茎?荚?豆。4、城市污泥的施入影响了土壤中重金属镉在蚕豆各器官中的富集和迁移。0.5%和2.0%含量的城市污泥的施入,使蚕豆根对镉的富集系数分别增加了0.46和0.40,蚕豆豆对镉的富集系数分别增加了0.020和0.031;蚕豆茎和荚的富集系数随着城市污泥施入而呈现先增后减的趋势,总的来看,蚕豆的各个器官对重金属镉的富集能力的大小依次为根、茎、荚、豆。对于镉在蚕豆体系中的迁移系数,在未受外源镉胁迫下,0.5%城市污泥施入量使重金属镉在蚕豆体内更容易从地下部分向地上部分转移,2.0%城市污泥施入量使重金属镉在蚕豆体内相对不容易从地下部分向地上部分转移。5、城市污泥的施入引起了土壤中镉形态发生变化。可交换态含量平均增加0.029mg/kg和0.308mg/kg;碳酸盐结合态平均减少0.168mg/kg和0.343mg/kg;铁锰氧化态平均增加了0.0785mg/kg和0.0957mg/kg;有机结合态平均减少0.0110mg/kg和0.0208mg/kg;残渣态平均增加0.3086mg/kg和0.8025mg/kg。而在没有外源镉胁迫下,城市污泥的施入使土壤中有效态含量降低,而惰性形态增加,说明城市污泥的施入降低了土壤中重金属镉的活性。6、蚕豆器官中镉含量与土壤镉含量呈现出极显著的正相关关系,即蚕豆器官中镉含量与土壤污染程度之间有着直接的关系。城市污泥的施入不仅对蚕豆中镉和土壤镉形态之间的相关性产生了影响,还对土壤镉形态中主要贡献形态也产生了影响。总的来说,城市污泥的施入能够影响土壤镉的生物有效性,因此污泥农用时需要注意其中有毒有害物质尤其是重金属的农用风险。
【关键词】：城市污泥 镉 富集 迁移转化 生物有效性
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X53;X703;X56
【目录】：

• 中文摘要3-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-21
• 1.1 城市污泥的来源与组成10-11
• 1.1.1 城市污泥的来源及分类10
• 1.1.2 城市污泥的组成10-11
• 1.2 城市污泥的主要处置途径11-12
• 1.3 城市污泥的资源化利用12-15
• 1.4 污泥土地利用对土壤和植物的影响15-17
• 1.4.1 污泥土地利用对土壤的影响15-16
• 1.4.2 污泥土地利用对植物的影响16-17
• 1.5 当前研究存在的问题17
• 1.6 研究区域概况17
• 1.7 研究意义和目的17-18
• 1.7.1 研究意义17-18
• 1.7.2 研究目的18
• 1.8 研究内容18-19
• 1.9 创新点19
• 1.10 技术路线19-21
• 第二章 材料与方法21-26
• 2.1 供试材料21
• 2.2 试验仪器及试剂21-23
• 2.2.1 主要试验仪器21-22
• 2.2.2 主要试验化学试剂22-23
• 2.3 试验设计23
• 2.4 样品采集与预处理23-24
• 2.4.1 蚕豆样品采集及预处理23-24
• 2.4.2 土壤样品采集及预处理24
• 2.5 样品分析方法24
• 2.6 质量控制24-25
• 2.7 数据分析25-26
• 第三章 施用城市污泥对蚕豆生长的影响26-31
• 3.1 施用城市污泥对改良土壤理化性质的影响26-27
• 3.2 施用城市污泥对蚕豆生长的影响27-30
• 3.3 小结30-31
• 第四章 施用城市污泥的改良土壤中镉的富集与迁移31-39
• 4.1 施用城市污泥对蚕豆吸收镉的影响31-34
• 4.2 施用城市污泥对蚕豆镉的富集和迁移的影响34-36
• 4.3 小结36-39
• 第五章 施用城市污泥的改良土壤中镉形态特征和生物有效性39-50
• 5.1 施用城市污泥对改良土壤中镉赋存形态的影响39-44
• 5.2 施用城市污泥的改良土壤中镉的生物有效性44-48
• 5.2.1 改良土壤中蚕豆器官镉含量与土壤镉全量的生物有效性44-45
• 5.2.2 改良土壤中蚕豆器官镉含量与土壤镉形态的生物有效性45-48
• 5.3 小结48-50
• 第六章 结论与展望50-52
• 6.1 结论50-51
• 6.2 建议51
• 6.3 不足与展望51-52
• 参考文献52-58
• 在学期间的科研成果58-59
• 致谢59

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本文编号：745895