土壤铜镍长期老化行为及有效态生态阈值研究

发布时间：2017-12-20 07:02

  本文关键词：土壤铜镍长期老化行为及有效态生态阈值研究　出处：《中国农业大学》2017年博士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：土壤重金属生物毒性是评价其生态风险的重要指标,也是建立生态风险阈值和环境污染基准的科学依据。本论文旨在通过化学提取性和生物毒性两个方面,研究老化和土壤性质对土壤中铜、镍的影响,构建铜的EDTA提取态与外源添加总量的量化关系和基于EDTA提取态铜的生物毒性模型,结合以EDTA提取态为基础的物种敏感性分布(SSD)曲线,为确定土壤重金属的生态阈值和环境污染基准提供更合理的方法和指标。首先,以老化过程中铜、镍的生物毒性和化学提取性的变化程度及其影响因素为依据,得到更合理地表征重金属老化的指标。根据1到6年的田间老化试验结果,铜、镍的植物毒性仅在中性土壤中显著降低,并不能很好地表征重金属的老化效应,一方面归因于田间试验中气候和耕作条件的变异掩盖了老化导致的植物毒性的变异,另一方面归因于重金属在1年内完成的快速老化要大于1到6年的缓慢老化效应,导致后者容易被忽略。相对于植物毒性来说,化学提取性更能够表现出土壤铜、镍的老化效应,在中性和碱性土壤中,铜的化学提取性要高于镍,但是在酸性土壤中没有显著差异。其次,构建土壤中铜的EDTA提取态与外源添加总量的线性回归关系,量化土壤性质对化学提取性的影响程度。根据不同次数的提取结果,发现在淋洗和非淋洗土壤中,1次EDTA提取率为60%～75%,3次提取率能够达到80%以上,尤其是在中性淋洗土壤中,3次提取率高达97%。结合土壤理化性质,基于1次和3次的EDTA提取量分别构建了土壤中铜的EDTA提取量与外源添加总量的线性回归关系,发现土壤性质参数的增加并不能显著提高模型的拟合效果,而以外源添加总量作为单一影响因子能够解释高于95%的EDTA提取量的变异。结合土壤性质,基于EDTA提取态铜浓度,采用不同生态毒性终点建立生物毒性模型,发现对不同提取次数下的铜毒性产生影响的土壤性质并不完全一致,在对大麦的毒性预测中,基于三次EDTA提取的铜毒性主要是与CEC、pH和OC有关;在对西红柿的毒性预测中,基于一次和三次提取的毒性,影响因子主要包括OC、pH和柠檬酸盐提取态的Fe;在对小白菜的毒性预测中,影响因子只有OC和CaCO3,其中OC作为单一影响因子能够解释毒性阈值变异的41.9%～60.7%。最后,利用铜的化学提取态预测模型和三种不同生态学毒性终点的毒性预测模型对毒理学数据进行归一化处理,修正了土壤性质和淋洗作用的影响,明显降低了种内变异,并利用Weibull和BurrⅢ分布函数拟合出了基于我国四类土壤性质的SSD曲线,推导出对应的铜的生态阈值,为我国土壤重金属基准的制定提供了科学依据。
【学位授予单位】：中国农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：X144

【参考文献】

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本文编号：1311164