不同添加剂对铅锌矿渣污染土壤中重金属有效态含量的影响
不同改良剂施用对污染土壤养分转化及砷和铅生物有效性的影响
第36卷第1期2022年2月水土保持学报J o u r n a l o f S o i l a n d W a t e rC o n s e r v a t i o nV o l .36N o .1F e b .,2022收稿日期:2021-06-30资助项目:国家自然科学基金项目(21876027);佛山市科技创新团队项目(1920001000083) 第一作者:杨冰霜(1994 ),女,硕士研究生,主要从事农业(土地)资源开发与利用研究㊂E -m a i l :y a n g b i n g s h u a n g @126.c o m 通信作者:王海龙(1962 ),男,博士,教授,主要从事生物质炭的环境功能和土壤修复研究㊂E -m a i l :h a i l o n g .w a n g@f o s u .e d u .c n 不同改良剂施用对污染土壤养分转化及砷和铅生物有效性的影响杨冰霜1,陈翰博2,3,杨兴3,吴小莲3,陈俊辉1,王海龙1,3(1.浙江农林大学环境与资源学院,杭州311300;2.沈阳农业大学农学院,沈阳110000;3.佛山科学技术学院环境与化学工程学院,广东佛山528000)摘要:为比较不同小龙虾壳基土壤改良剂对砷㊁铅复合污染土壤的修复效果,通过盆栽试验,探究施用1%(w /w )小龙虾壳粉(C S P )㊁甲壳素(C T )㊁小龙虾壳炭(C S B )及甲壳素-小龙虾壳炭配施(C T-C S B ,C TʒC S B 为1ʒ1)对土壤养分㊁酶活性㊁重金属生物有效性及青菜生长的影响㊂结果表明,不同改良剂施用均可显著提高土壤p H 和阳离子交换量,降低土壤中有效态铅的含量,施用C S B 对降低土壤中有效态铅含量的效果最显著,较对照降低了35.3%;添加C T ㊁C S B 和C T-C S B 均可降低土壤中有效态砷的含量,其中,C T-C S B 处理较对照降低77.2%㊂C T ㊁C S B ㊁C T-C S B 处理显著提高土壤中ɑ-葡萄糖苷酶㊁纤维二糖水解酶㊁β-木糖苷酶㊁β-N-乙酰基氨基葡萄糖苷酶和酸性磷酸酶的活性㊂土壤酶活性与重金属有效态含量的相关性分析表明,施加改良剂可降低重金属胁迫,提高土壤酶活性㊂添加不同土壤改良剂均可降低青菜可食部分对砷和铅的积累,提高青菜对氮㊁磷和钾的吸收量,从而促进植物生长,C T-C S B 处理的青菜可食部分生物量较对照提高190.9%㊂综上,C T ㊁C S B ㊁C T-C S B 在砷铅复合污染土壤修复方面均有较大应用潜力,C S B 综合效果最为明显,可以作为土壤砷㊁铅原位钝化修复的一种新材料㊂关键词:生物炭;甲壳素;重金属;土壤污染;原位修复中图分类号:X 131.3 文献标识码:A 文章编号:1009-2242(2022)01-0332-08D O I :10.13870/j.c n k i .s t b c x b .2022.01.042E f f e c t s o fD i f f e r e n t S o i lA m e n d m e n t s o nS o i lN u t r i e n t T r a n s f o r m a t i o na n dB i o a v a i l a b i l i t y ofA r s e n i c a n dL e a d i nC o n t a m i n a t e dS o i l Y A N GB i n g s h u a n g 1,C H E N H a n b o 2,3,Y A N G X i n g 3,WU X i a o l i a n 3,C H E NJ u n h u i 1,WA N G H a i l o n g1,3(1.S c h o o l o f E n v i r o n m e n t a l a n dR e s o u r c eS c i e n c e s ,Z h e j i a n g A&F U n i v e r s i t y ,H a n g z h o u 311300;2.A g r o n o m i cC o l l e g e ,S h e n y a n g A g r i c u l t u r a lU n i v e r s i t y ,S h e n y a n g 110000;3.S c h o o l o f E n v i r o n m e n t a l a n dC h e m i c a lE n g i n e e r i n g ,F o s h a nU n i v e r s i t y ,F o s h a n ,G u a n g d o n g 528000)A b s t r a c t :A p o t e x p e r i m e n tw a s c o n d u c t e d t oc o m pa r e t h e r e m e d i a t i o ne f f e c t so f d i f f e r e n t s o i l a m e n d m e n t s d e r i v e d f r o mc r a w f i s h s h e l l o n a n a r s e n i c (A s )a n d l e a d (Pb )c o n t a m i n a t ed s o i l .S o i l a me n d m e n t s ,i n c l u d i n gc r a w f i s hs h e l l po w d e r (C S P ),c h i t i n (C T ),c r a w f i s hs h e l l b i o c h a r (C S B )a n dC T-C S Bc o m b i n a t i o n (C T-C S B ,C TʒC S B i s 1ʒ1),w e r e e m p l o y e d t o a s s e s s t h e i n f l u e n c e o f t h e i r a p p l i c a t i o n s (1%)o n t h e a v a i l a b i l i t yo f n u t r i e n t s ,a c t i v i t i e so f e n z y m e s ,b i o a v a i l a b i l i t y ofA sa n dP b ,a sw e l l a s g r o w t ho f p a kc h o i (B r a s s i c a c h i n e n s i s ).T h e r e s u l t s i n d i c a t e d t h a t a l l t r e a t m e n t s s i g n i f i c a n t l y i n c r e a s e d t h e p Ha n d c a t i o n e x c h a n g e c a p a c -i t y (C E C )o f t h e s o i l .C o n c e n t r a t i o n s o f a v a i l a b l e P b d e c r e a s e d i n a l l t r e a t m e n t s ,a n d t h em a x i m u mr e d u c t i o n w a s f o u n d i n t h eC S Bt r e a t m e n t ,w h i c hw a s 35.3%l o w e r t h a nc o n t r o l .A p p l i c a t i o no fC T ,C S Ba n dC T-C S Bd e c r e a s e d t h e c o n c e n t r a t i o n so f a v a i l a b l eA s ,a n dt h em a x i m u mr e d u c t i o nw a s f o u n d i nt h eC T-C S Bt r e a t m e n t ,w h i c hw a s 77.2%l o w e r t h a n c o n t r o l .T h e a c t i v i t i e s o f s o i l e n z y m e s i n c l u d i n g α-g l u c o s i d a s e ,c e l l o b i o -h y d r o l a s e ,x y l o s i d a s e ,a c e t y l g l u c o s a m i n i d a s ea n da c i d p h o s p h a t a s ew e r ee n h a n c e da f t e r t h ea d d i t i o no fC T ,C S Ba n dC T-C S B .C o r r e l a t i o n s a n a l y s i s b e t w e e n s o i l e n z y m e a c t i v i t y an d t h e c o n c e n t r a t i o n s o f a v a i l a b l eP b a n dA s i n d i c a t e d t h a t t h e a p pl i c a t i o no f d i f f e r e n t a m e n d m e n t s c o u l da l l e v i a t e t h e s t r e s so fA s a n dP b i n t h es o i l,a n d t h u s e n h a n c e s o i l e n z y m e a c t i v i t i e s.A p p l i c a t i o no f a l l a m e n d m e n t sd e c r e a s e d t h eu p t a k eo fA s a n d P b i n t h e e d i b l e p a r t o f p a k c h o i,a n d i n c r e a s e d t h e p h y t o a v a i l a b i l i t y o f n i t r o g e n,p h o s p h o r u s a n d p o t a s s i u m, t h u s p r o m o t i n gp l a n t g r o w t h.T h eb i o m a s so f t h e e d i b l e p a r t o f p a kc h o i i n c r e a s e db y190.9%i nt h eC T-C S Bt r e a t m e n t,c o m p a r e dw i t h t h e c o n t r o l.I n c o n c l u s i o n,a p p l i c a t i o n o f C T,C S Ba n dC T-C S B,i n p a r t i c u-l a rC S B,h a ds u p e r i o r p o t e n t i a l f o r p r o m o t i n gp l a n t g r o w t ha n dr e m e d i a t i n g s o i l p o l l u t e db y A sa n dP b, o f f e r i n g an e wa p p r o a c h f o r t h e i n-s i t u r e m e d i a t i o no f s o i l c o-c o n t a m i n a t e dw i t hA s a n dP b.K e y w o r d s:b i o c h a r;c h i t i n;h e a v y m e t a l;s o i l c o n t a m i n a t i o n;i n-s i t u r e m e d i a t i o n随着工业化和城市化进程的不断推进,我国土壤重金属污染问题也逐渐加剧,引起人们的广泛关注[1]㊂据2014年‘全国土壤污染状况调查公报“[2]显示,砷(A s)和铅(P b)分别以2.7%和1.5%的点位超标率成为重要的农田土壤污染物㊂重金属在农田土壤中的累积㊁迁移和转化,不仅危害土壤圈的物质循环,导致土壤退化,降低农作物的产量及品质,还可以通过生物放大效应威胁人类的生命健康[3]㊂目前,利用土壤改良剂的原位化学钝化修复法具有绿色环保㊁价格低廉㊁对土壤环境扰动小等优点,受到农业生态环境领域学者的广泛关注㊂因此,寻找生态环境友好㊁修复效率高㊁成本低的土壤改良材料具有重大意义㊂近年来,我国小龙虾(本文所指的小龙虾学名克氏原螯虾,俗称淡水小龙虾)养殖和餐饮产业发展迅速,已成为世界上最大的小龙虾生产及消费国㊂然而,小龙虾壳大多作为厨余废弃物被随意处置,据统计,我国每年有58万t的小龙虾壳被丢弃[4]㊂小龙虾壳是一种可被利用的潜在环境修复材料,已有研究[5]将小龙虾壳磨粉并应用于重金属废水处理㊂此外,从小龙虾壳中提取出的高分子聚合物甲壳素具有原料分布广泛㊁价格低廉㊁无生物毒性等优点,在农业上可作为植物病害抑制剂㊁抗寒剂㊁植物生长调节剂和土壤改良剂等[6]㊂已有研究[3,7]发现,甲壳素分子结构中含有丰富的氨基和羟基等官能团,可以与A s 和P b等重金属离子形成稳定的螯合物,对重金属的固定效果显著㊂胡雪芳等[3]发现,施用甲壳素(333 k g/h m2)能使水稻土中有效态P b㊁C d的含量分别降低64.0%,43.2%,并使每亩水稻增产8.6%㊂同时,废弃小龙虾壳还可以作为一种生物炭制备材料,对土壤中重金属具有良好的修复潜力[8]㊂目前研究大多集中于某一种小龙虾壳基改良剂对重金属污染土壤的修复,应用小龙虾壳粉㊁甲壳素及小龙虾壳炭对比和评价其修复效果具有重要意义㊂此外,利用甲壳素㊁小龙虾壳炭以及二者配施对A s㊁P b复合污染土壤修复效果的研究也鲜有报道㊂本研究以小龙虾壳粉㊁甲壳素㊁小龙虾壳炭为试验材料,以青菜(B r a s s i c ac h i n e n s i s L.)为供试植物,通过盆栽试验探究等比例(1%,w/w)改良剂单施及配施对A s㊁P b复合污染土壤中重金属生物有效性㊁土壤酶活性㊁养分转化及青菜生长的影响,比较以废弃小龙虾壳为制备来源的不同改良剂对重金属污染土壤的修复效果㊂本研究旨在筛选环境适应性强㊁修复效果好的小龙虾壳基土壤改良剂,为小龙虾壳废弃物资源化利用及其对土壤A s㊁P b复合污染修复及提高作物品质提供科学依据及数据支撑㊂1材料与方法1.1供试材料供试土壤:于2018年8月采自浙江省绍兴市上虞区某农田表层土壤(0 20c m)㊂该采样农田所在区域有一处废弃的铅锌矿,受到不同重金属元素复合污染㊂该稻田土壤中A s㊁P b的含量分别为141.0, 736.2m g/k g,2种元素均已超过了我国农田土壤环境质量标准风险筛选值(A s㊁P b分别为30.0,100.0 m g/k g)㊂采集的土壤样品带回实验室并剔除植物根系㊁碎石等杂物,将其自然风干,研磨过10目不锈钢筛后备用㊂该土壤p H为5.8,电导率0.1d S/m,阳离子交换量(C E C)13.4c m o l/k g,有效磷㊁速效钾㊁碱解氮分别为10.1,54.0,118.0m g/k g㊂供试改良剂:小龙虾壳收集自浙江农林大学附近餐饮废弃物,用自来水洗净后于室温条件下晾干,再于105ħ条件下烘至恒重,将干燥后的小龙虾壳用研钵磨细并过60目筛,由此制备得到小龙虾壳粉;利用实验室小型炭化设备将烘干后的小龙虾壳在650ħ条件下热解2h制备得到小龙虾壳炭,研磨过60目筛后备用㊂甲壳素((C8H13N O5)n)购自杭州均莹科技有限公司㊂供试植物:青菜,种子购自浙江省杭州市种子种苗管理站㊂1.2试验设置盆栽试验于2020年9 10月在浙江农林大学温室内进行㊂称取3.0k g过筛土装进塑料盆中(上㊁下直径分别为23,12c m;高为14c m),分别加入1%小龙虾壳粉(c r a w f i s hs h e l l p o w d e r,C S P)㊁小龙虾壳炭(c r a w f i s hs h e l l b i o c h a r,C S B)㊁甲壳素(c h i t i n,C T)㊁小龙虾壳炭与甲壳素配施(C T-C S B,C TʒC S B为1ʒ1)㊂以不添加改良剂的污染土作为对照(C K),共333第1期杨冰霜等:不同改良剂施用对污染土壤养分转化及砷和铅生物有效性的影响5个处理,每个处理重复3次㊂为减少外部环境因素对作物生长造成的影响,不同处理盆子按照随机区组方式摆放,并定期更换盆子的位置㊂初次浇水至田间持水量的70%,平衡3天后,于2020年9月撒播青菜种子,每盆均匀播种10颗,发芽7天后间苗,每盆留下长势相同的5棵植株㊂为保证青菜的正常生长,选用尿素㊁磷酸二氢钾为基肥,每盆按照N㊁P2O5㊁K2O 分别为0.25,0.32,0.20g/k g的比例施入并与土壤混合均匀[1]㊂盆栽期间日常管理为定期浇水㊁松土㊁以及防治病虫害,每3天记录1次植物长势㊂生长50天后收获,并分别采集土壤和植物样品,采用五点法取植物根系附近1~2c m的根际土(鲜样)用于土壤酶活性测定;其他土壤样品风干磨细后过10目筛待测㊂另外,取青菜可食部分,先后用自来水和去离子水洗净,置于105ħ烘箱内杀青30m i n后于65ħ条件下烘干至恒重,记录生物量干重后植物样研磨待测㊂1.3土壤理化性质测定土壤理化性质的分析测定参照‘土壤农业化学分析方法“[9]㊂土壤p H和电导率(E C)分别采用1ʒ2.5和1ʒ5(w/v)土水比,并分别采用F E20型p H计(梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司)和D D S-307型电导率仪(上海虹益仪器仪表有限公司)测定;阳离子交换量通过乙酸铵交换法测定(p H=7);土壤有效磷含量采用O l s e n法,采用0.5m o l/LN a H C O3浸提,并用分光光度计测定(U V A132122T h e r m oe l e c t r o nc o r p o r a t i o n,英国);土壤速效钾采用乙酸铵浸提后火焰光度计(F P640,新仪仪表有限责任公司,中国)测定;土壤碱解氮采用碱解扩散法测定;重金属全量采用H N O3-H F-H C l O4法消解土壤,于电感耦合等离子体发射光谱仪(I C P-O E S,O p t i m a2000,P e r k i n E l m e r C o,美国)上测定;土壤有效态A s和P b的含量测定分别采用磷酸二氢铵(N H4H2P O4)和二乙三胺五乙酸(D T P A)浸提后,用I C P-O E S测定㊂1.4土壤酶活性测定本研究中主要测定的土壤酶分别为ɑ-葡萄糖苷酶(E C3.2.1.20)㊁β-葡萄糖苷酶(E C3.2.1.21)㊁纤维二糖水解酶(E C3.2.1.91)㊁β-木糖苷酶(E C3.2.1.37)㊁β-N-乙酰基氨基葡萄糖苷酶(E C3.2.1.30)和酸性磷酸酶(E C 3.1.3.2),括号中的文字表示酶学委员会编码㊂上述土壤酶活性的测定方法主要参照包建平等[10]的方法,主要原理是利用底物与酶水解释放4-甲基伞形酮酰(4-MU B)或4-甲基香豆素(4-MU C)进行荧光检测,以荧光强度反映酶的活性㊂具体操作步骤为:将2.0g的土壤鲜样称入100m L离心管,加入40m L 醋酸缓冲液(50m o l/L,p H=5.0,下同),将上述土壤溶液在25ħ条件下以转速180r/m i n振荡30m i n㊂而后用60m L醋酸缓冲液少量多次地将土壤溶液全部洗入烧杯中,制成土壤均质悬浊液㊂将盛有酶和底物混合物的微孔板放入25ħ培养箱里,在黑暗环境中培养3h,最后用多功能酶标仪(S y n e r g y T M H1, B i o t e k,美国)在荧光激发波长365n m和检测光波长450n m下测定反应液荧光值㊂根据标准曲线浓度梯度计算土壤酶活性,本试验所有样品的标准曲线R2值均>0.999㊂试验中每个样品做3个测定重复,同时设置不加标准物质作为对照㊂1.5改良剂性质测定将2.0g改良剂加入40m L超纯水中,搅拌1h 后用p H计测定p H;将2.0g改良剂加入20m L超纯水中,搅拌1h后用电导率仪测定E C;灰分采用A S TM标准D1726-84测定[11];改良剂的碳(C)㊁氢(H)和氮(N)含量采用元素分析仪(F l a s hE A1112, T h e r m oF i n n i g a n,意大利)测定;比表面积(B E T)采用比表面分析仪测定(T r i s t a r I I3020,M i c r o m e r i t i c a I n s t r u m e n tC o r p o r a t i o n,美国);利用X射线能量色谱仪测定改良剂矿物元素组成(E D S,K-A l p h a+, T h e r m oF i s h e r S c i e n t i f i c,美国);改良剂的无机矿物晶体组分利用X射线衍射仪(X R D,X'P R O,P A N a l y t i-c a l,荷兰)测定;表面形貌特征采用扫描电镜仪(S E M, S U-8010,F E I,波兰)分析;表面官能团采用傅里叶红外光谱仪(F T I R,N I C O L E T i S10,T h e r m oF i s h e r S c i e n t i f i c,美国)测定㊂1.6植物样品分析植物样品的分析测定参照‘土壤农业化学分析方法“[9],在2021年1月进行测定㊂将粉碎的植物样品采用H2S O4-H2O2法消解;植物中的氮㊁磷㊁钾含量分别采用奈氏比色法㊁钼锑抗比色法和火焰光度计法测定;植物样品中的A s和P b含量用消解液直接在I C P-O E S上测定㊂1.7数据分析采用E x c e l2010和S P S S24软件进行数据分析和处理,采用单因素方差分析和D u n c a n多重比较分析处理间的差异显著性(P<0.05),相关性分析采用皮尔逊相关分析法(P e a r s o n s c o r r e l a t i o n)进行双尾检验确定显著性,并用Rs t u d i o3.5.2软件绘制相关性热图;用O r i g i n2018软件进行绘图㊂2结果与分析2.1改良剂的基本理化性质由表1可知,3种改良剂中,C S B具有更高的p H㊁电导率及灰分,C T均表现为最低,但C T相较于其他2种改良剂有更高的阳离子交换量㊂此外,C S B在表面积和孔容方面相对较大,但其孔径在3种改良剂中最低㊂433水土保持学报第36卷表1供试土壤改良剂基本理化性质指标C S P C T C S Bp H8.76.410.6电导率/(d S㊃m-1)3.00.53.5阳离子交换量/(c m o l㊃k g-1)7.429.35.9灰分/%20.7-47.8C/%39.343.525.5N/%4.26.51.3H/%6.27.30.8比表面积/(m2㊃g-1)16.09.712.1孔容/(c m3㊃g-1)0.020.020.05孔径/n m49.955.416.5注:C S P㊁C T㊁C S B分别为小龙虾壳粉㊁甲壳素㊁小龙虾壳炭㊂扫描电镜图谱(图1a)表明,C S P的表面相对比较平坦,孔隙较少;C S B呈现出较为粗糙的团簇结构,而C T 的横截面则呈现簇状细管结构㊂图1b表明,C S P和C S B除C㊁O外均含有大量碱性金属元素(如C a㊁M g㊁N a 等)以及N㊁P㊁K等营养元素㊂相较于C S P,C S B中C a㊁P 等元素含量有显著提高㊂由X R D图(图1c)可知,C S P 中检测出有碳酸钙(C a C O3)及硅钙石(C a3S i2O7)的存在;C S B中的晶体矿物组成主要为碳酸钙及部分氯化钠;C T中检测出在2θʈ10,20ʎ的2处峰,为甲壳素特殊峰形态I和形态I I[12]㊂根据F T I R图谱(图1d)可知,3种改良剂均含有-O H振动峰(3440c m-1)㊁芳香性C=O振动峰(1400,1070c m-1)及烯烃类(875 c m-1)官能团㊂此外C S P与C T还含有脂肪族C-H(2890~2920c m-1)和C-C强伸缩振动峰(1660 c m-1)[13]㊂相较于C S P,C S B的-O H峰峰强削弱㊂此外,C S B中C-H和C-C振动峰消失,而芳香性C=O(1400c m-1)㊁烯烃(875c m-1)峰强增大㊂注:a㊁b㊁c㊁d分别为扫描电镜图谱(S E M)㊁X射线能谱分析(E D S)图谱㊁X射线衍射(X R D)图谱㊁F T I R图谱㊂图1不同改良剂的光谱学表征图533第1期杨冰霜等:不同改良剂施用对污染土壤养分转化及砷和铅生物有效性的影响2.2施用改良剂对土壤p H和阳离子交换量的影响由图2可知,除C T处理外,添加其他改良剂均显著(P<0.05)提高土壤p H㊂其中,C S P和C S B提升效果最为显著,与对照土壤相比分别提高13.3%, 13.5%㊂此外,相较于对照,所有处理均显著增加了土壤的阳离子交换量(1.7%~3.7%),C T-C S B处理相对于其他处理的增幅小,C S P㊁C T㊁C S B处理间无显著差异㊂2.3施用改良剂对土壤中氮磷钾有效性及植物氮磷钾含量的影响施用C T和C T-C S B显著提高了土壤碱解氮含量(P<0.05)(图3a),C T处理与对照相比增加了127.3%,而单施C S B的土壤碱解氮含量并无显著变化㊂除C T处理外,施用其他改良剂均可提高土壤有效磷含量(图3c),且C S P处理效果最为显著,与对照相比提高95.0%;C S B和C T-C S B处理较对照分别增加49.9%,44.1%,而这2种处理间无显著性差异㊂此外,添加C T和C T-C S B显著降低土壤中速效钾含量,与对照相比分别降低了23.8%,34.9%,C T-C S B处理的土壤速效钾含量减幅更为显著(图3b)㊂4种改良剂均提高了青菜可食部分氮㊁磷㊁钾的含量(图3d~图3f)㊂除C S B处理外,其余处理均显著提高了青菜可食部分中氮含量,其中,C T处理下青菜中氮含量与对照相比增加102.2%;同时,4种改良剂均提高了青菜可食部分中钾含量(相比对照提高了40.8%~78.2%),C S B处理的提升效果最为显著;所有处理均显著提高了青菜可食部分中磷含量,C S B 处理对青菜可食部分中磷含量增加相比其他3种处理较小,较对照提高110.6%,C S P处理对青菜磷含量增幅最为显著,与对照相比提高325.2%㊂注:C K㊁C S P㊁C T㊁C S B㊁C T-C S B分别为空白对照㊁小龙虾壳粉㊁甲壳素㊁小龙虾壳炭㊁甲壳素与小龙虾壳炭配施;图柱上方不同小写字母间表示处理之间存在显著性差异(P<0.05)㊂下同㊂图2施用改良剂对土壤p H 和阳离子交换量的影响图3施用改良剂对土壤和植物养分含量的影响2.4施用改良剂对土壤有效态A s、P b含量的影响添加C T㊁C S B和C T-C S B均显著降低土壤中有效态A s(P<0.05)(图4),C T-C S B处理与对照相比降低77.2%㊂然而,C S P处理显著增加了土壤有效态A s含量(P<0.05)㊂所有处理均显著降低了土壤中有效态P b含量(P<0.05)(图4),以C S B处理效果最为显著,与对照相比降低了35.3%,另外3个处理间土壤有效态P b含量无显著性差异㊂2.5施用改良剂对土壤酶活性的影响与对照相比,C T㊁C S B和C T-C S B显著提高了土壤中ɑ-葡萄糖苷酶㊁β-N-乙酰基氨基葡萄糖苷酶㊁纤维二糖水解酶㊁酸性磷酸酶和β-木糖苷酶活性(P<0.05)(图5a~图5e),而C S P仅提高了ɑ-葡萄633水土保持学报第36卷糖苷酶(图5a )㊁纤维二糖水解酶(图5c )和β-木糖苷酶(图5e)活性,但是显著降低了酸性磷酸酶活性(图5d ),对β-N-乙酰基氨基葡萄糖苷酶活性(图5b )无显著性影响㊂C T 对前4种酶活性的提高最为显著,较对照分别提高了50.9%,3765.8%,152.5%和131.3%;C S B 处理对提高β-木糖苷酶活性最为明显,比对照增加了127.1%;C S P 处理相对于对照显著提高了75.1%β-葡萄糖苷酶活性㊂利用相关性分析探究土酶活性与重金属有效态的相关关系(图6)㊂土壤中有效态P b 含量与土壤中ɑ-葡萄糖苷酶㊁纤维二糖水解酶㊁β-木糖苷酶活性呈极显著负相关(P <0.01);土壤中有效态A s 含量与β-N-乙酰基氨基葡萄糖苷酶和酸性磷酸酶活性呈显著负相关(P <0.05),与土壤中的β-葡萄糖苷酶活性呈正相关(P <0.05)㊂图4 施用改良剂对土壤有效态A s 和P b 的影响图5 施用改良剂对土壤酶活性的影响注:*表示P <0.05;**表示P <0.01㊂图6 土壤酶活性与有效态A s ㊁P b 的相关性分析2.6 施用改良剂对青菜可食部分中A s ㊁P b 含量的影响所有处理均可降低青菜可食部分A s 的含量,C S B 和C T-C S B 处理的效果更为显著,较对照降低55.9%,47.3%(图7),C S P 和C T 处理之间差异不显著,较对照分别降低35.3%,35.8%㊂由图7可知,添加C S P ㊁C T ㊁C S B 使青菜可食部分中的P b 含量较对照降低53.1%~56.8%,但3种处理之间无显著差异;C T-C S B 处理显著增加了青菜可食部分中P b 含量,与对照相比增加了34.3%㊂2.7 施用改良剂对青菜生物量的影响由图8可知,除C S P 处理外,其他处理均显著提高青菜可食部分的生物量,其中在施用C T-C S B 时,青菜生物量达到最大值,较对照提高190.9%;C T ㊁C S B 处理之间对于青菜可食部分干重的影响无显著性差异,较对照分别提高79.2%,100.9%㊂3 讨论在本研究中C S B 相较C T ㊁C S P 具有更高p H ㊁电733第1期 杨冰霜等:不同改良剂施用对污染土壤养分转化及砷和铅生物有效性的影响导率及灰分含量,可能是因为小龙虾壳在热解过程中,随着挥发分的析出,碱性矿物元素如K㊁N a㊁C a 等被保留[11]㊂同时,E D S结果(图1b)也证实了这一结论㊂高温热解过程会造成生物质孔隙结构破裂[13]㊂这可能是C S B比表面积和孔径低于C S P的原因㊂此外,热解过程造成C S B官能团种类相对减少,羟基伸缩振动峰的减弱可能是小龙虾壳在高温炭化过程中的高温热解导致结合水脱离,进而造成氢氧键结合的羟基逐渐断裂[14]㊂C S B中脂肪族C-H㊁芳香族C-C振动峰消失,芳香性官能团C=O及烯烃强度增强,表明高温热解过程造成生物炭中烃基逐渐消失,其芳香化程度逐渐增强[13]㊂图7施用改良剂对青菜可食部分A s和P b 含量的影响图8施用改良剂对青菜可食部分生物量的影响本研究结果显示,除C T外施用其他改良剂均可提高土壤p H,其原因是C S P和C S B具有较高的p H (8.7和10.6)(表1),施入土壤后可通过释放碱性物质提高土壤的p H㊂另外,施用3种改良剂均显著提高了土壤阳离子交换量,一方面是由于施入土壤的改良剂本身具有较高的阳离子交换量(表1);另一方面,因为改良剂可以通过孔隙填充和静电吸附等作用固定土壤溶液中的阳离子,进而提高阳离子交换量[15]㊂本试验中,施用C T后,土壤碱解氮含量相较于对照显著提高㊂这是因为该处理提高了土壤中ɑ-葡萄糖苷酶活性(图5a)㊂已有研究[16]表明,土壤中ɑ-葡萄糖苷酶活性的提高可促使土壤中的有机氮向铵态氮的转化,从而提高土壤有效态氮含量㊂此外,施用C T后可提高土壤阳离子交换量,进而降低土壤铵态氮的淋失[17],这是土壤氮有效性提高的另一个原因㊂施用C T和C T-C S B可使土壤中速效钾含量显著降低,而单施C S B对其无显著影响㊂这是因为施用C T后提高了土壤β-葡萄糖苷酶的活性(图5f),加速了含钾矿物的活化,进而提高植物对钾素的吸收[18]㊂施用C S P和C S B均显著提高了土壤有效磷的含量㊂这是因为这2种改良剂本身具有较高含量的磷(图1b)㊂此外,施用C S P和C S B可提高土壤p H,导致更多的O H-与土壤中的F e和A l离子结合,进而释放出更多的闭蓄态磷,进而提高土壤中磷的生物有效性[19]㊂本研究中,不同改良剂施用均促进了植物对氮㊁磷㊁钾的吸收,一方面是因为施用改良剂可以改善土壤理化性质,并提高土壤酶活性,从而促进作物生长,增加青菜可食部分对养分的吸收[13];另一方面,改良剂施用降低了土壤中有效态A s和P b 的含量,缓解重金属对植物根系的胁迫,进而促进青菜对土壤中营养元素的吸收㊂已有研究[1]表明,土壤中较高浓度的重金属会损伤植物线粒体结构,抑制根系多种呼吸酶的活性,进而影响植物对营养元素的吸收和转运㊂施用改良剂对土壤中重金属的钝化效果受原材料种类和施用比例等各方面因素的影响[3,11]㊂改良剂对A s㊁P b的固定机理主要有:(1)孔隙填充㊂改良剂具有较大的比表面积和良好的孔隙结构(表1,图1a),重金属离子可通过孔隙填充吸附在其表面[13]㊂(2)土壤p H变化㊂土壤p H的升高可以提高土壤表面的活性电位,增强对P b的吸附[11],从而降低有效态P b含量㊂X i a o等[20]研究表明,p H是影响小龙虾壳炭去除水中P b离子的重要因素,当溶液p H升高,生物炭表面酸性官能团会发生解离,增加小龙虾壳炭对P b 的吸附,同时促进O H-与P b形成沉淀㊂还有研究[8]表明,土壤p H的升高会增加土壤颗粒表面的负电荷,减弱对同样带负电的砷酸根离子的静电效应,从而提高A s 的移动性㊂C S P施用对土壤p H提升最为显著,这可能是该处理下土壤有效态A s含量提高的原因㊂(3)沉淀作用㊂本研究中,施用C S B对P b的固定作用比施加其他改良剂效果更为显著,是因为土壤溶液中的P b与C S B释放的碳酸盐(图1c)形成了碳酸铅沉淀[21];此外,由图1b可知,C S B含有大量的钙离子,其可以与土壤中砷酸根离子形成难溶的砷酸盐[8],进而降低土壤中A s的有效性㊂(4)络合作用㊂改良剂中的官能团可以与土壤中重金属形成稳定的络合物,从而降低重金属的迁移性[21]㊂D a等[7]研究表明,甲壳素表面质子化氨基与砷酸根离子会形成稳定的配833水土保持学报第36卷合物㊂此外,C T和C S B表面的官能团(如氨基㊁羟基㊁烃基等)也可与A s和P b发生络合反应[21]㊂本研究发现,除了β-葡萄糖苷酶,土壤中其他酶的酶活性与有效态重金属含量均呈负相关关系,表明土壤中高浓度重金属对土壤酶功能具有负面效应㊂施用改良剂后土壤酶活性提高的原因主要归因于2个方面:(1)施加改良剂显著降低了土壤中有效态A s 和P b含量,从而降低了重金属对土壤微生物的胁迫;(2)施加改良剂促进了土壤养分循环,微生物生长环境得到改善,进而提高土壤酶活性㊂C T与纤维素的结构相似,被称作动物纤维素,其可被甲壳素酶与纤维素酶水解[22]㊂β-葡萄糖苷酶和纤维二糖水解酶是纤维素分解酶系的主要组成部分,这可能是C T 处理显著提高土壤中β-葡萄糖苷酶㊁纤维二糖水解酶活性的原因㊂在本研究中,除C T-C S B外,施用其他改良剂均降低了植株中A s和P b的积累量㊂因为其降低了重金属的生物有效性,从而降低了青菜对A s㊁P b的吸收㊂然而,C T-C S B处理显著提高了青菜叶中P b 含量,这可能是土壤中A s和P b的交互作用促进了植株对土壤中P b的吸收,这与前人[23]的研究结果相似,但具体机理还需后续深入探讨㊂此外,本研究中C S P处理显著提高了土壤中有效态A s含量,但是植物体内的A s的积累量却显著降低㊂其原因可能是磷酸根与砷酸根存在竞争吸收,二者被植物根系吸收是经由相同的转运通道蛋白,当植物吸收更多磷的同时可导致A s积累量降低[24]㊂在本研究中,污染土壤中添加3种改良剂均可显著降低青菜可食部分A s㊁P b含量,但是仍然高于G B2762 2017‘食品安全国家标准食物中污染物限量“[25]所规定的叶菜类蔬菜中A s和P b的限值0.5,0.3m g/k g㊂这可能与施用改良剂的比例有关,C h e n等[1]研究表明,青菜可食部分重金属的积累量受生物炭的施加比例以及种类的影响㊂在后续研究将调整改良剂的施用比例,以期作物达到良好的品质㊂4结论与对照相比较,小龙虾壳炭处理对土壤中有效态铅含量的降低效果更为明显,而甲壳素与小龙虾壳配施处理对降低土壤有效态砷含量更为显著㊂除甲壳素与小龙虾壳配施处理外,其余改良剂处理均可降低青菜可食部分对砷和铅的积累㊂施用甲壳素㊁小龙虾壳炭及两者配施可提高ɑ-葡萄糖苷酶㊁纤维二糖水解酶㊁β-木糖苷酶㊁β-N-乙酰基氨基葡萄糖苷酶和酸性磷酸酶活性㊂小龙虾壳作为一种潜在的可利用资源,利用其制备的改良剂施入土壤后可提高土壤肥力,改善微生物生存环境,降低重金属生物有效性,从而促进作物生长㊂在本研究中小龙虾壳炭施用对铅砷复合污染土壤综合修复效果最为优越,可为土壤砷㊁铅原位钝化修复提供一种新思路㊂参考文献:[1] C h e nH B,Y a n g X,W a n g H L,e t a l.A n i m a l c a r c a s s-a n d w o o d-d e r i v e db i oc h a r si m p r o v e dn u t r i e n tb i o a v a i l-a b i l i t y,e n z y m ea c t i v i t y,a n d p l a n t g r o w t hi n m e t a l-p h t h a l i c a c i d e s t e r c o-c o n t a m i n a t e d s o i l s:At r i a l f o r r e c-l a m a t i o na n d i m p r o v e m e n t o f d e g r a d e ds o i l s[J].J o u r n a l o fE n v i r o n m e n t a lM a n a g e m e n t,2020,261:e110246.[2]环境保护部,国土资源部.全国土壤污染状况调查公报[J].国土资源通信,2014(8):26-29.[3]胡雪芳,田志清,梁亮,等.不同改良剂对铅镉污染农田水稻重金属积累和产量影响的比较分析[J].环境科学, 2018,39(7):3409-3417.[4]马士龙,包学太,杨琦,等.小龙虾虾壳研究与应用现状分析[J].饲料研究,2019,42(6):95-97.[5] V o o t l aS,R i c h e r t JC,H a r d a w a y CJ,e t a l.I n v e s t i g a-t i o no f c r a w f i s h(p r o c a m b r u sc l a r k i i)s h e l l s f o ru p t a k ea n dr e m o v a lo fl e a di n w a t e r[J].A n a l y t i c a lL e t t e r s,2011,44:2229-2243.[6]蒋小姝,莫海涛,苏海佳,等.甲壳素及壳聚糖在农业领域方面的应用[J].中国农学通报,2013,29(6):170-174.[7] D aSL,M a s o t t i,A.C h i t i na n dc h i t o s a na s m u l t i p u r-p o s en a t u r a l p o l y m e r s f o r g r o u n d w a t e ra r s e n i cr e m o v a la n dA s2O3d e l i v e r y i n t u m o r t h e r a p y[J].M a r i n eD r u g s,2010,8(5):1518-1525.[8]孙涛,孙约兵,贾宏涛,等.虾壳生物炭对C d-A s复合污染土壤修复效应以及可溶性有机碳含量的影响[J].农业环境科学学报,2021,40(8):1675-1685,1606. [9]鲁如坤.土壤农业化学分析方法[M].北京:中国农业科技出版社,2000.[10]包建平,袁根生,董方圆,等.生物质炭与秸秆施用对红壤有机碳组分和微生物活性的影响[J].土壤学报,2020,57(3):209-217.[11]刘晶晶,杨兴,陆扣萍,等.生物质炭对土壤重金属形态转化及其有效性的影响[J].环境科学学报,2015,35(11):3679-3687.[12] K a m a r iA,P u l f o r d ID,H a r g r e a v e s J S J.C h i t o s a n a sa p o t e n t i a l a m e n d m e n t t or e m e d i a t e m e t a l c o n t a m i n a-t e d s o i l-Ac h a r a c t e r i s a t i o ns t u d y[J].C o l l o i d sa n dS u r-f a c e sB:B i o i n t e r f a c e s,2011,82(1):71-80.(下转第345页)933第1期杨冰霜等:不同改良剂施用对污染土壤养分转化及砷和铅生物有效性的影响。
不同施肥条件下重金属锌污染土壤对不同作物生长的影响
1前言由于铅锌矿开采、冶炼、镀锌加工等含锌工业“三废”的不合理排放，或以上述“三废”作为改土剂及肥料副成分施入土壤，使土壤中的锌超常积累，成为锌污染土壤。
我国土壤锌污染问题在近年开始突现出来，土壤锌污染报道增加，进入土壤中的锌很难移动，自然净化时间漫长，据AIIaway 估算，在没有外来锌继续加入，只通过植物吸收使其在土壤中消失的时间约为1 000 年［1］。
土壤中Zn 的含量一般为10—300 mg / kg，平均为50 mg / kg，而锌污染的土壤中Zn 含量可高达13500 mg / kg 以上，易被植物吸收而造成毒害，进而可通过食物链污染农产品和威胁人畜健康。
土壤被锌污染后，直接对土壤—植物系统产生危害，严重时使土壤失去自然生产力，成为不毛之地［2 - 3］。
因此，近年来土壤- 植物系统锌污染治理一直是土壤学家和环境学家的研究重点。
Zn 作为植物生长所必需的元素，在植物体内的生化过程相当活跃，但作为重金属元素加之在植物代谢过程中易于转移，当其浓度超过一定范围对植物细胞产生毒害作用［4］。
刘建新研究表明：Zn2 +浓度超过200 mg / L时膜伤害程度显著增强，根系活力明显下降；Zn2 +浓度大于50 mg / L 时叶绿素含量降低，叶片褪绿是植物受重金属毒害后出现的普遍现象［5］。
徐卫红等研究发现，Zn 浓度较低时，黑麦草植株对N、P、K 吸收并无抑制，但高浓度Zn 影响黑麦草植株对N、P、K 的吸收［7］。
徐勤松认为，重金属锌污染使植物细胞内的保护酶SOD、POD、CAT 活性比例失调,尤其是加入锌后，植物体内活性氧的产生和清除失衡，并有利于活性氧的产生，导致植物的生理代谢紊乱，从而加速植物的衰老和死亡［9］。
由此可见，锌污染的土壤对植物生长有严重的抑制作用。
经由各种途径进入环境的重金属，对土壤和水源会造成一定程度的污染，并且由于这些重金属在环境中的相对稳定性，使得治理重金属污染成为一件困难和代价高昂的工作。
不同药剂对污染水稻土中重金属有效态的影响
不同药剂对污染水稻土中重金属有效态的影响作者：刘登彪苗雪雪林晓燕裴东辉黄雷任重来源：《湖南农业科学》2016年第08期摘要：通过田间小区试验研究了4种不同药剂对污染水稻土中铜（Cu）、锌（Zn）、铅（Pb）和镉（Cd）等4种重金属有效态的影响。
研究结果表明：与CK相比，药剂1显著降低了污染水稻土pH值16.27%～24.15%，药剂2和药剂4分别显著提高了pH值5.56%～23.31%和8.04%～25.54%；分蘖期Cu、Zn、Pb和Cd有效态含量最大降低率分别为74.88%、47.71%、56.24%和33.20%；灌浆期Cu、Zn、Pb和Cd有效态含量最大降低率分别为70.90%、93.97%、57.82%和68.37%；成熟期Cu、Zn、Pb和Cd有效态含量最大降低率分别为51.21%、54.18%、54.00%和23.17%。
从整体效果看，污染水稻土Cu有效态平均降低率排序为药剂3>药剂1≥药剂4>药剂2；Zn有效态平均降低率排序为药剂4≥药剂2>药剂3>药剂1；Pb有效态平均降低率排序为药剂2>药剂4>药剂1>药剂3；Cd有效态平均降低率排序为药剂3≥药剂2>药剂4>药剂1；药剂3尤其适用于Cu、Cd污染农田土壤修复，不宜用于Pb污染农田土壤修复；药剂2适用于Pb、Zn、Cd污染农田土壤修复，不宜用于Cu污染农田土壤修复；药剂4适用于Zn、Pb污染农田土壤修复；药剂1不宜用于Zn、Cd污染农田土壤修复。
关键词：药剂；水稻土；重金属有效态；铜；锌；铅；镉中图分类号：X53 文献标识码：A 文章编号：1006-060X（2016）08-0041-04Abstract：Four different formulas were developed in this paper for the field trial. We researched the effect of the agents for reducing the contents of available Cu， Zn， Pb and Cd in contaminated paddy soil. The results showed that the formula 1 significantly reduced the pH of contaminated paddy soil at the range from 16.27% to 24.15% compared with CK. The formula 2 and 4 significantly raised the pH at the range from 5.56% to 23.31% and from 8.04% to 25.54%， respectively. The highest decreasing of content of available Cu， Zn， Pb and Cd were 74.88%， 47.71%， 56.24% and 33.20% in tiller stage. The highest decreasing of content of available Cu， Zn， Pb and Cd in filling stage were 70.90%， 93.97 %， 57.82% and 68.37%， while the highest decreasing of content of available Cu， Zn， Pb and Cd in maturity period were 51.21%， 54.18%， 54.00% and 23.17%，respectively. According to the results， the order of average reduction rate for content of available Cu was formula 3， formula 1， formula 4 and 2. Then the order of average reduction rate for content of available Zn was formula 4， formula 2， formula 3 and 1. And the order of content of available Pb was formula 2， formula 4， formula 1 and 3. Finally， the order of content of available Cd was formula 3， formula 2， formula 4 and 1. Therefore， formula 3 was especially suitable for restoring the farmland soil contaminated by Cu and Cd， not available for soil contaminated by Pb. Formula 2 could effectively restore the farmland soil contaminated by Pb， Zn and Cd except for Cu. Formula 4could apply in Zn and Pb contaminated farmland soil. And formula 1 was not available for the restoration of the farmland soil contaminated by Zn and Cd.Key words： formla； paddy soil ； concentrations of available heavy metals； copper；zinc； lead； cadmium污染土壤重金属原位钝化修复是通过向土壤中施加一些活性钝化修复材料，通过调节土壤理化性质以及吸附、溶解沉淀、离子交换、腐殖化、氧化还原和有机络合等反应将土壤中的有毒重金属固定起来或者将重金属转化成化学性质不活泼的形态物质（例如形成某些活性比较稳定螯合物或者土壤团聚体等），降低土壤中重金属的有效浓度、迁移性和生物有效性，从而降低其对生物侵害的有效性，阻止重金属从土壤通过植物根部向土壤上部的迁移变化。
不同添加剂对重金属复合污染土壤的修复效果研究
中图分类号：X53 文献标识码：A 文章编号：0564- 3945（2009）05- 1176- 05
随着重金属污染的日益严重，土壤重金属的污 染问题也越来越受到关注。重金属污染的来源主要 是 采 矿 、冶 炼 等 工 矿 企 业 排 放 的 废 气 、废 水 和 废 渣 ， 煤和石油等矿物燃料的燃烧以及农药化肥的过量使 用，其中主要包括 Cd、Pb、Zn、Cu、Ni、Hg、Cr 及类金 属 As 等[1]。重金属不能被微生物降解，进入土壤后很 难 消 除 ，且 多 为 过 渡 元 素 ，有 可 变 的 价 态 ，在 不 同 条 件下其存在的形态和价态不一样，其活性和毒性也 不同。目前，治理土壤重金属污染的原理大致有两 种，一是改变重金属在土壤中的存在形态，使其固 定，降低其在环境中的迁移性和生物可利用性，二是 从土壤中去除重金属。为了降低和消除重金属的危 害，国内外常用的治理重金属的方法有物理法、化学 法、农业生态工程法、生物修复法等[2]。治理土壤重金 属污染的农业工程措施主要有改变耕作制度、施用 改良剂等方法。施用改良剂能有效降低污染物的生 物有效性，从而减轻其对生态环境的危害[3]。糠醛渣 为糠醛工厂生产糠醛后的残渣，有机质含量较高；风 化煤为动植物残体形成的、疏松细腻的物质，是不同 降解阶段富含有机质的土壤组分，对土壤重金属修 复有一定效 果 [4，5]；已 有 研 究 表 明 ，磷 矿 粉 可 以 降 低 铜 、锌、铅、镉等 重金属的含 量[6- 8]，有机物料 对 土 壤 重 金属的有效性具有一定的抑制作用，且成本不高，方 便可行，具有十分重要的意义[9，10]。
收稿日期：2008-04-06；收稿日期：2008-05-30 基金项目 ：国 家 科 技 支 撑 计 划 “有 效 恢 复 中 药 材 生 产 立 地 条 件 与 土 壤 微 生 态 环 境 修 复 技 术 研 究 ”（2006BAI09B03）项 目 作者简介：张丽洁（1983-），女，山东潍坊人，硕士研究生，研究方向：土壤生态环境与中药材质量、安全。
骨粉和沸石对污染土壤中铅和镉生物有效性的影响
骨粉和沸石对污染土壤中铅和镉生物有效性的影响陈春霞;卢瑛;尹伟;邓香连;连槿【期刊名称】《广东农业科学》【年(卷),期】2011(038)014【摘要】采用盆栽试验,在镉、铅污染的土壤中添加不同量的骨粉和沸石后种植菜心,在菜心收获期分别测定菜心生物量、镉和铅吸收量、土壤有效态镉和铅的含量、土壤pH值,分析不同用量的骨粉和沸石对污染土壤镉和铅生物有效性的影响.结果表明,添加骨粉处理均显著提高了土壤pH、EC及有效磷含量,显著降低了土壤中铅和镉的生物有效性和菜心中铅和镉的吸收量,以添加1％的骨粉处理效果最佳.【总页数】3页(P60-62)【作者】陈春霞;卢瑛;尹伟;邓香连;连槿【作者单位】华南农业大学资源环境学院,广东广州 510642;华南农业大学资源环境学院,广东广州 510642;华南农业大学资源环境学院,广东广州 510642;广州市农业标准与监测中心,广东广州510315;广州市农业标准与监测中心,广东广州510315【正文语种】中文【中图分类】X131.3【相关文献】1.化学修复剂对污染土壤中锌、铅、镉形态及其生物有效性的影响 [J], 王春雨;罗少辉;段杰;张志春;盛海彦2.抗铅、镉菌株对土壤铅、镉生物有效性的影响 [J], 孙刚忠;王荣;曹霞;柯群;谭启玲;胡承孝;孙学成;何进3.生物炭对镉铅污染土壤中金银花生理特性及镉铅积累的影响 [J], 向阳;向言词;任海;简曙光;王瑞江;汪结明;向建华;胡伟4.羟基磷灰石+沸石对稻田土壤中铅镉有效性及糙米中铅镉累积的影响 [J], 邹紫今;周航;吴玉俊;周歆;朱维;曾敏;彭佩钦;廖柏寒5.生物炭对镉铅污染土壤中金银花生理特性及镉铅积累的影响 [J], 向阳;向言词;任海;简曙光;王瑞江;汪结明;向建华;胡伟因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
不同改良剂对铅锌尾矿污染土壤中灯心草生长及重金属积累特性的影响
ｏ ａｉ ｍ ｎ ｒ）ｎｔｅ ｒｗｈａｄｈａｙ ｔ （ｕＣ ， ｂ ｎ ｎ ａｃｍｕａｏ ｈｒｃｅ ｆｕｃ ｓｆ ｓｓ ｒｗ ｅ ｏｌｏ ｔ ｎｔｄ ｒ ｎｃ ａ ｕｅ ｏ ｏ ｔ ｅｖ ａ Ｃ ， ｄ Ｐ ｄＺ ） ｃｕ ｌ ｉ ｃａａｔ ｏ ｎ ｕ ｆ ｅ ｏ ｎ ｎｔ ｉｃｎａ ａ ｇ ｈｇ ｎ ｍｅ ｌ ａ ｔｎ ｓ ｒ Ｊ ｅｕ ｇ ｏ ｈｓ ｍｉ ｅ
关键词： 改良剂 ：灯心草 ；铅锌尾矿 ；重金属 ；生长 ；积累 ；分布
中图分类号 ：５ 文献标识码 ： Ｘ３ Ａ
文章编号 ： ７—０３ ０６ ３０ ３一 ７ １ ２２４（ ０） —６７ｏ ６ ２ ０
Ｅ ｆ ｔ ｆ ｉｅｅ ｔ ｍｅｄ ｎｓ ｎｔｅ ｏ ｔ ｎ ｅｖ ｔｌＡ ｃ ｍ ｌ ｉ ｎ ｕ ｆ ｓｓ ｏ ｎｏ ｆ ｃ ｏ ｆ ｒｎ ｎ ｍｅｔ ｏ ｗ ｈａ ｄＨ ａｙＭｅ ｓ ｃｕ ｕａ ｏ ｏ Ｊ ｃｓ ｆｕｅ ｗ ｎ ｅ Ｄ ｆ Ａ ｈ Ｇｒ ａ ｔｎ ｆｕ ｅ Ｇｒ
Ｃ ，ｄ Ｐ ｕ Ｃ 、ｂ向灯心草地 上部 的转 移 。 降低 了重金属在灯心草地上部植株 中的积累 ， 善了灯心草 的生长和 发育 ， 产效 果达到极显 改 增
著水平（＜． ）改 良剂的施用显著地抑制 了灯心草地下部对 ｃ 、ｂｚ ＰＯ １。 Ｏ ｄＰ 、ｎ的积累 ， 但对 Ｃ 则表现 出促进作用。 良剂的不同处理 问 ｕ 改 存在显著差异 。总体来 看 ， 当土壤中钙镁磷肥 、 酸钙 、 碳 海泡石和有机肥施用量分 别为 ８ 、Ｏ４ 、Ｏ ・ 时改 良 Ｏ４ 、Ｏ ８ ｋ ｇ 效果最佳。
摘
要： 通过盆栽试验研究 了铅锌尾矿污染土壤上施用钙镁磷肥 、 海泡石 、 碳酸钙和有机肥等 ４种改 良剂对灯心草生长发育和产量
以及重金属元素 Ｃ ，ｄＰ 、ｎ ｕＣ 、ｂＺ 积累特性的影响， 并分析了施用改良剂后土壤 ｐ Ｈ值和土壤中有效态重金属含量的变化。 结果表明， 与对照比较，不同改良剂及其不同施用水平均能不同程度地提高土壤 ｐ Ｈ值 ，降低土壤中有效态重金属含量，从而显著地抑制了
开磷集团发展循环经济建国家级绿色矿山
技术的磷石膏标准砖 生产线。每年约可消耗磷石膏 ２０万吨 ， ０ 解决部分磷石膏渣的堆放和环境污染问题。
Ａｔ ｈ ａ ｉ ，ｉ ｈ ｓ ｒ ｎ ｅ ｈ ｉ ａ ｄ ｔ ｅ ｔｅ ｔ ｎ ｆ ｃ ｓ ｉｍｍｏ ｉ ｍ ｙ ｒ ｇ ｎ ｐ ｏ ｐ ａｅ ＞ ｃ ｌｉ ｍ ｅ ｓ ｍｅ ｔ ｔ ｍｅ ｎ ｔ ｉ ａ ｇ ，ｔ ｅ ｓ ｌ ｄ ｉ ｖ ｒ ａ ｍｅ ｔｅ ｅ ｔｉ ：ｄ ａ ｏ ｉ ｎｕ ｈ ｄｏ ｅ ｈ ｓ ｈ ｔ ａ ｃｕ
７ ％左右， ０ 贫化率 由１ ％降低到 ６ 以下。用磷 化工废弃物磷石膏作 为主料， ３ ％ 配以粉煤 灰、 黄磷炉渣等工业 废弃物混合而成的物料填充到矿 山采空区， 不仅可提高 固体废 弃物 的利用率， 还可提 高 回收率和安全性， 保 护地表植被 ， 实现矿 山生态环保型无废害开采 。用沙坝矿矿段磷矿 石资源回收率 已从 ７ ％提 高到 ８ ％ 以 ０ ０
ｔｒ ｓａ ｐ ｉａ ｉｎ ｒ ｎｇ ｉｅ ｐ ｌｃ ｔｏ ａ ｅ，ａ ａｌ ｂ ｅ ｈ ａ ｔｌｃ ｎ ｅ ｔｉ ｏ ｓ ａ ｄ ｔｖ ｎ ｒ ａ ｅ ａ ｅ ｒ ａ ｅ，Ｂｕ ｔｂ ｅ ｓａ ｅ； ｖ ｉ ｌ ｅ ｖ ｍｅａ ｏ ｔ ｎ ｓ ｎ ｔａ ｄ ｉｉｅ ｉ ｃ ｅ ｓ ｎｄ ｄ ｃ ｅ ｓ ａ ｙ ｔａ ｓａ ｌ ｔｔ
开 磷 集 团 发 展 循 环 经 济 建 国 家 级 绿 色 矿 山
开磷集 团开 阳矿肥 基地 和 息烽 磷煤 化工 基地 ， 区和 生产 厂 区干净 整 洁 、 矿 繁花 似 锦 。利 用 余 热和 废水 养 殖 的花 卉 园艺 中心 ， 占地 ３万 多平 方 米 ， 颜 六色 的玫 瑰 、 五 百合 和 彩 色 马蹄 莲 竞相 开 放 。污 水 处 理 池 里数 百
不同改良剂对铅污染砖红壤的修复效果
表 ５ 低水平铅污染土壤上不同处理的小白菜生物量 （ 各处理以 ３ 株计）
处理
株高（ｃｍ）
茎叶重（ｇ）
根重（ｇ）
１－２（ＣＫ１）
８．２０ｄ
１．１２ｄ
０．１６ｃ
１－３－２
１４．８８ｂ
１５．４９ｂ
１．３０ｂ
１－４－３
９．０１ｃ
２．０９ｃ
０．１５ｂ
１－７－２
１８．５９ａ
２０．４１ａ
０．９８ａ
表 ６ 高水平铅污染土壤上不同处理的小白菜生物量 （ 各处理以 ３ 株计）
处理
株高（ｃｍ）
茎叶重（ｇ）
根重（ｇ）
１－３（ＣＫ２）
８．０５ｄ
０．３４ｂ
０．３５ｂ
２－３－２
１６．２１ｂ
１６．２３ａ
１．２７ａ
２－４－３
８．２６ｃ
０．５８ｂ
０．５８ｂ
２－７－２
１６．１９ａ
１５．７７ａ
１．３６ａ
的小白菜株高、茎叶鲜重、根鲜重分别是对照的 ３．２ 倍、２８．７ 倍和 ６．３ 倍；高水平上污染土壤上分别是对照 的 １．８ 倍、１７．１ 倍和 １０．８ 倍。牛粪处理的低水平污染土 壤上的小白菜株高、茎叶鲜重、根鲜重分别是对照的 １．５ 倍、２．０ 倍和 ５．７ 倍；高水平污染土壤上分别达对照 的 １．４ 倍、１．６ 倍和 １．２ 倍。而钙镁磷肥与牛粪配施处理 在低水平污染土壤上的小白菜株高、茎叶鲜重、根鲜重 竟分别是对照的 ４．１ 倍、３７．３ 倍和 ２８．７ 倍，在高水平污 染水平污染土壤上竟分别是对照的 ３．７ 倍、４６．９ 倍和 ８．５ 倍。由表 ３ 还可以看出，三个处理与对照相比在株 高、茎叶鲜重上差异都达显著水平，三处理间也差异显
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
表 ２ 供 试 土 壤 及 废 渣 重 金 属 含 量
何 处理 直 接堆 放 ， 当 地 生态 环 境 造 成 了极 其 严 重 对
的污染 。而土法 练锌 废渣 堆放 产生 的重金 属 随农 作 物 的生 长 而被 吸 收 ，进 一 步 通 过 食 物链 进 人 人 体 ，
０
严 重危 害人 体健 康 ¨ 。现有 的研 究 结果 表 明 ， 响 影
￣０ ３０ ０
２ ０ ５ｏ
添加 剂加 入 量圆
２ ２ 结果 分析 ．
１ １ １ ２
的处理 措施 降低 土 壤重金 属 的有 效 态含 量 ，便 能够 本试 验选用 石 灰 、 镁 磷 肥 、 煤 灰及 磷 酸 氢 二 钙 粉 铵为土壤 改 良剂 ， 究 了土法 练 锌 废 渣 混合 土 壤 中 研
重金属有效态 含量 的变 化趋势并初 步确定 改 良方法 。
＞粉 煤 灰 。 关 键 词 土 壤 改 良剂 铅锌 矿渣 重 金 属 有 效 态
中图分类 号
Ｘ１２ ３
文献标识码
Ａ
文章编号
１０ ９ １ （０ ０ ０ ０ ４ ０ ８— ４ １ ２ １ ）３— ０ ８—０ ４
贵州 西北 部地 区是 我 国著 名 的土 法 炼 锌 地 ， 其
土法炼 锌历 史 悠 久 ， 法炼 锌 产 生 的废 渣 未 通 过 任 土
Ｐ ， ｕ含量 。 ｂＣ
罢
２ 结果 与分 析
周超不添剂铅矿 污土 中金 有 态量影 ： 加 对锌渣染壤 重属 效含 的响 同
金 属含 量检 测结 果 分别 见表 ４一 ７ 表
．． ４ ９
３∞ ∞一 ２ 如
土壤废 渣 混 合 样 中 Ｐ ，Ｃ ，ｚ ，Ｃ ｂ ｄ ｎ ｕ有 效 态 重
慧
２ ５ ２ Ｏ ｌ ０ ５
０ Ｏ
骠 ５ １
钙镁磷肥 石灰 粉煤灰 磷酸氢二铵
ｌ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ９
蓬
镀 Ｕ ｌ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ９
添加剂加入量（ ｇ ）
３ ０ ５０
农 产 品重金 属含 量 的主要 原 因不是 土 壤 中重 金属 的
注 ：、 ｎ ｄ为 未 检 出 。
Ｏ Ｏ Ｏ
． ． ＿
１
５ ５ ５
总量 ，而是重 金 属 有 效态 含 量
降低重 金 属在农 产 品 中的积 累 。
，因此 采 用 相 应
１２ 试验 方 法 ．
２ １ 土壤 废渣 混 合样 有效 态重 金属 含量 变 化 ．
表 ４ 土壤 有 效 态 铅 含 量 变 化
根 据 以上 数 据 ， 使用 ０ １ｍｏ Ｌ醋 酸 浸 提 重 金 ．１ ｌ ／ 属 有效 态含 量 随添加 剂使 用量 增 加 的变 化 趋 势见 图
１。
４ ０ ３ ５ ３ Ｏ
磷酸氢二铵
析纯 ） 。供 试废 渣 取 自于 黔西 北 地 区水 城 县 土 法炼 锌地 堆放 的废 渣 （ Ｈ 值 为 ６ ６ ） 供 试 土 壤 取 自贵 ｐ ．９ ， 州大 学 蔡 家 关 校 区 上 寨 开 垦 的 农 耕 地 （ Ｈ 值 为 ｐ
１ ３ 分 析方 法 ．
①配置 ０ １ｍ ｌ ．１ ｏ Ｌ的醋酸浸提剂 ： ／ 量取 ６ ３ｍ ．０ Ｌ
度， 摇匀备用 ； ②称 取 ４ ｇ混合 土 样 于 ５ｍＬ离 心 管 中 ， 入 准 ０ 加
备好 的 醋 酸 浸 提 剂 ４ ｍＬ 震 荡 ２ ， 心 机 ２０ ｒ ０ ， ｈ离 ００／ ａ ｒｎ离 心 ３ ｒｉ， 纸过滤 备用 ； ｉ ０ ｎ滤 ａ ③取 滤 液用 原 子 吸 收 分 光 光 度 法 测 试 Ｃ ，ｎ ｄｚ ，
２ ２ ２
． ． ．
５
５
单 位
１
２
பைடு நூலகம்
３
４
５
６
３ ７ ３ ８
． ．
３
．
１ 材 料 与 方 法
１ １ 供试 材料 ．
６
钙 镁 磷 肥
Ｏ ０ Ｏ
粉煤灰
石 灰
５ ５ ７
供 试 土壤 改 良剂 为 普 通 熟 石 灰 、钙镁 磷 肥 （ 含 量为 １ ％ ） 粉 煤 灰 （ 阳 电厂 ） 磷 酸 氢 二 铵 （ ２ ， 贵 和 分
① 分别 称 取 ２ ｇ 试土 样 和 ２ ｇ供 试矿 渣 于 塑 ５供 ５
ｌ
．
ｌ
．
１
．
料 杯 中 ， 分 混合 ； 充
３ ５ ５ ５
②按照表 ３ 分别称取适量土壤添加剂于混合好 ４ ２ ２ ２ 的土 壤试样 中 ， 再充 分混合 ；
表 ３ 土壤 添 加剂 用量 （ ｇ５ ） ５
贵 州 化
・
工
４ ・ ８
Ｇｕｚ ０ Ｃ ｅ ｃｌｎ ｕ ｔ ｉ ｕ ｈ ｍｉａＩｄ ｓｒ ｈ ｙ
２１ ０ ０年 ６月 第３ ５卷 第 ３期
不同添加剂对铅锌矿渣污染土壤中重金属有效态含量的影响
周 超
（ 贵州大学资源 与环境工程学 院 ， 贵州 贵 阳 ５０ ０ ） ５ ０ ３ 摘 要 用不 同土壤 添加剂 ： 石灰 、 钙镁磷肥 、 粉煤灰及 磷酸氢 二铵 ， 以逐 步增加 的改 良剂施 用于 土法练锌 废
的分 析纯 醋 酸于 １ Ｌ容量 瓶 中 ， 加去离 子水 稀 释 到刻
７８） ．６ 。废渣和土壤经风干磨碎 ， ５ ｍ筛 ， １ １ 过 ｍ 以 ：
比例 混合 。供试 土 壤及废 渣 的理 化性 质 与 重金 属 含
量见表 １ 表 ２ 、 。
表 １ 供 试 土 壤 及 废 渣 的 理化 性 质 …
渣混合土壤 ， 研究 不同改 良剂处理对土壤 中重金属有效态 的影 响 ， 并分析 了其变化趋势 。结果表明 ， 土壤添加剂施
用量增多 ， 土壤 中重金属有效态随之降低 ； 在一定添加剂施用区间 内， 重金属 有效 态并 不随添加剂施 用量 的增 多而
降低 ， 而是呈现一种稳定状态 ； 同时 ， 在这个 区间内， 土壤 添加剂 的处理 效果大 致为磷 酸氢二铵 ＞钙镁磷 肥 ＞石 灰