有機物料對Pb2+的吸附特性及對鉛污染麥田的修復效應(yīng).pdf

1、鉛(Pb)是環(huán)境中典型的重金屬污染物，在水體和土壤中都有富集。農(nóng)田土壤的Pb污染對生態(tài)環(huán)境質(zhì)量、糧食安全生產(chǎn)、人類健康都有嚴重危害，而農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中所產(chǎn)生的廢棄物如秸稈、畜禽糞便等都可以作為重金屬原位修復材料，對農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用和經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。但不同有機物料的吸附特性有差異，對重金屬農(nóng)田的修復效果也受到多種因素的影響，因此本研究選用玉米秸稈、雞糞、食用菌菌渣、鋸末生物炭四種有機物料，表征了不同材料的理化性質(zhì)，分析了它們對溶

2、液Pb2+的吸附特性，并在此基礎(chǔ)上重點考察了四種材料對Pb污染麥田的修復效應(yīng)，測定指標包括土壤理化性質(zhì)、土壤微生物群落結(jié)構(gòu)及多樣性、重金屬形態(tài)分布及遷移性、小麥植株生長和光合動態(tài)變化以及產(chǎn)量等。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴通過室內(nèi)分析可知，四種有機物料含有羥基、羧基等官能團，能夠有效地吸附Pb2+，但吸附特性有一定差異。在pH1～6范圍內(nèi)，秸稈、雞糞和生物炭受pH影響較大，最佳pH為5;菌渣受pH影響較小，最佳pH為2，當pH繼續(xù)

3、增大時，吸附量下降幅度較小。溫度25℃，pH為5時四種材料均能較快地達到吸附平衡。四種材料對Pb2+的吸附過程符合準二級動力學模型和Langmuir等溫方程，其中生物炭的平衡吸附量遠高于其他三種材料，達到411.52 mg·g-1。⑵通過盆栽試驗發(fā)現(xiàn)，添加600mg·kg-1Pb后土壤pH下降，在越冬期和成熟期的下降幅度更大，有機質(zhì)含量和土壤陽離子交換量則有一定程度的升高。在Pb污染土壤中添加秸稈或雞糞有降低土壤pH的趨勢。添加菌渣或生

4、物炭能夠明顯提高土壤pH，對于有機質(zhì)含量的提升也有促進作用。添加菌渣對陽離子交換量的增長也有明顯的正向作用。⑶通過DTPA和BCR提取法分析得知，添加600 mg·kg-1Pb后，土壤各形態(tài)鉛含量均顯著增加。秸稈和雞糞不同程度地提高了土壤DTPA有效態(tài)、可交換態(tài)和可還原態(tài)Pb含量及比例。添加菌渣后污染土壤中Pb全量、有效態(tài)含量及比例、可交換態(tài)和可氧化態(tài)含量及比例均最低。添加生物炭后污染土壤中可氧化態(tài)和殘渣態(tài)的含量及比例升高。⑷不同時期，

5、向Pb污染土壤中添加秸稈、雞糞、菌渣或生物炭對植株中Pb含量以及轉(zhuǎn)運和富集系數(shù)的影響不一致，但都沒有增加植株可食用部位對Pb的富集，其中菌渣和生物炭的處理降低了成熟期籽粒中Pb含量。⑸高通量測序結(jié)果顯示，添加600 mg·kg-1Pb后，土壤中細菌物種總數(shù)和多樣性下降，其中放線菌的相對豐度升高，真菌物種總數(shù)和多樣性升高，其中纖毛亞門的豐度下降而子囊菌門的相對豐度升高。向Pb污染土壤中添加雞糞、菌渣、生物炭后，細菌物種總數(shù)有所升高，以菌渣

6、的影響最大，其中放線菌的相對豐度均下降。添加秸稈、雞糞、生物炭使污染土壤中真菌的物種總數(shù)下降;添加四種有機物料均可以使真菌物種多樣性增加，其中子囊菌門的相對豐度有所下降，纖毛亞門、壺菌門和接合菌門的相對豐度則有所升高，以雞糞、菌渣和生物炭的效果較明顯。⑹向土壤中添加600mg·kg-1Pb提高了越冬期小麥地上部干物質(zhì)量，但對成熟期各產(chǎn)量性狀有顯著的抑制作用。生物炭對小麥花后15d和30d的凈光合速率有一定提升作用，菌渣對整個生育期小麥根