重金屬污染土壤海州香薷誘導(dǎo)修復(fù)及其堆肥應(yīng)用研究.pdf

1、中國原生的銅耐性植物-海州香薷(Elsholtzia splendens)在重金屬尤其是銅污染土壤的植物修復(fù)中得到廣泛關(guān)注，經(jīng)十年研究發(fā)現(xiàn)，海州香薷地上部Cu、Zn含量較高，在土壤Cu、Zn污染的修復(fù)中具有應(yīng)用前景，但其地下部Cu、Zn含量遠(yuǎn)大于地上部，Cu、Zn難以向地上部遷移。為提高海州香薷修復(fù)Cu、Zn污染的效率，施加微生物、化學(xué)試劑(尤其是低分子量有機(jī)酸，如乙二胺二琥珀酸EDDS)以及微生物-化學(xué)試劑等多種措施對海州香薷植物修復(fù)

2、進(jìn)行誘導(dǎo)，促進(jìn)Cu、Zn向地上部遷移，使海州香薷達(dá)到誘導(dǎo)富集甚至達(dá)到誘導(dǎo)超富集。海州香薷在修復(fù)Cu、Zn污染過程中富集了一定量的Cu、Zn等重金屬元素，如何合理處理植物修復(fù)后的海州香薷植物并實(shí)現(xiàn)其資源化利用是環(huán)境友好的重金屬植物修復(fù)技術(shù)系統(tǒng)需要加強(qiáng)的內(nèi)容。 本文設(shè)置了一系列培養(yǎng)試驗(yàn)、盆栽試驗(yàn)和田間試驗(yàn)，主要研究：(1)產(chǎn)酸菌對海州香薷重金屬提取吸收的影響；(2)叢枝菌根真菌與乙二胺二琥珀酸對海州香薷提取重金屬的影響；(3)硫粉

3、對復(fù)合污染土壤中重金屬的活化作用；(4)硫粉與乙二胺二琥珀酸對海州香薷去除土壤Cu、Zn的影響；(5)修復(fù)植物香薷堆肥對缺銅土壤上冬小麥(Triticum aestivum L.)生長和鋼吸收的初步研究；(6)富銅香薷堆肥對缺銅土壤上冬小麥(T.aestivum L.)產(chǎn)量和Cu、Zn吸收的影響。以期從杭州郊區(qū)銅冶煉廠周邊長期污染土壤的土壤溶液Cu、Zn濃度變化與土壤Cu、Zn浸提態(tài)濃度變化闡述誘導(dǎo)劑顯著提高海州香薷地上部重金屬濃度，顯

4、著提高海州香薷去除土壤Cu、Zn的根際過程；探索海州香薷植物修復(fù)后資源化并應(yīng)用到缺銅土壤的可行性和前景，使海州香薷植物修復(fù)成為一個(gè)較為完整的技術(shù)體系。結(jié)果表明： 1.無色菌(Achromatium sp.)代謝過程產(chǎn)生大量有機(jī)酸，在培養(yǎng)試驗(yàn)中顯著降低溶液pH，顯著降低溶液可溶性Cu濃度，但同時(shí)該菌株使溶液可溶性Zn濃度顯著增加。在盆栽試驗(yàn)中，接種菌株10 d顯著降低土壤溶液pH，該產(chǎn)酸菌對土壤溶液中Cu、Zn濃度的影響與培養(yǎng)試

5、驗(yàn)的趨勢一致；接種無色菌菌株可促進(jìn)海州香薷生長及其地上部對Cu的吸收，從而顯著提高海州香薷對污染土壤Cu的提取吸收量，同時(shí)該產(chǎn)酸菌也提高海州香薷對污染土壤Zn的去除量。 2.叢枝菌根真菌( AMF)可提高海州香薷地上部重金屬濃度，顯著提高海州香薷吸收去除污染土壤Cu量；同時(shí)，叢枝菌根真菌可提高海州香薷地上部Zn濃度。 3.硫粉使土壤pH和土壤溶液pH顯著下降，顯著提高土壤硝酸銨浸提態(tài)重金屬濃度與土壤溶液重金屬濃度。與

6、對照相比，施用400 mmol kg-1硫粉使硝酸銨浸提態(tài)Cu濃度提高49倍，Zn提高75倍，Cd為11倍，Pb為93倍，使活化的Cu、Zn、Cd、Pb分別達(dá)全量的57％、87％、91％、20％。 4.施用80 mmol kg-1或120 mmol kg-1硫粉也顯著降低了土壤pH及土壤溶液pH，提高了土壤溶液中重金屬濃度；與此同時(shí)，硫粉顯著提高海州香薷地上部Zn濃度和硫濃度，且地上部Zn濃度與硫濃度間顯著正相關(guān)，硫粉顯著提高

7、海州香薷去除土壤Zn的量。該土壤施用80 mmol kg-1硫粉促進(jìn)海州香薷生長，但120 mmol kg-1硫粉對海州香薷有顯著的抑制作用。 5.EDDS可促進(jìn)土壤Cu、Zn進(jìn)入土壤溶液，顯著增加土壤溶液Cu、Zn濃度；同時(shí)EDDS促進(jìn)Cu、Zn向海州香薷地上部運(yùn)輸、顯著提高海州香薷地上部Cu濃度，因而施用EDDS顯著提高土壤Cu去除量。高溫季節(jié)施用EDDS，土壤溶液中高濃度的Cu、Zn迅速下降；低溫季節(jié)施用EDDS，土壤溶

8、液中高Cu、Zn濃度持續(xù)較長時(shí)間。EDDS顯著抑制生長前期海州香薷的生長并顯著降低海州香薷生物量。 6.EDDS與叢枝菌根真菌對海州香薷地上部重金屬濃度的影響未出現(xiàn)協(xié)同作用，另一方面，EDDS與硫粉對海州香薷地上部重金屬濃度的影響也未出現(xiàn)協(xié)同作用。EDDS對海州香薷去除土壤Cu的效果較Zn佳，而硫粉對海州香薷去除Zn的影響更佳?；瘜W(xué)誘導(dǎo)措施對土壤溶液重金屬濃度影響效果比生物制劑明顯；與硫粉相比較，施用EDDS迅速提高土壤溶液重

9、金屬濃度，并促進(jìn)Cu向海州香薷地上部轉(zhuǎn)運(yùn)。同時(shí)，由于EDDS容易降解，是較好的化學(xué)誘導(dǎo)措施。 7.兩組盆栽試驗(yàn)和一個(gè)田間試驗(yàn)顯示，富銅海州香薷經(jīng)堆制后應(yīng)用到缺銅土壤上能顯著改善冬小麥(T.aestivum L.)的生物性狀，提高冬小麥的生物量、株高、小麥籽粒產(chǎn)量和千粒重，而對小麥籽粒中Cu、Zn濃度沒有顯著影響；因而海州香薷在植物修復(fù)后以堆肥的形式進(jìn)行資源化應(yīng)用是可行的。富銅海州香薷堆肥的肥效是多種營養(yǎng)元素的共同作用；在缺銅土