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在社会经济快速发展的过程中,由于对自然资源的合理利用以及生态环境的保护重视不足,工农业废弃物的不合理排放已对耕地土壤和灌溉水造成了严重的不良影响,农田生态环境污染日趋严重,土壤质量下降日益明显,对农产品安全生产和供应构成了重大威胁。由此引发的健康危害事件呈逐年上升态势,科学而有效地修复重金属污染的土壤,成为迫切需要解决的现实环境问题。
土壤中的铅属于持久性污染物,能够通过吸收作用在作物可食部位大量积累,最终通过食物链危及动物和人类的健康。目前,土壤重金属修复技术主要通过物理、化学、生物修复方法等来改善土壤,降低土壤中重金属的有效态含
量。如石灰等碱性物质主要通过改变土壤pH影响重金属在土壤中的有效态含量,添加石灰可以降低土壤中铅的植物吸收量的91%;有机肥的吸附机理主要是通过腐植酸与重金属离子形成螯合物,促进重金属离子吸附到土壤中。目前关于修复技术的研究往往只根据土壤中重金属有效态含量、植物生物量和重金属含量等指标来判断修复效果,而忽略了对土壤健康质量的影响,这对于生态系统的恢复是不全面的,而且改良剂的不合理选择和施用还可能给土壤带来“二次污染”。
珠江三角洲地区凭借丰富的水热条件和物质资料的大量投入等措施,高度强化了土地产出,已成为我国环境污染比较严重的地区之一,近郊的农田土壤铅、镉等重金属污染问题比较突出,这不仅影响了作物的产量和质量,而且威胁到人类的健康。因此本研究以珠江三角洲铅污染农田土壤为对象,系统地研究了不同用量的石灰对土壤、植物和微生物的影响,以及石灰的持效性,对石灰的使用提供了更合理的科学依据,也为重金属污染土壤生态修复领域的发展提供一定的理论支撑。
1材料与方法
1.1试验设计
盆栽试验土壤取自广州市近郊,以沉积物发育而来的普通肥熟旱耕土为主,取0 ~ 20 cm 风干,过1 cm 筛备用。土壤的部分性状如下:pH 5.80,有机质23.4 g/ kg,碱解氮119 mg/ kg,有效磷135 mg/ kg,速效钾362 mg/ kg,全Pb 含量82mg/ kg。超过GB15618-2008 中土壤二级质量标准菜地土壤Pb 全量50 mg/ kg 的限量值。设置4个改良剂梯度石灰用量:0、1.5 g/ kg(石灰/ 土)、3.0 g/ kg、4.5 g/ kg、6.0 g/ kgꎬ每盆用5 kg 土,重复3 次。石灰施入土壤中平衡2 周后移栽蔬菜,6 月20 日移栽第1 茬,收获后15 d 内移栽下一茬蔬菜,连续种植3 茬,到12 月21 日收获第3 茬。
1.2土壤与植物金属含量测定
采集小白菜样本同时采集土壤样本,自然风干,过1 mm 尼龙筛,用1 mol/ L 的中性盐乙酸铵(分析纯)溶液浸提土壤,过滤液待测。采集生菜地上部和根,自来水冲洗干净,去离子水泡洗2次,擦干表面水分,记录鲜重后用塑料打浆机匀浆制成鲜样,称取10.00 g 于三角瓶中,加入10.0 mL混酸(体积比HNO3 ∶HClO4 = 9∶1,优质纯试剂),消煮、定容到25 mL,消解液待测。用石墨炉原子吸收分光光度计(Hitachi Z-2000)测定溶液中的Pb 含量。
1.3微生物功能参数分析
微生物代谢功能多样性研究采用美国BioLog公司生产的96 孔ECO 微平板进行分析。ECO 微平板上被划分为3 个区,每个区32 个孔。每个区除了1 个孔不含碳源(空白)以外,其余31 个孔分别含有31 种不同的碳源。将ECO 板每个区中的31 种碳源按化学组成划分为6 类化合物:糖类(carbohydrates)、羧酸(carboxylic acids)、聚合物( polymers)、氨基酸( amino acids )、胺类(amines) 和其他(miscellaneous),将72 h 的各孔吸光值进行标准化,根据每一类化合物所包括碳源的AWCD ( average well color development,AWCD)值分别计算它们的总AWCD 值。
1.4数据分析
采用SPSS 16.0 和SAS 8.1 统计软件对所测定的数据进行单因素方差分析,对6 类碳源利用和土壤重金属有效态、植物重金属含量进行相关性分析,相关程度用Pearson 相关系数表示,相关显著性用双尾检验测定。
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