论文部分内容阅读
随着工业化和城市化的迅速发展,土壤重金属和多环芳烃(PAHs)污染日益严峻。利用植物修复重金属和PAHs污染土壤因成本低廉而具有广阔的应用前景。本文首先通过调查研究沈阳市典型区域土壤重金属和PAHs污染状况,分析土壤重金属和PAHs污染特征,确定土壤中典型污染物;探讨利用花卉植物修复重金属和B[a]P复合污染土壤的应用潜力;研究了表面活性剂和赤霉素(GA)强化植物修复Cd-B[a]P复合污染土壤。在此基础上,开展了利用螯合剂强化植物修复污灌区实地污染土壤研究。有关创新性研究结果如下:
(1)典型区域土壤重金属-PAHs复合污染状况研究
沈阳市土壤不同程度遭受重金属和PAHs污染,土壤中Cd、Cu、Pb、Zn和PAHs的含量分别达到0.09-8.36、0.00-2.08、0.00-274.61、1.12-533.29和61.05-403.43 mg/kg。从不同行政区域来看,铁西区、和平区和沈河区的PAHs和重金属含量最高;从不同功能区来看,工业区和主要交通干道的PAHs和重金属含量最高。土壤中PAHs主要来源于石油和煤炭等化石燃料的燃烧;而工业和交通是重金属污染的主要贡献者。通过对土壤样品中重金属和PAHs污染评价发现大多数属于中、重程度污染,局部地区土壤需通过各种措施进行修复。
(2)花卉植物修复潜力与机制
孔雀草和紫茉莉对Cd污染胁迫具有很强的耐性能力。两种植物对Cd的吸收表现出超富集能力,是Cd超富集植物,对Cd的提取率分别达到0.14-8.58%和0.11-0.96%。
孔雀草和紫茉莉对B[a]P污染胁迫具有很强的耐性能力,而且对土壤中B[a]P去除有很好的效果,种植两种植物后根际土壤中B[a]P去除率分别达到53.64-92.36%和41.23-87.90%。
重金属-B[a]P复合土壤中孔雀草和紫茉莉仍表现出很强的耐性。孔雀草复合污染土壤中Cd的吸收仍表现超富集能力;然而,两种植物对Cu和Pb吸收富集能力较差。两种植物对复合污染土壤中B[a]P的去除率分别达到78.17-92.86%和53.53-91.14%。显示出孔雀草和紫茉莉对Cd-B[a]P复合污染都有很强的修复能力。
(3)植物修复Cd-B[a]P复合污染土壤强化技术
投加表面活性剂,促进孔雀草和紫茉莉生长和对Cd的吸收。与对照相比,地上部生物量分别增加了4.14-39.76%和11.44-65.21%;孔雀草和紫茉莉地上部Cd含量分别增加了21.13-88.37%和55.98-254.13%,B[a]P浓度分别增加了13.53-125.27%和26.41-145.70%;孔雀草和紫茉莉对Cd的提取修复率分别增加了0.27-1.44和0.77-4.91倍,对B[a]P的去除率分别提高了1.00-8.36%和0.59-7.00%。表面活性剂促进植物对Cd的提取修复和B[a]P的降解能力表现为Tween80>CTAB>SDS。
投加单一浓度赤霉素(GA)以及GA+Tween80复合处理促进植物生长,孔雀草和紫茉莉的生物量分别比对照处理增加了13.47-54.83%和22.68-58.98%。单-GA处理抑制植物对Cd和B[a]P的吸收、积累和提取率,复合处理下则表现为促进效应。3 mmol/kg Tween80+1 mmol/kg GA的复合处理最有利于提取修复污染土壤中的Cd,而3 mmol/kg Tween80+3 mmol/kg GA的复合处理下B[a]P的去除率最高。
(4)强化植物修复实地污染土壤研究
张士污灌区土壤受到一定程度上的重金属污染,Cd在土壤中可提取态含量较高,对作物和人类构成了一定生态风险。
投加EDTA和柠檬酸(CA)能够显著提高土壤中重金属可提取态含量,促进植物对重金属的吸收。与对照相比,紫茉莉地上部Cd、Cu、Pb和Zn地上部含量分别增加了0.20-0.88、0.19-0.70、0.55-0.71和0.38-1.12倍;东南景天地上部Cd、Cu、Pb和Zn地上部含量分别增加了2.37-4.86、0.09-3.73、0.33-5.06和3.71-6.06倍。
EDTA-5处理下,紫茉莉对Cd、Cu和Pb的提取效率最高,而EDTA-8处理植物对Zn的提取率达到最大;CA-8处理最利于东南景天对Cd和Zn污染的修复,植物提取效率最高,对Cu和Pb的强化修复效果较差。