汞污染土壤低温热解-硒添加复合修复对复垦农作物汞的影响研究

来源 :贵州师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:shulang198851
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已有研究表明,土壤中的汞在植株富集和迁移作用下进入食物链,并随食物链营养级增加而汞浓度不断累积,土壤中汞污染浓度越高,进入食物链的汞含量越高,从而汞甲基化的可能性就越高,一定程度上放大了汞对土壤和植株的危害。为了降低汞进入食物链的可能性,保障基本农业粮食作物安全,选择低温热解修复技术对残留汞的生物学变化及硒对残留汞的生物学变化进行研究,尽管低温热解修复技术已去除了土壤中88%以上的汞,但土壤中总汞及甲基汞仍有残留,土壤中总汞残留平均值为56.34 mg/kg,甲基汞残留均值为7.53μg/kg,汞甲基化的风险仍然存在。本论文采用向土壤中施加硒的方式,研究硒对高浓度汞污染土壤修复前后复垦土壤农作物中汞和甲基汞的含量变化,并对不同农作物不同器官中汞和甲基汞的分布、蓄积进行研究,分析低温热解修复后残留汞在添加硒后农作物中汞和甲基汞含量变化,为高浓度汞污染土壤农业种植提供一定的技术支撑,降低汞污染农产品的食用安全风险。研究结果表明:(1)低温热解修复后土壤肥力仍能满足农业种植需求。土壤全氮降低了31%,碱解氮降低了56.4%,有效磷含量增加,速效钾显著降低,有机质由原来的23.13 g/kg降低为13.78 g/kg,土壤p H热解修复前为8.27,热解修复后为8.06,土壤理化性质虽然发生了变化,但能满足农田耕作需求,低温热解修复后的土壤仍能进行复垦。(2)低温热解技术修复效果显著,能将土壤中汞分离去除。热解修复前土壤汞平均浓度为488.74 mg/kg,热解修复后土壤汞平均浓度为56.34 mg/kg,汞去除率为88.47%。虽然仍高于《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准》(GB 15618-2018)中规定的农用地土壤污染风险管制值(p H>7.5,6.0 mg/kg),但在一定程度上降低了汞对食物链及环境的危害;低温热解修复前后土壤中甲基汞平均含量分别为25.36μg/kg和7.53μg/kg,甲基汞含量降低了70.30%。(3)通过低温热解-硒添加复合修复技术对水稻各个器官总汞的分布规律研究发现,不同剂量的硒在水稻不同器官所表现出来的硒汞拮抗作用的结果有所差异:热解前盆栽实验和试验田两种实验方式水稻根部汞含量均在硒添加浓度为10 mg/kg时最低,最低汞含量分别为36.43 mg/kg和28.45 mg/kg;试验田实验中,热解前当硒添加浓度为5 mg/kg时,水稻粒中汞含量最低(0.037 mg/kg),甲基汞则在硒添加浓度为10mg/kg时最低(24.6μg/kg),热解后当硒添加浓度为10 mg/kg时,水稻粒中汞和甲基汞含量均最低(汞:0.023 mg/kg,甲基汞:5.56μg/kg)。适当浓度外源硒添加后水稻粒中汞含量基本满足国家规定的水稻安全值(0.02 mg/kg)。(4)适宜浓度的硒添加能降低工程性热解修复后土壤中残留汞复垦农作物可食部分中汞和甲基汞含量:盆栽实验:当硒添加浓度为1 mg/kg时,热解修复后小白菜可食部分叶片中总汞浓度最低(0.15 mg/kg),总汞含量降低了72.73%;热解修复后白菜叶中甲基汞最低浓度为1.67μg/kg,最高降低了1.06μg/kg。试验田实验中:热解后当硒添加浓度为5 mg/kg时,小白菜叶片中总汞浓度最低为0.22 mg/kg;热解修复后白菜叶中甲基汞含量最低为1.30μg/kg;热解后在硒添加浓度为10 mg/kg时,水稻颗粒中总汞含量最低(0.022 mg/kg),基本满足大米国家食用标准。(5)对水稻茎的细化分析研究发现,汞和甲基汞在茎中呈现从植株底部到上部的垂直形态迁移累积规律:近根茎>上茎。证实土壤中汞会通过植物生长迁移至果实,汞的迁移在传输中,衰减在植株中。
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