伴矿景天汁液重金属进入土壤后的迁移及植物再吸收初探

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超积累植物伴矿景天(Sedum plumbizincicola)在修复镉(Cd)、锌(Zn)污染土壤方面展现出广泛应用前景,但收获后的鲜样含有大量重金属,需要对其进行处理。目前最经济快捷的方式是将伴矿景天鲜样压榨脱水后焚烧,但该过程产生的植物汁液中包含部分重金属和有机物,需对其进行处理。污水土地处理是一种利用土壤、微生物和植物的相互作用降解有机物和去除重金属,实现污水综合净化的技术。因此,本文借鉴污水土地处理方法,采用盆栽与土柱试验,研究汁液混入土壤及汁液表施土壤后,土壤重金属形态变化、植物再吸收情况及重金属迁移风险。主要研究结果如下:(1)盆栽试验将伴矿景天汁液与土壤混合后,再种植伴矿景天,研究不同类型土壤和不同汁液添加量下,土壤性质和Cd、Zn有效性的动态变化规律及伴矿景天对Cd、Zn的再吸收效率,结果表明,添加汁液后的7和30 d,酸性土壤p H升高而中性土壤p H降低,2种土壤可溶性有机碳(DOC)浓度均显著升高;生长中后期土壤p H、DOC浓度与对照接近;酸性土壤汁液处理的氯化钙提取态镉锌(Ca Cl2-Cd/Zn)浓度随着生长时间延长逐步升高,在105 d时达到最高,而中性土壤呈现逐步降低趋势;汁液处理使伴矿景天生长受到抑制,生物量降低,但其地上部Cd浓度升高;酸性土壤用100 m L/kg汁液处理时,伴矿景天地上部Cd和Zn吸收量大于汁液带入量,修复后土壤Cd和Zn浓度低于土壤本底值。因此,酸性土壤适当剂量汁液与土壤混合并种植伴矿景天,可将汁液带入的Cd和Zn再次吸收去除,达到汁液处理和净化土壤的双重目的。(2)土柱试验中表施汁液,研究不同类型土壤上,种植伴矿景天与否以及土壤性质对土壤溶液Cd、Zn浓度动态变化、重金属迁移风险以及伴矿景天对Cd、Zn的再吸收效率的影响,结果表明,收获时,两种土壤Cd、Zn浓度分布趋势基本一致,P处理(只种植伴矿景天)上重金属Cd、Zn浓度在土柱各层均最低;L处理(只表施伴矿景天汁液)上Cd、Zn浓度在土柱各层最高,且重金属主要在0-10 cm处积累,说明表施汁液带入的重金属在土壤中迁移较少,易被土壤吸附,由水溶态转化为其他形态;伴矿景天根系主要分布在土柱上层,因此PL处理(种植伴矿景天且表施汁液)土壤Cd、Zn浓度在土柱0-10 cm处显著降低,说明种植伴矿景天能有效吸收汁液带入的重金属,对重金属的处理效果较好;两种土壤上,种植伴矿景天对酸性壤黏土中重金属Cd、Zn的去除率高于中性砂土。表施汁液会增加土壤溶液重金属浓度,但是种植伴矿景天后表施汁液则能降低土壤溶液重金属浓度。总体而言,种植伴矿景天后表施汁液可以起到有效处理汁液重金属的作用,完善超积累植物伴矿景天工程化流程。
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