纳米羟基磷灰石对铅污染土壤钝化修复效应研究

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本论文主要研究用纳米羟基磷灰石钝化修复后油菜和白菜的生物量、土壤pH值的变化、油菜和白菜对Pb吸收量、土壤中Pb的形态分布和土壤3种酶活性的影响,探讨了油菜和白菜体内重金属、土壤pH值和Pb形态分布之间的关系;重金属Pb总量对土壤酶活性的影响,为土壤Pb污染治理提供技术支持和理论依据。盆栽实验研究结果表明,施加纳米羟基磷灰石可促进土壤pH值升高、植物生物量增加。随着纳米羟基磷灰石浓度的升高,pH值逐渐升高;油菜、白菜地上部分干重、根部干重和抗性系数出现先上升后下降的趋势;油菜、白菜地上部分和地下部分含铅量以及转移系数都呈现出先降低后升高的趋势。在纳米羟基磷灰石浓度为15g/kg时,油菜地上部分Pb含量达到最小值2.06mg/kg,转移系数达最低0.27;浓度为20g/kg时,白菜地上部分Pb含量达到最小值5.21mg/kg,转移系数达最低值0.52。种植油菜最佳纳米羟基磷灰石浓度为15g/kg,土壤中Pb的钝化效果最好;种植白菜最佳纳米羟基磷灰石浓度则为20g/Kg。添加纳米羟基磷灰石后,可使生物活性强的可交换态和碳酸盐态Pb含量下降,生物活性弱的铁锰氧化物结合态、有机结合态、残渣态Pb含量升高。在纳米羟基磷灰石浓度增加到25g/kg时,种植油菜土壤中可交换态Pb下降了38.3%,残渣态Pb则上升了192.0%;种植白菜土壤中可交换态Pb下降了7.5%,残渣态Pb则上升了92.5%。由植物体内Pb含量、土壤pH和Pb形态分布之间的关系分析可知土壤pH值的变化是纳米羟基磷灰石钝化修复的关键性因素,纳米羟基磷灰石修复铅污染土壤通过降低可交换态Pb含量,从而降低植物对Pb的吸收,达到钝化修复铅污染土壤的目的。盆栽实验结果表明:在铅污染的土壤中,添加纳米羟基磷灰石钝化修复对脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶表现出低浓度促进,高浓度抑制的现象。在纳米羟基磷灰石浓度为15g/kg时油菜地上部Pb累积量为最小值2.06mg/kg,脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶活性达到最大值,与空白相比分别提高9.16%、79.2%、64.3%,并且达到了显著性差异(P<0.05);在纳米羟基磷灰石浓度为20g/kg时白菜地上部Pb累积量为最小值5.21mg/kg,土壤中脲酶、过氧化氢酶活性达到最高值,与空白相比分别提高93.9%、18.8%,并且达到了显著性差异(P<0.05),而蔗糖酶活性达到最大值浓度为15g/kg,与空白相比提高75.4%,并且达到了显著性差异(P<0.05)。种植油菜土壤中Pb总量与3种酶活性呈现极显著的正相关,而种植白菜的土壤中Pb总量与脲酶和过氧化氢酶呈现极显著的正相关,与蔗糖酶相关性不显著。综上所述,油菜的生物量、种植土壤中3种酶活性和耐Pb毒性能力明显高于白菜,因此种植油菜比白菜的修复效果好。
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