氨三乙酸对华中蹄盖蕨(Athyrium wardii)铅积累与土壤铅迁移风险的影响

来源 :四川农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:languihe71
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植物稳定修复技术(Phytostabilization)因其具有环境友好、操作简单等特点而被广泛运用于尾矿区重金属污染地区的植被恢复和土壤修复。矿山生态型华中蹄盖蕨(Athyrium wardii)是一种多年生草本植物,其地下部铅(Pb)积累能力强,对尾矿区Pb污染土壤修复具有巨大的应用潜力。受Pb在土壤有效性较低的影响,植物修复效率不高,因此添加螯合剂成为了较常用的辅助植物修复措施。本研究以Pb稳定修复植物矿山生态型华中蹄盖蕨为研究对象,通过土壤培养试验和土柱试验,探讨可降解螯合剂氨三乙酸(NTA,2 mmol kg-1)活化土壤Pb的最佳施用方式以及添加NTA对矿山生态型华中蹄盖蕨根际土壤特性、Pb积累及土壤Pb纵向迁移的影响,主要研究结果如下:(1)添加NTA条件下,Pb污染土壤的pH随NTA作用时间的延长先降低后增加,添加后第5 d达到最低,为5.07,14 d后趋于平稳。添加NTA可显著增加土壤有效Pb含量,第7 d达到最大值,为未添加NTA处理的4.33倍;添加NTA后,土壤可交换态和碳酸盐结合态Pb含量整体呈增加趋势,分别在添加后第3 d和第7 d达到最大值,为未添加NTA处理的1.33和1.51倍;铁锰氧化物结合态Pb含量在添加NTA第3 d下降最多,降幅为未添加NTA处理的35.6%。从NTA添加方式来看,在总量相等的条件下,一次性添加NTA对土壤Pb的活化效果最佳,该处理下土壤有效Pb含量分别是分2次和3次添加的1.22和1.33倍。(2)在Pb污染土壤中,添加NTA处理对矿山生态型华中蹄盖蕨的生物量无明显影响,但显著增加了植株的地下部Pb含量、Pb积累量和整株Pb积累量,分别较未添加NTA处理增加23.8%、14.3%和14.5%。就添加NTA处理对根际土壤特性的影响来看,NTA处理下,根际土壤pH降低了0.37个单位,土壤溶解性有机碳(DOC)含量、土壤脲酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶的活性均显著增加,其值分别为未添加NTA处理的1.11、2.05、1.20和1.27倍;同时,添加NTA处理下,土壤呼吸和微生物量碳显著降低(降幅分别为8.9%和16.2%),蔗糖酶活性显著下降(降幅为18.9%),土壤微生物代谢熵差异不显著。(3)基于华中蹄盖蕨种植条件下的土柱试验结果(土柱高40 cm,表层0-20 cm为Pb污染土壤,20-40 cm为未污染土壤),添加NTA显著提高了0-5,5-10,10-15,15-20 cm各土层土壤有效Pb和可交换态Pb的含量,增幅分别是未添加NTA处理的11.1%-23.4%和17.4%-44.4%,同时,碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态Pb含量在0-15 cm各土层均显著降低,且较未添加NTA处理下降了9.7%-13.0%和16.3%-19.1%,表明添加NTA可促进土壤中的Pb由难溶态向易溶态转化。此外,添加NTA后,未种植植株条件下各土层(0-5,5-10,10-15,15-20 cm)土壤有效Pb和可交换态Pb的含量分别是种植植株条件下对应土层的1.10-1.25和1.10-1.29倍,差异达显著水平;在20-30 cm土层,未种植植物下添加NTA处理可交换态Pb含量显著高于未添加NTA处理,表明添加NTA增加了Pb的纵向迁移。通过毒性浸出实验(TCLP)可知,在土柱20-40 cm的未污染土壤中,TCLP提取态Pb含量最高为1.52 mg·L-1,均未超过国际限制标准值(5 mg·L-1),且基于环境风险编码法(RAC)评价,添加NTA处理较未添加NTA相比,未增加20-40 cm土壤的风险等级,由此表明添加NTA不会对土壤地下水环境造成风险。
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