【摘要】：在前期實(shí)地調(diào)研和取樣分析的基礎(chǔ)上,以陜西關(guān)中地區(qū)的典型設(shè)施菜田種植區(qū)-咸陽(yáng)、楊凌和寶雞受重金屬鎘(Cd)、鉛(Pb)污染的土壤為研究對(duì)象,深入研究了重金屬Cd、Pb在土壤中各賦存形態(tài)的變化特征及不同形態(tài)對(duì)作物吸收Cd、Pb的貢獻(xiàn)、影響重金屬Cd、Pb在土壤中形態(tài)分布的關(guān)鍵土壤肥力因子；通過(guò)室內(nèi)培養(yǎng)試驗(yàn),以設(shè)施番茄為研究對(duì)象,從植株個(gè)體水平、細(xì)胞水平,探討了風(fēng)化煤、草炭和生物炭對(duì)設(shè)施菜田重金屬Cd、Pb污染土壤修復(fù)的可行性及作用機(jī)理。獲得的主要研究結(jié)果如下：(1)咸陽(yáng)、楊凌和寶雞的設(shè)施菜田土壤中Pb的分布規(guī)律一致：殘?jiān)鼞B(tài)(68.56%～75.71%)鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)(13.51%～15.92%)有機(jī)結(jié)合態(tài)(8.02%～11.79%)碳酸鹽結(jié)合態(tài)(1.86%-3.81%)交換態(tài)(0.00%～0.03%)；Cd主要以碳酸鹽態(tài)和鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)兩種形態(tài)存在,占總量的50%以上,其次是有機(jī)結(jié)合態(tài),殘?jiān)鼞B(tài)和交換態(tài)所占比例較低。(2)咸陽(yáng)、楊凌和寶雞設(shè)施番茄果實(shí)中的Cd累積量主要取決于土壤中Cd交換態(tài)和Cd碳酸鹽結(jié)合態(tài)的比例；在楊凌和寶雞設(shè)施種植區(qū),番茄果實(shí)Cd累積量與土壤Cd殘?jiān)鼞B(tài)呈強(qiáng)負(fù)相關(guān)關(guān)系。(3)土壤中速效磷、速效鉀和堿解氮是影響重金屬Cd交換態(tài)和Cd碳酸鹽結(jié)合態(tài)的關(guān)鍵正因子；土壤pH和陽(yáng)離子交換量是影響Cd交換態(tài)的關(guān)鍵負(fù)因子。土壤中Pb形態(tài)分布與土壤肥力因子的相關(guān)性在不同地區(qū)呈現(xiàn)不同規(guī)律。(4)風(fēng)化煤降低了Pb單一和Cd、Pb復(fù)合污染對(duì)番茄植株的脅迫作用,并通過(guò)提高葉片SOD活性,增強(qiáng)番茄植株對(duì)Cd脅迫的抗逆能力;草炭降低了Pb單一和Cd、Pb復(fù)合污染對(duì)番茄植株的脅迫作用,并通過(guò)提高葉片SOD活性,增強(qiáng)番茄植株對(duì)Cd脅迫的抗逆能力；生物炭通過(guò)提高葉片SOD活性來(lái)增強(qiáng)番茄植株對(duì)Cd脅迫修復(fù)作用,通過(guò)提高葉片POD活性來(lái)增強(qiáng)番茄植株對(duì)Pb單一和Cd、Pb聯(lián)合脅迫的修復(fù)作用。(5)重金屬Cd、Pb對(duì)番茄植株有較強(qiáng)的毒害作用。風(fēng)化煤、草炭和生物炭保證了番茄葉片細(xì)胞的基本形念和結(jié)構(gòu)完整,降低了Cd、Pb對(duì)番茄植株的損傷,均對(duì)Cd、Pb污染中番茄植株有修復(fù)作用,風(fēng)化煤和草炭的修復(fù)效果優(yōu)于生物炭。(6)風(fēng)化煤、草炭和生物炭對(duì)土壤Cd、Pb具有良好的固定作用,并抑制了番茄地上部對(duì)Cd、Pb的累積；番茄Cd含量與土壤中Cd交換態(tài)含量呈極顯著正相關(guān)關(guān)系(P0.01),番茄Pb含量與Pb交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)和鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)三者之和呈極顯著正相關(guān)關(guān)系(P0.01)。說(shuō)明風(fēng)化煤、草炭和生物炭可通過(guò)降低土壤中Cd、Pb高活性態(tài)比例,以減少植株對(duì)Cd、Pb的累積。綜合來(lái)看,咸陽(yáng)、楊凌和寶雞設(shè)施菜田中,Cd主要以碳酸鹽結(jié)合態(tài)和鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)存在,Pb主要以殘?jiān)鼞B(tài)形式存在,而番茄植株果實(shí)中Cd的累積量主要與土壤中Cd交換態(tài)和Cd碳酸鹽結(jié)合態(tài)的含量相關(guān)。通過(guò)室內(nèi)培養(yǎng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),風(fēng)化煤、草炭和生物炭通過(guò)改變土壤pH值和對(duì)重金屬的固定(吸附、絡(luò)合)作用,降低了土壤中Cd、Pb高活性態(tài)比例,進(jìn)而減少了植物對(duì)Cd、Pb的累積,可以作為重金屬Cd、Pb污染土壤的有效修復(fù)劑。
[Abstract]:Based on the previous field investigation and sampling analysis, the soil contaminated by heavy metal cadmium (Cd) and lead (Pb) in Xianyang, Yangling and Baoji, a typical greenhouse vegetable planting area in Guanzhong area of Shaanxi Province, was taken as the research object. The variation characteristics of Cd and Pb forms in soil and their contribution to Cd and Pb uptake by crops were studied. The key soil fertility factors affecting the speciation and distribution of heavy metals Cd and Pb in soils were studied. The feasibility and mechanism of remediation of heavy metals Cd and Pb contaminated soils in greenhouse vegetable fields by weathered coal, peat and biochar were studied at individual and cell levels in laboratory. The results were as follows: (1) The distribution of Pb in the greenhouse vegetable soils of Xianyang, Yangling and Baoji was the same: residue (68.56%-75.71%) Fe-Mn oxides bound state (13.51%-15.92%) organic bound state (8.02%-11.79%) carbonate bound state (1.86%-3.81%) exchanged state (0.00%-0.03%); (2) Cd accumulation in tomato fruits of Xianyang, Yangling and Baoji facilities mainly depended on the proportion of Cd exchangeable state and Cd carbonate combined state in the soil; in Yangling and Baoji facilities, the accumulation of Cd in tomato fruits was related to soil. (3) Available phosphorus, available potassium and alkali-hydrolyzable nitrogen were the key positive factors affecting the exchangeable state of heavy metals Cd and the bound state of cadmium carbonate; soil pH and cation exchange capacity were the key negative factors affecting the exchangeable state of cadmium. (4) Weathered coal reduced the stress of Pb single and Cd, Pb compound pollution on tomato plants, and enhanced the resistance of tomato plants to Cd stress by increasing the activity of SOD in leaves; peat reduced the stress effect of Pb single and Cd, Pb compound pollution on tomato plants, and enhanced the stress of tomato plants to Cd by increasing the activity of SOD in leaves. Biochar enhanced the phytoremediation of tomato plants under Cd stress by increasing the activity of SOD in leaves, and enhanced the phytoremediation of tomato plants under combined stress of Cd and Pb by increasing the activity of POD in leaves. (6) Weathered coal, peat and biochar had good fixation effect on soil Cd and Pb, and inhibited the accumulation of Cd and Pb in tomato shoots. The content of Cd in tomato was positively correlated with the content of Cd exchangeable state in soil (P Cd and Pb accumulation in greenhouse vegetable fields of Xianyang, Yangling and Baoji were mainly in carbonate-bound and iron-manganese oxides-bound forms, while Pb was mainly in residue form. The accumulation of Cd in tomato fruits was mainly related to the contents of Cd-exchanged and cadmium-bound forms in soil. Weathered coal, peat and biochar can reduce the proportion of Cd and Pb in soil by changing soil pH value and fixing (adsorption, complexation) of heavy metals, thereby reducing the accumulation of Cd and Pb by plants, and can be used as an effective remediation agent for heavy metal Cd and Pb contaminated soil.
【學(xué)位授予單位】：遼寧大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：X53

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本文編號(hào)：2230473