【摘要】：當(dāng)前我國農(nóng)田土壤的重金屬污染問題不容樂觀,而水稻作為我國的主要糧食作物之一,在南方多個(gè)省份均受到不同程度的污染,其中鎘、鉛、砷等重金屬對人體健康的威脅較大,因此如何減少水稻對土壤中鎘、鉛、砷的吸收是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。鈦石膏是一種主要含有硫酸鈣和鐵氧化物的工業(yè)副產(chǎn)物,其綜合利用率較低且主要用作天然石膏的替代品,國內(nèi)外將其用于壤中多種重金屬穩(wěn)定化調(diào)控的研究尚少。為探討鈦石膏對重金屬污染農(nóng)田是否具有改良作用,本文首先研究添加模擬鈦石膏(STG)與實(shí)際鈦石膏(TG)對淹水純培養(yǎng)方式下土水體系中鎘、鉛、砷含量與有效性變化的影響;進(jìn)一步,將模擬鈦石膏一次性施入土壤后連續(xù)種植兩季水稻,研究其對土壤中鎘、鉛、砷有效性和水稻重金屬積累的影響,及其在重金屬穩(wěn)定化方面是否具有長效性;最后通過添加實(shí)際鈦石膏的水稻盆栽試驗(yàn),驗(yàn)證鈦石膏對土壤中多種重金屬穩(wěn)定化的可行性并初步探討其機(jī)理。主要結(jié)論如下:(1)通過土壤淹水純培養(yǎng)試驗(yàn),分析了兩個(gè)添加量(0.15%和0.3%)下STG和TG對淹水土壤中鎘、鉛、砷的穩(wěn)定化效果。淹水培養(yǎng)28天之前,STG和TG的添加顯著促進(jìn)了土壤pH的降低及土壤中可溶性有機(jī)碳(DOC)含量的減少,但對可溶性有機(jī)氮(DON)含量的影響較小;淹水培養(yǎng)28天后,STG和TG對土壤pH、DOC、DON的影響均逐漸變小;添加0.3%的STG和TG使土壤溶液中鎘、鉛、砷的含量顯著降低,鎘含量分別下降75.5%和70.2%,鉛含量分別下降86.7%和79.0%,砷含量分別下降69.3%和72.5%。添加STG和TG對土壤中重金屬元素提取形態(tài)分配系數(shù)的影響不大,而淹水條件可能是STG和TG影響土壤中重金屬有效性的關(guān)鍵因素之一。(2)一次性施用模擬鈦石膏(STG)后,通過連續(xù)兩季盆栽水稻的種植,研究STG在減少水稻重金屬積累方面的長效性。結(jié)果表明,添加STG明顯增加了第一季水稻的地上部干重,改善其長勢,但也會引起土壤pH的降低,而由于大量肥料的施入,第二季各處理水稻長勢均較好;同時(shí),添加STG顯著減少了根際土壤中DOC的含量,但對DON含量的影響較小。一次性施入STG后,減少了兩季水稻根部和地上部(包括糙米)對鎘、鉛、砷的吸收或積累,且添加0.3%STG效果更佳。本試驗(yàn)中STG促進(jìn)根表膠膜的形成可能是減少水稻鎘、鉛、砷積累的作用機(jī)制之一。(3)施用實(shí)際鈦石膏(TG)到土壤中后,分析其對于水稻中多種重金屬穩(wěn)定化的效果。通過盆栽水稻試驗(yàn)結(jié)果表明,添加TG顯著改善了作物長勢并一定程度上減少了水稻各部位中鎘、鉛、砷的積累,且使土壤pH略有降低,同時(shí)也使根際土壤的DON含量和非根際土壤的DOC含量顯著降低,但對非根際土壤的DON含量及根際土壤的DOC含量無明顯影響。TG對土壤中鎘、砷的鈍化效果不如STG,主要由于TG中鎘、砷含量相對較高,因此過量添加TG到土壤中存在一定的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。添加0.15%和0.3%TG的對水稻根表膠膜中鐵含量沒有顯著影響,但錳含量有一定的增加,而鎘、鉛、砷的含量有所下降,這可能與根表膠膜的形成有一定關(guān)系。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：X503.231
【圖文】：

（ａ）邐（ｂ）逡逑圖２．１鐵石膏宏觀形貌（ａ：烘干前，ｂ：烘干研磨后）逡逑Ｆｉｇ．邋２．１邋Ｍａｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｏｆ邋ｔｉｔａｎｉｕｍ邋ｇｙｐｓｕｍ逡逑ｍｍ逡逑（ａ）邐一邐（ｂ）逡逑圖２．２鈦石膏微觀形貌（ａ：掃描電鏡圖，ｂ：邋ＥＤＳ分層圖）逡逑Ｆｉｇ．邋２．２邋Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｏｆ邋ｔｉｔａｎｉｕｍ邋ｇｙｐｓｕｍ逡逑■■Ｈｈｈ逡逑ｉＨ逡逑圖２．３鈦石膏ＥＤＳ圖譜逡逑Ｆｉｇ．邋２．３邋ＥＤＳ邋ｉｍａｇｅｓ邋ｏｆ邋ｔｉｔａｎｉｕｍ邋ｇｙｐｓｕｍ逡逑１３逡逑

（ａ）邐（ｂ）逡逑圖２．１鐵石膏宏觀形貌（ａ：烘干前，ｂ：烘干研磨后）逡逑Ｆｉｇ．邋２．１邋Ｍａｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｏｆ邋ｔｉｔａｎｉｕｍ邋ｇｙｐｓｕｍ逡逑ｍｍ逡逑（ａ）邐一邐（ｂ）逡逑圖２．２鈦石膏微觀形貌（ａ：掃描電鏡圖，ｂ：邋ＥＤＳ分層圖）逡逑Ｆｉｇ．邋２．２邋Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｏｆ邋ｔｉｔａｎｉｕｍ邋ｇｙｐｓｕｍ逡逑■■Ｈｈｈ逡逑ｉＨ逡逑圖２．３鈦石膏ＥＤＳ圖譜逡逑Ｆｉｇ．邋２．３邋ＥＤＳ邋ｉｍａｇｅｓ邋ｏｆ邋ｔｉｔａｎｉｕｍ邋ｇｙｐｓｕｍ逡逑１３逡逑

全還原需要４周以上的時(shí)間（Ｂｕｒｔｏｎ等，２０１４），本試驗(yàn)中ＳＴＧ和ＴＧ中ＳＯ疒的濃度換算約逡逑為８？１６邋ｍＭ，因此相比與對照，ＳＴＧ和ＴＧ處理土壤的ｐＨ到第２８邋ｄ時(shí)才明顯上升。逡逑從圖２．５中可以看出，原始土壤可溶性有機(jī)碳（ＤＯＣ）含量為２０４．６７邋ｍｇ邋ｋｇ＇第７ｄ逡逑時(shí)隨著土壤ｐＨ升高的同時(shí)各處理土壤的ＤＯＣ含量均不同程度增加，其中對照增加幅度逡逑最大；與ＳＴＧ和ＴＧ處理相比，對照土壤的ｐＨ更高，相應(yīng)的ＤＯＣ含量也更高，這在眾逡逑多學(xué)者的研究中也有提及（Ａｎｄｅｒｓｓｏｎ等，２０００；邋Ｍａｒａｎｇｕｉｔ等，２０１７；邋Ｄｉｎｇ等，２０１９；邋Ｍａ等，逡逑２０１９）。第７ｄ至第１４ｄ時(shí)，兩種添加量的ＳＴＧ和ＴＧ均導(dǎo)致了土壤ＤＯＣ含量的減少，可逡逑能是因?yàn)椋樱裕呛停裕侵芯写罅康模茫幔玻徽J(rèn)為是一種有效的ＤＯＣ凝固劑（Ｋｉｍ等，２０１８）。逡逑硫酸鹽還原需要經(jīng)歷三個(gè)階段：分解代謝、電子傳遞、氧化（胡凱光等，２００７），分解代謝過逡逑程主要在厭氧環(huán)境中進(jìn)行有機(jī)碳源的降解，因此可溶性有機(jī)碳（ＤＯＣ）可作為微生物的有逡逑效碳源

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2744504