本文關(guān)鍵詞：鎘在施用城市污泥的改良土壤和蠶豆中遷移轉(zhuǎn)化及生物有效性研究

  更多相關(guān)文章： 城市污泥 鎘 富集 遷移轉(zhuǎn)化 生物有效性

【摘要】：隨著城市化的進(jìn)展,城市污泥含量每年都在急劇增加,因此,城市污泥的出路問題一直是國內(nèi)外學(xué)者研究的一個重要課題。近些年,城市污泥土地利用受到人們比較多的關(guān)注,而城市污泥的成分比較復(fù)雜,既含有大量的氮、磷、鉀及有機(jī)質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì),還含有重金屬、病原菌等有毒有害物質(zhì),因此,城市污泥土地利用需要考慮的一個重要問題就是重金屬。本研究選擇將城市污泥施入黃土后制成的改良土壤為供試土壤,并以蠶豆為供試植物,通過室外盆栽試驗(yàn)和室內(nèi)實(shí)驗(yàn)分析相結(jié)合,較為系統(tǒng)地探究了重金屬鎘在施用城市污泥的改良土壤和蠶豆中遷移轉(zhuǎn)化及其生物有效性。本研究的主要研究成果表明:1、0.5%和2.0%含量的城市污泥施入黃土,會改變黃土的基本理化性質(zhì)。施入0.5%和2.0%含量的城市污泥,土壤pH值從7.88分別降低到7.78和7.71;土壤EC從1217?s/cm分別增加到1315?s/cm和1508?s/cm,相比增加了8.05%和23.91%;土壤有機(jī)質(zhì)分別增加了13.01%和31.26%;土壤碳酸鹽含量隨著城市污泥的施入而呈現(xiàn)下降趨勢,總的來說,城市污泥的施入能夠有效地改善土壤的理化性質(zhì),補(bǔ)充農(nóng)作物所需的營養(yǎng)元素和礦物元素。雖然城市污泥的施入會帶入重金屬,但在研究中發(fā)現(xiàn),施用0.5%和2.0%城市污泥,改良土壤中重金屬的含量基本上低于國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。2、隨著城市污泥的施入,蠶豆的生物量指標(biāo)均得到了提高。在未受鎘脅迫下,相比空白組,0.5%和2.0%含量的城市污泥組的蠶豆根干重分別增加了87.1%和266.48%,莖葉干重分別增加了170.68%和347.54%,豆莢干重分別增加了185.87%和238.33%,這充分地說明了,在本研究范圍內(nèi)低含量城市污泥的施入對蠶豆的生長有促進(jìn)的作用。蠶豆的根干重、莖葉干重、豆莢干重均隨著外源鎘的添加而呈現(xiàn)相似的規(guī)律,即隨著土壤中鎘濃度的增加,各個生物量指標(biāo)均表現(xiàn)出先增加后減小的大致趨勢,這說明在最適外源添加濃度的前后,重金屬對蠶豆的生長分別起到促進(jìn)和阻礙的作用。3、城市污泥的施入量和外源鎘的添加量都會對蠶豆器官中根、莖、莢、豆產(chǎn)生影響,蠶豆同一器官中,不同城市污泥施入量的器官中鎘含量之間差異不明顯,而同一器官中,不同外源鎘添加濃度的器官中鎘含量之間表現(xiàn)出顯著的差異。隨城市污泥的施入,蠶豆各器官中重金屬含量均是增加的,只是幅度有差異,而隨著鎘的脅迫,蠶豆各器官中重金屬含量均表現(xiàn)出線性關(guān)系。施用城市污泥的改良土壤中,蠶豆各器官重金屬鎘含量大小為根?莖?莢?豆。4、城市污泥的施入影響了土壤中重金屬鎘在蠶豆各器官中的富集和遷移。0.5%和2.0%含量的城市污泥的施入,使蠶豆根對鎘的富集系數(shù)分別增加了0.46和0.40,蠶豆豆對鎘的富集系數(shù)分別增加了0.020和0.031;蠶豆莖和莢的富集系數(shù)隨著城市污泥施入而呈現(xiàn)先增后減的趨勢,總的來看,蠶豆的各個器官對重金屬鎘的富集能力的大小依次為根、莖、莢、豆。對于鎘在蠶豆體系中的遷移系數(shù),在未受外源鎘脅迫下,0.5%城市污泥施入量使重金屬鎘在蠶豆體內(nèi)更容易從地下部分向地上部分轉(zhuǎn)移,2.0%城市污泥施入量使重金屬鎘在蠶豆體內(nèi)相對不容易從地下部分向地上部分轉(zhuǎn)移。5、城市污泥的施入引起了土壤中鎘形態(tài)發(fā)生變化。可交換態(tài)含量平均增加0.029mg/kg和0.308mg/kg;碳酸鹽結(jié)合態(tài)平均減少0.168mg/kg和0.343mg/kg;鐵錳氧化態(tài)平均增加了0.0785mg/kg和0.0957mg/kg;有機(jī)結(jié)合態(tài)平均減少0.0110mg/kg和0.0208mg/kg;殘渣態(tài)平均增加0.3086mg/kg和0.8025mg/kg。而在沒有外源鎘脅迫下,城市污泥的施入使土壤中有效態(tài)含量降低,而惰性形態(tài)增加,說明城市污泥的施入降低了土壤中重金屬鎘的活性。6、蠶豆器官中鎘含量與土壤鎘含量呈現(xiàn)出極顯著的正相關(guān)關(guān)系,即蠶豆器官中鎘含量與土壤污染程度之間有著直接的關(guān)系。城市污泥的施入不僅對蠶豆中鎘和土壤鎘形態(tài)之間的相關(guān)性產(chǎn)生了影響,還對土壤鎘形態(tài)中主要貢獻(xiàn)形態(tài)也產(chǎn)生了影響�？偟膩碚f,城市污泥的施入能夠影響土壤鎘的生物有效性,因此污泥農(nóng)用時需要注意其中有毒有害物質(zhì)尤其是重金屬的農(nóng)用風(fēng)險。
【關(guān)鍵詞】：城市污泥 鎘 富集 遷移轉(zhuǎn)化 生物有效性
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：X53;X703;X56
【目錄】：

• 中文摘要3-5
• Abstract5-10
• 第一章 緒論10-21
• 1.1 城市污泥的來源與組成10-11
• 1.1.1 城市污泥的來源及分類10
• 1.1.2 城市污泥的組成10-11
• 1.2 城市污泥的主要處置途徑11-12
• 1.3 城市污泥的資源化利用12-15
• 1.4 污泥土地利用對土壤和植物的影響15-17
• 1.4.1 污泥土地利用對土壤的影響15-16
• 1.4.2 污泥土地利用對植物的影響16-17
• 1.5 當(dāng)前研究存在的問題17
• 1.6 研究區(qū)域概況17
• 1.7 研究意義和目的17-18
• 1.7.1 研究意義17-18
• 1.7.2 研究目的18
• 1.8 研究內(nèi)容18-19
• 1.9 創(chuàng)新點(diǎn)19
• 1.10 技術(shù)路線19-21
• 第二章 材料與方法21-26
• 2.1 供試材料21
• 2.2 試驗(yàn)儀器及試劑21-23
• 2.2.1 主要試驗(yàn)儀器21-22
• 2.2.2 主要試驗(yàn)化學(xué)試劑22-23
• 2.3 試驗(yàn)設(shè)計23
• 2.4 樣品采集與預(yù)處理23-24
• 2.4.1 蠶豆樣品采集及預(yù)處理23-24
• 2.4.2 土壤樣品采集及預(yù)處理24
• 2.5 樣品分析方法24
• 2.6 質(zhì)量控制24-25
• 2.7 數(shù)據(jù)分析25-26
• 第三章 施用城市污泥對蠶豆生長的影響26-31
• 3.1 施用城市污泥對改良土壤理化性質(zhì)的影響26-27
• 3.2 施用城市污泥對蠶豆生長的影響27-30
• 3.3 小結(jié)30-31
• 第四章 施用城市污泥的改良土壤中鎘的富集與遷移31-39
• 4.1 施用城市污泥對蠶豆吸收鎘的影響31-34
• 4.2 施用城市污泥對蠶豆鎘的富集和遷移的影響34-36
• 4.3 小結(jié)36-39
• 第五章 施用城市污泥的改良土壤中鎘形態(tài)特征和生物有效性39-50
• 5.1 施用城市污泥對改良土壤中鎘賦存形態(tài)的影響39-44
• 5.2 施用城市污泥的改良土壤中鎘的生物有效性44-48
• 5.2.1 改良土壤中蠶豆器官鎘含量與土壤鎘全量的生物有效性44-45
• 5.2.2 改良土壤中蠶豆器官鎘含量與土壤鎘形態(tài)的生物有效性45-48
• 5.3 小結(jié)48-50
• 第六章 結(jié)論與展望50-52
• 6.1 結(jié)論50-51
• 6.2 建議51
• 6.3 不足與展望51-52
• 參考文獻(xiàn)52-58
• 在學(xué)期間的科研成果58-59
• 致謝59

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本文編號：745895