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油菜和向日葵修复Pb污染土壤的研究

作　者: 肖璇
导　师: 呼世斌
学　校: 西北农林科技大学
专　业: 环境工程
关键词: Pb 油菜向日葵植物修复 EDTA
分类号: X53
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

因重金属污染危害性,长期以来一直受到公众普遍关注。由于经济有效和环境友好,植物修复已逐渐成为当今环境科学领域的一个研究热点,作为其核心技术之一的螯合诱导植物提取技术被认为是利用植物去除大面积轻度到中度污染土壤中重金属的重要方法。筛选重金属富集能力强且生物量大的植物、开发安全高效的螯合剂和实施优化的农业管理措施是此技术成功的关键因素。油菜和向日葵是我国广泛种植的大生物量植物,作为植物修复的材料具有很大潜力。本论文首先对杨凌污灌区土壤主要的几种重金属进行了调查,全面了解杨凌灌区土壤重金属的本底值,以及重金属污染现状,确定主要的重金属研究类型。再采用盆栽模拟试验,用油菜、向日葵对重金属Pb污染的土壤进行修复。通过对植物的生物量、叶绿素、游离脯氨酸、抗坏血酸、各部位重金属含量以及迁移系数等的测定,研究植物在重金属胁迫下的生长特性及对重金属的富集规律。并通过施加螯合剂EDTA对油菜和向日葵的吸收性能进行强化,以期为重金属污染土壤的植物修复提供理论基础和技术依据。本研究的主要结论如下:⑴杨凌地区四种重金属Pb、Cd、Cu、Cr均未超过国家农田重金属含量二级标准,调查范围内杨凌农田土壤是安全清洁的。⑵甘蓝型油菜科源油2号和美国G101油用向日葵对土壤Pb污染具有一定的耐性,在低浓度Pb处理对油菜、向日葵的生长有一定促进作用,表现为植物生物量、叶绿素含量的小幅度上升,而高浓度的Pb处理却对油菜和向日葵的生长表现出抑制现象。⑶油菜吸收的Pb主要集中在根部,地上部吸收较少。油菜根系对Pb的吸收在土壤Pb处理浓度为1500 mg·kg-1时达到最大,吸收量达到100.89 mg·kg-1,油菜地上部茎叶和籽实对Pb的积累也在Pb处理浓度为1500 mg·kg-1时达到最大,分别为39.28 mg·kg-1和5.67 mg·kg-1。随着Pb处理浓度的增加,迁移系数先增大后减小,并且都在1以下。随着重金属处理浓度的增加,油菜对Pb的迁移总量呈增大趋势,在Pb处理浓度为1500 mg·kg-1时达到最大值0.094 mg·株-1。⑷向日葵对Pb的积累也呈现先升后降的趋势。积累主要集中在根部,在Pb处理浓度为1000 mg·kg-1时达到最大吸收量170.49 mg·kg-1,向日葵茎、叶、种子对Pb的积累在Pb处理浓度为1500 mg·kg-1时达到最大,分别为23.94, 22.42和0.68 mg·kg-1。随着Pb处理浓度的增加,迁移系数先增大后减小,并且都在1以下,这和油菜有着相同的规律。随着重金属处理浓度的增加,向日葵对Pb的迁移总量先增大后减小,在Pb处理浓度为400 mg·kg-1时达到最大值0.184 mg·株-1。⑸不同浓度的EDTA强化处理显著提高了油菜和向日葵对重金属Pb的吸收效率。在EDTA浓度为10.0 mmol·kg-1时,油菜、向日葵各部位对Pb的吸收达到最大,分别为1 647和917 mg·kg-1,而整株植物对Pb的积累总量在EDTA浓度为5.0 mmol·kg-1达到最大,分别为3 721和1 601μg·株-1。考虑到高浓度的EDTA处理对植物有毒害作用以及由此可能产生的环境风险问题,因此在本试验条件下选用EDTA浓度为5.0 mmol·kg-1作为油菜、向日葵修复Pb污染土壤的助剂更为理想。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-11
第一章文献综述  11-21
  1.1 土壤重金属污染概况  11-14
    1.1.1 我国土壤重金属污染现状  11
    1.1.2 土壤中重金属的来源  11-13
    1.1.3 土壤重金属污染的特点  13-14
    1.1.4 土壤重金属污染的危害  14
  1.2 重金属污染土壤的修复  14-19
    1.2.1 重金属污染土壤物理、化学修复技术  14-15
    1.2.2 重金属污染的植物修复技术  15-18
    1.2.3 螯合剂在植物修复中的应用  18-19
  1.3 研究目的和意义  19-20
  1.4 研究内容与创新点  20-21
    1.4.1 研究内容  20
    1.4.2 创新点  20-21
第二章杨凌土壤主要重金属含量的测定  21-26
  2.1 研究区概况  21-22
  2.2 土壤样品的采集与处理方法  22
    2.2.1 土壤样品的布点与采集  22
    2.2.2 土壤样品的预处理  22
  2.3 土壤基本理化性质的测定  22-23
  2.4 土壤中重金属的测定  23
    2.4.1 土壤中重金属的国家标准检测方法  23
    2.4.2 土壤样品的消解  23
    2.4.3 土壤样品Pb、Cd、Cu、Cr 的测定  23
  2.5 土壤中重金属含量的评价  23-24
    2.5.1 土壤中重金属含量的评价标准  23
    2.5.2 土壤中重金属含量的评价方法  23-24
    2.5.3 环境质量分级  24
  2.6 结果与讨论  24-26
第三章油菜对PB 的吸收特征研究  26-33
  3.1 材料与方法  26-27
    3.1.1 供试材料  26
    3.1.2 实验方法  26-27
    3.1.3 测定项目及分析方法  27
  3.2 结果与分析  27-31
    3.2.1 Pb 对油菜生物量的影响  27-29
    3.2.2 Pb 对油菜叶绿素和抗坏血酸含量的影响  29-30
    3.2.3 Pb 在油菜体内的分布  30-31
    3.2.4 重金属迁移总量  31
  3.3 结论  31-33
第四章 EDTA 对油菜修复PB 污染土壤的影响  33-37
  4.1 材料与方法  33-34
    4.1.1 实验材料  33
    4.1.2 实验方法  33-34
    4.1.3 样品分析  34
  4.2 结果分析  34-36
    4.2.1 Pb 处理土壤添加EDTA 对油菜地上部和根部干重的影响  34-35
    4.2.2 EDTA 对油菜不同部位吸收Pb 的影响  35
    4.2.3 EDTA 对油菜Pb 积累总量的影响  35-36
  4.3 结果与讨论  36-37
第五章向日葵对PB 的吸收特征研究  37-43
  5.1 材料与方法  37-38
    5.1.1 供试材料  37
    5.1.2 实验方法  37
    5.1.3 测定项目及分析方法5.1.3.1 土壤基本理化性质同3.1.3.1  37-38
  5.2 结果分析  38-42
    5.2.1 Pb 对向日葵生物量的影响  38
    5.2.2 Pb 对向日葵叶绿素和游离脯氨酸含量的影响  38-39
    5.2.3 Pb 在向日葵体内的分布  39-41
    5.2.4 重金属迁移总量  41-42
  5.3 结论  42-43
第六章 EDTA 对向日葵修复PB 污染土壤的影响  43-47
  6.1 材料与方法  43-44
    6.1.1 实验材料  43
    6.1.2 实验方法  43
    6.1.3 样品分析  43-44
  6.2 结果分析  44-46
    6.2.1 Pb 处理土壤添加EDTA 对向日葵地上部和根部干重的影响  44
    6.2.2 EDTA 对向日葵不同部位吸收Pb 的影响  44-45
    6.2.3 EDTA 对向日葵Pb 提取总量的影响  45-46
  6.3 结论  46-47
第七章 PB 污染土壤植物修复的效果预测分析  47-49
  7.1 修复效果预测方法  47
  7.2 油菜和向日葵对PB 污染土壤的修复能力  47-49
    7.2.1 油菜对Pb 污染土壤的修复能力  47
    7.2.2 向日葵对Pb 污染土壤的修复能力  47-49
第八章结果与讨论  49-51
  8.1 结果  49-50
  8.2 主要创新点  50
  8.3 不足之处  50-51
参考文献  51-55
致谢  55-56
作者简介  56

油菜和向日葵修复Pb污染土壤的研究

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