EDDS强化金盏菊修复重金属污染土壤及环境风险分析

摘要

重金属Cd、Hg已分别成为土壤最主要、最普遍污染物，土壤中重金属不仅能够通过溶解、沉降等作用在环境中进行迁移，还能通过食物链在生物体内产生富集放大效应，危害人体健康。目前，土壤中的镉和汞修复处理方法主要有物理法、化学法、微生物法等。对土壤低含量的镉和汞，这些方法存在去除面积小、二次污染、受环境影响大等不足。植物修复法具有广阔的前景，金盏菊是近年来使用较多的重金属污染修复植物，具有能耐-9℃低温、对环境中水、肥、光等条件要求不苛刻、生长迅速、不择土壤、适应性强等优势，最重要的是对重金属耐受性强，成活率高，成为国内外土壤修复研究的热点。
　　针对金盏菊对含镉和汞土壤修复效果并不理想这一问题，为提高其修复效率，本研究采用盆栽试验使用螯合剂EDDS（乙二胺二琥珀酸）强化金盏菊修复镉、汞污染土壤，并采用土柱淋溶试验研究EDDS在修复过程中可能带来的环境风险。通过研究金盏菊在不同EDDS浓度下强化对土壤镉、汞富集量，以及EDDS作用下对镉、汞形态的动态影响，以及EDDS对土壤镉、汞淋溶作用，以期为EDDS强化金盏菊修复镉、汞污染土壤的修复能力及EDDS对土壤重金属的淋溶风险提供科学依据。试验主要研究结果如下:
　　1.金盏菊在Cd、Hg污染土壤浓度达5mg/kg时也能正常生长，未现叶片坏死、枯萎等衰败现象，说明金盏菊对Cd、Hg耐受浓度达5mg/kg。除茎重以外，根、叶和花鲜重均较对照略有增加。金盏菊对EDDS的耐受浓度为0.5mmol/kg，EDDS浓度≥1mmol/kg时，金盏菊开始出现叶片脱水、枯萎、发黑等坏死现象，EDDS浓度越高对金盏菊影响更明显。
　　2.EDDS能促进金盏菊各器官富集土壤中Cd、Hg。随土壤Cd浓度增加，金盏菊根部成为对Cd富集的主要器官。在Hg污染土壤中，金盏菊各器官富集Hg的规律均表现为根＞叶＞茎＞花。在Cd-Hg复合污染条件下，金盏菊较单一重金属污染土壤中能富集更多Cd、Hg。
　　3.在重金属污染土壤中，金盏菊根部对Cd或Hg向地上部转移系数均小于1，且金盏菊根部对Hg富集能力比Cd弱。因地上部的生物量远大于地下部，金盏菊中地上部富集Cd、Hg量占绝大多数。
　　4.EDDS能促进土壤中重金属形态比例的转化。EDDS对Cd污染土壤能不同程度增加水溶态和碳酸盐态比例，分别增加了4.6％-6.5％、2.3％-3.1％。施入EDDS后，对Hg污染土壤能增加水溶态Hg比例，但含量不超过8％，土壤中Hg形态以酸溶态为主，占60％以上。EDDS随时间推移而降解，浓度为0.5mmol/kg的EDDS需14d，2mmol/kg则需28天与对照水平一致。
　　5.施加EDDS能显著增加土壤淋溶液中的TOC浓度，并在酸雨淋溶作用下能促进Cd、Hg的淋失。单次施加EDDS比分次施加淋溶液中Cd、Hg量高，可以通过少量多次的施加方式减少EDDS的环境风险。

目录

声明

摘要

第1章 文献综述

1．1 土壤重金属Cd、Hg污染概述

1．1．1 Cd、Hg的性质

1．1．2 土壤Cd、Hg污染来源、特征及污染现状

1．1．3 修复重金属Cd、Hg污染土壤方法及研究进展

1．2 金盏菊修复土壤重金属应用

1．2．1 金盏菊生长特点及特性

1．2．2 金盏菊修复重金属土壤应用

1．3 酸雨对土壤重金属行为的影响

1．3．1 重庆酸雨特点

1．3．2 酸雨现状及危害

1．3．3 酸雨对土壤重金属行为的研究进展

1．4 本研究的意义

第2章 引言

2．1 立题背景

2．2 研究内容

2．3 技术路线

第3章 材料与方法

3．1 试验材料

3．1．1 供试土壤

3．1．2 供试植物

3．1．3 供试装置

3．1．4 供试试剂

3．2 试验仪器

3．3 试验方法

3．3．1 盆栽试验

3．3．2 淋溶试验

3．4 分析测定方法

3．4．1 土壤测定方法

3．4．2 植物重金属含量测定

3．4．3 淋溶液重金属总量测定

3．4．4 数据分析方法

第4章 EDDS强化金盏菊修复cd、Hg污染土壤

4．1 重金属对金盏菊生物量的影响

4．1．1 Cd对金盏菊生物量的影响

4．1．2 Hg对金盏菊生物量的影响

4．1．3 Cd-Hg对金盏菊生物量的影响

4．2 EDDS对金盏菊富集重金属的影响

4．2．1 EDDS对金盏菊生长的影响

4．2．2 EDDS对金盏菊各器官富集重金属浓度的影响

4．2．3 EDDS对金盏菊对重金属的富集系数和转移系数

第5章 EDDS对土壤重金属Cd、Hg形态的影响

5．1 EDDS对土壤中Cd形态的影响

5．1．1 EDDS对单一污染土壤中Cd形态的影响

5．1．2 EDDS对复合污染土壤中Cd形态的影响

5．2 EDDS对土壤中Hg形态的影响

5．2．1 EDDS对单一污染土壤中Hg形态的影响

5．2．2 EDDS对复合污染土壤中Hg形态的影响

5．3 EDDS作用下土壤中Cd形态的动态变化

5．3．1 EDDS作用下土壤中Cd浓度为1mg／kg时形态的动态变化

5．3．2 EDDS作用下土壤中cd浓度为2mg／kg时形态的动态变化

5．3．3 EDDS作用下土壤中Cd浓度为5mg／kg时形态的动态变化

5．4 EDDS作用下土壤中Hg形态的动态变化

5．4．1 EDDS作用下土壤中Hg浓度为1mg／kg时形态的动态变化

5．4．2 EDDS作用下土壤中Hg浓度为2mg／kg时形态的动态变化

5．4．3 EDDS作用下土壤中Hg浓度为5mg／kg时形态的动态变化

第6章 模拟酸雨条件下EDDS对Cd、Hg淋溶风险分析

6．1 模拟酸雨条件下EDDS对重金属污染土壤淋滤液pH值的影响

6．2 模拟酸雨条件下EDDS对重金属污染土壤淋滤液TOC的影响

6．3 模拟酸雨条件下EDDS对重金属的淋溶风险分析

6．3．1 模拟酸雨条件下EDDS对Cd淋溶风险分析

6．3．2 模拟酸雨条件下EDDS对Hg淋溶风险分析

6．4 模拟酸雨条件下EDDS对土壤残留重金属形态的风险分析

6．4．1 模拟酸雨条件下EDDS对Cd形态风险分析

6．4．2 模拟酸雨条件下EDDS对Hg形态风险分析

第7章 结论与建议

7．1 结论

7．2 建议

参考文献

攻读硕士期间取得研究成果

致谢