粤北某市砷污染土壤现状调查及蜈蚣草对As（Ⅲ）吸收特性的研究

摘要

蜈蚣草是一种理想的砷超富集植物，在修复砷污染土壤方面，具是极大的应用潜力，探索其对As的富集机理是植物修复领域所要解决的关键问题。 本实验采用甲苯连续萃取——碘量法测土壤、溶液中As(Ⅲ)与As(V)的含量。此法比较适合于高含砷量样品的分析。主要研究结果如下： 1．对粤北某市的3个“土法炼砷”遗址进行砷污染情况调查发现，“土法炼砷”遗址的土壤含砷总量均严重超标，有的高达7609.82mg/kg，含砷量最低的也达到3777.02mg/kg。大部分的土样含砷量表现为：As(V)含量高于As(Ⅲ)含量。 2．通过对比实验发现，蜈蚣草吸收As(Ⅲ)的同时也把部分的As(Ⅲ)氧化成As(V)。从蜈蚣草对不同浓度的As(Ⅲ)氧化情况看来，溶液中As(V)浓度的峰值出现在实验处理后的6-8h之间；之后，As(V)浓度和百分比含量有所下降。也就是说，在添加As(Ⅲ)处理的前6-8h，蜈蚣草对As(Ⅲ)的作用主要是氧化反应；6-8h后，蜈蚣草对As(Ⅲ)的吸收起主导作用。 3．在一定的As(Ⅲ)浓度范围内溶液培养下蜈蚣草对As(Ⅲ)的吸收随时间的推移而呈有规则的变化，这与蜈蚣草根部的吸收和转运机制有极大的关系。在10mg/L-1000mg/Las(Ⅲ)处理浓度范围内，As(Ⅲ)的吸收百分比曲线在0-lO小时内几乎随着时间线性递增，10小时后线性递增趋势减缓。蜈蚣草对As(Ⅲ)处理浓度为10mg/L的吸收在24小时后高达97.57％。而在500mg/L和1000mg/L的处理浓度，蜈蚣草对As(Ⅲ)的吸收明显受到抑制。 4．动力学参数中V<,max>表征蜈蚣草对As(Ⅲ)吸收的最大速度，K<,m>反映为蜈蚣草对As(Ⅲ)的亲和力大小，Km越大亲和力越小。在50mg/Las(Ⅲ)溶液浓度处，蜈蚣草对As(Ⅲ)吸收速率达到最大值。同时也通过作图法求出蜈蚣草对溶液中10mg/Las(Ⅲ)的吸收动力学参数：V<,max>值(0.183±0.006mg/h·g FW)和K<,m>值(2.590±0.080mg/L)。 5．缺磷时蜈蚣草对10mg/L、30mg/L和50mg/L的As(Ⅲ)的吸收量达到最大值。添加磷后，As(Ⅲ)的吸收稍微受到抑制；但当磷浓度由24mg/L上升到60mg/L，As(Ⅲ)吸收量的变化不明显。在偏酸性的溶液中蜈蚣草对As(Ⅲ)吸收量比中性和偏碱性的更大。维持最低可溶性 P 和调节pH值(pH≤5.56)，能达到最大的As(Ⅲ)吸收量。这些研究结果对提高蜈蚣草的修复效率以及进一步研究蜈蚣草的砷富集机理有重要的意义。

目录

文摘

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声明

第一章绪论

1.1重金属污染的现状与植物修复技术

1.1.1士壤重金属污染特点

1.1.2植物修复技术的概念及原理

1.1.3超富集植物

1.1.4植物超富集重金属的机理

1.1.5植物修复技术的优点与缺点

1.2土壤砷污染与对植物的危害

1.2.1土壤砷的来源及其危害

1.2.2砷的植物效应

1.3砷超富集植物的研究现状与机理

1.3.1砷的超富集植物的发现

1.3.2砷超富集植物的研究现状

1.3.3砷超富集植物的富集机理研究

1.4本研究选题的依据及意义

第二章研究内容与测定分析设计

2.1研究内容

2.2材料与培养

2.2.1实验材料

2.2.2培养方法

2.3砷的检测方法

2.3.1分光光度法

2.3.2原子吸收光谱法(AAS)

2.3.3氢化物发生原子荧光光谱法(HG-AFS)

2.3.4电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-AES)

2.3.5电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)

2.3.6联用技术

2.4本实验的样品分析方法

2.4.1原理

2.4.2实验药剂

2.4.3测定步骤

第三章粤北某市砷污染土壤现状调查

3.1样品采集与实验方法

3.1.1样品采集

3.1.2样品预处理

3.1.3样品测定方法

3.1.4数据处理

3.2结果与分析

3.2.1土壤含砷总量

3.2.2土壤中砷的价态分布

3.3 讨论

第四章蜈蚣草根部对As(Ⅲ)的氧化影响

4.1实验方法

4.1.1实验前处理

4.1.2实验设计

4.1.3样品分析

4.1.4数据处理

4.2结果与分析

4.2.1不同保存条件下As(Ⅲ)的稳定性

4.2.2蜈蚣草根部对As(Ⅲ)的氧化情况

4.3讨论

4.3.1关于砷在溶液中的保存问题

4.3.2蜈蚣草在吸收砷过程对砷形态的影响

第五章蜈蚣草根部对As(Ⅲ)的吸收特性

5.1实验方法

5.1.1实验前处理

5.1.2实验设计

5.1.3样品分析

5.1.4数据处理

5.2结果与分析

5.2.1 蜈蚣草对不同(Ⅲ)处理浓度的吸收

5.2.2蜈蚣草对不同处理浓度As(Ⅲ)的吸收

5.3讨论

第六章蜈蚣草对As(Ⅲ)的吸收动力学特征

6.1实验方法

6.1.1实验前处理

6.1.2实验设计

6.1.3样品分析

6.1.4数据处理

6.2结果与分析

6.2.1蜈蚣草根部对As(Ⅲ)的吸收速率

6.2.2蜈蚣草根部对As(Ⅲ)的吸收动力学

6.3讨论

第七章pH值与磷对蜈蚣草吸收As(Ⅲ)的影响

7.1实验方法

7.1.1实验前处理

7.1.2实验设计

7.1.3样品分析

7.1.4数据处理

7.2结果与分析

7.2.1 pH值与磷对蜈蚣草吸收As(Ⅲ)的影响

7.2.2蜈蚣草吸收As(Ⅲ)的优化

7.3讨论

第八章结论与展望

参考文献

攻读学位期间发表的论文

致谢