煤基腐殖酸對土壤重金屬銅活性和生物有效性的改變,土壤污染論文

煤基腐殖酸對土壤重金屬銅活性和生物有效性的改變,土壤污染論文隨著礦產(chǎn)的大量開采和冶金工業(yè)的迅速發(fā)展，大量重金屬進(jìn)入人類的生產(chǎn)、生活環(huán)境之中并造成嚴(yán)重污染。銅是動(dòng)植物生長發(fā)育所必需的營養(yǎng)元素，攝入量過低時(shí)會(huì)引起生命體新陳代謝紊亂、營養(yǎng)失衡，導(dǎo)致疾病發(fā)生，但過量攝入也會(huì)引起疾病，甚至死亡。外源銅在土壤中的大量累積，不僅影響了農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)，還可通過食物鏈影響人類健康。因而，重金屬銅在土壤環(huán)境中引發(fā)的問題既有植物營養(yǎng)問題又有土壤污染問題。重金屬污染土壤的修復(fù)是當(dāng)今農(nóng)業(yè)與環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域的研究熱門之一，傳統(tǒng)的方式方法有施用有機(jī)肥、石灰等改進(jìn)劑以降低土壤中重金屬活性，或改變耕作制度以避免其通過食物鏈造成二次危害。腐殖酸是一種可變電荷有機(jī)膠體，含有多種功能基如羧基、酚羥基等，具有很高的反響活性，對環(huán)境中金屬離子具有強(qiáng)烈結(jié)合能力，使之成為環(huán)境中有害重金屬離子的重要絡(luò)合劑和聚沉劑，進(jìn)而對重金屬元素在環(huán)境中的遷移、轉(zhuǎn)化和生物有效性起著特別重要的調(diào)控作用。同時(shí)腐殖酸又是土壤的重要改進(jìn)劑，因而利用腐殖酸來治理重金屬不失為一箭雙雕的好辦法?，F(xiàn)有的研究以腐殖酸與重金屬的反響機(jī)理為重點(diǎn)的居多，而針對腐殖酸對重金屬生物效應(yīng)影響的研究明顯缺乏，小白菜在我們國家栽培特別廣泛，栽培面積在世界四大油料作物中居第2位，因而，本研究以小白菜為對象，研究煤基腐殖酸與外源銅的效應(yīng)，為利用煤基腐殖酸改變土壤重金屬銅的活性和生物有效性，進(jìn)而安全利用或修復(fù)重金屬銅污染土壤提供理論基礎(chǔ)。1材料和方式方法1.1試驗(yàn)材料供試土壤采自山西農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院實(shí)驗(yàn)站耕層土壤，為石灰性褐土，其基本性質(zhì)為pH值7.5，CEC11.23cmolkg-1，有機(jī)質(zhì)19.38gkg-1，銅含量52.68mgkg-1。經(jīng)風(fēng)干后過1mm篩，充分混勻備用。供試植物為小白菜〔BrassicacampestrisL.ssp.ChinensisL.〕，品種為新五月慢。供試銅源為化學(xué)純CuSO45H2O〔含銅量為25.6%〕。供試EDTA為分析純EDTA二鈉鹽。供試煤基腐殖酸為內(nèi)蒙永業(yè)公司提供的4種腐殖酸，為6號、9號、10號、11號〔烏金膏〕，供試腐殖酸性質(zhì)見表1。1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)試驗(yàn)采用二因素不完全組合設(shè)計(jì)，設(shè)CK〔不施Cu，不施腐殖酸〕、Cu〔施Cu10mgkg-1，不施腐殖酸〕、6H+Cu〔6號腐殖酸0.66gkg-1和Cu10mgkg-1〕、9H+Cu〔9號腐殖酸0.66gkg-1和Cu10mgkg-1〕、10H+Cu〔10號腐殖酸0.66gkg-1和Cu10mgkg-1〕、11H+Cu〔11號腐殖酸6.27mLkg-1和Cu10mgkg-1〕、EDTA+Cu〔EDTA66.67mgkg-1和Cu10mgkg-1〕7個(gè)處理，3次重復(fù)，共計(jì)21盆。1.3試驗(yàn)的施行、管理以及植物樣品的制備本試驗(yàn)于20202020年在山西農(nóng)業(yè)大學(xué)試驗(yàn)基地進(jìn)行。每盆裝過2mm篩的、風(fēng)干的土3kg，同時(shí)參加一樣的底肥〔尿素0.4gkg-1，KH2PO40.2gkg-1〕，按試驗(yàn)設(shè)計(jì)處理添加重金屬銅及不同腐殖酸，充分混勻。加水后在大棚內(nèi)放置穩(wěn)定1星期。2020年10月13日播種，2020年10月27日出苗后選取長勢大小一致的幼苗，每盆留苗10株，小白菜生長期間定期澆水并及時(shí)去除雜草和害蟲，2020年12月14日結(jié)束。試驗(yàn)結(jié)束時(shí)選上午810點(diǎn)采取植株鮮樣，用自來水和去離子水沖洗，用吸水紙吸干水分測量其鮮質(zhì)量、株高、根長，分別置于100～105℃恒溫枯燥箱中殺青30min，而后降溫至75℃烘干至恒質(zhì)量。植物樣粉碎后進(jìn)行相關(guān)指標(biāo)的測定。1.4測定項(xiàng)目與方式方法小白菜全氮含量采用H2SO4-H2O2消煮半微量開氏法；小白菜全磷含量采用H2SO4-H2O2消煮釩鉬黃比色法；小白菜全鉀含量采用H2SO4－H2O2消煮－火焰光度計(jì)法；小白菜全銅采用硝酸高氯酸消煮，火焰原子吸收分光光度計(jì)測定。1.5數(shù)據(jù)處理原始數(shù)據(jù)的整理用Excel軟件完成；差異顯著性分析采用SPSS軟件完成。2結(jié)果與分析2.1不同煤基腐殖酸與外源銅對植株?duì)I養(yǎng)元素含量的影響2.1.1對小白菜全氮含量的影響Cu處理的小白菜全氮含量顯著高于CK，比CK提高了19.27%〔圖1〕，可見施加一定量的銅可提高植物中的氮含量。與Cu處理相比，在施銅的基礎(chǔ)上，供試煤基腐殖酸、EDTA處理的小白菜全氮含量均有所降低，6H+Cu、9H+Cu、10H+Cu、11H+Cu、EDTA+Cu處理分別比Cu處理降低9.35%，14.42%，17.59%，13.36%，16.40%，且6H+Cu處理與Cu處理差異不顯著，而9H+Cu、10H+Cu、11H+Cu、EDTA+Cu處理與Cu處理的差異均到達(dá)顯著水平。這表示清楚供試煤基腐殖酸，十分是9、10、11號煤基腐殖酸與EDTA均抑制了小白菜對氮素的吸收和累積。2.1.2對小白菜全磷含量的影響由圖2可見，Cu處理的小白菜全磷含量比CK有所增加，但差異不顯著。與Cu處理相比，6H+Cu和10H+Cu處理的小白菜全磷含量略有增加，分別提高了16.62%和13.20%，而9H+Cu、11H+Cu和EDTA+Cu處理的小白菜全磷含量略有下降，分別降低了27.85%，25.19%和13.10%，但差異均不顯著。整體來講，施用煤基腐殖酸對小白菜的全磷含量影響不大。2.1.3對小白菜全鉀含量的影響由圖3可見，與CK相比，Cu處理的小白菜全鉀含量提高了7.53%，但差異性不顯著。與Cu處理相比擬，6H+Cu和11H+Cu處理植株全鉀含量提高了1.88%和1.54%，而9H+Cu、10H+Cu和EDTA+Cu處理的小白菜平均含鉀量比Cu處理下降了0.23%，6.40%和5.93%，但差異也均不顯著。2.2不同煤基腐殖酸與外源銅對小白菜鮮質(zhì)量的影響與CK相比，Cu處理的小白菜株鮮質(zhì)量提高3.72%，但差異不顯著，表示清楚一定濃度的外源銅可提高植株產(chǎn)量。與Cu相比，6H+Cu、10H+Cu和11H+Cu處理下小白菜株鮮質(zhì)量比Cu處理分別提高了6.33%，5.91%和0.83%，而9H+Cu和ED－TA+Cu處理與Cu處理相比則分別降低了7.97%和0.47%，但差異均不顯著。鮮質(zhì)量可作為衡量小白菜產(chǎn)量的一個(gè)指標(biāo)，由以上分析可見，在施銅的基礎(chǔ)上，6號、10號和11號腐殖酸可略微提高小白菜產(chǎn)量。2.3不同煤基腐殖酸與外源銅對小白菜Cu含量的影響方差分析表示清楚，Cu處理小白菜地上部銅含量與CK處理相比，差異達(dá)顯著水平，比CK處理提高了42.85%〔圖5〕。與Cu處理相比擬，9H+Cu和10H+Cu處理的小白菜Cu含量分別下降了1.08%和43.86%，但前者差異不顯著，后者差異顯著，表示清楚10號腐殖酸對小白菜吸收重金屬銅有顯著的抑制作用。而6H+Cu、11H+Cu和EDTA+Cu處理提高了小白菜Cu含量，分別比Cu處理提高了19.94%，1.88%和2.79%，但差異均不顯著。表示清楚3者十分是6號煤基腐殖酸對植株吸收重金屬銅有一定的促進(jìn)作用。3結(jié)論與討論施用一定量的外源銅有助于提高小白菜養(yǎng)分元素，十分是氮的含量，對小白菜的生長也有一定的促進(jìn)作用。10號腐殖酸對小白菜吸收重金屬銅有顯著的抑制作用，這種抑制作用可能是腐殖酸與Cu發(fā)生互相作用，構(gòu)成穩(wěn)定的螯合物，阻止了植株對Cu的吸收，與陸曉輝等的研究結(jié)果相一致。而6號、11號腐殖酸對外源銅活化作用較明顯，對小白菜吸收銅有一定的促進(jìn)作用。腐殖酸含有大量絡(luò)合和螯合功能團(tuán)，對金屬離子具有一定的絡(luò)合和螯合作用，通過本試驗(yàn)的研究，可將煤基腐殖酸分為對重金屬具有活化或鈍化作用兩類，華而不實(shí)在被重金屬污染的農(nóng)田施用對重金屬具有鈍化作用的腐殖酸，可抑制作物及蔬菜對重金屬的過量吸收，降低重金屬的毒害作用；對重金屬有活化作用的腐殖酸種類，可被用于重金屬的植物修復(fù)研究。由于時(shí)間等原因，本試驗(yàn)僅設(shè)計(jì)了一個(gè)銅濃度水平，還應(yīng)進(jìn)一步研究煤基腐殖酸在哪種銅濃度水平下效果最為明顯。另外，本試驗(yàn)僅對小白菜體內(nèi)銅富集情況進(jìn)行了研究，還可將土壤銅用提取劑來快速提取，進(jìn)一步驗(yàn)證其有效性怎樣。以下為參考文獻(xiàn)：[1]陳懷滿，鄭春榮，王慎強(qiáng)，等.不同來源重金屬污染的土壤對水稻的影響[J].農(nóng)