土壤中的铅属于持久性污染物,能够通过吸收作用在作物可食部位大量积累,终通过食物链危及动物和人类的健康。目前,土壤重金属修复技术主要通过物理、化学、生物修复方法等来改善土壤,降低土壤中重金属的有效态含
量。如石灰等碱性物质主要通过改变土壤pH影响重金属在土壤中的有效态含量,添加石灰可以降低土壤中铅的植物吸收量的91%;有机肥的吸附机理主要是通过腐植酸与重金属离子形成螯合物,促进重金属离子吸附到土壤中。目前关于修复技术的研究往往只根据土壤中重金属有效态含量、植物生物量和重金属含量等指标来判断修复效果,而忽略了对土壤健康品质的影响,这对于生态系统的恢复是不全面的,而且改良剂的不合理选择和施用还可能给土壤带来“二次污染”。
珠江三角洲地区凭借丰富的水热条件和物质资料的大量投入等措施,高度强化了土地产出,已成为我国环境污染比较严重的地区之一,近郊的农田土壤铅、镉等重金属污染问题比较突出,这不仅影响了作物的产量和品质,而且威胁到人类的健康。因此本研究以珠江三角洲铅污染农田土壤为对象,系统地研究了不同用量的石灰对土壤、植物和微生物的影响,以及石灰的持效性,对石灰的使用提供了更合理的科学依据,也为重金属污染土壤生态修复领域的发展提供一定的理论支撑。
1材料与方法
1.1试验设计
盆栽试验土壤取自广州市近郊,以沉积物发育而来的普通肥熟旱耕土为主,取0 ~ 20 cm 风干,过1 cm 筛备用。土壤的部分性状如下:pH 5.80,有机质23.4 g/ kg,碱解氮119 mg/ kg,有效磷135 mg/ kg,钾362 mg/ kg,全Pb 含量82mg/ kg。超过GB15618-2008 中土壤二级品质标准菜地土壤Pb 全量50 mg/ kg 的限量值。设置4个改良剂梯度石灰用量:0、1.5 g/ kg(石灰/ 土)、3.0 g/ kg、4.5 g/ kg、6.0 g/ kgꎬ每盆用5 kg 土,重复3 次。石灰施入土壤中平衡2 周后移栽蔬菜,6 月20 日移栽第1 茬,收获后15 d 内移栽下一茬蔬菜,连续种植3 茬,到12 月21 日收获第3 茬。
1.2土壤与植物金属含量测定
采集小白菜样本同时采集土壤样本,水处理,自然风干,过1 mm 尼龙筛,用1 mol/ L 的中性盐乙酸铵(分析纯)溶液浸提土壤,过滤液待测。采集生菜地上部和根,自来水冲洗干净,去离子水泡洗2次,擦干表面水分,记录鲜重后用塑料打浆机匀浆制成鲜样,称取10.00 g 于三角瓶中,加入10.0 mL混酸(体积比HNO3 ∶HClO4 = 9∶1,优质纯试剂),消煮、定容到25 mL,消解液待测。用石墨炉原子吸收分光光度计(Hitachi Z-2000)测定溶液中的Pb 含量。
1.3微生物功能参数分析
微生物代谢功能多样性研究采用美国BioLog公司生产的96 孔ECO 微平板进行分析。ECO 微平板上被划分为3 个区,每个区32 个孔。每个区除了1 个孔不含碳源(空白)以外,其余31 个孔分别含有31 种不同的碳源。将ECO 板每个区中的31 种碳源按化学组成划分为6 类化合物:糖类(carbohydrates)、羧酸(carboxylic acids)、聚合物( polymers)、氨基酸( amino acids )、胺类(amines) 和其他(miscellaneous),净水,将72 h 的各孔吸光值进行标准化,根据每一类化合物所包括碳源的AWCD ( average well color development,AWCD)值分别计算它们的总AWCD 值。
1.4数据分析
采用SPSS 16.0 和SAS 8.1 统计软件对所测定的数据进行单因素方差分析,对6 类碳源利用和土壤重金属有效态、植物重金属含量进行相关性分析,相关程度用Pearson 相关系数表示,相关显著性用双尾检验测定。
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