桂林市土壤—农作物系统汞形态特征及影响因素研究

论文摘要

汞污染已成为全球性环境问题。土壤-植物系统正遭受到越来越严重的汞污染，并进而通过食物链危害人类健康。目前关于土壤汞污染的研究重点多集中于汞污染评价、汞形态分布等方面，但对汞的生物有效性及影响土壤-植物系统汞迁移、形态转化的因素研究较少，关于土壤根际环境汞的赋存形态及影响因素等地球化学行为的研究则未见报道，桂林市土壤-农作物汞形态及生物有效性的系统性研究工作也未见报道。 针对上述情况，本文作者以桂林市作为调查对象，采用现场调查、盆栽试验、根际箱试验相结合的方法，对桂林市土壤-农作物系统汞的分布状况、土壤汞的形态特征及影响因素作了重点研究。研究范围涉及桂林市5个主城区和1个郊县约100 km2的区域，共选择了8个主要蔬菜基地作为主要研究区域。得出的研究成果如下： （1）现场研究结果表明，桂林市土壤汞浓度的高低分布状况依次为：虞山桥东南岸＞七星公园东北＞西山公园西北侧＞纸马铺＞穿山北＞彭家岭＞虞山桥东北岸＞穿山南，土壤汞浓度与地域有关，即由靠近市区到远离市区，土壤汞污染逐渐减弱。相应菜地蔬菜汞含量与土壤汞污染情况类似。桂林市常见蔬菜中汞含量依次为：枸杞菜＞大白菜＞小白菜＞芹菜＞老菜＞莴笋；叶菜类＞瓜果类。叶菜类植物地上部生物量较大，土壤汞和大气汞均对其有较大贡献；瓜果类植株生长周期较长，植物地下部吸收汞量较大，所以，叶菜类植物汞含量分布为：叶＞根＞茎；而瓜果类植物汞含量分布为：根＞茎叶＞果。 （2）对菜地土壤汞的形态分析表明，土壤各形态汞含量分布依次为：残渣态＞腐殖酸络合态＞难氧化降解有机质结合态＞易氧化降解有机质结合态＞碳酸盐铁锰氧化物结合态＞水溶态＞交换态。 （3）土壤汞形态转化研究表明，添加HgCl2后，在土壤的物理化学及生物因素影响下，可溶性HgCl2有向稳定态方向转化的趋势。与未种植蔬菜的土壤汞形态比较，种植蔬菜后土壤汞形态的变化表现为水溶态和腐殖酸结合态汞减少、残渣态和强有机质结合汞增加，说明蔬菜生长期间，土壤中有效态汞部分被植物吸收，部分向稳定态转化。而随着汞污染程度的增大，种植蔬菜后，汞形态明显地由残渣态、强有机质结合态向交换态，碳酸盐铁锰氧化物结合态转化，表明高污染土壤使汞的生物有效性提高，对环境的潜在危害性增大。 （4）玉米根际试验结果表明，玉米生长显著影响根际土壤中各形态汞含量。与非根际土壤汞形态相比，植物吸收使根际土壤水溶态、交换态汞减少；受根际土壤pH值、氧化还原条件和微生物活动变化等影响，残渣态、碳酸盐结合态和

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 引言
• 1.1 环境中汞的分布及土壤汞污染
• 1.2 土壤汞污染主要来源
• 1.2.1 大气汞的干湿沉降
• 1.2.2 直接污染源
• 1.2.2.1 污水灌溉
• 1.2.2.2 污泥施肥和农药使用
• 1.2.2.3 工业生产活动
• 1.3 土壤汞的迁移和转化
• 1.3.1 土壤汞的释放
• 1.3.2 土壤汞的迁移和转化
• 1.4 汞在土壤-植物系统中的分布及影响因素
• 1.4.1 植物对汞的吸收和累积
• 1.4.2 土壤汞的形态与生物有效性
• 1.4.2.1 土壤汞的形态
• 1.4.2.2 汞形态与生物有效性
• 1.4.2.3 影响汞生物有效性的因素
• 1.5 土壤汞污染研究存在的不足
• 第2章 论文工作设计
• 2.1 选题依据及研究意义
• 2.2 主要研究内容和技术路线
• 2.3 研究特色和创新
• 2.4 论文工作量
• 第3章 研究内容和研究方法
• 3.1 研究区概况
• 3.2 调查研究
• 3.2.1 调查范围和研究内容
• 3.2.2 样品的采集和制备
• 3.2.2.1 样品的采集
• 3.2.2.2 试样的制备
• 3.3 试验研究
• 3.3.1 盆栽试验
• 3.3.1.1 供试材料
• 3.3.1.2 试验处理
• 3.3.2 根际试验
• 3.3.2.1 供试材料
• 3.3.2.2 试验处理
• 3.3.3 吸附和解吸试验
• 3.3.3.1 吸附试验
• 3.3.3.2 解吸试验
• 3.4 分析方法
• 3.4.1 植物样品的消解
• 3.4.2 土壤样品的消解
• 3.4.3 样品中总汞的测定
• 3.4.4 土壤中有效态汞的萃取和测定
• 3.4.5 土壤汞形态分析方法
• 3.4.6 土壤基本性质的分析
• 3.4.7 分析质量保证
• 第4章 桂林市土壤-蔬菜系统中汞的分布
• 4.1 汞在土壤中的分布特征
• 4.1.1 不同菜地土壤中汞的分布
• 4.1.2 土壤汞污染评价
• 4.1.2.1 评价标准和评价方法
• 4.1.2.2 土壤汞污染评价
• 4.1.3 汞在不同粒级土壤的分布
• 4.1.4 公路旁侧菜地土壤中汞的分布
• 4.2 汞在蔬菜中的分布特征
• 4.2.1 不同菜地老菜中汞的分布
• 4.2.2 不同蔬菜汞富集特征
• 4.2.2.1 蔬菜汞浓度特征
• 4.2.2.2 汞在蔬菜植株各部位的分布
• 4.3 土壤-蔬菜中汞含量的相关关系
• 4.4 影响土壤-蔬菜汞分布的主要因素分析
• 4.4.1 成土母质的作用
• 4.4.2 桂林市主要的人为因素影响
• 4.4.2.1 工农业生产和生活的影响
• 4.4.2.2 大气污染、固体废物等的影响
• 4.4.3 桂林市地理环境、气候等的影响
• 4.4.4 土壤汞的植物有效性分析
• 4.5 小结
• 第5章 桂林市土壤汞形态及其生物有效性
• 5.1 桂林市土壤汞形态分布特征
• 5.1.1 土壤有效态汞的可萃性研究
• 5.1.1.1 土壤有效汞的最佳萃取条件
• 5.1.1.2 桂林市菜园土壤有效汞特征
• 5.1.2 土壤汞形态分布及植物有效性
• 5.1.2.1 土壤汞形态分布特征
• 5.1.2.2 土壤汞形态与植物有效性的关系
• 5.1.2.3 土壤汞形态与有效态汞、土壤总汞的关系
• 5.2 土壤汞形态的转化
• 5.2.1 可溶性汞进入土壤后的形态转化
• 5.2.2 种植蔬菜后土壤汞形态转化
• 5.2.2.1 未播种土壤汞形态分布特征
• 5.2.2.2 种植蔬菜后土壤汞形态变化
• 5.3 小结
• 第6章 根际环境土壤汞形态及影响因素
• 6.1 非根际土壤中汞形态分布
• 6.2 根际土壤中汞形态的变化
• 6.3 根际土壤汞形态变化的动态差异
• 6.3.1 不同汞污染土壤根际汞形态变化
• 6.3.2 不同汞形态变化的动态差异
• 6.4 玉米吸收对根际土壤汞有效态变化的影响
• 6.5 影响根际土壤汞形态的因素
• 6.5.1 添加剂对小麦吸收汞的影响
• 6.5.2 小麦根际土壤汞形态的分布
• 6.5.3 添加剂对小麦根际汞形态转化的影响
• 6.6 小结
• 第7章 影响土壤汞生物有效性的因素
• 7.1 添加剂对农作物中汞的积累与分配的影响
• 7.1.1 添加剂对农作物汞含量的影响
• 7.1.1.1 膨润土对农作物汞含量的影响
• 7.1.1.2 沸石对农作物汞含量的影响
• 7.1.1.3 茶枯对农作物汞含量的影响
• 7.1.1.4 腐殖酸对农作物汞含量的影响
• 7.1.1.5 CaO对农作物汞含量的影响
• 7.1.2 添加剂对汞在植物中分配的影响
• 7.2 添加剂对汞吸附和解吸的影响及与植物吸收的关系
• 7.2.1 添加剂对土壤汞吸附的影响
• 7.2.2 添加剂对土壤汞解吸的影响
• 7.3 添加剂对土壤汞形态的影响
• 7.4 小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录