土壤复合污染体系中重金属的行为研究

论文摘要

随着工农业生产的发展,人们越来越关注重金属污染负荷的与日俱增及其危害性。重金属对土壤的污染,因其隐蔽性、累积性、不可逆性和长期性的特点,对土壤生态系统构成潜在的巨大威胁。重金属污染可造成农作物生长受阻,产量大幅度降低,品质下降,而且会对人畜健康产生影响。本文以典型重金属污染元素为研究对象,通过吸附和盆栽试验分别研究了重金属元素在土壤中的吸附机制和重金属元素在复合污染条件下土壤—植物系统中的迁移转化行为。结果表明:土壤对重金属的吸附行为因土壤性质的差异可有较大变化,土壤有机质含量是影响这些土壤对重金属吸附行为最为重要的因素,土壤对重金属的吸附量随有机质含量增加而增加。当土壤中Pb、Cu、Zn和Cd共存时,发生重金属竞争吸附作用,竞争能力强弱顺序为:Pb＞Cu＞Cd＞Zn。水稻土、黑土和红壤对Cu2+、Zn2+的吸附与解吸行为最重要的影响因素是土壤有机质含量和CEC。土壤吸附Cu2+、Zn2+的解吸量随吸附量变化而变化,并随土壤重金属饱和度增加呈现不同的增加趋势。有机质对Cu2+吸附的影响高于对Zn2+的影响。土壤对Cu2+、Zn2+的吸附量随pH增加而增大,pH对Zn2+的吸附的影响高于对Cu2+吸附的影响。当试验中加入复合重金属的量较低时,植物对重金属的应激保护作用起主要作用,而在复合重金属的加入量最高时,重金属的抑制作用则成为主要的作用。土壤外源复合重金属经过60d后,Cu、Zn的生物有效性高于Pb。土壤Cu、Zn、As和Pb的量对其植物吸收量影响显著;有机肥显著减少了青菜对Zn和Pb的吸收量,而对As和Cu则没有显著影响。由于在土壤中复杂的交互作用,重金属在青菜植株中的积累量与其在土壤中含量间的自相关性不明显。4种重金属元素在植物中总的积累次序由大到小依次是:Zn＞Cu＞Pb＞As。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 目录
• 图目录
• 表目录
• 第1章 重金属污染研究进展
• 1.1 前言
• 1.2 土壤重金属的来源及其背景值
• 1.3 土壤重金属的有效性
• 1.3.1 土壤重金属有效态的定义
• 1.3.2 影响土壤中重金属有效性的因素
• 1.3.2.1 土壤重金属全量
• 1.3.2.2 土壤理化性质
• 1.3.2.3 土壤微生物
• 1.3.2.4 高等植物
• 1.3.3 土壤重金属植物有效性评价方法
• 1.3.3.1 化学提取法
• 1.3.3.2 植物吸收试验
• 1.4 土壤中重金属的吸附
• 1.4.1 吸附的定义
• 1.4.2 吸附机理
• 1.4.3 影响吸附的因素
• 1.4.3.1 金属阳离子对土壤吸附重金属的影响
• 1.4.3.2 重金属元素的竞争吸附
• 1.4.3.3 pH对土壤吸附重金属的影响
• 1.4.3.4 土壤矿物
• 1.4.3.5 土壤有机质
• 1.4.4 土壤对重金属吸附的数学模型
• 1.5 重金属复合污染
• 1.6 研究内容与意义
• 1.6.1 研究内容
• 2+、Cu²⁺、Zn²⁺、Cd²⁺单离子体系和复合体系研究'>1.6.1.1 红壤吸收重金属Pb²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺、Cd²⁺单离子体系和复合体系研究
• 2+、Zn²⁺的吸附研究'>1.6.1.2 土壤对Cu²⁺、Zn²⁺的吸附研究
• 1.6.1.3 重金属-有机肥相互作用和植物生长
• 1.6.2 研究意义
• 第2章 土壤中重金属元素的吸附行为
• 2.1 前言
• 2.2 材料与方法
• 2.2.1 供试土壤
• 2.2.2 Pb、Cu、Zn、Cd单一及复合体系吸附试验方法
• 2.2.2.1 单一重金属体系等温吸附试验
• 2.2.2.2 多离子体系的重金属竞争吸附试验
• 2.2.3 Cu、Zn吸附解吸试验方法
• 2.2.3.1 单一及复合重金属体系等温吸附试验
• 2.2.3.2 Cu、Zn 离子的解吸
• 2.2.3.3 溶液pH对土壤吸附重金属的影响
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 Pb、Cu、Zn、Cd单一及复合体系中土壤对重金属的吸附
• 2.3.1.1 单一重金属体系中土壤对重金属的吸附
• 2.3.1.2 多离子体系中土壤对重金属的竞争吸附
• 2.3.2 Cu、Zn的吸附解吸
• 2.3.2.1 Cu、Zn单一及复合体系等温吸附
• 2.3.2.2 不同土壤组分对Cu、Zn的吸附
• 2.3.2.3 吸附Cu、Zn的解吸
• 2.3.2.4 pH对Cu、Zn吸附的影响
• 2.4 小结
• 第3章 土壤-植物系统中重金属元素的迁移转化
• 3.1 前言
• 3.2 材料与方法
• 3.2.1 供试土壤
• 3.2.2 试验方法
• 3.3 结果和讨论
• 3.3.1 重金属和有机肥对青菜生物量的影响
• 3.3.2 重金属形态分析
• 3.3.3 植物中重金属积累
• 3.3.4 植物对重金属元素的吸收与土壤重金属的关系
• 3.4 小结
• 第4章 结论和展望
• 4.1 结论
• 4.1.1 Pb、Cu、Zn、Cd在单一和复合污染条件下的吸附
• 4.1.2 Cu、Zn在不同条件下的吸附
• 4.1.3 复合污染条件下重金属在土壤-植物系统中的迁移转化
• 4.2 不足和展望
• 4.2.1 不足
• 4.2.1 展望
• 参考文献