重金属Cd污染土壤毒性的复合指标的研究

论文摘要

本试验选用小白菜（Brassica chinensis）为材料,在盆栽试验条件下,研究了外源添加不同处理Cd对土壤的植物指标、微生物指标、土壤酶指标、土壤化学指标、发光菌指标的影响,并综合分析Cd污染土壤的毒性大小。主要结论如下:1、不同浓度的Cd条件下,植物株高,生物量,根部质量,地上部分质量,根冠比,根茎中金属Cd的含量都存在明显差异,且与添加Cd的浓度呈负相关。以植物株高,生物量,根部质量,地上部分质量为研究对象,以减产10%为指标。重金属Cd毒害土壤的临界浓度分别为:20.19mg·kg-1,18.52mg·kg-1,15.63mg·kg-1,19.29mg·kg-1。2、盆栽试验中,土壤中有效态Cd和全Cd的含量与添加的Cd浓度显著相关,相关系数分别为:r=0.9994**;r=0.9846**。按照国家卫生标准蔬菜中Cd含量0.20mg·kg-1为限量标准,依据土壤有效态Cd与小白菜茎根中有效态Cd的含量回归方程,求出Cd污染土壤的临界浓度分别为3.34mg·kg-1,3.68mg·kg-1。3、土壤细菌,真菌,放线菌的数量及土壤呼吸强度随着Cd浓度的增加而降低。以细菌数量、真菌数量、放线菌数量、土壤呼吸强度的抑制率的50%为准,其临界浓度分别为:5.08mg·kg-1;2.59mg·kg-1;5.89mg·kg-1;3.20mg·kg-1。4、高浓度的Cd对蔗糖转化酶和脲酶有较强的抑制作用,但是低浓度的Cd却有轻微的刺激作用。按抑制率25%为指标,则土壤脲酶,蔗糖转化酶的临界浓度分别为:2.81mg·kg-1,3.68mg·kg-1。5、土壤添加重金属Cd会抑制T3明亮发光杆菌的发光程度,且抑制率与添加Cd的浓度呈正相关,由此计算出得出Cd的EC50值为2.43mg·kg-1。添加Ca2+、K+、Mg2+后,Cd对T3明亮发光杆菌的毒性减弱,且K+＞Mg2+＞Ca2+。添加有机酸后,T3明亮发光杆菌的相对发光强度与对照相比显著增强。说明添加有机酸减弱Cd对细菌的生物毒性,且解毒能力为酒石酸＞草酸。6、各指标体系对土壤Cd的敏感程度为:发光菌＞土壤酶类＞土壤植物Cd的含量＞土壤微生物＞小白菜的农艺性状。由于发光菌,真菌和脲酶对Cd的毒性比较敏感,且这三个指标之间相关性比较好,因此,可以综合应用土壤中Cd的总量,发光菌指标,真菌数量指标,脲酶活性指标作为土壤重金属Cd污染程度的评价指标,来指示土壤中Cd的污染状况。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 前言
• 1.1 土壤重金属的生物有效性
• 1.2 植物指示法检测土壤中的重金属毒性
• 1.3 土壤微生物和酶类及生化活性指示土壤中的重金属毒性
• 1.3.1 土壤微生物和酶类指示土壤中的重金属毒性
• 1.3.2 土壤呼吸强度指示土壤中的重金属毒性
• 1.3.3 发光细菌法检测土壤中的重金属毒性
• 1.3.3.1 发光细菌法的广谱性检测原理
• 1.3.3.2 发光细菌法的特异性检测原理
• 1.4 本研究的目的和意义
• 2 试验材料与方法
• 2.1 试验材料和仪器
• 2.2 试验设计
• 2.2.1 土壤盆栽试验设计
• 2.2.2 发光菌法试验设计
• 2.2.3 小白菜的生长发育时期及土壤鲜样的采集
• 2.3 试验方法
• 2.3.1 土壤重金属Cd的测定
• 2.3.1.1 土壤中有效态Cd的测定
• 2.3.1.2 土壤中全量Cd的测定
• 2.3.2 农艺性状调查
• 2.3.3 土壤含水量的测定
• 2.3.4 小白菜茎叶和根中Cd的测定
• 2.3.5 土壤微生物指标的测定
• 2.3.5.1 土壤真菌数量的测定
• 2.3.5.2 土壤细菌数量的测定
• 2.3.5.3 土壤放线菌数量的测定
• 2.3.6 土壤酶生物化学指标的测定
• 2.3.6.1 土壤中脉酶的测定
• 2.3.6.2 土壤中蔗糖转化酶的测定
• 2.3.6.3 土壤呼吸强度的测定
• 2.3.7 发光菌法的测定
• 2.3.7.1 发光菌法检测土壤中的重金属
• 2+，Ca²⁺，K⁺降低Cd对发光菌发光强度的测定'>2.3.7.2 Mg²⁺，Ca²⁺，K⁺降低Cd对发光菌发光强度的测定
• 2.3.7.3 草酸，酒石酸降低Cd对发光菌发光强度的测定
• 3. 结果与分析
• 3.1 不同处理的土壤中重金属Cd含量
• 3.2 Cd对小白菜农艺性状的影响
• 3.3 小白菜（根，茎）中Cd的含量
• 3.4 Cd对土壤微生物指标的影响
• 3.4.1 细菌数量的变化
• 3.4.2 真菌数量的变化
• 3.4.3 放线菌数量的变化
• 3.4.4 土壤呼吸强度的变化
• 3.5 Cd对土壤酶活性的影响
• 3.5.1 Cd对脲酶活性的影响
• 3.5.2 Cd对蔗糖转化酶活性的的影响
• 3.6 Cd对发光菌发光强度的影响
• 3.6.1 土壤Cd与发光菌发光强度的相关性
• 3.6.2 添加无机阳离子对发光强度抑制率的影响
• 3.6.3 添加有机酸对发光抑制率的影响
• 3.7 利用各指标综合分析Cd的毒性
• 4 讨论
• 4.1 土壤重金属Cd的作物效应与Cd的临界浓度
• 4.2 重金属Cd在土壤中的化学效应与Cd的临界浓度
• 4.3 土壤重金属Cd对微生物的生物学效应与Cd的临界浓度
• 4.4 土壤重金属Cd对土壤酶的生物化学效应与Cd的临界浓度
• 4.5 土壤重金属对T3明亮发光杆菌的生物学效应与Cd的临界浓度
• 4.6 利用各指标对Cd毒性进行综合评价
• 5. 小结
• 6. 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录