植物对生物滞留设施中土壤的修复效果研究

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土壤重金属污染是一个严重的环境污染问题,而当这个问题发生在生物滞留设施中时,将产生一系列的连锁反应致使生物滞留设施完全失效,同时设施附近的环境也将遭到破坏,造成对土壤、水体、动植物污染。针对生物滞留设施土壤的重金属污染问题,本研究以植物对重金属的超累积为理论基础,通过模拟重金属对生物滞留系统中土壤造成的污染,分析植物对生物滞留设施中土壤的修复效果,以此来评价植物对生物滞留设施中土壤修复的可行性,为生物滞留设施运行后期的修复提供理论依据。本研究采用八宝景天(草本)和大叶黄杨(灌木)两种典型植物作为功能植物,设置了三种不同浓度梯度的重金属铅(Pb)和镉(Cd)污染土壤,从重金属对两种植物的生长、生理影响以及植物对重金属Pb、Cd的耐受性情况进行分析研究,并结合两种植物对土壤中重金属的富集和转运能力的差异性分析,得到了以下主要结论:(1)在不同浓度重金属Pb、Cd污染土壤条件下,随着重金属污染浓度的升高,整体上八宝景天和大叶黄杨的生物量、根系活力、净光合速率、蒸腾速率、叶绿素SPAD值均受到不利影响。其中,叶生物量受重金属污染影响的程度最小,根生物量受重金属污染影响的程度最大;低浓度重金属Pb污染对两种植物的蒸腾速率产生了不显著的促进作用,低浓度重金属Cd污染对八宝景天的蒸腾速率未产生抑制作用;低浓度重金属Pb污染对两种植物的叶绿素SPAD值影响较小,而中、高浓度的重金属Pb污染对两种植物的叶绿素SPAD值有着显著影响,产生了明显的抑制作用。(2)八宝景天和大叶黄杨对重金属的耐受性随重金属浓度的升高而降低。总体来说,八宝景天和大叶黄杨对低浓度重金属Pb、Cd污染有着较好的耐受性,对中浓度重金属Pb、Cd污染存在一定的耐受性,而对高浓度重金属Pb、Cd污染的耐受性较差;八宝景天和大叶黄杨对重金属Cd污染的耐受性比重金属Pb差;八宝景天对于重金属污染的耐受性弱于大叶黄杨。(3)八宝景天不是重金属Pb、Cd的超富集植物。其转移系数在重金属Pb污染的情况下均小于1,对重金属Pb的转移能力较差,八宝景天整体的转移系数在重金属Cd污染的情况下均大于1,对重金属Cd的转移能力较好,其对重金属Cd的转移能力通过茎和叶实现;对于重金属Pb的积累主要集中在根部,根是八宝景天对重金属Pb富集的主要器官;对于重金属Cd的积累主要集中在根部和茎部,根部和茎部是八宝景天对重金属Cd富集的主要器官。(4)大叶黄杨可近似认定为重金属Pb和重金属Cd的超富集植物。大叶黄杨整体的转移系数在低浓度重金属Pb污染(400mg/kg)和高浓度重金属Pb污染(1000mg/kg)时大于1,在中浓度重金属Pb污染(800mg/kg)时接近1,对重金属Pb的转移能力较强,大叶黄杨整体的转移系数在高浓度重金属Cd污染的情况下大于1,对重金属Cd有一定的转移能力,对重金属Pb和Cd的转移能力主要通过茎实现;大叶黄杨对于重金属Pb的积累主要集中在根部和茎部,根部和茎部是其对重金属Pb富集的主要器官,对于重金属Cd的积累主要集中在根部,根部是其对重金属Cd富集的主要器官。(5)八宝景天对重金属Pb污染土壤的修复效果优于重金属Cd污染土壤,大叶黄杨对重金属Pb污染土壤和重金属Cd污染土壤的修复效果比较接近。在对重金属Pb污染土壤的修复效果上,大叶黄杨优于八宝景天;但两种植物对高浓度重金属Pb污染土壤(1000mg/kg)的修复效果较差;在对重金属Cd污染土壤的修复效果上,大叶黄杨优于八宝景天,但八宝景天对低浓度重金属Cd污染土壤(25mg/kg)的修复效果更明显。
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