【摘 要】
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螯合剂修复技术是通过向土壤中施加活化剂来改变土壤中重金属的形态、提高重金属的生物有效性,从而促进植物吸收、提高植物修复的效率,达到绿色快捷的修复土壤重金属污染的目的。然而,常用的化学螯合剂易破坏土壤环境平衡性,存在二次污染的风险,因此开发一种环境友好、高效低成本的活化剂是当务之急。本研究将水果加工过程中产生的废弃物资源化利用和土壤重金属污染的植物修复相结合,通过水果废渣提取物与可生物降解螯合剂谷氨
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螯合剂修复技术是通过向土壤中施加活化剂来改变土壤中重金属的形态、提高重金属的生物有效性,从而促进植物吸收、提高植物修复的效率,达到绿色快捷的修复土壤重金属污染的目的。然而,常用的化学螯合剂易破坏土壤环境平衡性,存在二次污染的风险,因此开发一种环境友好、高效低成本的活化剂是当务之急。本研究将水果加工过程中产生的废弃物资源化利用和土壤重金属污染的植物修复相结合,通过水果废渣提取物与可生物降解螯合剂谷氨酸N,N-二乙酸(GLDA)进行复配得到绿色活化剂OG,再辅以有溶镉作用的溶磷菌(Acinetobactre pitti,AP)组成复合型绿色活化剂AP-OG,共同促进黑麦草对土壤重金属污染的修复。通过盆栽实验,以植物生长情况、富集重金属的能力、土壤重金属浓度、土壤理化性质、土壤营养元素含量以及土壤酶活等多个指标为依据,综合评价AP-OG的添加对修复效果及土壤环境的影响。取得的主要研究成果如下:(1)选择10种水果废渣作为供试材料,以渣水比1:5震荡离心得到水果废渣提取物,分别测定提取物对土壤重金属镉的活化效果。结果表明,浸提效果较强的分别是柠檬、橙子和菠萝,浸提效率分别是43.23%、36.74%、35.09%。将这三种提取物分别与GLDA(1.6%)以不同比例复配,测定其对土壤镉的活化效果。结果表明,效果最好的是橙子:GLDA=1:1以及菠萝:GLDA=1:2,浸提效率分别为35.93%和36.97%,两组处理间没有显著差异。因此综合考虑成本与浸提效率,选择橙子与GLDA以1:1配比进行后续的实验。对AP进行复活和扩培,并测试其在七天之内对土壤镉的活化能力,结果表明,AP对土壤镉有较强的活化能力,在第七天时,活化了土壤中14.8%的镉。开展土培实验,发现AP-OG联合使用增加了土壤中有效镉的含量,是CK的1.53倍,是单独使用OG时的1.18倍。(2)开展盆栽实验,研究了不同添加量的绿色活化剂对黑麦草提取土壤重金属的强化效果及对土壤环境的影响。研究结果表明,在不改变AP接种量的情况下,添加较低浓度的OG(80 m L/kg)显著促进了黑麦草的生长,生物量提高了39%,增加了黑麦草地上部分对镉的富集,增幅达到28.4%,是土壤中镉浓度的1.29倍。同时,增加了植物体内锌的富集,增幅达到29.7%,种植黑麦草后,土壤中有效锌的含量有明显提高,达到原土的10倍左右。AP-OG的添加对土壤环境起到了相对积极的作用,改善了酸性土壤,增加了土壤营养,提高了土壤酶活,减少了土壤重金属。这表明,AP-OG一方面活化了土壤镉、锌的形态,增加了黑麦草对重金属的吸收,另一方面,通过改善土壤环境,促进植物生长,提高植物的生物量。两方面同时作用促进黑麦草对土壤重金属的修复。(3)研究了刈割及补施活化剂对土壤修复效果的影响,结果表明,刈割且在刈割后补施一定量的活化剂提高了土壤修复效率。刈割且补施活化剂后,第二季的黑麦草的生物量与第一季相似,黑麦草叶片中锌的含量是第一季的两倍以上,镉含量增加了70%,达到土壤中重金属镉浓度的2.49倍。第二季AP-OG联合黑麦草对土壤镉、锌修复效率分别达到24.97%和23.81%。连续两季的修复后,土壤中镉的含量减少了0.5794 mg/kg,锌含量减少了118 mg/kg。
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