农田土壤镉与莠去津复合污染钝化修复效应研究

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农田土壤常受重金属和农药复合污染威胁,它们会影响农作物的品质、恶化土壤环境,而且农药中的莠去津等长残效除草剂还严重威胁蔬菜等作物的正常生长。本文选取海泡石和生物质炭为修复材料,利用钝化修复法对农田土壤中的镉(Cd)和莠去津复合污染物进行同步修复治理,并进一步探讨同步修复技术对蔬菜生理指标和土壤环境质量的影响。主要研究结果如下:
  1、海泡石和生物炭通过吸附、基团配位、提高pH等方式固定并钝化土壤中的Cd和莠去津,使二者生物有效性显著下降。油菜发芽率和长势趋于正常,土壤中Cd有效态下降;Cd和莠去津受到固定和钝化后不易被油菜吸收,油菜Cd含量低于食品安全国家标准中的要求。两种修复材料中,对钝化Cd起主要作用的是海泡石,对钝化莠去津起主要作用的是生物质炭。6个月后修复技术仍具有较好的修复效果。
  2、第一次收获时油菜细胞膜结构得到修复后叶绿素含量提高,可溶性糖浓度下降并提高了光合速率;植物酶因特性差异活性变化各不相同;Ca、Mg和K含量增加,但在酸性条件下添加修复材料使土壤吸附P能力显著增强,不易被油菜吸收,使油菜P含量下降;SOD活性下降,使歧化ASAFR能力减弱,导致ASAFR含量增加;GSH和MDA含量提升,由于GSH会抑制NO2-和H2O2,所以降低了NO2-和H2O2含量;组成蛋白质的各类氨基酸含量变化不一,所以油菜蛋白变化无显著规律;修复材料含有大量盐类物质以及通过对各类物质的吸收,使油菜灰分升高;油菜中Cd含量的减少使对抗Cd污染APX活性下降,并使VC含量提高。两次收获期结果显示修复技术对大部分油菜生理指标的影响都较为稳定。
  3、第一次油菜收获时土壤pH值受碱性修复材料影响而升高,土壤颗粒表面负电荷增加,Zeta电位降低;土壤酶因性质差异对土壤环境的响应各异;由于修复材料的吸附固定作用,土壤有效磷、有效钾和速效氮含量升高;修复材料引入、吸附并固定盐离子提高了土壤EC值,因生物炭吸附、聚合并通过自身分解增加了土壤有机质,而pH和有机质的升高促进了土壤CEC含量升高。两次收获期结果显示修复技术对大部分土壤理化指标的影响都较为稳定。
  4、土壤环境质量的改善使微生物群落在多个分类水平下的结构都更加丰富,种类更具多样性,并对微生物组成丰度产生影响。
  综上所述,添加海泡石和生物质炭可有效钝化和固定土壤中Cd和莠去津复合污染物,降低其生物有效性,保障油菜中两种污染物的残留安全。6个月后,两种修复材料仍具有较强的钝化修复能力。钝化修复还能有效提升部分油菜生理生化指标并改善土壤环境和质量。
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