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摘要 在盆栽条件下验证日本人造沸石对重金属污染土壤的改良作用，并研究土壤重金属有效态含量及蔬菜重金属含量的相关性。结果表明：施用日本人造沸石11 850 kg/hm2，土壤重金属有效态含量明显降低，最高吸附效果铅达到81.0%、镉22.2%、铬39.2%、铜34.3%。在试验浓度下，空心菜铅、铜、铬含量与土壤重金属有效态含量相关性不明显；镉显著正相关。空心菜根部重金属含量明显高于地上部分。
关键词 日本人造沸石；重金属；改良；相关性
中图分类号 X53 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2014）24-0192-02
食品安全工作关系到人民群众身体健康和生命安全，是一项责任重大且意义深远的工作，一直以来国家和各级地方政府都高度重视这项工作。但是随着工业、生活废水废物的排放，含重金属的农药、化肥不合理的使用，农田重金属污染日趋严重。据统计，我国目前耕地重金属污染的面积占耕地总量的1/6左右[1]。改良剂作为一种原位修复技术，近年来发展较快，对于重金属污染土壤，特别是对于轻中度污染，不失为一种适宜的方法[2]。人造沸石由于具有良好的热稳定性、水热稳定性、离子交换性能和独特的阳离子选择吸附性能，在重金属污染水土处理中有广泛的应用前景。日本人造沸石去除水土重金属离子能力强，试验证明日本人造沸石在实验室及大田条件下对污染土壤重金属吸附效果明显[3]。该研究以去除水土重金属离子能力强的日本人造沸石为材料，在盆栽条件下验证日本人造沸石对重金属污染的土壤的改良作用，并研究土壤重金属有效态含量及蔬菜重金属含量的相关性。
1 材料与方法
1.1 试验材料
日本人造沸石：由日本株式会社ACR提供。试验土壤样品：采自广州海珠区，土壤pH值为5.6。供试作物：柳叶青骨空心菜。
1.2 试验设计
在不同重金属含量条件下，设空白对照（CK）和加入沸石2个处理，具体试验方案见表1。
1.3 试验方法
将土壤混匀后分装于10个塑料花盆，花盆直径22 cm，按表1加入各种重金属，混匀，30 d后按表1加入沸石。加入沸石10 d后取土壤检测重金属有效态含量，并种空心菜。
1.4 检测内容及方法
1.4.1 土壤检测。铅、镉、铬、铜有效态提取方法：取5 g土壤样品，加入0.1 mol/L盐酸25 mL，震荡1 h[4]，然后使用日立Z-2000原子吸收分光光度计进行含量测定。
1.4.2 空心菜检测。成熟后取空心菜检测重金属含量。微波消解后使用日立Z-2000原子吸收分光光度计进行测定[5-9]。
2 结果与分析
由表2、3可以看出，日本人造沸石对土壤重金属吸附效果明显，净化效果铅>铬>铜>镉。A～E组铅净化率分别为62.7%、55.8%、81.0%、69.0%、53.1%；铜净化率分别为34.3%、32.1%、32.3%、24.0%、25.2%；镉净化率分别为<10%、10.4%、18.8%、19.9%、22.4%；铬净化率分别为23.7%、17.6%、39.2%、30.1%、37.2%。
由图1～4可以看出，空心菜根部重金属含量明显高于地上部分重金属含量；空心菜地上部分及根部铅、铜、铬含量与土壤有效铅、铜、铬含量相关性均不明显；空心菜地上部分及根部镉含量与土壤有效镉含量均呈显著正相关，相关系数分别为0.972 1和0.969 6。
3 结论与讨论
合理施用天然沸石或者由粉煤灰等废弃物合成的沸石能有效钝化土壤中重金属，弱化重金属活性，从而降低农作物中重金属含量，对于重金属低污染土壤修复有良好的应用前景[9]。该试验对日本人造沸石的重金属净化效果进行盆栽验证，结果表明：净化效果铅>铬>铜>镉，这与胡克伟等[10]的研究相一致，也与前期实验室及大田条件下日本人造沸石对土壤重金属治理试验结果相一致[3]。空心菜地上部分及根部镉含量与土壤有效镉含量均呈显著正相关，相关系数分别为0.972 1和0.969 6；空心菜铅、铜、铬含量与土壤有效铅、铜、铬含量相关性均不明显，但当土壤中有效铬含量达到100 mg/kg时，空心菜地上部分铬含量明显升高。仝磊[11]认为土壤中的Zn、Cu、Cd含量与多数蔬菜的含量呈显著正相关，而Pb含量在多数蔬菜中均表现为与土壤含量无相关性。陈跃均等[12]研究玉米籽粒重金属累积量与土壤重金属DTPA态含量的相关性，认为玉米籽粒中Pb、Ni、Cr含量与土壤相应元素DTPA态极显著正相关，Cu、Zn的相关性不显著。各种研究结果表明，土壤与农作物重金属相关性结果不尽相同。土壤与农作物重金属相关性可能与农作物品种、土壤重金属提取剂、土壤重金属含量范围等有关。
該试验主要对日本人造沸石改良土壤重金属效果进行验证，受成本、条件等的影响，试验设置的处理少，种植蔬菜种类少，不同蔬菜品种重金属含量与土壤重金属含量相关性有待进一步研究。
4 参考文献
[1] 宋伟，陈百明，刘琳.中国耕地土壤重金属污染概况[J].水土保持研究，2013，20（2）：293-298.
[2] 胡克伟，关连珠.改良剂原位修复重金属污染土壤研究进展[J].中国土壤与肥料，2007（4）：1-5.
[3] 林春华，邓敬颂，郭爽，等.日本人造沸石治理农田重金属污染试验初报[J].广东农业科学，2014（10）：160-162，165.
[4] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中华国家标准化管理委员会.国家环境总局.HJ/T 166 -2004，土壤环境监测技术规范[S].北京：中国环境科学出版社，2004.
[5] 中华人民共和国卫生部，中国国家标准化管理委员会，GB 5009.12-2010食品中铅的测定[S].北京：中国标准出版社，2010.
[6] 中华人民共和国卫生部，中国国家标准化管理委员会，GB/T5009.13-2003食品中铜的测定[S].北京：中国标准出版社，2003.
[7] 中华人民共和国卫生部，中国国家标准化管理委员会，GB/T5009.15-2003食品中镉的测定[S].北京：中国标准出版社，2003。
[8] 中华人民共和国卫生站，中国国家标准化管理委员会，GB/T5009.123-2003食品中镉的测定[S].北京：中国标准出版社，2003.
[9] 蒙冬柳，宋波.沸石在重金属污染土壤修复中的应用进展[J].吉林农业，2011（3）：253.
[10] 胡克伟，贾冬艳，查春梅，等.天然沸石对重金属离子的竞争性吸附研究[J].中国土壤与肥料，2008（3）：66-69.
[11] 仝磊.蔬菜中重金属含量及与土壤中含量的相互关系研究[D].苏州：苏州大学，2008.
[12] 陈跃均，林静.玉米籽粒重金属累积量与土壤重金属DTPA态含量的相关性分析[C]//中国土壤学会.面向未来的土壤科学（下册）——中国土壤学会第十二次全国会员代表大会暨第九届海峡两岸土壤肥料学术交流研讨会论文集.中国土壤学会，2012：5.
关键词 日本人造沸石；重金属；改良；相关性
中图分类号 X53 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2014）24-0192-02
食品安全工作关系到人民群众身体健康和生命安全，是一项责任重大且意义深远的工作，一直以来国家和各级地方政府都高度重视这项工作。但是随着工业、生活废水废物的排放，含重金属的农药、化肥不合理的使用，农田重金属污染日趋严重。据统计，我国目前耕地重金属污染的面积占耕地总量的1/6左右[1]。改良剂作为一种原位修复技术，近年来发展较快，对于重金属污染土壤，特别是对于轻中度污染，不失为一种适宜的方法[2]。人造沸石由于具有良好的热稳定性、水热稳定性、离子交换性能和独特的阳离子选择吸附性能，在重金属污染水土处理中有广泛的应用前景。日本人造沸石去除水土重金属离子能力强，试验证明日本人造沸石在实验室及大田条件下对污染土壤重金属吸附效果明显[3]。该研究以去除水土重金属离子能力强的日本人造沸石为材料，在盆栽条件下验证日本人造沸石对重金属污染的土壤的改良作用，并研究土壤重金属有效态含量及蔬菜重金属含量的相关性。
1 材料与方法
1.1 试验材料
日本人造沸石：由日本株式会社ACR提供。试验土壤样品：采自广州海珠区，土壤pH值为5.6。供试作物：柳叶青骨空心菜。
1.2 试验设计
在不同重金属含量条件下，设空白对照（CK）和加入沸石2个处理，具体试验方案见表1。
1.3 试验方法
将土壤混匀后分装于10个塑料花盆，花盆直径22 cm，按表1加入各种重金属，混匀，30 d后按表1加入沸石。加入沸石10 d后取土壤检测重金属有效态含量，并种空心菜。
1.4 检测内容及方法
1.4.1 土壤检测。铅、镉、铬、铜有效态提取方法：取5 g土壤样品，加入0.1 mol/L盐酸25 mL，震荡1 h[4]，然后使用日立Z-2000原子吸收分光光度计进行含量测定。
1.4.2 空心菜检测。成熟后取空心菜检测重金属含量。微波消解后使用日立Z-2000原子吸收分光光度计进行测定[5-9]。
2 结果与分析
由表2、3可以看出，日本人造沸石对土壤重金属吸附效果明显，净化效果铅>铬>铜>镉。A～E组铅净化率分别为62.7%、55.8%、81.0%、69.0%、53.1%；铜净化率分别为34.3%、32.1%、32.3%、24.0%、25.2%；镉净化率分别为<10%、10.4%、18.8%、19.9%、22.4%；铬净化率分别为23.7%、17.6%、39.2%、30.1%、37.2%。
由图1～4可以看出，空心菜根部重金属含量明显高于地上部分重金属含量；空心菜地上部分及根部铅、铜、铬含量与土壤有效铅、铜、铬含量相关性均不明显；空心菜地上部分及根部镉含量与土壤有效镉含量均呈显著正相关，相关系数分别为0.972 1和0.969 6。
3 结论与讨论
合理施用天然沸石或者由粉煤灰等废弃物合成的沸石能有效钝化土壤中重金属，弱化重金属活性，从而降低农作物中重金属含量，对于重金属低污染土壤修复有良好的应用前景[9]。该试验对日本人造沸石的重金属净化效果进行盆栽验证，结果表明：净化效果铅>铬>铜>镉，这与胡克伟等[10]的研究相一致，也与前期实验室及大田条件下日本人造沸石对土壤重金属治理试验结果相一致[3]。空心菜地上部分及根部镉含量与土壤有效镉含量均呈显著正相关，相关系数分别为0.972 1和0.969 6；空心菜铅、铜、铬含量与土壤有效铅、铜、铬含量相关性均不明显，但当土壤中有效铬含量达到100 mg/kg时，空心菜地上部分铬含量明显升高。仝磊[11]认为土壤中的Zn、Cu、Cd含量与多数蔬菜的含量呈显著正相关，而Pb含量在多数蔬菜中均表现为与土壤含量无相关性。陈跃均等[12]研究玉米籽粒重金属累积量与土壤重金属DTPA态含量的相关性，认为玉米籽粒中Pb、Ni、Cr含量与土壤相应元素DTPA态极显著正相关，Cu、Zn的相关性不显著。各种研究结果表明，土壤与农作物重金属相关性结果不尽相同。土壤与农作物重金属相关性可能与农作物品种、土壤重金属提取剂、土壤重金属含量范围等有关。
該试验主要对日本人造沸石改良土壤重金属效果进行验证，受成本、条件等的影响，试验设置的处理少，种植蔬菜种类少，不同蔬菜品种重金属含量与土壤重金属含量相关性有待进一步研究。
4 参考文献
[1] 宋伟，陈百明，刘琳.中国耕地土壤重金属污染概况[J].水土保持研究，2013，20（2）：293-298.
[2] 胡克伟，关连珠.改良剂原位修复重金属污染土壤研究进展[J].中国土壤与肥料，2007（4）：1-5.
[3] 林春华，邓敬颂，郭爽，等.日本人造沸石治理农田重金属污染试验初报[J].广东农业科学，2014（10）：160-162，165.
[4] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中华国家标准化管理委员会.国家环境总局.HJ/T 166 -2004，土壤环境监测技术规范[S].北京：中国环境科学出版社，2004.
[5] 中华人民共和国卫生部，中国国家标准化管理委员会，GB 5009.12-2010食品中铅的测定[S].北京：中国标准出版社，2010.
[6] 中华人民共和国卫生部，中国国家标准化管理委员会，GB/T5009.13-2003食品中铜的测定[S].北京：中国标准出版社，2003.
[7] 中华人民共和国卫生部，中国国家标准化管理委员会，GB/T5009.15-2003食品中镉的测定[S].北京：中国标准出版社，2003。
[8] 中华人民共和国卫生站，中国国家标准化管理委员会，GB/T5009.123-2003食品中镉的测定[S].北京：中国标准出版社，2003.
[9] 蒙冬柳，宋波.沸石在重金属污染土壤修复中的应用进展[J].吉林农业，2011（3）：253.
[10] 胡克伟，贾冬艳，查春梅，等.天然沸石对重金属离子的竞争性吸附研究[J].中国土壤与肥料，2008（3）：66-69.
[11] 仝磊.蔬菜中重金属含量及与土壤中含量的相互关系研究[D].苏州：苏州大学，2008.
[12] 陈跃均，林静.玉米籽粒重金属累积量与土壤重金属DTPA态含量的相关性分析[C]//中国土壤学会.面向未来的土壤科学（下册）——中国土壤学会第十二次全国会员代表大会暨第九届海峡两岸土壤肥料学术交流研讨会论文集.中国土壤学会，2012：5.