有机酸对土壤重金属Pb、Cd的活化及蚯蚓诱导植物修复作用的研究

土壤重金属Pb、Cd具有很高的毒性,而且容易在土壤中积累不容易去除。为了完善植物修复技术,为提高其修复效率提供理论依据,本研究选定EDTA、柠檬酸、草酸、酒石酸等有机酸,对棕壤、潮土、褐土三种土壤Pb、Cd的活化进行了系统研究；此外选定土壤中的主要动物类群--蚯蚓作为研究对象,通过蚯蚓的周期活动、取食排泄等研究了其对土壤重金属Pb、Cd有效态的影响及其自身的积累富集作用,并通过油菜盆栽试验研究了其对Pb、Cd生物有效性的影响。主要研究结果如下： 1.三种低分子量有机酸对土壤Pb、Cd的活化趋势与EDTA相似；对棕壤中Pb的活化能力依次为柠檬酸>酒石酸>草酸,最大活化效率分别为5.4％、3.4％和0.5％；潮土和褐土中Pb的活化能力依次为柠檬酸>草酸>酒石酸,柠檬酸最大活化效率分别为2.7％和0.2％,草酸和酒石酸则没有明显活化效果。对棕壤中Cd的活化能力依次为柠檬酸>酒石酸>草酸,最大活化效率分别为47％、32％和21％；潮土和褐土中Cd的活化能力依次为柠檬酸>酒石酸>草酸,最大活化效率分别为28％、7.6％、1.9％和25％、12％、3％。 2.柠檬酸、酒石酸和草酸在1mmol/L 时对棕壤Pb、Cd的活化作用较差,这可能与低浓度的有机酸在土壤中易被土壤有机质与粘土吸附有关。对于棕壤、潮土和褐土,柠檬酸对Pb、Cd的活化量随着浓度的增加而增大。而酒石酸和草酸对于潮土和褐土Pb、Cd则没有明显活化效果。 3.三种土壤中,有机酸对棕壤中Pb、Cd的活化比例大于潮土和褐土,说明棕壤中的Pb、Cd较易被活化出来,这可能是由于土壤性质的差别而导致Pb、Cd在土壤中的存在形态不同造成的。 4.土壤中Pb、Cd酸提取态、可还原态的含量均随着污染程度的增大而增大,可氧化态含量则没有明显差异。蚯蚓可以明显提高土壤中Pb、Cd酸提取态含量,降低可还原态含量,而对于可氧化态则无明显规律。 5.蚯蚓对Cd具有较强的富集能力,富集量随着蚯蚓培养时间的延长而逐渐增加,富集系数K值为1.6-49.2。蚯蚓对Pb有一定的吸收能力,总体上看吸收量随土壤中Pb浓度的增加而增加,但吸收量之间无明显规律性,吸收系数K值为0.09-0.71。 6.蚓粪中Pb、Cd酸提取态的浓度随着土壤中Pb、Cd浓度的增加而增加,较土壤中Pb、Cd酸提取态含量有较大幅度的提高,最高达到2.9和2.7倍,并且蚓粪中Cd表现出较强的富集现象。 7.经蚯蚓处理的油菜土总体上比未加入蚯蚓的对照油菜土中Pb、Cd的酸提取态含量明显增大,说明加入蚯蚓提高了Pb、Cd有效态的含量。 8.蚯蚓活动显著提高了油菜地上部Pb的含量,增强了油菜地下部Pb含量向地上部的转移,而且随着土壤浓度的增大而增大。但是油菜只显示出对Pb有一定的吸收能力,没有显示出富集能力,地上部吸收系数K值为0.0055-0.063,地下部吸收系数K值为0.16-0.78。而油菜显示出对Cd有较强的富集能力,地上部富集系数K值为1.34-16.26,地下部富集系数K值为1.77-20.1,说明油菜可以用于Cd的土壤污染修复工作中。