化學(xué)添加劑對土壤砷生物有效性調(diào)控的效果和初步機理研究.pdf

1、砷是我國優(yōu)先控制的污染物。隨著社會經(jīng)濟和工業(yè)的發(fā)展，全球許多國家面臨嚴重的砷污染威脅，砷污染已成為人們普遍關(guān)注的環(huán)境污染之一。土壤砷污染與修復(fù)的研究已成為世界各國的科學(xué)熱點問題和前沿研究領(lǐng)域。土壤污染物的化學(xué)修復(fù)技術(shù)是一種實用可行的土壤污染治理方法。本項目的研究目的是，通過研究化學(xué)添加劑對土壤砷生物有效性調(diào)控的效果及其可能的作用機理，篩選出經(jīng)濟有效、易于實施的化學(xué)添加劑應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，從而為土壤As污染控制和農(nóng)產(chǎn)品安全提供可靠的技術(shù)措施

2、。本項研究針對我國土壤As污染的現(xiàn)狀，通過室內(nèi)恒溫恒濕培養(yǎng)試驗和溫室盆栽試驗，選用砷超積累植物蜈蚣草、糧食作物小麥和油料作物油菜以及不同蔬菜品種，通過向砷污染土壤添加不同的化學(xué)添加劑，研究其對土壤砷的有效性和形態(tài)及不同植物吸收利用砷的影響，明確化學(xué)添加劑對土壤砷有效性和形態(tài)的調(diào)節(jié)作用及初步機理。主要研究結(jié)果如下：
　　 1．在室內(nèi)恒溫恒濕試驗條件下，添加石灰石粉、人工沸石、鐵礦粉、含鈦納米材料、赤泥和煤渣處理的土壤有效As含量比

3、對照均呈減少趨勢（負相關(guān)），減少量分別為63.7％、63.6％、58.3％、41.5％、54.6％和49.9％，差異均達到極顯著；土壤松散態(tài)As、鋁結(jié)合態(tài)As、鐵結(jié)合態(tài)As等有效態(tài)砷形態(tài)含量也均顯著降低。添加EDTA、有機堆肥、過磷酸鈣、磷礦粉和聚丙烯酸鈉處理的土壤有效As含量隨著培養(yǎng)時間的增加呈增加趨勢（正相關(guān)），增加量分別為32.3％、50.2％、58.7％、44.6％和104％，且差異達到極顯著，其中以聚丙烯酸鈉增加最為明顯；土壤

4、松散態(tài)As、鋁結(jié)合態(tài)As、鐵結(jié)合態(tài)As等有效態(tài)砷形態(tài)含量也均顯著提高。這表明，添加不同化學(xué)添加劑，一定程度上鈍化/活化土壤中的砷，使得砷的可利用性和可移動性降低或提高。
　　 2．土壤盆栽條件下，添加EDTA，有機堆肥，過磷酸鈣，磷礦粉及聚丙烯酸鈉等5種化學(xué)添加劑提高土壤砷的有效性、促進土壤砷形態(tài)向有效態(tài)轉(zhuǎn)化，從而促進蜈蚣草和油菜的生長并提高對砷的吸收積累。如，添加過磷酸鈣處理蜈蚣草地上部干物重增加最為明顯，平均比對照增長近64

5、％。蜈蚣草砷濃度提高以EDTA處理最高，平均比對照高出近21％。蜈蚣草的砷累積量以過磷酸鈣處理最高，比對照增長了近69％。
　　 3．土壤盆栽條件下，添加石灰石粉，人造沸石，鐵礦粉，赤泥及煤渣等5種化學(xué)添加劑降低土壤砷的有效性，有效抑制小麥和油菜對土壤中砷的吸收積累并減小砷對小麥和油菜的毒害。如，添加這5種化學(xué)添加劑均顯著降低小麥地上部砷濃度，其中鐵礦粉、赤泥和煤渣處理的小麥內(nèi)砷濃度分別平均比對照減少41％、29％和35％，統(tǒng)計

6、分析均達顯著水平。
　　 4．在土壤中添加EDTA，有機堆肥，過磷酸鈣，磷礦粉及聚丙烯酸鈉等5種化學(xué)添加劑有提高蜈蚣草盆栽土壤中性磷酸酶和脲酶活性及降低土壤蔗糖酶活性的作用。如，蜈蚣草盆栽土壤中性磷酸酶活性與對照相比平均增幅為2％-111％，脲酶活性平均增幅為3％-19％，土壤蔗糖酶平均減幅為9％-36％。在土壤中添加石灰石粉，人造沸石，鐵礦粉，赤泥及煤渣等5種化學(xué)添加劑使得小麥和油菜盆栽土壤中性磷酸酶和脲酶活性提高，土壤蔗糖酶

7、活性降低。小麥盆栽土壤中性磷酸酶活性與對照相比平均增幅為5％-35％，脲酶活性平均增幅為2％-9％，土壤蔗糖酶平均減幅為10％-55％；油菜盆栽土壤中這三種酶的活性與對照相比平均變幅分別為19％-54％，4％-16％和0.6％-33％。
　　 5．添加鐵礦粉和含鈦納米材料提高蔬菜地上部生物重，同時顯著降低砷含量。添加鐵礦粉和含鈦納米材料顯著減少地上部砷含量，上海五月慢分別是24％和25％，芥菜型油菜品種芥菜50-1分別是3％和8

8、％，芥菜型油菜品種岷縣牛尾梢分別是37％和11％，甘藍型油菜品種蘇油15號分別是45％和66％，甘藍型油菜品種D050-1分別是2％和42％。
　　 6．添加鐵礦粉和含鈦納米材料處理的蔬菜體內(nèi)的可溶性蛋白質(zhì)與對照相比均降低。如，甘藍型油菜品種蘇油15號可溶性蛋白顯著減少約21％和39％。但是，添加鐵礦粉和含鈦納米材料處理的蔬菜葉片葉綠素a、葉綠素b和葉綠素總量含量與對照差異不顯著。
　　 7．土壤添加鐵礦粉和含鈦納米材料