（环境工程专业论文）caco3对土壤cd污染及cd与酸雨复合污染的治理研究.pdf

c a c o a 对土壤c d 污染及c d 与酸两复合污染的治理研究 中文摘要 逶过盆栽试验，研究了三稀e 畦污染承平菝琵e 麓与横糕馥黍莛游律爱下瓣土壤串e 蝣绣瓣施蘑 对虫壤蛙质、生壤c d 鞠部分鞭燕子营养嚣素植物骶税暇拨的影响，跌及对黄豆 叶 籽粒。随潜c a c 0 3 施用纛的增加，黄豆备部分c d 含量都避著地降低。 在c d 污染拳平为5 m 埏的土壤串，睫e a c 。3 施用譬静增翱，籽粒、时、墓、 根c d 含量分别下降3 2 5 1 0 0 0 、2 6 4 7 9 2 、4 3 8 8 7 4 、1 4 6 8 8 0 。 c a c 锈藏用爨邋热裂2 抟g 瓣，籽靛e d 含爨簿羝到o 。鸵掇瑟段g ，低手无公整零 果安全要求( c d o 5 呐) ，但仍高于无公害蔬菜安全要求( c d o 0 5m g 】k g ) 隗鞭。c 铂蓬角叠璜热餮霹酥g 辩，籽簸c d 不髓被检测蠲。在e d 污染永平 为2 0m g l 噶的土壤巾，c a c 0 3 施用蹙增加到1m g 舭g 时，黄豆开始结籽粒。施 用量从lm g 厥g 增至4 n l g 依g 。籽粒c d 含量下降8 8 。2 。c a c 0 3 施用鬣达到4g l 【g 时，籽粒e d 含量为o 4 3 哦，低予无公赛水果安全要求，嘉予纛公害蔬蒺安 全要求。在c d 污染水平为2 0m g ，l 唱的土壤中，随c a c 0 3 施用量的增加，叶、 茎、撮c d 会塞努裂下簿4 9 。2 8 7 1 、2 6 2 遗5 9 、1 2 ，2 s s 。9 。黄要嚣部 分c d 含量的变化趋势与土壤中交换态c d 搿量的变化相吻含。相关分析表明， 簿一c 麓污染承平鹃主壤孛，穰系串雠含蟹每壤交换态c 畦含量夜校显著豹芷 耐 “ 知 王 z & 士 士 悖 眈 c c m 工 3 i 士 士 士 曲 引 挑 蚴 ；| 至 士 士 士 9 j 2 ， m 虬 b m 站 石 z t 士 士 钳 蝌 御 a a a 士 士 m 叶 茎 根 相羡，而其它部位c d 含量岛土壤交换态c d 无极愿著的相激性。裉系是c d 的吸 故帮篷，壤( 硅浓发与土壤交换态雠畜毫接鲮关系，嚣影旗其它部经e d 浓度的 因索可能熨复杂。幽此可见，c a c 0 3 通过降低土壤交换态c d 含量，有效地抑制 了黄豆薅蕊靛敬嫒，缓嚣镒辩筵豆豹毒害。 2 2 2c a c 0 3 对黄氨叶片营养元素禽最的影响 4 0r 3 5l c d = 5 m 琳g 3 0 喜扛“吲盂叫 c d = 2 0 m g 堍 一 0 o 5l24 c a c 0 3 施用量( 蚰【g ) 00 5 l2 c 虻o ，施用量( 罾位g ) 图1 1c 叠c 0 3 对黄豆叶片中k 、c a 、m g ( 左) 和f e 、z n 、 如、c u ( 右) 含量的影响 f i g l 1 雎b c 缸o f c a c 0 3 蚰l c aa n dm g 湖t e 乜嘞_ n d 踟，m n8 n d c u n 蛔臼 ( “g h t ) i nq p c 如e 皿譬l v 曲 叶片营养元素的含量常被用来做植物元素丰缺的诊断参考58 1 。所以，本试 亡l u l 邮 l 一 吐 m 一 臼 丑 吐 团 ，l 【：删 ；! ! 凼蹴吐 洚 一lr 一龃 姗 啪 鲫 姗 。固量 雨目目墨囊。固i i i d m k m i 匾副目盥 既 0；崖 日g l蹴且 皓 量 如驺”加”，0 铷 瑚 啪 鲫 瑚 o 害lv扣群岷 娜 枷 蛳 咖 姗 。 蚰 ”b m ，o 验用叶片元素的含量来反映c a c 0 3 对黄豆吸收营养元素的影响。图1 1 表明，在 同一c d 污染水平的土壤中，随c a c 0 3 施用量的增加，叶片k 的含量显著降低。 在未受c d 污染的土壤中，叶片c a 的含量随c a c 0 3 施用量增加而显著提高。在 c d 污染土壤中，叶片c a 的含量先降低后上升。叶片m 譬的含量总体上有下降的 趋势，但没有随c a c 0 3 施用量增加而降低的规律。图1 1 还表明，叶片f e 、z i l 、 m n 含量均随c a c 0 3 施用量的增加而显著降低，其中m n 的下降幅度最大。三种 不同c d 污染水平的土壤中，施用c a c 0 3 的黄豆叶片m n 含量比不施用c a c 0 3 的黄豆分别降低3 1 3 8 6 5 、3 8 8 5 5 、7 3 9 - 9 0 3 。而叶片c u 的含量随 c a c 0 3 施用量的增加无明显变化规律。叶片k 、m g 、z n 、m n 含量的降低是对 应的土壤交换态元素含量降低的结果，同时土壤交换态c a 的增加，抑制了黄豆 对其它元素的吸收，以及在c d 污染土壤中，c a c 0 3 缓解c d 的毒害，促进黄豆 生物量的提高而产生的稀释效应也可能是重要的原因。叶片c a 含量的提高是土 壤交换态c a 含量增加的结果；在污染土壤中，叶片c a 含量的先增后降是稀释 效应和土壤交换态c a 含量增加的复合效应。土壤交换态f e 的含量不受c a c 0 3 施用量增加的影响，但叶片含量有下降的趋势，这可能是c a 和f e 的竞争降低 了黄豆对f e 的吸收。由此可见，施用c a c 0 3 抑制黄豆吸收c d 的同时，增加了 c a 的吸收最，抑制了对k 、m g 和f e 、z n 、m n 的吸收，对c u 的吸收没有明显 的影响。 表1 5 黄豆植株营养元素缺乏的诊断 ：望! 丝! ：! 旦垫g ! 竺兰! ! ! 竺! 竺垡! ! ! 壁坐! ! ! 竺竺竺竺 元素 豆科植物叶片临界浓度( m k g ) p 川黄豆叶片中各营养元素含量( m 眺g ) 诊断结论 表1 5 列出了黄豆叶片各营养元素含凝的范尉，并与驻科植物营养元索的叶 片临界浓度进行院较，诊断本试验中的各项处理楚否导致黄豆阳离子养分的缺 乏。结果表明，无论是否施用c a c 0 3 ，黄豆都缺芝k 元素，而c 0 3 的施用加 剧了缺k 的程度，这将使黄豆在生长过程中表现出明显的症状，如生长缓慢， 矮铯1 5 越。冀窕各耪大璧嚣素纛擞量元素都在正零瓣零乎，说臻零试验条终下， c a c 0 3 的施用使叶片m g 、f e 、珏、l 含量的降低并没有导致这四种元素在黄 豆植株中的缺乏。虽然如此，但黄豆仍然可能对这热元素含量的降低有明显的反 痰。 2 3c a c o ；对c d 污染土壤中黄豆生长和生理特性的影响 2 3 1c a c 0 3 对c d 污染土壤中黄豆生长影响的表观糯象 黄豆疆耱嚣天盖嚣鲶发芽，3 0 天嚣嚣葱，6 8 天螽基本藏熬。c 继污染窳警梵 2 0 m 刨咯、朱施用c a c 0 3 的土壤中，播种一周后，植株出现叶片嚣曲萎缩的现象， 随后逐渐严壤，生长受戳；播种后豹第3 0 天，植株茎秆开始出现黑色斑点，部 分盱冀黄识嵇萎，始终誉嚣花绪豆荚。e 疰污染承擎兔5 哦、朱藤惩3 的土壤中。槭株在播种质第1 2 天出现叶片萎缩、嫩长缓慢的现浆，但所有症状 都轻于c d 汾染水平为2 0m 然g 的植橼，且仍能开花结豆荚。 在褶霹貔c d 污染采擎下，缱着c 锈藏蘑囊瓣增翔，黄嚣横株被毒害耱表 观症状在时间上出现逐渐推后的现象，程度上也逐渐减轻。c d 污染水平为2 0 溅时，c a c 0 3 旌用纛：暾加到o 5g ，i 嘻，植株就黢够结豆荚，艇无籽粒；增加 鬟2 帮毒抟g ，穰株便不掇现鞠显伤警痰状。e d 污染承平舞5n 矧跑对，e 黔， 施用量高于1g i 噜的植株便不出现明鼹伤害症状。朱受c d 污染时，c a c 0 3 施用 鲎为o 5 非g 的植株长势最好。以上现象说明，c a c 0 3 的施用聊以缓解土壤c d 污染对黄蠹凳长的毒害。 n 2 3 2c d 对黄豆株高、擞物量、叶绿索、叶片m d a 含量、s o d 活性的影响 有研究寝明，重金属对缨胞毒害的童要原医是敷予进入细胞内鲍重金属元豢 不仅能与酶活性中心戢鬣囱质中静巯蘩结合，嚣量逐取代金属鬃自中酶必需嚣 素( c a 、m g 、z n 等) ，肆致生物大分子构象改变，酶活性丧失及必需元素缺纛， 于挽细胞豹延常代谢过稳网。c d 过爨辩对植物产生毒害，严嚣黻碍檀株生长， 导致奸片失绿和叶绿素食蹩下降鳓，超氧阴离子蠢由基积累，涵性氧清除酶系 统功能紊乱，m d a 含量升高【6 1 】。本试验也得到相似的结果。从激1 6 可知，随 c d 污染的搬重，黄豆的株蹇、于重、籽粒子重、时绿索总量以及时片s o d 溪性 显著降纛，醅片泰国峻含量显蕊主秀。奁爨上撵标孛，籽粒予蓬交纯最秀翳显。 c d 污染水平为5m 眺g 时，籽粒干重下降8 9 5 ：c d 污染水平为2 0m k g 时， 黄豆不结籽粒。这是e d 对黄擞翁毒害畿对闻秘累静爱皎。 表1 6 琴麓撵凝瘩平豹士壤孛黄驻豹糠蹇、生耪量、跨绿素、跨冀s o 羚瀵性窝黼食蠢 h b i e 1 6 e i 曲船a db t o m a 路嘴o fc 簪曲坩脚武p h n 协，c h l o m p h y l i n 如n t s ，s o da c t 萱v i t i e s ， 叠n dm 盼a c o n 蕾e h t si nc 耖曲 舶雠i 蝴v 器i nv 矗r 量叫sc 岫l l t e ds o 出 c d ( 哦) 指标 一 052 0 酌夭株高( 掰n ) 6 0 必千重( g 4 株) 耔糠千重( 移l 器) 叶绿索总量( m 魄) s o d 祷缝( n 嘲鼙蠡) 3 勰圭0 2 9 a 2 ，6 o ，2 0 8 0 - 3 8 色嚣 1 o0 5 a 2 2 。o 圭轨5 酶珏2 士巍2 辩 1 7 9 土0 1 讹o 8 6 士0 1 0 c 褒供圭馥掰be l 耱巍溉 1 _ 5 9 土0 0 6 a1 2 4 0 0 2 b 辱5 2 库2 。6 亨&匏7 7 圭3 + 毫强毒 嚣6 圭1 3 晷o 妇) a 含量( n 呻帆n g 蛋白) 2 7 6 0 2 0 c3 9 5 士0 ，l 伯 5 2 6 士0 2 0 b 数据鸯乎埯值士嚣凑差蛰弓k 瓣一孬数撵孛孟捆弱字莓者表零楚异性显馨。珏。幽攮瓣# 谨强壮v 妇圭辨 ( 舻3 ) t h e d a 衄a 帕s 嘲i n n 衄d i 丘b r t i n 廿惦蚴e m w w i 恤0 u t s 扭h 地l c 啦r s 2 3 3c a c 0 3 对e d 污絷土壤中黉豆株商秘生物慧的影响 表1 7 举藤c 矗c 协燕强纛羟瑾下c 罐污繁烹壤孛饕鬟豹撩裹窝生耨羹 n b l el h 嘲h 虹姐db 妇n 嘟鳃时c 黟c 弧群舢雠幽n 怔萱nc d p o 酗t 融她t r e 虹e dw 眺 ! ! ! 坠竺! 丝垒竺竺! 垒型! ! ! c dc a c q ( 呶) 指橱： ( 蚺) 弋 o3 2 7 圭o 皇9 b3 5 3 士o 5 s a各3 5 士8 ，5 0 b3 3 奄士o s 曲 3 1 2 e c 6 0 天株高 52 2 - o 士0 5 0 d2 8 2 士o 2 9 c3 2 8 士0 7 6 b3 3 ，8 士0 5 8 a 3 2 5 士o 5 0 b ( c 挝) 2 01 3 2 圭o 2 瓤1 9 7 士n 2 链2 4 8 士o 。5 粕熬8 士0 2 钝3 1 2 疆5 s 曩 o五7 6 士o 1 7 c3 5 9 士0 2 3 83 4 7 士o 1 酗2 ，9 6 士o 2 7 b c2 7 2 0 ，1 2 c 秘天手鬟f sl ，嚣圭。2 嬲2 4 6 士。1 酝2 嚣士疆2 掩c3 。6 2 士氇3 鲰3 4 9 圭o 1 3 & ( 鲋椿) 2 00 8 6 士0 1 0 e1 4 8 士0 1 4 c2 2 5 o 硝b2 6 0 士0 1 l b 2 9 9 土o 硝a 籽粒干熬， ( g 4 椿) o 5 o 3 8 圭a 8 8 00 s 3 士馥魄o 6 9 氇疆辆0 。国士o 露弱 巍鸵0 辩e 0 j 0 4 士o o l co 2 0 士o 0 3 b0 2 3 土0 o 袖o 4 6 士0 0 5 ao 5 3 士0 0 6 覆 0 奎o o 雠氆0 瑚畦e 啦0 e l #0 ，嚣圭o 豁b 筑筠士鑫溅& 数据为平均值标准差( n = 3 ) 同一行数据中无相同字母者表示差异性显蔫。1 k d a c n a r ea v e r a g ev a l u c s s d ( n 弓王强# 如掘8 辟s 培n 矗c 鞠l | y d i 如淄娃瓤执e 疆# e 辩轷辑i 氆o h s a 趣e i 。l l 蝌 1 3 对表1 7 的数据进行的统计分析表弱，c d 污染水平e 0 3 施用量的互作、 不同的c d 污染水平和不阏c 瓴施用量导致的株离、予整、豆茭干重蛇差异都 是显著的。未受c d 污染时，随着c a c 0 3 施用置的增加，播种后6 0 天的株高、 予燕葶珏籽粒于重帮呈先舞嚣降戆麓势。c 纛污染本乎麦s 擞啦g 辩，夔着c a c 0 3 施用量的增加，播种后6 0 天的株商、干黧先升后降，籽粒干重显著提高。c d 污 絷农平为麴擞翻晦时，株盔、予壤窝耔鞍子重隧c a c 锈麓薅量豹增热嚣显著提 高。未受c d 污染时，株高、干重和籽粒千莺的最大值对威的c a c 0 3 施用撮均为 0 5 蕊g ，c a c 0 3 旅用量为4g 珏噜的黄豆株高帮千蓬要略低于不藏用e a c 0 3 的稽 栋。c d 污染水平为5m 奶曙时，株高和干重的最大值对废的c a c 0 3 施用基为2 g ，k g ；籽粒千重的最大值对应的c a c 0 3 施用量为4g ，】罐。但c d 污染冰平为5 m g ，l 嘻 时，c a c 0 3 施用量为2 、4g l 【g 的黄豆籽粒干重数值之间无显著差异。 由此可知，c a c 0 3 对黄豆的生长和结籽粒有促进作用，对黄豆生长过程中的 c d 毒害有缓解作用，这是c a c 0 3 降低土壤中c d 的活性，抑制黄豆对c d 吸收的 结果。c a c 0 3 施用量有一个合适的范围，c a c 0 3 的最佳施用量随着土壤c d 污染 程度的加重而提高。在本试验条件下，把生物量作为评价c a c 0 3 施用量的指标 时，未受c d 污染的土壤中，c a c 0 3 的最佳施用量为o 5 酣k g ；c d 污染水平为5 m g 瓜g 的土壤中，c a c 0 3 的最佳施用量为2 鲫唱；c d 污染水平为2 0m 鲫崦的土 壤中，c a c 0 3 的最佳施用量为4g 瓜g 。过量c a c 0 3 抑制黄豆生长的现象可能是 c a c 0 3 抑制黄豆对k 、m g 、f e 、z n 和h 缸等阳离子营养元素吸收的结果。也有 学者认为过量c a c 0 3 导致土壤有效磷的急剧下降也是抑制作物生长的一个重要 原因陋】。 2 3 4 施用c a c 0 3 对c d 污染土壤中黄豆叶绿素含量的影响 图1 2 表明，在同一c d 污染水平下，黄豆叶片中叶绿素a 、b 的含量随着 c a c 0 3 施用量的增加而显著提高。但统计分析表明，c d 污染水平c a c 0 3 施用 量的互作、不同的c d 污染水平导致的叶绿素a 、b 的差异都是不显著的。叶绿 素的含量是反映污染物对植物伤害程度的一个重要指标。有研究表明高浓度重 金属可以破坏叶绿素的合成过程并影响叶绿素酶的活性例，因此c d 污染可以导 致叶绿素含量下降。由此可见，c a c 0 3 的施用缓解了c d 对黄豆的毒害，并且这 一指标反映的c a c 0 3 最佳施用量要略高于株高和生物量对应的最佳施用量。其 1 4 原因可能是c a c 0 3 导致一些营养元素吸收的减少并未影响到叶绿素的含量，而 c a c 0 3 对c d 毒害的缓解作用，以及植株中c a 含量的增加对黄豆体内代谢、生 理平衡的积极作用促进了叶绿素的提高。 00 5 124 c a g 0 3 施用量( e 七g ) 00 5l24 c a c 0 3 施用量( 创唔) 图1 2c a c 0 3 对c d 污染土壤中黄豆叶绿素4 ( 左) 和叶绿素b ( 右) 含量的影响 f i g 1 2e 钕缸o fc a c 0 3o nc h l o m p h y i iaa l e 哪_ n dc h l o m p h y ub 唧g h t ) c 佃伽协i n c 抽e 臌别蛔v e s i nc d - p o u t e d 驰洳 2 3 5c a c 0 3 对c d 污染土壤中黄豆叶片s o d 活性、m d a 含量的影响 图1 - 3 表明，未受c d 污染的土壤中，黄豆叶片s o d 活性随c a c 0 3 施用量 的增加无显著变化：同一c d 污染水平的土壤中，叶片s o d 活性随c a c 0 3 施用 量的增加而显著提高。统计分析表明，c d 污染水平c a c 0 3 施用量的互作、不 同c d 污染水平和不同c a c 0 3 施用量导致s o d 活性的差异均有显著性。c d 污染 水平为5m 眺g ，c a c 0 3 施用量为2 、4 眺g 时，叶片s o d 活性高于未受c d 污 染的黄豆。c d 污染水平为2 0 1 9 ，l 【g ，c a c q 施用量为4 9 瓜g 时，叶片s o d 活性 也高于未受c d 污染的黄豆。其原因可能是c a c 0 3 的施用降低了土壤中有效态 c d 的浓度，而低浓度c d 的刺激对s o d 酶有诱导效应【6 3 】。图1 3 还表明，c d 污 染水平c a c 0 3 施用量的互作、不同的c d 污染水平和不同的c a c 0 3 施用量导致 m d a 含量的差异都是显著的。未受c d 污染的土壤中，黄豆叶片m d a 含量随 c a c 0 3 施用量的增加略有提高，与不盍缸用c a c 0 3 的黄豆比较，c a c 0 3 施用量为4 g k g 时，叶片m d a 含量升高1 4 1 ；同一c d 污染水平的土壤中，叶片旧a 含量随c a c 0 3 施用量的增加而显著降低。c d 污染水平为5m g k g 时，2g 他g 的 c a c 0 3 对应的m d a 含量最低。c d 污染水平为2 0 m g k g 时，4g 瓜g 的c a c 0 3 对 应的m d a 含量最低。 m地瞄啦 苗目vh写雠蝣亡 ：曼h m晰旺 目v捌姐日艇啭苦 s o d 是重要的活性氧防御酶。正常情况下s o d 活性稳定，植物产生和清除 0 2 一的能力处于动态平衡1 6 卅。但当植物受到高浓度污染物长期作用时，体内产 生的活性氧超过了抗氧化防御系统的清除范围，就会引起抗氧化酶活性发生相应 变化【6 2 】。从叶片s o d 活性随c a c 0 3 施用量的变化趋势看，在同一c d 污染水平 下，c a c 0 3 施用量为4g k g 的黄豆叶片s o d 活性最高，清除活性氧自由基的能 力最强，最有利于保护植物细胞免受毒害。m d a 是膜脂过氧化的产物，它已被 广泛用作衡量膜脂过氧化损伤的指标【删，而植物器官衰老或在逆境下受到伤害， 往往发生膜脂过氧化【6 5 1 。因此测定m d a 的含量可在一定程度上了解植物生长受 破坏的情况。根据m d a 含量变化可知，施用适量的c a c 0 3 可以降低叶片膜脂化 的程度，缓解c d 对黄豆的毒害，并且c a c 0 3 的最佳施用量随着土壤c d 污染程 度的加重而提高。其规律与株高和生物量反映的情况相近。 一0m g c 帆g _ 卜- 5m g ( 舭g r 一2 0m g c d 位g 00 5 i24 c 酊0 3 施用量( 鲫c g ) 图1 3c a c 0 3 对c d 污染土壤中黄豆叶片s o d 活性( 左) 、m d a 含量( 右) 的影响 f 喀1 3e 脆c 缸o fc a c 0 3 o ns o da c t m 岫_ d m d a n t e n 怔但j g h t ) 岫c 耖c 胁p m 雠 l e a w si nc d - p o u u t e ds o 啦 2 4c a 元素对黄豆生长过程中c d 毒害的缓解作用 2 4 1c a 元素对黄豆吸收c d 的影响 为了探讨c a c 0 3 中的c a 元素对黄豆生长过程中c d 毒害的缓解效应，选取 三个处理进行比较，l l ( 5m gc d 瓜g + oc a c 0 3g l 【曲、b ( 5c dm 】g ，k g + 2c a c 0 3g i 噜) 和l 3 ( 2 0 c d m 酣( g + 2 c a c 0 3 眺g ) 。表1 8 表明，与l l 处理比较，l 2 处理显著地 提高了土壤的p h 值、交换态c a 、植株叶片c a 含量，降低了土壤交换态c d 、 植株各部分c d 含量。由此可见，c a c 0 3 能降低土壤中c d 的活性，减少植株各 部分对c d 的累积，但不能证明c a 元素能抑制黄豆对c d 的吸收。与l i 处理比 1 6 皿断警墨。雪v嘲舡l ，l，ppl，l 啪 蚰 加 o 皿她口ir乏v掣孵【o 较，l 3 处理施用了2r i 舭g 的c a c 0 3 ，使土壤的p h 值、交换态c a ，叶片c a 含 量分别增加2 6 6 、8 5 o 、5 7 。由于c d 污染水平上的差异，l 3 处理的土壤 交换态c d 仍然比l 1 处理高9 7 4 ，根c d 含量高6 9 3 ，但茎c d 、叶c d 、籽 粒c d 含量却显著地低于l 1 处理，降幅分别为3 1 7 、2 5 9 、5 1 2 。茎c d 、 叶c d 、籽粒c d 含量的降低以及土壤交换态c a 和叶片c a 含量的提高说明了c a 能有效地抑制c d 向黄豆地上部分累积。有研究表明，c d 可沿c a 的路径被吸收， 也可在植物体内沿c a 的路径被运输，因此c a 可抑制c d 在植物体内的运输嗍。 表1 8 不同处理下土壤的p h 值、交换态c _ 、c d 含量和植株中c a 、c d 含量 t a b k1 8p h ，旺c h a n g 髓m ec 矗n n dc d 咖t e n 协萱n 也es 0 池a n dc a 蚰dc d t e 忸i n q 嘣m m 脒i e 曩v 憾w i md i m r 蛆