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【热点文章推荐】龙葵吸附重金属镉的生物有效性的研究

龙葵吸附重金属镉的生物有效性的研究

邹继颖1胡良宇2,刘辉*1,孙彩云1李健炜1吕逸寒1权佳惠1李万海1

(1. 吉林化工学院资源与环境工程学院,吉林吉林  1320222. 安徽理工大学地球与环境学院,安徽淮南 232001)

摘要


    选取龙葵及种植龙葵的土壤作为研究对象,测定土壤中重金属镉的含量、土壤重金属可交换态镉、碳酸盐结合态镉、铁锰氧化物结合态镉、有机结合态镉、残渣态镉的化学形态含量,同时测定土壤的阳离子交换量、比重、pH等,并分析了土壤中不同化学形态的重金属镉的分布特征,同时分析影响重金属镉形态分布及生物有效性的因素。结果表明,土壤重金属镉化学形态的分布规律受到重金属全量、土壤理化性质以及龙葵的生长环境的影响,其中在自然环境种植龙葵土壤中和模拟种植龙葵土壤中,其转化系数与土壤重金属镉全量之间均呈显著负相关;在二次加入外源镉的土壤中,其转化系数与土壤重金属镉全量之间呈极显著负相关。土壤重金属镉的生物有效性主要通过生物可利用系数、迁移系数及转化系数来反映,三者均受龙葵的生长环境和土壤重金属中镉全量的影响。

引言

目前土壤重金属污染对我国的农副产品的安全、人体的健康和生态环境构成成了巨大的威胁[1]。农业生产中使用的含重金属产品都可能造成环境中的重金属污染[2],土壤一植物系统中发生重金属污染后,由于其具有隐蔽性、不可逆性和长期性等特点,会对陆生生态系统构巨大的潜在威胁[3]。因此,对土壤-植物系统中重金属的污染问题进行深入研究意义重大。而传统的物理和化学方法均因经济或技术等原因难以大面积实施,利用超积累植物的超量富集作用,以去除土壤中重金属的修复技术具有操作简单,能够大面积实施等优点,是一项十分有前途的修复技术[4]。龙葵(Solanum nigrum L.)是一种镉超富集植物,由于其生长周期短,生物量较大,对镉富集能力强,故是研究影响重金属镉的生物有效性良好材料。本文探究在土壤阳离子交换量,土壤pH值和土壤比重一定的条件下,探究不同温度和不同浓度的各种化学形态的镉对镉的生物有效性的影响,以检测龙葵根、茎、叶和果实中含有总镉浓度为依据,探究镉的生物有效性。为运用超富集植物龙葵治理我国的土壤重金属污染等提供科学依据。



结论

3.1 土壤重金属镉的生物有效性主要通过生物可利用系数、迁移系数及转化系数来反映,在自然环境种植龙葵时,土壤中镉浓度为55.667 mg/kg时,生物可利用系数和土壤重金属镉的迁移系数最大;土壤中镉浓度为50.667 mg/kg时,生物可利用系数和土壤重金属镉的迁移系数最小;模拟环境种植龙葵时,土壤重金属镉浓度为55.667 mg/kg时,生物可利用系数和土壤重金属镉的迁移系数最大;土壤重金属镉浓度为50.667 mg/kg时,生物可利用系数土壤重金属镉的迁移系数最小;在二次加入外源镉时,土壤中镉浓度为292.653 mg/kg时,生物可利用系数最大,土壤中镉浓度为 247.122 mg/kg 时,生物可利用系数最小;土壤中镉浓度为141.969 mg/kg时,土壤重金属镉的迁移系数最大;在土壤中镉浓度为247.122 mg/kg时,土壤重金属镉的迁移系数最小。

3.2  在自然环境中种植龙葵,土壤中镉浓度为0.667mg/kg时,土壤重金属镉的转化系数最大;在土壤中镉浓度为15.667 mg/kg时,土壤重金属镉的转化系数最小;在模拟环境中种植龙葵时,土壤中镉浓度为0.667 mg/kg时,土壤重金属镉的转化系数最大,在土壤中镉浓度为15.667mg/kg时,土壤重金属镉的转化系数最小;在二次加入外源镉时,土壤中镉浓度为24.55 mg/kg时,土壤重金属镉的转化系数最大;在土壤中镉浓度为247.12mg/kg时,土壤重金属镉的转化系数最小。




目录

实验部分

1.1 主要仪器与试剂

1.2  实验方法

1.3 样品测定方法

1.3.1 土壤阳离子交换量的测定

阳离子交换容量(CEC)是指每千克干土中所含全部阳离子总量(cmol/kg),原理:氯化钡硫酸强制交换(氯化钡法)的原理是用水溶液中用Ba2+交换土壤中的各种阳离子。

1.3.2 土壤比重的测定

土壤比重是在4 ℃时,土壤中固体部分的重量与同体积水重之比。测定原理:利用排水称重法定,将已知质量的土样放入水中,排尽空气,求出由土壤置换出的水的体积。以烘干(105℃)土质量除以求得的土壤固相体积,即得土粒密度

1.3.3 土壤pH值的测定

将土样风干,磨细过2 mm尼龙筛,称取10.0 g样品于20 mL烧杯中,加入25 mL无水二氧化碳的蒸馏水,用磁力搅拌器剧烈搅拌1~2 min,静止30 min,用校正过的酸度计测定浸提液的pH值,测定3次,取平均值

1.3.4 土壤中不同形态的镉浓度的测定

重金属镉形态的测定根据加拿大Tessier提出的方法,并在此基础改进后的形态提取法。所有形态分析的待测溶液均用火焰原子吸收分光光度计测定。

2  结果与讨论

2.1  土壤基本理化性质

土壤阳离子交换量为354 cmol/kg,土壤比重为1.644 g/cm3,土壤pH值为6.63,镉浓度为0.677 mg/kg,其中可交换态镉为0.150 mg/kg(F1)、碳酸盐结合态镉为0.151 mg/kg(F2)、铁锰氧化物结合态镉为0.113 mg/kg(F3)、有机物结合态镉为0.150 mg/kg(F4)和残渣态镉为0.113 mg/kg(F5)
2.2  土壤重金属生物活性

2.3  土壤重金属镉迁移系数

2.4  土壤重金属镉转化系数

2.5  土壤重金属生物有效性的影响因素

土壤中重金属镉的生物有效性受到多种因素的影响,其中包括土壤的理化性质以及龙葵不同的生长环境。由于实验所采用的土壤是来自自同一地点的土壤,所以理化性质基本一致。在土壤镉浓度一定的情况下,自然环境中种植龙的葵的土壤中镉的转化系数均要比在模拟环境中种植龙葵的土壤的镉的转化系数要高,说明在培养箱中,土壤中镉向龙葵体内转移的能力降低

结论

引用本文邹继颖, 胡良宇, 刘辉, 等.龙葵吸附重金属镉的生物有效性的研究[J].化学试剂, 2021, 43(3):328-334.

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