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两种螯合剂对汞在土壤-植物系统中迁移的影响

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两种螯合剂对汞在土壤-植物系统中迁移的影响

白沙洲大道选地板找地板陈两种螯合剂对汞在土壤-植物系统中迁移的影响陈玉成,符翠芳,唐丽琼(西南农业大学资源环境学院,重庆400716)摘要盆栽试验表明,螯合剂种类、浓度、施用时间等对莴笋产量的影响程度分别为57.72、16.06、26.22,对汞在莴笋中的积累影响程度分别为49.15、2.47、48.38。在莴笋移栽时,施用0.10mol/L的DTPA,既可削减蔬菜中汞含量,又可促进蔬菜产量的增加。模拟试验表明,不同螯合剂只是对淋洗速度产生影响,而对滤液汞、土壤残留汞的影响不明显。关键词汞土壤蔬菜迁移中图分类号X142文献标识码A文章编号1008181X(2002)01001003已有研究表明,重庆市蔬菜基地出现了汞污染,削减蔬菜汞污染已成为当务之急。由于土壤既是汞进入蔬菜的源头,又是大气汞污染源的纳污场,因此削减蔬菜汞含量主要以控制土壤汞进入蔬菜体内为主,其中抑制土壤汞的活性,控制土壤汞的迁移是一种费省效宏的实用途径。本文根据重金属的螯合原理,选取EDTA和DTPA两种螯合剂,通过盆栽试验和淋洗试验对汞在土壤-植物系统中的迁移进行了探讨。1材料和方法1.1供试材料土壤为中性紫色土,取自西南农业大学实验农场。盆栽试验的土壤汞含量为0.207mg/kg淋洗试验的土壤汞含量为0.394mg/kg。蔬菜为重庆大宗叶菜莴笋(Lactucasativavar.angustanaIrish.),选取长势接近的幼苗进行盆栽。EDTA和DTPA为分析纯化学试剂。2.1试验方案盆栽试验在西南农业大学玻璃网室进行。添加外源HgCl2,使得土壤中全汞含量为2.055mg/kg,然后装盆,共设6个处理和1个对照(表1),每个处理重复4次。与一定量的N、P、K化肥混匀装盆后,陈化7d,每盆定植莴笋幼苗2株,以后湿润管理至50d后收获,单盆测产,混合测定土壤和植株样品。淋洗试验在实验室内进行。在6个直径5.4cm、长30cm的硬质塑料管底部用经过处理的纱窗布固定,其上覆盖一层2mm的石英砂与玻璃纤维,然后逐层装入约750g的土壤,上部依次装入玻璃纤维和石英砂。装柱完成后,底部置于去离子水中浸润至饱和,取出滴尽余水,待用。配制纯水、0.01mol/L的EDTA、0.01mol/L的DTPA等3组淋洗液各2000ml,分4次淋洗,测定滤液中的汞。同时将土柱取出,分成3等分,测定各层土壤中汞含量。试验重复2次。1.3分析方法植株汞用HNO3H2SO4V2O5消化,土壤汞用1∶1HNO3H2SO4消化,水汞样用HNO3H2SO4KMnO4消化。上述消化液均于冷原子荧光测汞仪上测定全汞含量。2结果与讨论2.1汞与螯合剂对莴笋生长发育的影响在盆栽试验中,与对照相比,T1、T2、T3、T4等处理在移栽初期已表现出一定的受害症状,即植株矮小,叶片出现黄斑,并呈灼烧状,其中ETDA处理的植株受害最严重,T1莴笋几乎不能生长,产量下降97.1T2也下降22(表2)。T3、T4尽管移栽初期生长和T1、T2处理接近,但后期生长良好,其最终产量和对照相当。T5、T6处理前期生长良好,但第20天施入螯合剂后仍出现叶片黄斑和灼烧状,其最终产量与对照增(T6)减T5不显著。以上说表1盆栽试验设计方案代号试剂类型试剂浓度/molL1施用时间T1EDTA0.1移栽时(第1天)T2EDTA0.01移栽时(第1天)T3DTPA0.1移栽时(第1天)T4DTPA0.01移栽时(第1天)T5EDTA0.1移栽后(第20天)T6DTPA0.1移栽后(第20天)CKH2O白沙洲大道选地板找地板陈明,移栽初期施入EDTA对汞的生长有明显的抑制作用,而DTPA则不明显。进一步分析,螯合剂种类、浓度、施用时间等三因素对莴笋产量的影响是不同的(表3),其影响程度分别为57.72、16.06、26.22,说明螯合剂种类对莴笋的生长发育影响作用超过了一半。2.2螯合剂对汞在莴笋中积累与分布影响从莴笋中汞的总积累量来看(表4),T2、T4、T5、T6处理均高于对照,其中以T5处理最高,只有T3处理低于对照。表明20天后施入0.1mol/L的EDTA不但没有减低莴笋中汞的积累,反而促进了土壤中汞向莴笋的迁移。而移栽初期施用DTPA可以削减莴笋中汞的积累。从汞在莴笋各器官的分配来看,所有处理均表现为根汞>叶汞>茎汞,但移栽初期施用螯合剂,可促进汞在茎叶可食部分的富集,而后期施用则可将汞残留于根部。进一步地分析,螯合剂种类、浓度、施用时间等三因素对汞在莴笋中的积累影响是不同的(表5),其影响程度分别为49.15、2.47、48.38,说明螯合剂种类及其施用时间对削减莴笋汞起决定性作用。经过理论计算,削减莴笋中汞含量的最佳条件为在莴笋移栽时,施用0.10mol/L的DTPA,可降低蔬菜中汞0.127mg/kg,削减幅度达45.52。此结果与前面的产量分析呈现出极大的耦合。即莴笋移栽时,施用0.10mol/L的DTPA,既可降低蔬菜中汞积累,又可促进莴笋产量的增加。2.3螯合剂对土壤汞淋出的影响从淋洗速度看(表6),淋洗初期,不同螯合剂之间存在显著性差异,螯合剂与水之间存在极显著差异,其淋洗速度为H2O>DTPA>EDTA。但随后H2O与DTPA的淋洗速度差异越来越小,而与EDTA之间的差异仍然存在。滤液汞的方差分析表明,淋洗量不同,滤液汞的含量极显著不同,而淋洗剂对滤液汞影响不显著。随着淋洗量的增加,滤液汞含量急剧下降。2.4螯合剂淋洗对土壤残留汞的影响淋洗完毕,测定土壤各层的残留汞量(表7),发现不同淋洗剂、不同土壤层次的汞无显著差异。表2汞与螯合剂对莴笋生长发育的影响代号植株产量/gpot1平均/gpot1增减/差异显著性ⅠⅡⅢⅣ51T336.3140.5449.9653.4045.0514.66aAT438.9544.4542.1644.2042.448.02abABT640.4834.2546.6038.5039.961.71bABCK31.9943.4743.9837.7039.290bABT533.5447.5947.5622.6137.833.72bBT227.72-26.7737.3130.6022.12cCT1---1.151.1597.07dD表3不同因素对莴笋产量的影响水平产量/gpot1变异系数/影响度/螯合剂种类EDTA23.1941.5457.72DTPA42.48螯合剂浓度0.10molL131.0011.5616.060.01molL136.52施用时间1d29.8118.8726.2220d38.90表4汞在莴笋中的积累及其分布汞含量/mgkg1平均/mgkg1分配系数/根茎叶根茎叶T20.8230.1710.4310.47557.7512.0030.25T30.3010.1340.1740.15249.4322.0028.57T41.1540.0840.1110.33785.546.238.23T52.2300.0580.5480.70978.632.0519.32T61.4620.0460.0720.39592.532.914.56CK1.0360.1090.2050.27976.748.0715.19T1处理由于植株死亡而未测定。表5不同因素对莴笋吸汞量的影响水平吸汞量/mgkg1变异系数/影响度/螯合剂种类EDTA0.59244.3549.15DTPA0.295螯合剂浓度0.10molL10.4192.232.470.01molL10.406施用时间1d0.32143.6548.3820d0.552白沙洲大道选地板找地板陈3结论(1)螯合剂种类、浓度、施用时间等对莴笋产量的影响程度分别为57.72、16.06、26.22,对汞在莴笋中的积累影响程度分别为49.15、2.47、48.38。(2)莴笋移栽时,施用0.10molL1的DTPA,既可削减蔬菜汞含量,又可促进蔬菜产量的增加。(3)不同螯合剂只是对淋洗速度产生影响,而对滤液汞、土壤残留汞的影响不明显。参考文献1陈玉成,青长乐.高背景区中无公害蔬菜的降污生产技术体系J.农业环境与发展.2000,17Suppl.5761.2殷捷,陈玉成.土壤重金属污染的全过程控制.四川环境J,2000,19(1)2730.3刘德绍,青长乐,王定勇.几种蔬菜汞富集能力的初步研究J.重庆环境科学,1998,20(3)1618.4GUOYIJUN,CHENYUCHENG.MercuryVerticalTransferenceinsoilwatersystemJ.Pedosphere,1998,82187191.5沈振国.螯合剂对重金属超积累植物Thlaspicarulescens的锌、铜、锰和铁吸收的影响J.植物生理学报,1998,24(4)340346.6马成仓.EDTA对汞毒害下玉米幼苗膜损伤及体内保护系统变化的缓解作用J.农业环境保护,1997,5(6)2426.EffectsoftwokindsofchelateontransferenceofmercuryinsoilplantsystemCHENYucheng,FUCuifang,TANGLiqiong(SchoolofResourcesandEnvironment,SouthwestAgriculturalUniversity,Chongqing400716,China)AbstractThepotexperimentsshowedthatthevariety,appliedamountandappliedtimecouldaffecttheyieldofthelettuceby57.72,16.06,26.22respectively,whileaffecttheaccumulationofmercuryinlettuceby49.15,2.47,48.38.TheDTPAwith0.10molL1wasappliedtonotonlydecreasethecontentofmercuryinthevegetablesbutalsoincreasetheyieldofthevegetablewhenthelettucewastransplanted.Thesimulatedleachingtestsshowednosignificanteffectsofdifferentchelatesonthecontentofmercuryinleachateandtheresidualsoil.Keywordsmercurysoilvegetabletransference表6螯合剂对土壤汞淋出的影响H2OEDTADTPA淋洗量/ml滤速/mlmin1滤液汞/mgkg1滤速/mlmin1滤液汞/mgkg1滤速/mlmin1滤液汞/mgkg15000.8140.07070.0990.05450.1730.063910000.1800.05680.0910.04510.1700.038115000.1800.02690.0830.01340.1680.017520000.1710.01190.0640.01230.1640.0124表7螯合剂淋洗后土壤的残留汞含量mgkg1H2OEDTADTPA上层0.18580.21300.2413中层0.21670.18710.1735下层0.24260.22660.1920平均0.21500.20890.1933

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