毕业论文-坡缕石对菜地土壤镉的钝化效应及对土壤酶活性的影响.doc

毕业设计坡缕石对菜地土壤镉的钝化效应及对土壤酶活性的影响学生姓名： 学号： 系 部： 环境与安全工程系 专 业： 生物工程 指导教师： 二一七年六月 诚信声明本人郑重声明：本设计及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。 本人签名： 年 月 日 毕业设计任务书设计题目： 坡缕石对菜地土壤镉的钝化效应以及对土壤酶活性的影响 系部： 环境与安全工程系 专业： 生物工程 学号： 132065132 学生： 1课题意义及目标 学生通过毕业设计，运用所学专业基础知识，深入了解土壤施加坡缕石降低油菜吸收镉的机制。以不同基因型油菜为研究对象，通过盆栽试验，研究土壤坡缕石不同施加量对油菜吸收镉的影响，为坡缕石在农业生产方面的实际应用提供理论依据，同时为学生在毕业后从事相关工作打好基础。2主要内容（1）研究土壤施加坡缕石对油菜吸收土壤镉的影响。（2）研究土壤施加坡缕石对油菜地上部生物量的影响。（3）研究坡缕石的施加对土壤酶活性的影响。（4）实验数据分析处理，完成5000字英文翻译和毕业论文的撰写。3主要参考资料1 梁学峰, 徐应明, 王林等. 天然黏土联合磷肥对农田土壤镉铅污染原位钝化修复效应研究J. 环境科学学报, 2011, 31(5): 1011-1018.2 史长青. 重金属污染对水稻土酶活性的影响J. 土壤通报, 1995, 26(1): 34-35. 3 王林, 徐应明, 孙扬等. 海泡石及其复配材料钝化修复镉污染土壤J. 环境工程学报, 2010, 4(9): 2093-2098. 4 谢正苗, 俞天明, 姜军涛. 膨润土修复矿区污染土壤的初探J. 科技通报, 2009, 25(1): 109-113.4进度安排论文各阶段名称起止日期1文献资料阅读，开题答辩2016年12月22日2017年2月22日2培育油菜幼苗2017年2月23日2017年3月22日3仪器落实、药品准备2017年2月25日2017年3月27日4试剂和溶液配制2017年3月28日2017年4月9日5测定油菜体内镉含量及土壤酶活性2017年4月10日2017年5月1日6实验数据分析，完成5000字英文翻译和毕业论文及答辩工作2017年5月2日2017年6月20日审核人： 年 月太原工业学院毕业设计坡缕石对菜地土壤镉的钝化效应及对土壤酶活性的影响摘要：利用油菜盆栽实验，探究坡缕石对油菜地上部生物量、油菜地上部镉含量、土壤酶活性以及土壤镉含量的影响。土壤镉浓度为1.25、2.5、5mg/kg，坡缕石按1%10%的梯度添加时：油菜体内镉含量相比不加坡缕石分别减少了13.5%67.6%、15.5%63.8%、14.1%62.6%；油地上部生物量相比不加坡缕石对照组分别增加1.42.0、1.31.8、1.52.5倍；脲酶活性不加坡缕石对照组分别增加了2.155.23、2.759.65、4.0218.12倍，H2O2酶活性相比不加坡缕石对照组增加了8.6%28.6%、17%41.4%、37%64%；有效态镉浓度相比不加坡缕石的对照组分别减少18.5%40.7%、24.5%40.8%、21.0%49.5%(p0.05)。由此说明几点：坡缕石可以减少油菜对镉的吸收；在污染土壤中添加坡缕石可使油菜的地上部生物量更多；镉污染土壤中加入坡缕石可以提高酶活性；坡缕石可以减少镉污染土壤有效镉。可得出结论：坡缕石对菜地土壤镉的钝化效应随坡缕石浓度的增大而增大，镉污染土壤中土壤酶的活性随坡缕石浓度增大而有效提高(p0.05)。关键词：坡缕石，土壤镉污染，酶活性，钝化修复Passivation Effect of Palygorskite on Cadmium in Vegetable Soils And the effect on soil enzyme activityAbstract: The effects of palygorskite on shoot biomass, rapeseed cadmium content, soil enzyme activity and soil cadmium content were studied by rapeseed pot experiment. Soil cadmium concentration of 1.25,2.5,5mg / kg, palygorskite by 1% to 10% gradient when added: The contents of cadmium in the rape were reduced by 13.5% 67.6%, 15.5% 63.8% and 14.1% 62.6%; the biomass of the upper part of the oil increased by 1.4 The activity of urease enzyme was increased by 2.15 5.23,2.75 9.65, 4.02 18.12 times; and the activity of H2O2 enzyme was increased compared with that of the control group 8.6% 28.6%, 17% 41.4%, 37% 64%; the available cadmium concentration decreased by 18.5% 40.7%, 24.5% 40.8%, 21.0% 49.5%(p0.05) . The results showed that palygorskite could reduce the absorption of cadmium in rapeseed., the addition of palygorskite in contaminated soil could increase the biomass of rapeseed. Palygorskite can reduce cadmium in cadmium contaminated soil. It can be concluded that the passivation effect of palygorskite on soil cadmium increased with the increase of palygorskite concentration, and the activity of soil enzyme in cadmium contaminated soil increased with the increase of palygorskite concentration(p0.05).Key words: Palygorskite, Soil cadmium pollution, Enzyme activity, Passivation repair目 录摘要I英文摘要II第一章 前言11 土壤重金属污染现状11.1 土壤中镉污染现状11.2 土壤重金属污染来源11.3 研究背景及意义22重金属污染土壤修复方法22.1 异位修复技术与原位修复技术32.2 粘土矿物钝化修复33 坡缕石的性质43.1 坡缕石的性质43.2 坡缕石钝化修复的意义44 重金属对土壤酶活性影响4第二章 材料与方法51 试验材料选择及准备51.1 菜种品种选购51.2 学校周围菜地土壤考察51.3 人工镉污染土壤制备51.4 添加坡缕石52 盆栽实验63 测定方法63.1 油菜地上部含量测定方法63.2 油菜吸收镉含量测定方法63.3 土壤酶活性测定73.4 土壤pH测定83.5 土壤中有效态镉含量测定84 数据统计8第三章 坡缕石对菜地土壤镉的钝化效应及对土壤酶活性的影响91 油菜体内镉含量92 坡缕石添加对油菜地上部生物量的影响93 脲酶与过氧化氢酶活性104 土壤有效态镉含量115小结12参考文献13致谢15IV第一章 前言1 土壤重金属污染现状随着经济的迅速发展，许多含有重金属的污染物进入土壤，使土壤重金属污染成为全球面临的重大环境问题。据统计，在过去的五十年里，排放到全球环境中的Cu, Zn, Pb分别达93.9, 135.0, 78.3万吨，其中一部分直接或间接地进入土壤系统，使世界各国的土壤重金属污染形势越来越严峻（Singh等，2003）。国内受到重金属污染的土壤大概有两百五十平方公里，约占耕地面积 20%；有0.7平方公里土壤受到严重污染，其中镉含量超过标准的土壤占1.8%，因此这些土壤被放弃耕种。这些超标土壤在全国十一个省的二十五个地区都有分布（魏二乐，2016）。不同种类的重金属毒性不一样，其中毒性比较大的重金属是镉（Bryan等，1976）。1.1 土壤中镉污染现状镉是一种具有韧性的柔软稀有金属，在工业上可以应用于油漆等方面，同时也为生产加工带来便利。因为镉的用途广泛，使得镉的污染进一步扩大，给人类的生命活动造成严重影响。沈阳张士灌区有两万五千公顷土地遭受镉的污染，其中严重污染的占13%，广州郊区老污灌区，土壤中镉含量最高竟然达到了228 mg/kg，而平均含量也有6.68 mg/kg，远远超过了环境安全标准（王凯荣，1997）。在世界范围内一般土壤中镉的平均含量背景值为0.35 mg/kg，在日本土壤的镉背景值平均值为0.62 mg/kg，我国土壤的镉背景值平均为0.097 mg/kg（白庆中，2000）。1.2 土壤重金属污染来源土壤污染主要有几种原因：大气沉降、使用农业药品和重金属化学肥料、开山采矿和污水浇灌耕地（尹彦勋等，2007）。能源燃烧会产生许多有毒害的气体，气体中也包括许多重金属物质，比如燃煤会产生大量的汞气体，气体排入大气中通过沉降的方式回到土地，从而污染土壤。除此之外，开车产生大量尾气，工厂冶炼金属，石油凝练，都会产生有毒害气体，污染土壤（张刚等，2012）。在农业耕种时，为了防治害虫和疾病，也为了耕地更适合种植，人们通常会使用农业药品和化学肥料，而一些化学肥料与农业药品中的重金属含量较多，不仅毒害作物还会使重金属聚集在土壤。一般含磷的化肥中镉较多，含磷化肥主要是从矿石加工而来，这些矿石中P, Ca, K, Zn, Mn, B等很多，但也存在重金属Cd，而且存在的比例很大。这类肥料大范围应用加剧了耕地的Cd堆积，经常用此类肥料是导致污染的重大因素。人们使用Cd、Hg、As等农药，Hg在地里残留，对土地和作物的毒害很大，所以含Hg药品在四十年前已经被国禁止喷洒。有机砷农药如田安、甲基硫砷等，以及含铅农药Pb(AsO2)2等，这些农药我国虽然早已禁止使用，但是依旧有许多含其他重金属的杀菌剂被允许使用。在广东北部地区，有百分之十的农业用地都因为开山采矿的原因多多少少受到了重金属污染。我国的有色金属矿大多集中在云南贵州和广西、湖南等地区，镍银矿等特种矿重点布局的甘肃是矿区重金属物污染最严重地区。西北地区是煤炭、石油和天然气主要产地，这些地方的土壤重金属污染问题异常严峻。耕地污水灌溉实行以来，重金属在耕地的积累量增逐渐变大，耕地污染问题也越来越严重。即使生活污水中会有少量重金属，但是理论影响不大。污水中重金属主要来源为工厂废水，许多工厂违规排出工业废水，这些废水中存在大量的废弃物质，其中也包括重金属，对水体污染巨大。当使用这一类水源灌溉耕地时，会使重金属在土壤富集，严重破坏耕地的土壤生态系统（王媛，2016）。根据调查显示，全国每年工业废水排放量已超过二十万吨，虽然现在排出工厂的工业污水都经过处理，但是灌溉时间长、排量巨大也会逐渐污染耕地（王长伟，2010）。1.3 研究背景及意义重金属会破坏土壤生物结构，还会影响生物代谢反应，使得土壤原有功能丧失。另外高浓度的重金属会与土壤中酶配位结合，抑制土壤酶的活性，直接破坏土壤生态系统（李丽明，2015）。金属镉属于重金属，具有较强的毒性，在人体内代谢缓慢。当镉污染土壤种植出镉污染的农作物被端上餐桌进入人体时，金属镉就会残留于体内，伤害身体，诱发癌症。污染土壤区种植的瓜果蔬菜流动到市场进入餐桌，重金属进入人体内，容易诱发癌细胞的产生。日本曾经因为重金属镉污染，当地人长期食用含有超标镉的食物从而患上了痛痛病，患者不仅骨质疏松，还有骨头生长畸形等问题。这些污染威胁动植物的生长，治理污染问题时不可待。2重金属污染土壤修复方法国内外已发展起来的土壤修复技术很多,按照其修复方式可以将它们分为：原位修复(in-situ)和异位修复(ex-situ)两种（黄宝荣，2004）。2.1 异位修复技术与原位修复技术异位修复是指用各种办法将污染土聚合在一起治理。因为需要待修复物汇集在一起，但受限于现实条件，过程往往很麻烦，投入很多资金也得不到满意的效果。而且该方法对于地下物也无法收集，于是逐渐被原位修复技术取代（黄宝荣，2004）。原位钝化修复是指把修复剂添加到待修复物之中，使待修复物的物理化学性质改变，从而达到修复目的的技术（Diels等，2002）。目前用于治理土壤污染问题的无机钝化修复剂中粘土矿物正在成为研究的热点（徐露露等，2013）。2.2 粘土矿物钝化修复粘土矿物的修复机理主要分为离子交换、共沉淀和络合反应（王长伟，2010）。粘土矿物的离子交换反应特性是指粘土矿物可以吸附一些阴阳离子并使其保持交换状态，交换性阳离子有镁、氢、钠、氨根离子等，交换性阴离子有SO42-、Cl-、NO2-等。粘土矿物自身是有电荷的，为了中和，粘土矿物会结合土壤中的离子，形成动态的交换效应（郭观林等，2005）。粘土矿物由于自身溶解的阴阳离子与环境中的金属离子集合形成共沉淀，即共沉淀反应。共沉淀使环境中的Cd等形态变化，减少可移动性，减少对环境的危害（Montinaro等，2007）。络合反应中粘土矿物因平衡电量吸收液体中的离子，这种反应有效吸附重金属。使粘土矿物起到钝化重金属的作用（王锐刚等，2007）。由于粘土矿物有使用简单、价格便宜、效果快速、环境友好、可以很好地保持土壤结构等特点，所以粘土矿物被大量用于土壤重金属钝化修复领域中。除此之外，我国的粘土资源和种类数量在世界上的占有量名列前茅，因此不管是从经济方面还是从资源获取方面看，都占据很大的优势。在使用粘土材料治理重金属污染问题，或者是开采粘土矿给人们带来不小的商业价值都是粘人矿物带给人们的好处。如今经济发展得越来越快，我国的环境问题也日益突出，特别是重金属污染土壤的程度逐渐扩大，范围越来越广泛，作为粘土矿物储存大国，利用其修复土地Cd污染问题的可行性也在变大，利用其作为钝化修复剂，不仅有效缓解重金属污染问题，而且价钱便宜可以减少解决资金的投入。目前来看粘土矿物作为钝化修复剂的发展潜力好，应用前景相当大(王长伟，2010)。3 坡缕石的性质3.1 坡缕石的性质坡缕石具有可以钝化重金属的功效，属于天然粘土矿物，具有比表面积大、吸力强、结构疏松的特性。坡缕石一般呈土状或致密块状，在扫描电镜下呈针状、纤维状、棒状和纤维集合体，我国的坡缕石资源量占全世界的百分之七十左右，在四川、山东、甘肃等地都有矿床。坡缕石具有产量高，储备量大，价格优廉等优点，矿产资源前景可观。3.2 坡缕石钝化修复的意义国内外研究天然粘土矿物主要为海泡石，高岭石等。坡缕石与海泡石虽同为链状结构，但是对坡缕石的研究远比海泡石少，本试验主要探究坡缕石对镉污染土壤的修复作用，以及坡缕石对土壤酶活性的影响。通过对污染土壤添加不同剂量坡缕石，探明坡缕石对土壤重金属钝化效应。由于坡缕石能降低土壤中重金属的有效性和可移动性，故探明坡缕石对土壤酶活性的影响。4 重金属对土壤酶活性影响土壤酶是土壤的一部分，其对土壤生物代谢等生命活动起到关键性的作用，是发生化学反应必不可少的成员。因为土壤酶对生态环境改变有着高度敏感性，所以评价土壤质量时土壤酶的活性测定是一定要有的(徐雁等，2010)。其实在评估环境和健康情况时土壤酶活性也是必测的项目。近年来，土壤酶活性测定成为业界评估标准得到了广泛的支持(韩新宁，2008)。目前已知体内酶有两千多种，其中土酶中就有几十种(周礼恺，1987)。研究调查，重金属会遏制土壤酶活性，而对Cd最敏感的为脲酶和过H2O2酶(胡学玉等，2007)。第二章 材料与方法1 试验材料选择及准备1.1 菜种品种选购油菜有品种多样，播种简单，成活率高，适宜在不同地理环境中生长，抗逆性强等优点，对镉或其它有毒金属有一定耐性，是探明粘土矿物钝化土壤重金属的不二供试材料。本实验选择使用青岛金海种苗有限公司的美祺一代杂交青梗菜作为供试菜种，该品种属耐热，耐湿性强的一代杂交青梗菜，株型紧凑美观，叶色亮绿，叶柄嫩绿，纤维少，外叶平衡均匀，抗逆性强。该品种播种季节为春夏秋三季，符合本实验开展季节。该品种在播种后35-40天即可收获，收获周期短。 1.2 学校周围菜地土壤考察本实验计划采用无工业污染的菜地土壤作为供试土壤，在长期考察学校周围的工厂和菜地分布之后，决定采用北固碾村菜地土壤，北固碾村位于山西省太原市尖草坪区，该村周围工厂较少，历史上也没有过违规排放的不良记录，该村菜地土壤一直得到较好的保护而常年种植，土壤并无重金属污染且肥力较强，适合生物生长，同时也适合作为本次试验的供试土壤。1.3 人工镉污染土壤制备参照国家土壤环境质量标准(GB156181995)中镉含量三级标准，将供试土壤中镉的浓度设为低、中和重度污三个梯度，浓度分别为1.25毫克每千克、2.5毫克每千克、5毫克每千克。镉投加形态为碳酸镉。为了使CdCO3与供试土壤充分混合均匀，首先将供试土壤中的水分自然蒸干，将CdCO3溶于蒸馏水，定容后稀释，与经过干燥处理的供试土壤1:1混合。然后通过搅拌等方法让供试土壤充分吸收CdCO3，使得土壤中的镉浓度分布均匀。为了使镉的性质稳定，将混匀后的土壤放置于通风处七日，将其水分自然蒸干。1.4 添加坡缕石为了探究天然粘土矿物坡缕石的最适添加量，进一步确定坡缕石的钝化修复效果，特地将坡缕石设置成5个梯度，分别为零、百分之一、百分之二、百分之五、百分之十。盆栽试验中每个盆设计盛装500g人工污染土壤，将不同添加量的坡缕石加入已经过处理的人工镉污染土壤中，混合均匀。加水稳定坡缕石性质，放置在自然通风处干燥10天左右。2 盆栽实验本实验共设置15个因子，处理编号见表1。每个因子重复3次共45个处理，CK1，CK2和CK3分别为镉浓度为1.25、2.5、5 mg/kg时不添加坡缕石的对照组。本实验采用优质蛭石作为育种土壤，将供试作物油菜种子撒入蛭石中，保持蛭石水分充足，并于室内育种，为菜种破苗提供足够的温度。当菜种破苗出芽后，将其移至阳光充足的环境中，使其进行光合作用。观察幼苗生长，直到幼苗长出第三片叶子，将其移栽至已经配置好的人工污染土壤中。保持合适的环境并适当追肥。当油菜长大到一定程度开始成熟时，即可收获，测定数据。表1 处理编号坡缕石浓度镉含量（mg/kg）1.252.550%1%2%5%10%C1P0(CK1)C1P1C1P2C1P3C1P4C2P0(CK2)C2P1C2P2C2P3C2P4C3P0(CK3)C3P1C3P2C3P3C3P43 测定方法3.1 油菜地上部含量测定方法收获供试油菜，分开油菜的茎叶与根，用自来水清洗沾在幼苗上的泥土和杂质，再用去离子水过一遍，滤纸吸去表水测定其鲜重。测完鲜重后的幼苗于八十度高温中杀青一小时，再放于六十度烘箱中，当重量恒定时取出，称量地上部干重。3.2 油菜吸收镉含量测定方法根据国家土壤环境质量标准(GB156181995) ，采用王水-高氯酸消解法测定植物样中重金属含量。3.3 土壤酶活性测定重金属会遏制土壤酶活性，而对Cd最敏感的为脲酶和过H2O2酶。(胡学玉等, 2007)，本实验主要以测定脲酶活性为主再测定H2O2酶的活性，测定时间为油菜收获时间。脲酶测定方法：以靛酚显色法来测定脲酶活性。取土样五克，加入甲苯一毫升摇匀，等待十五分钟后加入二十毫升酸碱度为六点七的柠檬酸盐缓冲液和十毫升浓度为百分之十的尿素溶液，摇晃一段时间保证混合均匀。之后放入恒温培养箱三十七摄氏度一天。到时间结束后，取出，用移液管移1毫升至容器，再加入三毫升HClO4溶液和苯酚溶液四毫升，放入摇箱一小会。摇匀之后等待二十分钟开始显色，移植五十毫升容量瓶中定容。由于靛酚的蓝色只能保持一个小时，所以定容之后应立即于波长为五百七十八纳米处比色。在测定样品之前绘制标准曲线：取不同量已配置好的氮工作液分别零、一、三、五、七、九、十一、十三毫升，加去离子水到二十毫升，再用移液管移入次氯酸钠溶液和苯酚溶液，计量分别为三毫升和四毫升，放入摇箱一小会取出。等待20min开始显色，定容后颠倒使液体混合均匀，装入比色皿放进分光光度计进行比色，波长为五百七十八纳米。记录好数据之后以氮工作液用量横向，吸光值为纵向，画出标准曲线。H2O2酶测定方法：H2O2对活性生物体有危害作用，而且一些代谢反应也会产生H2O2，虽然土壤和生物都会受到H2O2的毒害，但是土壤和生物中存在H2O2酶可以将H2O2降解为H2O和O2，从而减少了H2O2对土壤和生物的有害作用。土壤中H2O2酶活性的测定方法就是利用土壤中的H2O2酶与H2O2反应，测出其中析出的O2体积或者测出消耗的H2O2量来判断H2O2的分解速度，以此代表H2O2酶的活性。本实验计划使用高锰酸钾滴定法测定土壤中H2O2酶的活性，每个待测土壤取适量自然风干，再称取五克样品至于容器内并加入半毫升甲苯于其中，摇匀后放置在四摄氏度环境中保存半个小时。取出立即加入二十五毫升百分之三的H2O2水溶液（H2O2水溶液要求在四摄氏度环境下保存半小时以上），摇匀，再放回四摄氏度环境下保存一个小时。一小时后取出立即加入二十五毫升浓度为二摩尔每升的硫酸溶液（硫酸溶液要求在四摄氏度环境下保存半小时以上）摇匀过滤。取一毫升用移液管移至容器中，加五毫升去离子水和五毫升二摩尔每升H2SO4溶液，用配置好的0.02mol/L KMnO4溶液滴定，记录KMnO4溶液滴定用量。由KMnO4溶液滴定量得到消耗量，再得出反应的H2O2质量从而得知H2O2酶的活性，单位用ml/(gh)表示。3.4 土壤pH测定在油菜收获后采新鲜土样，一共45个处理，自然风干水分后分别从每个样品中取适量土壤，过一毫米筛混匀。去离子水中土壤pH 值用去离子水浸提，水与土样比值为一比一点二五，测定浸提液pH即为土壤pH。为了减小误差，每个因素的pH都由3个重复处理平均而来，并摈弃了误差不合理的重复处理pH测定值。pH值使用雷磁PHSJ-4A实验室pH 计测定。将三个重复处理测得的pH平均数据(p0.05)，如下表2。表2 土壤 pH 值处理 pH处理 pH 处理 pHC1P0(CK1) 8.5370.427C1P1 8.5630.428C1P2 8.6670.433C1P3 8.4530.422C1P4 8.5720.429C2P0 (CK2) 8.6070.430C2P1 8.4900.425C2P2 8.6370.431C2P3 8.5670.428C2P4 8.4890.424C3P0(CK3) 8.6910.435C3P1 8.5300.427C3P2 8.5840.429C3P3 8.4780.424C3P4 8.5930.4293.5 土壤中有效态镉含量测定土壤镉有效态含量用0.02mol/l H2SO4溶液浸提土壤，浸提后溶液用原子吸收分光光度计火焰法测定(Smith，1996)。测定方法分别参照GB/T 23739-2009。4 数据统计所有数据采用Microsoft Excel 2003和SPSS11.5软件进行统计分析。第三章 坡缕石对菜地土壤镉的钝化效应及对土壤酶活性的影响1 油菜体内镉含量测油菜体内镉含量数据见表1，对比三个不施加坡缕石且土壤镉浓度分别为1.25mg/kg、 2.5mg/kg和5mg/kg的CK1、CK2、CK3可以得知，土壤中的镉浓度越高，生物体内的镉浓度就越高。对比相同镉浓度不同坡缕石添加量可以看出：以0%10%的坡缕石添加浓度梯度下，坡缕石添加量越多油菜中镉浓度越小。三组镉浓度梯度，不添加坡缕石时油菜地上部实际测得镉含量为0.37mg/kg、0.58mg/kg、0.99mg/kg，而坡缕石按梯度添加1%10%时油菜体内镉含量相比分别减少了13.5%67.6%、15.5%63.8%、14.1%62.6%(p0.05)。数据表明添加坡缕石可有效减少油菜吸收镉，且在一定添加量的范围内，油菜体内镉含量的多少随坡缕石浓度增加而降低(p0.05)。表1 油菜生物量与油菜镉含量 处理 生物量（g） 镉含量（mg/kg） 处理 生物量（g） 镉含量（mg/kg）C1P0 (CK1) 0.7 0.370.0185C1P1 1.0 0.320.0160C1P2 1.0 0.250.0125C1P3 1.2 0.150.0075C1P4 1.4 0.120.0006C2P0( CK2) 0.6 0.580.0290C2P1 0.8 0.490.0245C2P2 0.9 0.370.0170C2P3 1.0 0.250.0125 C2P4 1.1 0.210.0105 C3P0(CK3) 0.4 0.990.0495 C3P1 0.6 0.850.0425 C3P2 0.7 0.770.0385 C3P3 0.9 0.590.0295 C3P4 1.0 0.370.01852 坡缕石添加对油菜地上部生物量的影响油菜地上部生物量见表3.1-1，由测得数据可知，不添加坡缕石的三组对照CK1,CK2,CK3中油菜的地上部生物量随着镉浓度的增大而减少，坡缕石按梯度添加1%10%时油地上部生物量相比分别增加1.42.0倍、1.31.8倍、1.52.5倍，而在同一镉浓度中，油菜地上部生物量随着坡缕石添加量的增大而增大(p0.05)。可得出结论：在坡缕石适量添加量范围里，坡缕石添加越多油菜地上部生物量越高(p0.05)。3 脲酶与过氧化氢酶活性 脲酶活性测定：氮工作液用量分别为0、1、3、5、7、9、11、13ml，氮工作液每1ml中氮含量0.1g，以此为横轴；对应的吸光度为0、0.017、0.023、0.038、0.053、0.064、0.075、0.073(p0.05)，以此为纵轴。由散点分布计算出线性回归方程，作出标准曲线，见下图2图2 标准曲线根据标准曲线和实验中测得吸光度计算可得脲酶活性，数据如下表3表3 脲酶活性值处理 酶活性(x10-2ml/g)处理 酶活性(x10-2ml/g)处理 酶活性(x10-2ml/g)C1P0(CK1) 1.4910.07455C1P1 3.2110.16055C1P2 5.5050.27525C1P3 7.2250.36125C1P4 7.7980.38990C2P0(CK2) 0.3440.01720 C2P1 0.9170.04585 C2P2 1.4620.07130 C2P3 2.6380.13190 C2P4 3.3210.16605C3P0 (CK3) 0.0570.00285C3P1 0.2290.01145C3P2 0.3570.01875C3P3 0.8600.04300C3P4 1.3020.06510过氧化氢酶活性使用滴定法，经计算，测定结果如下表4 表 4 过氧化氢酶活性值 x10-5ml/(gh)处理 酶活性处理 酶活性处理 酶活性C1P0(CK1) 7.1820.359C1P1 7.7970.390C1P2 8.0020.400C1P3 8.1430.407C1P4 9.2340.462C2P0(CK2) 5.9510.298C2P1 7.1820.359C2P2 7.3240.366C2P3 7.7970.390C2P4 8.4130.421C3P0(CK3) 4.0390.202C3P1 5.5400.277C3P2 5.7460.287C3P3 6.3610.318C3P4 6.6630.333如表3和表4，观察脲酶和H2O2酶活性的CK组实验数据，第一组对照相比第二组对照高，而第二组也明显比第三组高很多，即在没有添加坡缕石的情况下，两种酶的活性均随着镉浓度梯度增大而降低，然而添加坡缕石，酶活性反而增高(p0.05)。仔细观察脲酶和H2O2酶的数据，两者在同一镉浓度时，测得的活性都表现出同样的趋势，即随坡缕石梯度增加其活性也逐渐变大，坡缕石按梯度添加1%10%时脲酶活性相比不加坡缕石分别增加：2.155.23、2.759.65、4.0218.12倍，H2O2酶活性增加：8.6%28.6%、17%41.4%、37%64%(p0.05)。由此不难得出结论：坡缕石可以有效减少土壤重金属对土壤酶活的性影响。4 土壤有效态镉含量测得土壤有效态镉的含量见表5，对比三组对照组CK1、CK2、CK3可知：在不添加坡缕石的情况下，土壤中的镉含量越大，土壤中的有效态镉含量越多。三组对照有效态镉的含量从低到高分别为0.27、0.49、1.05 mg/kg，以CK1为基本，对比其他两个对照组，镉浓度分别提高了1.8倍和3.9倍，由数据可知，土壤中镉浓度与土壤有效态镉浓度呈线性关系(p0.01)。在同一镉梯度中：加入的坡缕石在零到百分之十的梯度范围中，添加越多坡缕石，土壤中的有效态镉的就越低。三组土壤镉浓度由低到高，坡缕石添加量从0%到10%五个梯度添加时，有效态镉浓度分别为减少：18.5%40.7%、24.5%40.8%、21.0%49.5%，有效态镉的含量均呈下降趋势(p0.05)。分析这些数据，不难发现：加入坡缕石能使土壤中的有效态镉的量减少。表5 土壤有效态镉含量 处理 有效镉(mg/kg) 处理 有效镉(mg/kg) 处理 有效镉(mg/kg)C1P0(CK1) 0.270.0135C1P1 0.220.0110C1P2 0.210.0105C1P3 0.180.0090C1P4 0.160.0080C2P0(CK2) 0.49 0.0245C2P1 0.370.0185C2P2 0.320.0160C2P3 0.270.0135C2P4 0.290.0145C3P0 (CK3) 1.050.0525C3P1 0.830.0415C3P2 0.720.0360C3P3 0.570.0285C3P4 0.530.02655小结向已经制备好的镉污染土壤中加入不同梯度坡缕石，待到油菜收获后，通过测定油菜吸收镉的数值、油菜地上部生物量的规律以及供试土壤中脲酶和H2O2酶的活性的表现来探明坡缕石对菜地土壤镉的钝化效应和对土壤酶活性的影响。已有研究表明，坡缕石能与金属镉发生物理和化学反应，改变其在土壤中的性质与存在形态，减少其在土壤中的可移动性，进而减少镉对耕地及生物的危害。经过本实验进一步证实：1、 坡缕石可以减少油菜对镉的吸收，油菜镉吸收量随坡缕石浓度增加而减少；2、 在污染土壤中添加坡缕石相比不添加坡缕石，油菜的地上部生物量更多；3、 污染土壤中的坡缕石添加量越高，酶活性越高。4、 污染土壤中的有效态镉随坡缕石的添加量增多而减少。以上观点联合和坡缕石的作用与性质，可得出结论：坡缕石对菜地土壤镉的钝化效应随坡缕石浓度的增大而增大，镉污染土壤中土壤酶的活性随坡缕石浓度增大而有效提高。参考文献Singh OV, Labana S, Pandey G, Budhiraja R, Jain RK. Phytoremediation:an overview of metallicion decontamination from soilJ. ApplMicrobiolBiotechnol, 2003, 61(5-6):405412魏二乐. 大茅坪铜矿矿区重金属污染土壤的化学修复D. 西北农林科技大学. 2016Bryan G. Heavy metal contamination in the seaJ. Marine P