（安全技术及工程专业论文）土壤中镉的形态及对蔬菜影响的研究.pdf

重庆大学硕士论文英文摘要 a b s t r a c t t h ec dp o l l u t i o ni nv e g e t a b l ew h i c hi si n t r o d u c m tb yc ap o l l u t i o ni ns o i l sa t t r a c t s m o l ea n dm o l ea t t e n t i o no fs c i e n t i s t s t h ef o r mc h a n g e so fc di ns o i la l es t u d i e da sc d p o l l u t i o ni sa g g r a v a t e d t h ee f f e c t so f d i s s o l v a b l eo r g a n i cm a t t e r ( d o m ) 0 1 1c df o r m si n s o i l so nc aa b s o r p t i o ni nv e g e t a b l e sh a v eb e e nr e s e a r c h e d t h ee f f e c t so fc d z na n d c o m b i n e dp o l l u t i o no nt h eg e r m i n a t i o na n dg r o w t ho ft h r e el e g u m e sa r ei n v e s t i g a t e d , a n dt h o s eo na b s o r p t i o no f c di nv e g e t a b l ed o n e t h er e s u l t sa 托s h o w nt h a tt h ec o n t e n t so fd i s s o l v a b l ec da n df e - m no x i d e c o m b i n a t i o nc di n e r e s ef i t sc dp o l l u t i o ni sa g g r a v a t e d t h ec o n t e n t so f w a t e r - s o l u b l ec d a n do r g 眦i cc o m b i n a t i o nc ai n c r e a s ew i t ht h ei n c r e a s eo fv o l u m e so fd o m , a n d a b s o r p t i v ec a p a c i t i e so fc di n c r e a s e t h eg e r m i n a t i o no fp e aa n dm u n gb e a nd o e m t a f f e c e e du n d e rt h ep o l l u t i o no fd i f f e r e n tc o n c e n t r a t i o no fc aa n dz a , b u tt h ee f f e c to f c do nt h eg e r m i n a t i o nr a t i o no fs o y b e a ni sp r o m i n e n t t h ee f f e c ti sa n t a g o n i s t i cu n d e r t h ec o m b i n e dp o l l u t i o no fc a - z ni nl o w e rc o n c e n t r a t i o n b u tt h a ti sc o o p e r a t i v ei n h i g h e rc o n c e n t r a t i o n a sc dp o l l u t i o ni sa g g r a v a t e di nt w os o i l st h ec dc o m t e n t si n m u n g b e a ns e e d l i n gi n e r 黜f o rt h es o i l sp o l l u t e db yz n - c a , t h ea b s o r p t i o no fc di n m u n gb e a ns e e d l i n gi n c r e c m e sw i t ht h ej n c r e a s eo f z r l k e y w o r d s ：s o i lp o l l u t i o n c d , v e g e t a b l e s ，f o r m , d o m ，c o m b i n e dp o l l u t i o n 独创- i 生声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取 得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文 中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得重麽太堂 或其他教育机构的学位或证书而使用过的材科。与我一同工作的同志对本 研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：耻 丰0 签字日期：7年月罗日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解重麽太堂有关保留、使用学位论文的 规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许 论文被查阅和借阅。本人授权重鏖太堂可以将学位论文的全部或部 分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段 保存、汇编学位论文。 保密() ，在年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不保密( v ) 。 ( 请只在上述一个括号内打“4 ”) 学位论文作者签名：袁 签字日期： 0 7 年月l 日 导师签名： 签字日期2 叩利 目f 日 重庆大学硕士论文1 总论 1 总论 1 1 研究的目的和意义 1 1 1 研究意义 从上个世纪以来，随着经济的飞速发展，环境污染特别是土壤重金属污染越 来越受到人们的重视。重金属不能被微生物降解，进入土壤后很难消除，且多为 过渡元素，有可变的价态，在不同条件下其存在的形态和价态不一样，其活性和 毒性也不同。重金属在土壤中容易生成氟化物、氢氧化物、硫化物、碳酸盐、磷 酸盐等形式的沉淀物，在土壤中累积，它们不易迁移也不易被生物吸收。但它们 易作为中心离子与水、羟基、氨、有机酸等配位体生成配合物，也可能与土壤有 机质中的某些分子形成螯合物，这些配合物和螯合物在水中的溶解度较大，易于 在土壤中迁移和被植物或微生物吸收利用，再通过食物链，进入人体。重金属进 入人体后，不易排泄，逐渐蓄积，当超过人体的生理负荷时，就会引起生理功能 改变，导致急慢性疾病或产生远期危害。镉是重金属中对人体生命有严重毒害的 元素，它对动植物、人体都有极大的危害性，镉能阻碍植物根系的生长，使叶片 萎黄，导致植物枯死，镉还能通过食物、水和含有镉粉尘的空气进入人体，然后 大量储存在肝和肾内，对人体生命活动造成有严重损害。而土壤中镉的生物有效 性不仅与其总量有关，更重要的是与其在土壤中的形态有密切关系。影响土壤镉 形态的因素有很多，比如p n 值、可交换阳离子容量，水和温度等。鉴于此，本文 通过对土壤镉的各种形态及植物对镉的吸收规律进行研究，为治理土壤镉污染提 供理论依据，对于我国发展绿色食品，保障人民的身体健康，具有重大的意义。 1 2 土壤中镉的来源及危害研究现状 1 2 1 土壤中镉的来源与分布分析 大气沉降 大气中的重金属主要来源于能源、运输、冶金和建筑材料生产产生的气体和 粉尘。基本上是以气溶胶的形态进入大气，经过自然沉降和降水进入土裂1 1 。经自 然沉降和雨淋沉降进入土壤的重金属c d 污染，与重工业发达程度、城市的人口密 度、土地利用率、交通发达程度有直接关系，距城市越近污染的程度就越重，污 染强弱顺序为：城市一郊区一农村。 污水灌溉 随着污水灌溉而进入土壤的重金属，以不同的方式被土壤截留定：c d 很容易 被水中的悬浮物吸附，水中c a 的含量随着距捧污1 3 距离的增加而迅速下降。许多 重庆大学硕士论文1 总论 工业活动排出的废水含有包括c d 在内的一些重金属等污染物质 2 1 。一些水资源缺 乏的地区将这些工业废水引入农田灌溉，导致了c d 在农田土壤的积累。一个典型 的例子就是沈阳张士污灌区，该区表层土壤( 1 l o m r n ) 平均含c d 量为4 6 m g k 9 1 3 】 随固体废弃物进入土壤的重金属 固体废弃物种类繁多，成分复杂，不同种类其危害方式和污染程度不同。其 中矿业和工业固体废弃物污染最为严重。这类废弃物在堆放或处理过程中，由于 日晒、雨淋、水洗重金属极易移动，以辐射状、漏斗状向周围土壤、水体扩散。 还有一些固体废弃物被直接或通过加工作为肥料施入土壤，造成土壤重金属污染。 固体废弃物也可以通过风的传播而使污染范围扩大，土壤中重金属的含量随距污 染源的距离增大而降低【4 j 随农用物资进入土壤的重金属 农药、化肥和地膜是重要的农用物资，对农业生产的发展起着重大的推动作 用，但长期不合理施用，也可以导致土壤重金属污染。商业磷肥中含有不同水平 的c d ，有些地区磷肥中c d 的质量分数达到7 0 1 5 0 玎圳k g 。长期施用磷肥则导致土 壤中c d 的积累，进而增加了作物中c d 的质量分数。因此在某些国家和地区，含c a 磷肥被认为是农业土壤污染的重要来源。据马耀华等对上海地区菜园土研究发现： 施肥后，c d 的含量从o 1 3 m g k g _ l 升至u 0 3 2 m g k g 嘲。美国橘园每一年的施磷量为 1 7 5 k g l u n 2 ，3 6 年后土壤c d 量由o 0 7 m g k g 提高到1 o m g k g ；新西兰在同一地点施用 磷肥5 0 年后取土分析，土壤c d 含量由o 3 9 n 蟛k g 提高到o 8 5 m g k g t 6 。近年来，地膜 的大面积的推广使用，造成了土壤的白色污染。由于地膜生产过程中加入了含有 c a 、p b 的热稳定剂，同时也增加了土壤重金属污染。 矿山开采 c d 的最早发现就是分离锌矿时发现的，c a 往往与铅锌矿伴生。 1 2 2 镉的危害 对植物的危害 土壤中的镉向植物体内转移的过程与镉的存在形式含量以及土壤和植物的特 性、种类等有关。受镉毒害的植物不能正常生长，并且生物量呈下降趋势。 对动物的影响 镉主要通过食物、水、空气等进入动物体内，动物作为消费者，环境中的镉 主要通过植物进入动物体内。镉能与含羟基、氨基、巯基高分子有机物结合，使 许多酶系统受到抑制，从而影响肝、肾等器官中酶系统的正常功能。另外镉还损 伤肾小管，导致糖尿、蛋白尿、氨基酸尿。并使尿钙和尿酸的排出量增加，引起 肾功能不全，进而影响维生素d 3 的活性与吸收1 7 1 。因此长期食用含镉植物会影响钙 和磷的代谢，引起肾、肺、肝等内脏器官的病理变化，诱发骨质疏松软骨化和肾 2 重庆大学硕士论文1 总论 结石等疾病，最终引起“骨痛病4 8 】。另外镉对哺乳动物具有较强的致畸、致癌和致 突变作用，被有机体吸收后，自然排泄十分缓慢，其生物半衰期达9 3 0 年。 镉对微生物的影响 在受到重金属污染的叶面上微生物的数量和多样性均比未受污染的叶面少阴。 土壤中的重金属尘埃使土壤中的微生物区系数减小，酶活性降低。加入镉会减少 微生物的群体，降低呼吸率旧。 镉对土壤酶活性的影响 在镉污染条件下，脲酶活性明显下降，过氧化氢酶活性也显著降低，随着镉 浓度的增加，转化酶活性均下降嘲，镉污染对土壤酶活性的影响多表现为抑制作用， 其抑制机理可能与酶分子的活性部位一巯基和含咪唑的配体等结合，形成稳定的 络合物，产生了与底物的竞争性抑制作用有关或者可能由于重金属通过抑制土壤 微生物的生长和繁殖，减少体内酶的合成和分泌，最后导致土壤酶活性下降。 1 2 3 我国农田镉污染现状 随现代农业的飞速发展，镉污染问题日益严重。据统计，我国镉污染农田超 过1 3x1 0 4 h m 2 ，涉及1 1 个省市的2 5 个地区【1 0 】。据李其林1 1 2 0 0 3 年对重庆市城郊和 一般农区重金属污染情况的调查表明，两种类型的土壤c d 都有不同程度的超标， 超标率分别为1 8 7 和1 8 o 。许学宏f 1 2 】对江苏蔬菜产地土壤重金属污染的调查表 明，苏南c d 含量已超过无公害标准5 6 6 7 。部分地区的镉污染已相当严重【1 3 1 ，1 9 9 2 年全国有不少地区已经发展到生产“镉米”的程度，每年生产的“镉米”多达数亿千 克。2 0 世纪8 0 年代中期对北京某污灌区进行的抽样调查表明，大约6 0 的土壤和 3 6 的糙米存在污染问题；江西省某县多达4 4 的耕地遭到污染，并形成6 7 0 h m 2 的“镉米”区。成都东郊污灌区内水中含c d 量高达1 6 5 m g k g ，超过w h o 所规定的含 量7 倍之多；上海蚂蚁浜地区受c d 污染的土壤平均含c d 达2 1 4 8 m g k g ，最高 1 3 0 m g k g ；广州郊区老污灌区土壤c d 最高含量竞达2 2 8 m g k g ，平均为6 6 8 m g k g ： 沈阳张士灌区严重污染区稻田含c d 5 t m g k g ，米中含c d 量达1 2 m g k g 。 1 2 4 土壤中镉的形态分类 土壤中镉对植物的危害不仅与其总量有关，还与其在土壤中的形态有密切联 系。目前，对重金属形态的分类有很多如t e s s i e r 等【1 4 1 将沉积物或土壤中金属元素 的形态分为可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机物结合态和残渣 态5 种形态；c a m b r e l l l l 5 j i a 为土壤和沉积物中的重金属存在7 种形态，即水溶态、易 交换态、无机化合物沉淀态、大分子腐殖质结合态、氢氧化物沉淀吸收态或吸附 态、硫化物沉淀态和残渣态；s h u m a n l l 6 将其分为交换态、水溶态、碳酸盐结合态、 松结合有机态、氧化锰结合态、紧结合有机态、无定形氧化铁结合态和硅酸盐矿 物态8 种形态；为融合各种不同的分类和操作方法，mc o m m u n i t yb u r e a uo f 重庆大学硕士论文 1 总论 r e f e r e n c e ( b c r ) 提出了较新的划分方法，将重金属的形态分为4 种，即酸溶态( 如碳 酸盐结合态) 、可还原态( 如铁锰氧化物态) 、可氧化态( 如有机态) 和残渣态，所用提 取方法称为b c r 提取法【l ”。其中以t e s t i e r 的五分法和b c r 的四分法最为著名。 t e s s i e r 五步连续提取法 本法1 9 7 9 年由t e s s i e r 等提出的基于沉积物中重金属形态分析的五步连续提取 法【1 8 】已广泛应用于土壤样品的重金属形态分析【l 卅及其毒性、生物可利用性等研究 1 2 0 - 2 4 。该法将金属元素分为可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机 物结合态以及残余态，其分析过程如表1 1 所示。 表1 it e s t i e r 五步连续浸取法 t a b i 1t e s s i e rf i v e - s t a g ep r o c e d u r e b c r 三步连续提取法 该方法中酸可提取态相当于t e s s i e r 五步提取法中的可交换态和碳酸盐态之和 b c r 方法在第一步的酸提取中，采用了0 1 1 m o l l 的h o a c 及大的土壤取液( m 0 比，较t e s s i e r 以及准t e s s i e r 法的高浓度的h o a c 或c a 、m g 型提取剂，更适宜于高灵 敏度的i c p - m s 等分析仪器。因为大量c a 、m g 存在会抑制等离子体的离子化作用， 而且提取液中金属离子含量高时还需要大量的稀释1 2 5 ，其步骤见表1 2 。 4 重庆大学硕士论文 1 总论 表1 2 欧共体物质标准局提出的b c r 逐级提取法 t a b l 2b c rt h r e e - s t a g ep r o c e d u r ep r o p o s e db yt h ee cm a t e r i a ls t a n d a r d sb o a r d 步骤重金属形态分试剂 体积温度 萃取时阃步骤试剂萃取时阃 级(ml)( ) 水溶态、可交 o 1 l m o l ，i 。4 0 换态、碳酸盐 c h 3 c 0 0 h 结合态( b i ) f e - m n 氧化物o 1 m o l ln h 2 0 h h c l柏 结合态( b 2 ) ( 用2m o l f l h n 0 3 调 2 p h 至 有机物和硫化8 8 m o l lh 2 0 z1 0 物结合态8 s m o t l h 2 0 2 1 0 3( b 3 ) i m o l f l n h 4 0 a c ( 用 5 0 2 m o l l h n 0 3 调p h 至 2 1 2 2 a = 5 3 0 r p m ，震荡1 6 h ( 过 夜) ；4 0 0 0 r p m 离心 1 5 r a i n 分钟，取出一 定量上清液、过滤， 待测；残留物加入 2 0 m l 去离子水清 洗，离心1 5 m i n 。 残留物留待第二步 使用 2 2 a = 5 3 0 r p m 。震荡1 6 h ( 过 滤) ；4 0 0 0 r p m 离心 1 5 m i n 分钟，取出一 定量上清液、过滤， 待测；残留物加入 2 0 m l 去离子承清 洗，离心1 5 r a i n 所剩残留物留待第 三步使用。 2 2 - - 1 = 5 消解l h ( 偶尔震动、 8 5 - + - 2消解l h ( 水浴) 8 5 - 圭2消解l h ( 水浴) 2 2 - + 5 3 0 r p m , 震荡1 6 h ； 4 0 0 0 r p m 离心1 5 m i r 分钟，取出一定量上 清液、过滤。待测。 注：残渣态的计算采用总量减去上述的几种形态的含量 b c r 法与t e s t i e r 法相比，具有时间较短的优点，所以本论文采用b c r 法进行分 析 5 重庆大学硕士论文 1 总论 1 2 5 影响植物吸收镉的因素 重金属进入土壤后，会在土壤中积蓄，不同的土壤特性会对土壤的生物有效 性( 重金属的生物有效性是指重金属能对生物产生毒性效应或被生物吸收的性质， 包括毒性和生物可利用性) 2 2 1 产生不同的影响，改变植物对重金属的吸收情况。 土壤特性 金属离子在土壤中会进行一系列络合、吸附、解吸、迁移等物理化学反应， 这些过程决定着金属离子在土壤中的有效性和分散性，在土壤中只有溶解性的和 可交换态形式的离子可直接被作物吸收汹1 ，土壤的性质影响有效金属离子的浓度， 如p h 值、有机物含量、碳酸盐含量等等。如通常认为，p h 值升高会引起土壤对金 属吸附量的增加，从而使植物的吸收量下降。 有机质对土壤中重金属的作用 有机质可改变溶液重金属的存在状态，或改变吸附体的表面性质而影响重金 属的吸附。有机质能增加或抑制重金属的吸附，或对吸附不产生明显作用。张 敬锁等研究了在土壤中施入有机肥可减缓c d 污染对作物的危害，指出有机质有 很大的比表面积，对c d 2 + 有强烈的吸附作用，更主要是有机质分解产生的腐殖酸可 与土壤中的c d 2 + 形成螯合物沉淀。有机质也可与c d 2 + 形成高稳定性的可溶性物质， 能大大提高土壤中c d 2 + 浓度，但不增加植物的吸收，而形成小分子的可溶性络合物 时，却能提高植物对c d 的吸收。因此利用有机质作为c d 污染土壤的改良剂时，应引 起注意嘲。 根际环境 根际微区由于根系分泌物的存在，在物理、化学、生物特性方面产生有异于 土体现象。重金属发生酸碱反应、氧化还原反应、络合、离解反应，以及吸附解 吸行为，导致重金属形态变化，从而改变其生物有效性和生物毒性唧。由于根分 泌物的分子量低，可以在土壤中移动，导致根区微生物活性增强。可溶性根分泌 物通过络合阳离子，可能会成为金属载体，促进根附近金属的可溶性。如：禾本 科植物缺f e 时，根系分泌麦根酸类植物f e 载体，与f e 3 + 形成稳定性很高的络合物， 增加植物对f e 的吸收。 重金属复合污染时的交互作用 研究表明c d 、p b 、c u 、z n 和a s 等5 元素交互作用时，证明交互作用促进了c d 、 p b 、z i l 的活化，而增加植物的吸收，对a s 反而有所抑制。以c a 为例；共存元素对 c d 的吸附和解吸均有影响，p b 、c u 、豇和a s 浓度增加有利于土壤c d 的解吸，有7 0 以上的吸附c d 可以被解吸下来，进入土壤溶液当c d 与p b 交互作用时，p b 可能会 夺取c d 在土壤的吸附位而提高土壤中c d 的有效性，或者取代根中吸附的c d ，促进 根中滞留的c a 的活性，而进一步向茎叶中迁移。 6 重庆大学硕士论文 1 总论 交互作用与p h 值密切相关，当p h 较低时，土壤中重金属可溶态含量增加，植物 对污染物的吸收量增加，元素间交互作用就强。反之亦然。通过复合污染研究， 证明多离子共存更接近现实条件，而过去根据单元素试验制定的环境质量标准， 没有充分考虑多种金属离子共存时的交互作用，与实际情况有差异。 除以上提到的几个影响因素外，土壤的营养成份含量、氧化还原作用、温度 及时间等因素也会不同程度地影响金属的有效性。只是在不同条件下所起作用不 同。我们可以利用这些因素，适当控制植物对重金属的吸收，从而减少重金属对 食物链的危害。 1 2 6 水溶性有机质对镉形态的影响 水溶性有机质( d i s s o l v e do r g a n i cm 甜d o m ) 【3 0 】是土壤和自然水体中一种重要 的、很活跃的化学组分，能影响成土过程，环境的酸碱特性，污染物质的溶解、 吸附、解吸、迁移和生物毒性、微生物的活性、营养物质的有效性等。 水溶性有机质( d o m ) 主要指能够溶解于水中的有机质，如天然水体中的有 机质、土壤溶液中的有机质、土壤和有机肥中能被水浸提的有机质。其操作定义 为：用水提取，可以通过0 4 5 u m 孔径滤膜，大小和结构不同的有机分子的连续体1 3 l l 。 一般认为，秸秆和腐殖质是土壤d o m 最重要的来源。d o m 的浓度通常用溶解性有 机碳( d o c ) 来衡量，一般土壤来源不同，d o c 含量也不同，d o m 仅占土壤有机碳 总量的很小部分，但对土壤重金属的吸附行为起着重要作用。 最近的研究表明【3 2 1 ，土壤d o m 比固相有机质具有更多的活性点位，是土壤生 态系统中一种重要的、活性组分，能够充当污染物的“配位体”和“迁移载体”，使有 机和无机污染物的水溶性和迁移性提高。d o m 可以通过与土壤、水体和沉积物中 金属离子、氧化物、矿物和有机物之间的离子交换、吸附、氧化还原等反应，改 变重金属活性，迁移规律、生物毒性及空间分布 3 0 l 。d o m 与重金属等污染物相互 关系研究近年来已成为国际上研究热点，但其机理尚不清楚；国内目前对这方面 的研究尚处于起步阶段，涉及相关机理的研究还很少。 1 3 论文的主要研究内容 论文的主要研究内容有： c d 、z n 及复合污染对三种豆类胚根生长的影响 选取三种常见的豆类种子为供试材料，研究c d 、z n 及其复合污染对其的发芽 及胚根生长的影响。 ( 至) c d - z n 复合污染对绿豆苗吸收镉的影响 选取一种供试土壤，食用绿豆为供试对象，研究在某一镉污染水平下，随z n 污染的加剧，对绿豆苗吸收镉的影响。 7 重庆大学硕士论文 1 总论 镉污染土样对绿豆苗吸收镉的影响 以两种土样作为供试土壤，食用绿豆为供试对象，研究在不同镉污染水平下， 植物吸收镉的变化情况。 镉污染加剧对土壤镉形态的影响 土壤镉的形态对其生物有效性有着重要的意义，本实验通过考察不同镉污染 水平( 外源添加) 的土壤，探讨各水平下镉各形态的含量。 可溶性有机质( d o m ) 对土壤镉形态的影响 d o m 在土壤有机质中虽然只占很小比例，但是对镉的生物有效性却有重要影 响。本论文选用稻杆发酵后产生的d o m ，研究加入不同体积的d o m 对土壤镉形态 的影响。 d o m 对藤菜吸收镉的影响研究 在研究了d o m 对土壤镉形态的影响的基础上，采用盆栽实验，进一步探讨在 d o m 的影响下，蔬菜吸收镉的情况。 重庆大学硕士论文 2 实验方法 2 实验方法 2 1 土壤及植物中镉的测量 由于镉的危害较为严重，故对镉的测定方法的研究一直受到分析化学工作者 的重视，由于灵敏度和选择性的限制，能用于实际样品测定的方法较少，主要有 原子吸收法、i c p m s 分析法、分光光度法。原子吸收法条件较为苛刻，重现性不 好：日本和欧盟国家采用i c p m s 分析，但是对国内用户而言，仪器成本太高：分 光光度法实验条件较为简单，重现性较好，方便中小企业车间检验和学校实验室 使用。该论文测定总镉含量时分别采用了镉碘化钾罗丹明b 聚乙烯醇明胶体系 分光光度法和镉- 碘化钾罗丹明b 分光光度法，但由于前者在测定时7 2 2 型分光光度 计的读数很不稳定，得出的标准曲线相关系数误差太大，故选取了镉碘化钾罗丹 明b 分光光度法。该方法实验条件容易控制，重现性较好，实验结果准确度、灵敏度 较高，符合测定的要求。 2 1 1 标准曲线的绘制 准确移取镉混合标准使用液0 0 、o 5 、1 0 、1 5 、2 0 m l 于2 5 m l 容量瓶中，依 次加入l m ll m o l l h 2 s 0 4 溶液和7 m l 碘化钾一抗坏血酸溶液，摇匀，静置2 3 m i n ， 再加4 r o l l 聚乙烯醇( p v f o l 2 4 ) 溶液，摇匀，沿管壁缓慢加1 0 m l 0 0 5 罗丹明b ， 静置l m i n ，再慢慢摇动试液，用蒸馏水稀释至刻度，摇匀，静置1 5 2 0 m i n 。用l e n a 比色皿在6 1 0 r i m 波长处，以试剂空白为参比，按测定条件由低到高浓度顺次测定标 准溶液的吸光度，然后根据浓度和吸光度的关系得出标准曲线。 实验所得数据如表2 1 所示。 表2 】标准曲线数据 t a b 2 1t h ed a t ao f s l a n d a r dc u i v e 根据数据记录可得到标准工作曲线如图2 1 所示。 由图2 1 可知，可取0 0 0 0 1 0 u g m l 范围求得回归方程y = a + b x 。回归方程为： a = 5 9 1 5 c + 0 0 2 0 2 ，该方法灵敏度高，适用于微含量组分的测定，相关系数t = o 9 9 6 1 9 重庆大学硕士论文2 实验方法 o 6 o 5 0 4 o 3 0 2 o 1 o 0o 0 2 0 0 4 0 0 6o 0 8 0 1 c ( m g l ) 图2 1 标准曲线 f i 醇1s t a n d a r dc i v e 2 1 2 土壤全镉的测定 主要试剂及有关配方 镉标准储备液( o 5 0 0 r n g m l ) ：准确称取0 5 0 0 0 9 ( 精确至0 0 0 0 2 9 ) 光谱纯金属镉 粒子，放入5 0 m l 烧杯中，加入2 0 m l 硝酸溶液，微热溶解，冷却后转移至1 0 0 0 m l 容量瓶中，用蒸馏水定容至标线，摇匀 镉混合标准使用液( 1 1 t g m l ) ：用移液管准确量取2 m l 镉标准储备液，转移至 1 0 0 0 m e 容量瓶，用蒸馏水定容至标线，摇匀。 土样：经风干后，除去其中的石子和动植物残体等异物，用木棒研磨压碎， 通过2 r a m 尼龙筛( 除去2 m r n 以上的砂砾) ，混匀，用木棒将通过2 m m 尼龙筛的土样研 磨至全部通过孔径0 ，1 4 9 r a m ( 1 0 0 目) 尼龙筛。 罗丹明b 水溶液( o 0 5 ) ：准确称取0 0 5 克罗丹明b ，溶于1 0 0 m l 容量瓶中，用 蒸馏水定容至标线，摇匀。 碘化钾一抗坏血酸溶液：在浓度为2 0 的碘化钾溶液中加人适量抗坏血酸( 使 溶液中抗坏血酸的质量分数为凹，防止碘离子被氧化，贮于棕色瓶中，可保存一 周。 聚乙烯醇( p v a ) 溶液( 1 哟：称取1 0 9 聚乙烯醇，用蒸馏水浸泡，溶胀后缓慢 加热，并搅拌0 5 h ，至聚乙烯醇完全溶解，继续加热，并搅拌5 7 m i n ，移入1 0 0 0 m l 容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度，置于冰箱中保存 王水：硝酸：盐酸( v v ) = l ：3 。 l o 重庆大学硕士论文2 实验方法 高氯酸。 实验所用试剂均为分析纯，所用水为蒸馏水。 主要实验仪器 7 2 2 型分光光度计，聚四氯乙烯烧杯，移液管，电热板，烧瓶，烧杯玻璃棒， 漏斗，电炉。 方法 与h n 0 3 + h c l 0 4 + h f 常压消化法和h n 0 3 + h c l 0 4 + h f 密闭容器压力消化法相比， 经王水+ h c l 0 4 消化法处理过的土壤呈灰白色且消化完全，故采取王水+ h c l 0 4 消 化法。称取通过0 1 4 9 r a m 孔径尼龙筛的风干土5 o o 噜，置于1 5 0 m l 三角瓶中，用少 量水湿润样品，加王水2 0 m l ，轻轻插匀，盖上小漏斗，置于电热板上，在通风橱 中低温加热至微沸( 1 4 0 1 6 0 ) ，待棕色氮氧化物基本赶完后，取下冷却。沿壁 加人高氯酸1 0 2 0 m l ( 视样品中有机质的含量而定) ，继续加热消化产生浓白烟挥 发大部分高氯酸，三角瓶中样品呈灰白色糊状，取下冷却。用水约2 0 m i 就涤容器 内壁，摇匀，以中速定量滤纸过滤n 1 0 0 m l 容量瓶中，再用热水洗涤残渣3 4 次， 冷却后用水定容。按镉( i i ) - 碘化钾罗丹明b 分光光度法进行测量，重复进行三次 实验，记录实验结果。磁器口土样的全镉量，见表2 1 。 表2 2 磁器口土样全镉量 t a b l e 2 2t h et o t a lc di nc i q i k o us o i ls a m p l e 2 2 影响植物吸收镉的因素研究 2 2 1 土壤镉的形态变化 试验材料 实验土壤为进行处理过沙区磁器口附近三码头的土样( 以下称磁器口土样) ， 采用蛇形布点法( 适用于面积较大、地势不太平坦、土壤不够均匀，采样较多的 田块) ，选取了九个点取分样品。每个分样品现场采用由上层向下逐层采集的方法 采集表层( 0 2 0 c m ) 土壤大约2 k g ，采用四分法混合均匀后装入塑料袋，贴上标签 做好记录并送回实验室。在实验室中将样品倒在塑料薄膜上进行自然风干，当土 壤达到半干燥状态时，把土块压碎，除去石块或根杂质后铺成薄膜，在阴凉处自 然风干。取风干样品1 0 0 2 0 0 9 ，放在木板上用圆木棍碾碎，经反复处理后使样品 全部通过0 2 5 r a m 孔径的土壤用作土壤理化性质分析及镉总量的测定，用紫外光吸 重庆大学硕士论文2 实验方法 收光度法测镉时，土样必须全部通过o 1 4 9 m m ( 1 0 0 目1 尼龙筛。土壤的基本理化性 质见表2 2 所示。 表2 2 磁器口土样的理化性质 t a b l e2 2p h y s i c a la n dc h e m i c a lp r o p e r t i e so f c i q i k o us o i ls a m p l e 与土壤环境质量标准( g b l 5 6 1 8 - 1 9 9 5 ) 二级标准限值( 见表2 3 ) 相比可知， 土样中镉超标4 8 。 表2 3 土壤环境质量环境质量标准( 二级标准限值，m g k g ) t a b 2 3 t h els e c o n d a r ys t a n d a r di m i tv a l u e si n ( e n v i r o n m e n t a lq u a l i t ys t a n d a r df o rs o i l s ) ( m g k g ) 实验设计 土壤的镉处理浓度以镉浓度计，设计2 0 m g k g ，5 0 m g k g ，7 5 m g k g ，1 5 0 m g k g ， 2 2 5 m g k 9 5 个不同的镉污染水平，测量每个水平中镉的各种形态的含量，考察不同 形态的c a 随含量的增加的变化情况 试验方法 分别取5 份风干土样0 5 k g ( 过1 0 0 目筛) ，按实验设计加入己配好的c d c l 2 溶液， 在阴凉处静置l 星期，使其中的各成分达到平衡。从各样品称取l g _ - l 样，用b c r 连 续浸取法进行浸取，再对镉进行测定。每个水平重复三次。 测试方法 1 ) 土壤基本理化性质分析：速效磷- n a h c 0 3 浸提钥锑抗比色法，铵态氮靛酚兰比 色法，速效钾四苯硼钠比浊法，有机质水合热光电比色法，p h 值- p h 计测定， 重庆大学硕士论文2 实验方法 全盐量百分浓度法。使用仪器为北京市科益农土壤分析仪器厂生产的t f y - n 多功 能土壤分析仪。 2 ) 土壤中全镉的测定方法：镉( i i ) 碘化钾罗丹明b 分光光度法。 3 ) 土壤中镉各形态测量方法：将b c r 连续浸取法得到的浸取用镉( ) 碘化钾罗丹 明b 分光光度法测定。 2 2 2d o m 对土壤镉形态的影响 试验材料 试验所用土壤为磁器口土样。d o m 为稻杆发酵一星期所得，取发酵液，高速 离心机后取上层清液，通过0 4 5 j u n 滤膜制得试验所用镉为分析纯c d c h 2 5 h 2 0 。 试验设计 以添j i d o m 的体积计，设计5 个处理。处理1 ( 对照) ：0 m l k g ：处理2 ：l o m l k g ； 处理3 ：2 0n 1 u k g ；处理4 ：5 0m 】l i 【g ；处理5 ：1 0 0m l k g 。每处理重复3 次。 试验方法 取预先处理过的添加7 5 m g k g 的土样各5 0 0 9 ，按实验设计添加不同体积的 d o m ，混合均匀，在阴凉处风干，然后各称取1 9 土样，用b c i 涟续浸取法进行浸 取，测定各形态含量。 测试方法 1 ) d o m 中c o d 的测定：重铬酸钾氧化法。并按下式计算c o d 量： c o d c r ( 0 2 , m g l ) 邓0 - v 0 x c x 8 x 1 0 0 0 v ( 2 1 ) 式中：c - 前i 酸亚铁铵标准溶液的浓度( m o l l ) ； v 旷滴定空白时硫酸亚铁铵标准溶液的用量( m l ) ； v l 滴定水样时硫酸亚铁铵标准溶液的用量( i n l ) ； v 水样体积( m 1 ) ； 2 ) 土壤中镉各形态测量方法：将b c r 连续浸取法得到的浸取用镉( n ) - 碘化钾罗丹 明b 分光光度法测定 2 3c d z n 复合污染对豆类生长的影响 2 3 1c d 、z n 及复合污染对三种豆类胚根生长的影响 试验材料 供试种子为绿豆、黄豆和豌豆，均采用食用种子。 试验所用镉和锌为分析纯c d c h 2 5 h 2 0 和z n c h 。 实验设计 采用水培试验。 培养水的处理浓度以镉、锌离子计，设计1 2 个处理，用蒸馏水先将 重庆大学硕士论文 2 实验方法 c d c l 2 2 5 h 2 0 和z n c l 2 配制成1 0 0 0 m g l 的母液，然后稀释为1 2 种溶液见表2 4 。 表2 4 水培养试验表 t a b l e2 4p l a no f c u l t i v a t i o nt e s ci nw a t e r 试验方法 挑选5 0 粒饱满的种子，用不同浓度的溶液在室温下浸泡9 小时后，排列于铺 有两层滤纸的培养皿中，以蒸馏水为对照组，设1 2 种重金属处理液，每皿加入重 金属溶液或蒸馏水；每组重复三次，保持温度在2 5 士1 0 c ，2 4 小时光照，保持滤纸 润湿，并纪录下发芽数。发芽后选取整齐一致的种芽1 5 个，每隔1 2 小时测定一 次胚根长度，每皿记录5 次。 数据处理方法 胚根长度用1 5 个种芽平均，然后再计算3 次重复的平均值。胚根伸长抑制百分 率按下式计算： 抑制百分率惭产l - ( 胚根平均伸长率x 寸照胚根平均伸长率) ( 2 2 ) 其中，胚根平均生长率( ) 等于由他* 1 0 0 为胚根长度，单位为c m ；t 为时间， 单位为d ) 。 2 3 2 不同镉污染水平下绿豆苗对镉的吸收情况 试验材料 试验土壤为磁器口土样，采用的绿豆为重庆的使用品种。 实验设计 土壤的镉处理浓度以镉浓度计，设计6 个处理，处理1 ( 对照) ：0 m g k g ；处理2 ： 2 0 m g k g ；处理3 ：5 0 m g k g ；处理4 ：7 5 m g k g ；处理5 ：1 5 0 m g k g ；处理6 ：2 2 5 m g k g 。 试验方法 采用盆载实验，土壤的镉处理浓度以镉浓度计，取6 份土样，每份5 0 0 9 ，按实 验设计加入镉溶液，分别取3 0 粒绿豆在室温下，用蒸馏水中浸泡1 2 d 时，种入处 理好的不同污染镉水平的土壤中，待出芽后选取长势一致的种子1 5 颗，分别在生 1 4 重庆大学硕士论文 2 实验方法 长3 天和7 天后进行采样测验。将样品用蒸馏水洗净后，在6 0 ( 2 的烘箱中烘2 4 j 时， 取出后用电子称称量其干重。 测试方法 将样品用王水- 硝酸混合消化法进行消化，消化后，用蒸馏水洗涤残渣，配成 5 0 m l 溶液采用镉( i i ) 碘化钾罗丹明b 分光光度法进行测量。 2 3 3 校园土样镉污染土样对绿豆苗吸收镉的影响 试验材料 试验采用土样为重庆大学校内土( 以下称校园土) ，取样和处理方法与磁器 口土样相同，其基本理化性质如表2 5 ，镉含量超过土壤环境质量标准中二级 标准限值( 见表2 3 ) 1 4 3 3 。所采用的植物为重庆常见的食用绿豆。 表2 5 校园土样的理化性质 t a b l e2 4p h y s i c a la n dc h e m i c a lp r o p e r t i e so f c a m p u ss o i l 实验设计 土壤的镉处理浓度以镉浓度计，设计6 个处理，处理1 ( 对照) ：0 m g k g ，处理 2 ：2 0 m g k g ，处理3 ：5 0 m g k g ，处理4 ：7 5m g k g ，处理5 ：1 5 0 m g k g ，处理6 ： 2 2 5 m g k g 。 试验方法 采用盆栽实验，土壤的镉处理浓度以镉离子计，取6 份土样，每份5 0 0 个g ，按 实验设计加入镉溶液，分别取3 0 粒绿豆在室温下，用蒸馏水中浸泡1 2 i x 时，种入 含不同污染镉水平的土壤中，待出芽后选取长势一致的种子1 5 颗，分别在生长3 天 和7 天后进行采样测验。将样品用蒸馏水洗净后，在6 0 ( 2 的烘箱中烘2 4 , j , 时，取出 后用电子称称量其干重。 测试方法 植物中镉的采用镉( i i ) 碘化钾罗丹明b 分光光度法测定。 2 3 4 磁器口土样c d - z n 复合污染对绿豆苗吸收镉的影响 试验材料 本实验使用土壤为磁器口土样，采用植物为重庆常见的食用绿豆。 实验设计 采用盆栽实验，土壤的锌处理浓度以锌浓度计，设计6 个处理，均置于镉浓度 重庆大学硕士论文2 实验方法 为7 5 m g , k g 。处理1 ( 对照) ：0 m g k g z n 2 + ，处理2 ： 0 m g k gz n 2 + ，处置j 1 3 ：2 0 m g k g z n 2 + ，处理4 ：5 0 m g k gz n 2 + ，处理5 ： o o m g a c gz n 2 + 每盆植物为1 5 株。 试验方法 取镉污染为7 5 m g k g 的土样各5 0 0 9 ，按试验设计将锌溶液喷入土样中，混合均 匀后，在阴凉处静置一星期，装入盆中。将已在蒸馏水中浸泡1 2 d , 时的绿豆3 0 颗 种入含不同污染锌水平的土壤中，待出芽后选取长势一致的种子1 5 颗，出芽7 天后 进行采样测验。将样品用蒸馏水洗净后，在6 0 的烘箱中烘2 4 8 , 时，取出后用电 子称称量其干重，再用王水硝酸混合消化法进行消化，消化后，用蒸馏水洗涤残 渣，配成5 0 m l 溶液采用镉一碘化钾罗丹明b 分光光度法进行测量。 测试方法 植物中镉的测定：镉( i i ) 碘化钾罗丹明b 分光光度法。 2 3 5c , d - z n 复合污染对绿豆苗吸收镉的影响 试验材料 本实验使用土壤为校园土样，采用植物为重庆常见的食用绿豆。 实验设计 采用盆栽实验，土壤的锌处理浓度以锌浓度计，设计6 个处理，均置于镉浓度 茭j 7 5 m g k g 。处理1 ( 对照) ：0 m g k g z n 2 + ，处理2 ： 0 m r d k gz n 2 + ，处理3 ：2 0 m g k g z n 2 + ，处理4 ：5 0 m g k gz n 2 + ，处理5 ：l o o m g k gz n 2 + 每盆植物为1 5 株。 试验方法 取锅污染为7 5 m g k g 的土样各5 0 0 9 ，按试验设计