（环境工程专业论文）植物化学调控剂对汞污染土壤的修复技术研究.pdf

西南大学硕士学位论文 摘要 植物化学调控剂对汞污染土壤的修复技术 研究 环境工程专业硕士研究生黄汝广 指导教师王定勇教授 摘要 重金属是土壤最主要的污染物之一，重金属污染士壤后会通过食物链危害人类健康。因而 对重金属污染土壤的修复治理技术已成为环境1 ：程化学领域的研究热点之一。目前对重金 属污染的土壤可通过物理、化学和植物修复技术等方法进行。其中植物修复技术是目前生态 环境效应最佳的一种治理技术，但其最大的缺点是修复周期较慢长。为此，本项目选择了羽 扇豆、金盏菊和芥菜3 种富集植物：硫代硫酸钠和表面活性剂2 种化学调控剂。通过盆栽试 验，研究了汞污染土壤在化学调控剂强化下的植物修复技术，旨在寻求一种治理汞污染土壤 的有效方法。 结果表明，不管是来受污染的土壤还是汞污染土壤，植物对汞的富集系数大小均为羽扇 豆 金盏菊 芥菜，汞污染土壤的羽扇豆富集系数高达1 2 8 2 ，对污染土壤具有较好的修复 效果；种植9 0 d 后加汞土壤的残留率大小为金盏菊 羽扇豆 芥菜，在9 0 d 望、叶h g 含量金盏菊 芥菜 羽扇 豆。污染土根h g 含量最高的还是羽扇豆为o 1 1 7 1 “g ，芥菜最低；茎、叶h g 含量最高的也是羽 7 西南火学硕l 学位论文羽崩显、金盏菊和芥菜对土壤汞的富集 扇豆为o 0 8 6 4 “g 幢，芥菜最低。说明羽扇豆h g 含量最高，其次金盏菊，芥菜最低。 表4 2 的结果表明，随着种植时间的延长，植物中h g 的绝对量也跟着增加，植物不同部位 对h g 的吸收量也存在差异。对于对照土而言，根吸收的绝对量占吸收总量的比例为1 0 左右t 6 0 d 比例为6 0 ( 金盏菊，芥菜) 。污染土在9 0 d 时根含h g 的绝对量羽扇豆 金盏菊 芥菜；茎， 叶含h e 的绝对量羽扇豆 金盏菊 芥菜。 结合上述两表说明，h g 主要存在于茎、叶中，但根中也有少量的比例。土壤添加1 0 0 i i l 眺g 浓度的h g 虽然可以改变植物吸收h g 的含量，但在根、茎、叶中的改变趋势相同。h g 在植物中 的迁移性取决于植物种类和土壤性质。污染土植物含h g 的绝对量大小为羽扇豆 金盏菊 芥 菜，值分别为o 4 0 6 9 皓和i a m ，o 3 2 9 0 鸺，p l a n t 和o 1 5 9 5 嵋，p l a n t 。 4 3 三种植物之间的土壤h g 的残留率 4 3 1 土壤h g 的含量 表4 - 3 土壤h g 的含量( m 舭g ) 1 - a b l e4 0 a b s o r p n o n n t e m so f h g 证s o n ( m 吕，l ( g ) 表4 3 表明，随着种植时间的延长土壤h g 的含量逐渐减少。对照十经过9 0 dh g 含量大小羽 扇豆 芥菜 金盏菊：污染土经过9 0 d h g 含量大小羽扇豆 芥菜 金盏菊。这说明不管是对照 土还是污染士都是羽扇豆的修复能力最强，金盏菊修复能力晟弱。 4 3 2 土壤h g 的残留率 土壤中汞的残留率是评价十壤修复效果的重要指标对土壤中汞采用连续化学浸提的方 法，分别测定受污染土壤( 加h g n 0 3 处理土壤) 作为对照土壤汞含簧( “o ) 和受污染土壤( 加 h g n 岛处理土壤) 种植植物后土壤汞残留含量( w 。) ，以此分析汞在十壤中转化的差异。将种 植植物后土壤汞残留含量( w 。) 与对照土壤汞量( w 。) 与相比其比值( z ) 即为十壤中汞的残留率。 残留率如一f 式计算：z = ( w 。w o ) 1 0 0 8 西南大学硕士学位论文羽扇豆、金箍菊和芥菜对土壤汞的富集 ； v 爵 函 嚣! 图4 3 对照土的h g 的残留系数 f i g u 佗4 3 岫d i s t l i r b c d i lr 髓l d u 髓c m c i to f h g v 糌 砸 莲! 图4 4 污染土壤的h g 的残留系数 f i g i l r c4 4c o n 啪i n a i 。d j lh gr i d u e sc 伍c i 明t 图4 3 为不添加汞土壤汞的残留率，所得结果表明随着三种植物在土壤中种植时间的延 长，土壤中汞的残留率不断降低，种植9 0 d 后不加汞土壤的残留率大小为金盏菊 羽扇豆 芥菜，它们分别为4 8 8 6 ，4 9 7 4 和6 2 1 3 。 图4 4 为种植9 0 d 后加汞土壤的残留率大小为金盏菊 芥菜，它们分别为 4 4 4 1 ，3 6 4 1 和3 4 9 0 。 图纯种植9 0 d 后加h g 土壤的植物富集系数大小为羽扇豆 金盏菊 芥菜它们分别为 1 2 8 2 ，6 6 0 和3 8 8 。比较两图，可以发现对照土和污染土壤都是羽扇豆的富集系数最大 它对汞的吸附积累能力最强，汞污染十壤的羽扇豆富集系数达到1 2 8 2 ，大于小叶白杨树叶 富集系数8 6 5 和英竹桃2 5 ，对污染十壤具有较好的修复效果。 4 5 小结 ( 1 ) 对照土和污染土壤都是金盏菊的生物蛙最火，生物量为6 4 9 9 和6 2 8 9 其他两值相差不大 说明土壤添加1 2 i i l g ，l ( gh g 后不影响植物的生k 。 ( 2 ) h g 主要存在于茎、叶中。但根中也有少量的比例。h g 在植物中的迁移性取决于植物种类 和土壤性质。污染土植物含h g 的绝对量人小为羽扇豆 金盏菊 芥菜。值分别为 0 4 0 6 9 腭，p l t ，0 3 2 9 0 蚓p l a l l t 年口o 15 9 5 p p l a n t 。 ( 3 ) 种植9 0 d 后加汞土壤的残留率大小为金盏菊 芥菜，汞污染十壤的羽扇豆富集系数达到1 2 8 2 ， 对污染土壤具有较好的修复效果。 西南大学硕：i 二学位论文 化学调控刑对植物修复的影响 第5 章化学调控剂对植物修复的影响 5 1 化学调控剂硫代硫酸钠对植物修复的影响 5 1 1 土壤添加浓度为1 0 0 9 l ( g 硫代硫酸钠后对植物修复的影响 5 1 1 1 三种植物之间的生物量 图5 1 得出，不添加h g 对照土的植物生物量；随着时间的增加，三种植物的生物量也随 着增大：比较三种植物的三种不同时期，植物生物量金盏菊生物量最大；9 0 d 取样金盏菊，芥 菜和羽扇豆生物量分别为7 5 9 9 ，5 7 0 9 和4 6 7 9 金盏菊生物量远大于其他两者。 图5 2 得出，添加h g 污染土壤的植物生物量，三种不同时期都是金盏菊的生物量最大， 9 0 d 取样，金盏菊，芥菜和羽扇豆生物量分别为8 2 5 3 9 ，6 3 8 8 9 和4 。7 6 3 9 。 不加 。 ! 金盏菊 。i盈芥菜一 差蔓二震一漶 旨i暖瑁圜 匡二l 嚣疆四 甚4 匡r 圉匿阏匪；臻l 塞划 、匪：i 豳l 除n巨蓦嘲塔划 ：l 蕊。l 剖一魔 1 0 8 6 4 = 金盏菊 置芥菜 。羽扇豆 羹一鱼 7 5 t d 图5 1 对照植物生物量图5 2 污染土植物生物量 f i g u r e 5 一lu n d i s t u r b e ds o i lp l 锄l b i o m 舔sf i g u r e5 2c o n t a m i n a t e ds o i lp 1 越tb i o m 笛s 比较两图，可以发现对照土和污染土壤都是金盏菊的生物量最大。加1 o o g k 9 1 硫代硫酸 钠后不影响植物的生长。 5 1 1 2 三种植物之间的叶、茎和根的h g 含量 表5 1 的结果表明，不同土壤中植物各部位的吸收量有所不同。污染土中植物各部位的吸 收量明显高于对照土，这与污染土h g 值较高有一定的联系，即在污染条件下，污染土中植物 可吸收利用的h g 即植物有效态h g 较对照士紫色十要多。在9 0 d 根h g 含量芥菜 金盏菊 羽扇 豆；在9 0 d 茎、叶h g 含量羽扇豆 金盏菊 芥菜。在9 0 d 污染土根h g 含量最高的还是金盏菊为 o 1 0 7 3 陷倌，羽扇豆最低；茎、叶h g 含量最高的也是羽扇豆为o 1 2 9 6 心g ，金盏菊最低。 表5 2 的结果表明，随着种植时间的延k ，植物中h g 的绝对煞也跟着增加，植物不同部位 对h g 的吸收量也存在差异。对于对照土而肓，根吸收的绝对量t l i 吸收总量的比例为 6 8 1 7 4 ，6 0 d 比例为4 9 7 ( 金盏菊，芥菜) 。污染十在9 0 d 时根含h g 的绝对量金盏菊 羽 扇豆 芥菜：茎、叶含h g 的绝对量羽扇豆 芥菜 金盏菊。 2 1 挈 表5 一l 植物对h g 的吸收量( p g 倌) t 如1 e5 - 1 a b s o r p t i o nc o n t e n t so f h gi np l a n t ( p g 幢) 表5 2 植物各部位h g 占总吸收量的百分比) t a b l e5 2p e r c e r l 乜g eo f a b s o r p t i o nc o n t e n t si nd i 位r e n tp a r to f p l 知t 惭) 结合上述两表说明，h g 主要存在于茎、叶中，但根中也有少量的比例。种植9 0 d 污染土植 物含h g 的绝对量大小为羽扇豆 金盏菊 芥菜，值分别为o 5 9 8 0 雌，p i a n t o 3 7 9 2 p g ，p i t 和 0 3 7 5 9 嵋，p i t 。污染土壤植物茎、叶含h g 绝对量的增加量人于根含h g 绝对量的增加量。 表5 2 与表4 - 2 相比，植物含h g 绝对量也显著大干未添加硫代硫酸钠时植物含h g 的绝对量。 这种改变表明十壤添加化学调控剂1 0 0 毋g 浓度的硫代硫酸钠对植物的修复有显著的促进作 用。它的加入改变土壤的性质，打破了土壤h g 存在形态原有的动态平衡促使部分酸容态碱 溶态残留态h g 向有利于植物稀少的水容态等活形态h g 转化，植物吸收h g 不断增加，造成土壤 西南大学硕：卜学位论文化学调控剂对植物修复的影响 中h g 宙量减少，从而达到修复h g 污染土壤的目的。 5 1 1 3 比较三种植物之问的土壤h g 的残留率 5 1 1 3 1 土壤h g 的含量 表5 3 表明随着种植时间的延长土壤中h g 的含量逐渐减少。对照土经过9 0 d h g 含量大小 羽扇豆 金盏菊 芥菜；污染土经过9 0 dh g 含量大小羽扇豆 金盏菊 芥菜。这说明污染土中 土壤添加化学调控剂1 o o 班g 浓度的硫代硫酸钠后，种植羽扇豆的土壤h g 的含量最少，表明羽 扇豆修复能力最强，而芥菜修复能力艟弱。与表4 3 相比同一种植物在同一时间段添1 0 0 舭g 浓度的硫代硫酸钠后，土壤中h g 的含量明显降低，从而说明浓度为1 o o 啦g 的硫代硫酸钠对植 物修复污染土壤中的h g 有明显的促进。 表5 - 3 土壤h g 的含量( m 舭曲 t a b l e5 - 3 a b s o r p t i o nc o n t c n t so f h gi ns o i l ( u g m g ) 5 1 1 3 2 土壤h g 的残留率 土壤中汞的残留率是评价土壤修复效果的重要指标。图5 3 为不加h g 十壤( 对照十) 添 加1 9 k f l 硫代硫酸纳土壤汞的残留率，所得结果表明随着三种植物在二 ：壤中种植时问的延长， 土壤中汞的残留率不断降低，种植9 0 d 后不加汞土壤的残留率大小为羽扇豆 芥菜 金盏菊， 它们分别为4 5 2 2 6 1 2 6 和6 6 2 7 。 图5 4 为加汞士壤( 污染士) 的残留率大小为羽扇豆 金盏菊 芥菜，它们分别为 6 3 7 7 ，3 9 3 2 和2 2 1 2 。 图5 6 种植9 0 d 后加h g 土壤的植物富集系数人小为羽扇豆 金盏菊 芥菜，它们分别为 2 3 ，9 5 。8 2 8 和7 7 8 。比较两图，可以发现对照土和污染土壤都是羽扇豆的富集系数最人 它对汞的吸附积累能力最强，汞污染十壤的羽扇豆富集系数达到2 3 9 5 ，大于小叶白杨树叶 富集系数8 6 5 和英竹桃2 5 对污染十壤具有较好的修复效果。 图5 5 ，图5 6 与图5 3 图5 4 相比较；加汞十壤的植物富集系数羽扇豆展大，它对汞的 2 4 撕o 西南火学硕士学位论文化学调控剂对植物修复的影响 吸附积累能力最强，本研究表明土壤添加1 9 k g 一硫代硫酸纳提高了土壤汞的生物有效性，从 而显著地促进植物对土壤汞的吸附积累效果，而且对羽扇豆的促进作用大于芥菜金盏菊。 5 1 2 土壤添加浓度为5 o o g l ( g 硫代硫酸钠后对植物修复的影响 5 1 2 1 三种植物之间的生物量 由图5 7 得出，不添加h g 对照土的植物生物量；随着时间的增加，三种植物的生物量也 随着增大；比较三种植物的三种不同时期，植物生物量金盏菊生物量最大：9 0 d 取样金盏菊， 芥菜和羽扇豆生物量分别为7 5 0 5 9 ，6 5 4 1 9 和4 4 1 6 9 金盏菊生物量远大于其他两者。 图5 8 得出，添加h g 污染土壤的植物生物颦，三种不同时期都是金盏菊的生物量最大， 9 0