酸性镉污染土壤钝化修复对叶菜累积镉特征影响研究

来源 :中国农业科学院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:gongwj123
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我国超过16.7%的耕地土壤受到重金属污染,其中镉是污染范围最大的重金属,直接对农产品质量安全构成威胁。在农田土壤重金属污染修复方法中,原位钝化修复因具有成本低廉、效果显著等特点,被广泛应用。其中钝化修复剂多以石灰类、磷酸盐类、黏土矿物等为主,主要用于以水稻为模式作物的南方酸性稻田镉污染的治理。但南方地区也是蔬菜的重要产地,以蔬菜为模式作物的修复研究相对较少。蔬菜栽培模式区别于水稻淹水-晒田等干湿交替模式,同时由于其生长期较短,需要钝化材料在短期之内快速发挥作用,对钝化修复的要求也相应较高。因此,本研究选用常见的5种叶菜(油菜、小白菜、油麦菜、生菜与菠菜)开展盆栽试验,以叶菜可食部镉与土壤有效态镉为核心指标,研究含钙、含磷与黏土矿物(包括改性材料)的钝化修复效果,为蔬菜的安全生产和受污染耕地安全利用及修复治理提供科学依据。本研究主要结果如下:钝化剂钝化修复效果试验表明:CaO、Ca(OH)2、CaCO3、钙镁磷肥、羟基磷灰石、过磷酸钙、海泡石、坡缕石和巯基改性坡缕石九种钝化剂均可降低油菜、小白菜与油麦菜中镉含量,达到食品安全国家标准。其中尤以巯基改性坡缕石钝化效果最为显著,与对照比,油菜地上镉含量减少68.37%-72.49%,小白菜地上镉含量在0.2%与0.3%剂量下分别降低50.86%与48.63%,油麦菜地上镉含量降低58.82%-67.64%。巯基改性坡缕石对土壤有效态镉也表现出显著的钝化效果,与对照相比,降低34.93%-46.07%,其它钝化剂的修复效果均小于巯基改性坡缕石。九种钝化材料均一定程度升高了土壤pH。油菜与油麦菜的富集系数在施加钝化剂后明显下降,叶菜对镉吸收量降低,小白菜为低累积品种对土壤镉的吸收累积量较小。钝化剂钝化修复稳定性试验表明:CaO,Ca(OH)2,CaCO3、钙镁磷肥,羟基磷灰石,过磷酸钙、海泡石,坡缕石,巯基改性坡缕石,九种钝化剂钝化修复稳定性存在差异。生菜可食部镉含量除巯基改性坡缕石处理组外均高于对照组。菠菜各处理可食部镉含量也仅巯基改性坡缕石处理组达到食品安全国家标准。土壤有效态镉在巯基改性坡缕石处理下显著降低,其它处理虽呈下降趋势但效果不显著,整体表现为巯基改性坡缕石比其他钝化剂的修复稳定性更优。钝化剂修复效应动态变化试验表明:在油菜与生菜不同生长时期,坡缕石与巯基改性坡缕石均可降低可食部镉含量,并随叶菜生长镉含量呈先降低后升高再逐渐平稳的趋势。钝化剂中巯基改性坡缕石钝化效果优于0.5%坡缕石,0.5%坡缕石钝化效果优于0.2%坡缕石。同时,巯基改性坡缕石处理显著降低叶菜茎叶中镉含量,与对照相比,油菜茎与叶镉含量分别降低75.6%与78.9%,生菜茎与叶镉含量分别降低49.5%与54.7%。叶菜不同叶片镉含量在钝化剂作用下均下降,巯基改性坡缕石处理下叶片镉含量达到最低值,而坡缕石处理组的叶片由外向内镉含量逐渐降低。在叶菜生长期间,土壤有效态镉呈先下降后上升趋势,其中巯基改性坡缕石处理土壤有效态镉含量最低。添加钝化剂使土壤pH在叶菜生长时期虽逐渐升高但整体增幅较小。整个研究结果表明,巯基改性坡缕石对污染土壤钝化修复效果最优,且稳定性最好,在低剂量下可使5种叶菜在任何生长阶段均达到食品安全国家标准,并且在不影响土壤酸碱度的前提下,对土壤有效态镉也表现出最优的钝化效果。
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