不同絡(luò)合劑作用下的大豆對(duì)礦區(qū)鎘污染土壤的修復(fù)研究

摘 要：土壤是人類(lèi)社會(huì)賴(lài)以生存和發(fā)展的基本要素，隨著現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，我國(guó)礦區(qū)土壤重金屬污染日益嚴(yán)重。該文試圖通過(guò)盆栽實(shí)驗(yàn)，研究當(dāng)?shù)刂饕r(nóng)作物大豆對(duì)礦區(qū)土壤中超標(biāo)的鎘元素的富集情況，確定一條修復(fù)礦區(qū)鎘污染土壤的經(jīng)濟(jì)、生態(tài)的方法。

關(guān)鍵詞：大豆 鎘污染 植物修復(fù)

中圖分類(lèi)號(hào)：X131.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674-098X（2013）05（a）-0088-01

近十幾年來(lái)，我國(guó)金屬礦山開(kāi)采處于高速發(fā)展時(shí)期，礦山周邊土壤受到重金屬污染日益嚴(yán)重[1-2]。鎘作為毒性最強(qiáng)的重金屬元素之一，具有穩(wěn)定、易累積等特點(diǎn)，對(duì)人體健康造成危害[3-4]。該文通過(guò)添加絡(luò)合劑的盆栽大豆實(shí)驗(yàn)對(duì)礦區(qū)土壤中的鎘元素進(jìn)行吸收、抽提，達(dá)到生態(tài)恢復(fù)的目的。

1 材料與方法

（1）實(shí)驗(yàn)材料。實(shí)驗(yàn)土源取自東北某礦業(yè)公司公司主導(dǎo)風(fēng)向下風(fēng)向垂直距離約1 km處的菜地，該菜地土壤環(huán)境中鎘含量超標(biāo)。超積累植物選擇當(dāng)?shù)剞r(nóng)作物大豆，絡(luò)合劑選取常見(jiàn)試劑EDTA和富里酸。

（2）實(shí)驗(yàn)方法。取得土樣后，對(duì)土壤進(jìn)行自然風(fēng)干、搗碎、提取雜物、用2 mm篩篩選，同時(shí)測(cè)定其基本理化性質(zhì)及重金屬含量背景值。于陶瓷盆中裝土5 kg，共分二組，每組10個(gè)，進(jìn)行平行實(shí)驗(yàn)，分別加入絡(luò)合劑EDTA、富里酸。大豆出芽后，用絡(luò)合劑進(jìn)行灌溉，兩周澆一次，連續(xù)澆二次；二個(gè)月后澆第三次。EDTA濃度系列為0.5 mmol/L、1.0 mmol/L、3.0 mmol/L、5.0 mmol/L；富里酸濃度為20 mg/L、40 mg/L、60 mg/L、80 mg/L。

試驗(yàn)期間定期澆水，保持70%的田間持水量，期間觀察并記錄苗期的生長(zhǎng)狀況。

（3）鎘的測(cè)定。實(shí)驗(yàn)用苗洗凈根系，自然風(fēng)干，然后在105 ℃下殺青0.5 h，70 ℃烘干稱(chēng)量干重，計(jì)算含水量。植物的消解方法采取的是微波消解法，稱(chēng)取植物0.3 g左右，加入10 mL硝酸，采用逐步升溫程序進(jìn)行樣品消解處理。消解后的樣品定容到25 mL，采用ICP-MS進(jìn)行測(cè)定。

2 結(jié)果與分析

通過(guò)前期實(shí)驗(yàn)，得知該菜地鎘元素背景值為2.44 mg/kg。實(shí)驗(yàn)測(cè)得在2種絡(luò)合劑澆灌后，大豆植株內(nèi)總鎘的含量變化。

2.1 EDTA對(duì)大豆植株吸附鎘的影響

在大豆培養(yǎng)土壤中施加不同濃度EDTA，對(duì)大豆吸收重金屬鎘產(chǎn)生強(qiáng)烈影響，結(jié)果見(jiàn)表1所示。

實(shí)驗(yàn)證明，大豆具有富集土壤中鎘元素的能力，隨著添加EDTA濃度的增加，大豆中鎘含量出現(xiàn)先增加后下降的趨勢(shì)，總體呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)。大豆各部位對(duì)鎘元素的吸收程度不同，其含量分布為黃豆豆粒>黃豆莖>黃豆豆莢>黃豆根>黃豆葉。由此可見(jiàn)，EDTA與鎘絡(luò)合后，黃豆對(duì)鎘的吸收能力變強(qiáng)，往地上部分運(yùn)輸?shù)哪芰Φ玫郊訌?qiáng)，黃豆豆粒富集了較多的鎘。

2.2 富里酸對(duì)大豆植株吸附鎘的影響

在大豆培養(yǎng)土壤中施加不同濃度富里酸，大豆植株內(nèi)重金屬鎘的含量發(fā)生明顯變化，結(jié)果見(jiàn)表2所示。

實(shí)驗(yàn)表明，隨著施加富里酸濃度的增加，大豆植株內(nèi)鎘含量呈增長(zhǎng)趨勢(shì)。大豆各部位對(duì)鎘的吸收量為黃豆葉>黃豆莖>黃豆豆粒>黃豆豆莢>黃豆根。其中，黃豆葉中鎘的吸收量增幅最大，這說(shuō)明富里酸增強(qiáng)了黃豆根對(duì)鎘的轉(zhuǎn)運(yùn)能力，從而使黃豆葉不斷富集鎘。

3 修復(fù)效果預(yù)測(cè)

對(duì)比土壤中加入不同絡(luò)合劑的情況，對(duì)單位質(zhì)量大豆吸收鎘的情況進(jìn)行分析，選取吸收鎘元素最優(yōu)情況。按照每畝大豆的種植密度，核算出添加EDTA、富里酸后，大豆富集鎘最大值分別為72.97 g/ha、52.73 g/ha。結(jié)果顯示，施加EDTA后大豆植株吸附土壤中鎘的能力最強(qiáng)。

假設(shè)礦山停止生產(chǎn)或搬遷后，周邊土壤中鎘元素不再增加。土壤經(jīng)過(guò)EDTA改性后，每年產(chǎn)出的農(nóng)作物全部運(yùn)走，不參與下一年的鎘循環(huán)，可以預(yù)測(cè)連續(xù)種3年大豆后，當(dāng)?shù)赝寥揽蛇_(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到生態(tài)修復(fù)土壤的目的。

4 結(jié)語(yǔ)

在絡(luò)合劑的作用下，單位質(zhì)量大豆對(duì)鎘污染礦區(qū)土壤的修復(fù)能力增強(qiáng)。該礦山公司關(guān)閉或搬遷后，當(dāng)?shù)赝寥涝贓DTA的改性下，連續(xù)種植3年大豆達(dá)到土壤凈化的目的。因此，大豆可作為修復(fù)當(dāng)?shù)赝寥梨k污染的理想植物。

參考文獻(xiàn)

[1]周濤發(fā)，李湘凌.金屬礦區(qū)土壤重金屬污染的植物修復(fù)研究現(xiàn)狀[J].地質(zhì)論評(píng)，2008（4）：515-520.

[2]王崇臣，王鵬，黃忠臣.盆栽玉米和大豆對(duì)鉛、鎘的富集作用研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008（36）：10385-10386.