不同絡合劑作用下的大豆對礦區鎘污染土壤的修復研究

摘 要：土壤是人類社會賴以生存和發展的基本要素，隨著現代經濟的高速發展，我國礦區土壤重金屬污染日益嚴重。該文試圖通過盆栽實驗，研究當地主要農作物大豆對礦區土壤中超標的鎘元素的富集情況，確定一條修復礦區鎘污染土壤的經濟、生態的方法。

關鍵詞：大豆 鎘污染 植物修復

中圖分類號：X131.3文獻標識碼：A文章編號：1674-098X（2013）05（a）-0088-01

近十幾年來，我國金屬礦山開采處于高速發展時期，礦山周邊土壤受到重金屬污染日益嚴重[1-2]。鎘作為毒性最強的重金屬元素之一，具有穩定、易累積等特點，對人體健康造成危害[3-4]。該文通過添加絡合劑的盆栽大豆實驗對礦區土壤中的鎘元素進行吸收、抽提，達到生態恢復的目的。

1 材料與方法

（1）實驗材料。實驗土源取自東北某礦業公司公司主導風向下風向垂直距離約1 km處的菜地，該菜地土壤環境中鎘含量超標。超積累植物選擇當地農作物大豆，絡合劑選取常見試劑EDTA和富里酸。

（2）實驗方法。取得土樣后，對土壤進行自然風干、搗碎、提取雜物、用2 mm篩篩選，同時測定其基本理化性質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，進行平行實驗，分別加入絡合劑EDTA、富里酸。大豆出芽后，用絡合劑進行灌溉，兩周澆一次，連續澆二次；二個月后澆第三次。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狀況。

（3）鎘的測定。實驗用苗洗凈根系，自然風干，然后在105 ℃下殺青0.5 h，70 ℃烘干稱量干重，計算含水量。植物的消解方法采取的是微波消解法，稱取植物0.3 g左右，加入10 mL硝酸，采用逐步升溫程序進行樣品消解處理。消解后的樣品定容到25 mL，采用ICP-MS進行測定。

2 結果與分析

通過前期實驗，得知該菜地鎘元素背景值為2.44 mg/kg。實驗測得在2種絡合劑澆灌后，大豆植株內總鎘的含量變化。

2.1 EDTA對大豆植株吸附鎘的影響

在大豆培養土壤中施加不同濃度EDTA，對大豆吸收重金屬鎘產生強烈影響，結果見表1所示。

實驗證明，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，大豆中鎘含量出現先增加后下降的趨勢，總體呈現增長趨勢。大豆各部位對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，EDTA與鎘絡合后，黃豆對鎘的吸收能力變強，往地上部分運輸的能力得到加強，黃豆豆粒富集了較多的鎘。

2.2 富里酸對大豆植株吸附鎘的影響

在大豆培養土壤中施加不同濃度富里酸，大豆植株內重金屬鎘的含量發生明顯變化，結果見表2所示。

實驗表明，隨著施加富里酸濃度的增加，大豆植株內鎘含量呈增長趨勢。大豆各部位對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，這說明富里酸增強了黃豆根對鎘的轉運能力，從而使黃豆葉不斷富集鎘。

3 修復效果預測

對比土壤中加入不同絡合劑的情況，對單位質量大豆吸收鎘的情況進行分析，選取吸收鎘元素最優情況。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。結果顯示，施加EDTA后大豆植株吸附土壤中鎘的能力最強。

假設礦山停止生產或搬遷后，周邊土壤中鎘元素不再增加。土壤經過EDTA改性后，每年產出的農作物全部運走，不參與下一年的鎘循環，可以預測連續種3年大豆后，當地土壤可達到國家標準，達到生態修復土壤的目的。

4 結語

在絡合劑的作用下，單位質量大豆對鎘污染礦區土壤的修復能力增強。該礦山公司關閉或搬遷后，當地土壤在EDTA的改性下，連續種植3年大豆達到土壤凈化的目的。因此，大豆可作為修復當地土壤鎘污染的理想植物。

參考文獻

[1]周濤發，李湘凌.金屬礦區土壤重金屬污染的植物修復研究現狀[J].地質論評，2008（4）：515-520.

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