百合對土壤重金屬污染生物修復能力研究

譚聰麗 楊躍中

關鍵詞：重金屬；百合；生物修復；土壤

前言

土壤是人類以及動植物依賴生存的自然資源，也是大自然風化、石漠化變遷的一個印跡。在工業飛速發展的今天，各種工業和農業活動不斷發生和發展，主要的工業活動有采礦業、金屬冶煉、電鍍行業、發電，農業種植活動中化肥的使用、農藥的使用等，造成了土壤中重金屬的嚴重污染，成為了世界上最為嚴重的環境污染問題之一。

目前，對土壤重金屬處理的方法有很多。包括重金屬固化、熱處理、物理修復、化學修復、微生物修復、植物修復等多種方法。植物修復法是一種重金屬常用的方法，在不破壞土壤結構和微生物系統的條件下，利用植物根系對土壤中的重金屬進行吸收，然后輸送到植物上部進行固定，定期的對吸附完的植物進行收割，對重金屬污染土壤進行修復，減少土壤中的重金屬含量。

研究針對重金屬污染土壤，采用種植卷丹百合對土壤中的重金屬進行修復，對重金屬污染土壤進行采樣并種植卷丹百合，選擇自然生長良好開展種植修復實驗。通過對重點試驗污染區域的土壤重金屬含量進行檢測分析，分析土壤種植后的土壤、卷丹百合地上部分和地下部分的重金屬含量。對植物的富集系數和對土壤的重金屬的轉運系數進行了分析評價。驗證卷丹百合種植對土壤重金屬污染的生物修復能力及修復效果。

1實驗部分

1.1重金屬污染土壤重金屬含量

對東莞市某區域重金屬污染土壤進行取樣，采用五點取樣縮分法進行取樣，取樣深度為土壤表層20cm以下。每個點取樣3kg，把五點取樣土壤混合后縮分，得到的樣品自然風干后取樣進行檢測。單因子污染指數指標可以看出，有4種2重金屬的含量均超過了國家二級標準，分別為Cu、Zn、As、Cd。其中，重金屬Cu的污染指數最高，為12. 12，其次為Cd。綜合污染指數來看，數值為8.33，大于3，屬于土壤重金屬嚴重污染的范圍。

1.2實驗方法

將采集來的農田附近的受重金屬污染土壤和不受污染的土壤進行分裝種植上百合。分裝用的塑料盆尺寸為直徑30cm，高40cm，每種土壤分裝12盆。其中，種植30天和種植60天的各4盆，空白的不種植百合4盆。每盆施用15-15-15的復合肥作為底肥，施用量為N為200mg/kg、P2 05為80mg/kg、K20為130mg/kg。施用后每隔三天澆水一次，一周后進行百合的移栽。采用卷丹百合鱗莖進行種植，設定大棚實驗溫度為20℃，生長前期每3天澆水一次，生長期每隔1星期澆水一次，根據溫度和植物的生長情況進行調整種植管理。

1.3樣品取樣處理

對盆栽實驗的土壤進行取樣，然后放在陰涼處自然風干，調出樣品里面的石塊及雜質，用120目的試驗篩篩分，進行土壤理化性質檢測及重金屬含量的檢測。卷丹百合按照實驗周期進行根基土壤取樣，并對種植30天和60天的卷丹百合進行取樣，隨機選取植株生長良好的卷丹百合，分別取樣地上和地下部分，然后用蒸餾水清洗3次，晾干。然后再烘箱中殺青60min．溫度設置為105℃，然后粉碎后果120目的試驗篩，裝入自封袋保存待用。

1.4土壤重金屬含量及形態檢測

精確的稱取風干的土樣0.5g到消煮管中對樣品進行前處理，采用種酸消解法在石墨爐消解儀中進行消解。采用電感耦合等離子發射光譜儀ICP-AES測定土壤中Cu、Zn、As、Pb、Cd、Cr的含量。土壤中重金屬形態采用TESSier五步連續提取法進行檢測。檢測的形態包括可交換態、碳酸鹽結合態、鐵錳氧化態、有機結合態和殘渣態。檢測設備也采用電感耦合等離子發射光譜儀ICP-AES。

2結果與討論

2.1卷丹百合種植根基土壤重金屬總量變化

如圖1-圖3所示卷丹百合種植土壤中重金屬元素Cu、Zn、As、Cd含量變化。在卷丹百合種植前后Cu、Zn含量變化如圖1所示。可以看出，在種植了30天和60天后的土壤，對照空白和原土，土壤中Cu、Zn的含量有所下降。種植30天后，土壤中Cu的含量降低比例為15.58%，變化較為明顯，分析原因，可能是與原土的本地值較高有關。在卷丹百合種植前后As含量變化如圖2所示。可以看出，在種植了30天和60天后的土壤，對照空白和原土，土壤中As的含量有所下降。種植30天后，土壤中As的含量降低比例為26.35%，變化較為顯著。種植60天后，土壤中Cu的含量相比較種植30天的情況，降低比例不明顯，減少比例為5.34%。在卷丹百合種植前后Cd含量變化如圖3所示。可以看出，在種植了30天和60天后的土壤，對照空白和原土，土壤中Cd的含量有所下降。種植30天后，土壤中As的含量降低比例為40.51%，降幅非常顯著。種植60天后，土壤中Cd的含量相比較種植30天的情況，降低比例不明顯，減少比例為6.76%。上述結果表明，在重金屬污染土壤中種植卷丹百合對重金屬進行修復固定，其對重金屬的降解和修復能力排序為Cd>As>Zn>Cu，卷丹百合對重金屬Cd和As更敏感，容易吸收和固定重金屬。種植實驗30天和60天后，金屬銅和鋅Plant30、Plant60相比CK30、CK60有顯著的下降，下降率為14%～16%；金屬砷下降率為28%，金屬Cd種植30天后，土壤中的含量下降了30%。卷丹百合對土壤中金屬As、Cd的修復能力強于金屬Cu和Zno

2.2卷丹百合對土壤重金屬修復效果

如圖4所示卷丹百合種植對土壤重金屬Cu、Zn、As、Cd修復效果。從圖中可以看出，種植30天以后和60天以后，卷丹百合的地下部分Cu的含量達到了600 mg/kg以上，種植周期的延長，地上部分的Cu的含量增加了30%以上。而對重金屬Zn來說，種植周期的長短，從土壤中吸收的Zn變化不大，維持在400mg/kg左右。卷丹百合對土壤中中間的吸附能力Cu>Zn。種植周期為60天的時候，卷丹百合的地下部分對Cd的吸收量顯著大于地上部分。地下部分吸收的量是地上部分的1.8～2倍。對Cd的吸附能力十分顯著。對As的吸附能力，種植30天的時候，卷丹百合地下部分吸收量顯著大于地上部分，種植周期到60天的日寸候，卷丹百合地上部分大于地下部分，地上部分對As的吸收量是地下部分的1.2倍。

3結論

種植30天后，土壤中Cu的含量降低比例為15.58%，變化較為明顯，土壤中As的含量降低比例為26.35%，變化較為顯著。在重金屬污染土壤中種植卷丹百合對重金屬進行修復固定，對重金屬的降解和修復能力排序為Cd>As>Zn>Cu，卷丹百合對重金屬Cd和As更敏感，容易吸收和固定重金屬。種植30天以后和60天以后，卷丹百合的地下部分Cu的含量達到了600mg/kg以上，種植周期的延長，地上部分的Cu的含量增加了30%以上。而對重金屬Zn來說，種植周期的長短，從土壤中吸收的Zn變化不大，維持在400 mg/kg左右。卷丹百合對土壤中的吸附能力Cu>Zn。對As的吸附能力，種植30天的時候，卷丹百合地下部分吸收量顯著大于地上部分，種植周期到60天的時候，卷丹百合地上部分大于地下部分，地上部分對As的吸收量是地下部分的1.2倍。