原位钝化对抑制土壤铅和镉生物有效性的稳定同位素标记研究
菜园土壤受到重金属污染的现象越来越被关注，尤其是铅和镉的污染。Pb和Cd的环境行为和生态效应与其在土壤中存在的形态密不可分。化学原位钝化作为控制土壤重金属生物有效性的治理手段，是通过添加化学钝化剂改变土壤重金属的赋存形态，从而降低其生物有效性。因此，本论文以稳定同位素标记为手段，研究化学原位钝化对土壤Pb和Cd生物有效性的钝化作用。
本文由四章组成：
第一章：综述了菜园土壤Pb、Cd的污染及危害，以及重金属Pb、Cd生物有效性的意义及研究方法，并对国内外土壤重金属污染的治理技术进行了归纳、总结。
第二章：污染菜园土壤Pb和Cd的化学原位钝化试验。以污染土壤Pb和Cd为研究对象，通过在土壤中添加不同种类的钝化剂，采用改进的Tessier连续提取法对钝化后的土壤进行提取，以筛选出能够有效钝化Pb和Cd的单一钝化剂。结果表明，油菜粉(RP)和壳聚糖(CHI)对降低水溶态和可交换态Cd的效果较好，分别达到22%和29%。而对于水溶态和可交换态Pb的钝化，腐殖酸(HA)和椰糠(COH)的效果最好，与对照组相比，分别降低了30%和20%。
第三章：土壤Pb和Cd化学原位钝化的稳定同位素标记研究。根据之前的单一钝化剂筛选试验结果，在土壤中分别加入几种应用较为成熟的无机钝化剂，形成复合钝化剂组合。在污染土壤中采用稳定同位素对Pb和Cd进行标记，并采用复合钝化剂进行钝化试验。结果表明，与对照组相比，钝化土壤中活性较强的水溶态和可交换态206Pb含量明显降低，而残渣态Pb含量则有一定程度的上升。同样地，水溶态和可交换态标记112Cd含量有一定程度的降低，而碳酸盐结合态、铁锰氧化态和残渣态的标记12Cd均有不同程度的升高。不同钝化剂的钝化结果表明：椰糠和石灰(COH+LM)的组合对水溶态和可交换态206Pb均有较好的钝化效果，钝化率分别达到24%和73%。活性炭和米糠组合(AC+RH)对水溶态112Cd的钝化率最高，可达96%；沸石和壳聚糖组合(ZL+CHI)对可交换态Cd的钝化效果最明显，达到59%。
第四章：原位钝化抑制土壤Pb和Cd生物有效性的稳定同位素标记研究。通过同位素标记并结合盆栽试验，研究钝化过程中土壤不同形态Pb和Cd的迁移和转化特征。结果表明，石灰和椰糠(LM+COH)组对蔬菜可食部分吸收206Pb的抑制率为53%。而沸石和壳聚糖(ZL+CHI)组对蔬菜可食部分吸收112Cd的抑制率达到了56%。三组钝化剂的应用有效降低了蔬菜不可食部分对标记206Pb的吸收，均达到了显著的钝化效果(p<0.05)。从钝化剂降低蔬菜不可食部分对112Cd的吸收情况看，HA+RP组和AC+RH组均达到了显著的钝化效果(p<0.05)，与对照组相比，降幅分别为70%和67%。由于有机配位键能够与过渡金属形成稳定的配合物，而腐殖酸是有机质腐烂分解后最主要的成分，因此腐殖酸和腐败油菜(HA+RP)的组合可以有效降低根部对标记112Cd的吸收；而石灰的施入提高了土壤本身的pH和有机质含量，使可交换态Pb更多的与有机质结合在一起，从而减低其植物可利用性。同时，试验采用DGT法对钝化剂抑制112Cd的效率进行评价，并与盆栽试验比对，结果表明DGT装置中的有效态112Cd与土壤中具有生物活性的112Cd有显著的相关性(R2>0.89)，但同位素标记法可揭示种植过程中土壤206Pb、112Cd形态间的迁移和转化，并可准确地反映原位化学钝化对土壤Pb、Cd生物活性的抑制，可为土壤重金属污染的进一步治理提供理论依据。
重金属污染;同位素标记;生物有效性;原位钝化;菜园土壤
集美大学
硕士
食品科学
黄志勇
2012
中文
X53
84
2012-11-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）