海泡石对镉污染红壤的钝化修复效应研究
摘要：采用盆栽试验,研究了海泡石对土壤pH值,镉(Cd)有效态含量以及对菠菜的生物量与品质安全性的影响.结果表明,在1.25、2.5和5mg·kg-1Cd污染土壤中,投加海泡石显著地提高土壤pH值(p<0.05).土壤有效态Cd含量则随海泡石投加量的增加而降低,与未投加海泡石处理相比,分别减少了11.0%~44.4%、7.3%~23.0%和4.1%~17.0%.施加海泡石缓解了Cd对菠菜的胁迫效应,植物地上部生物量有所增加,然而海泡石处理显著抑制了菠菜对Cd的吸收,其地上部Cd含量(干重)分别比对照处理下降了78.6%~300.4%、44.6%~169.0%和18.1%~89.3%.在Cd含量为1.25mg·kg-1的土壤中,当海泡石投加量≥1%时,菠菜可食部Cd含量(鲜重)低于0.2mg·kg-1(FW)(国家食品中污染物限量标准Cd含量阈值,GB2762—2005);而在2.5和5mg·kg-1Cd污染土壤中,当海泡石投加量达到5%时,菠菜可食部Cd含量才满足污染物预防品种的Cd含量标准,可以安全食用.
关键词：Cd，钝化修复，红壤，海泡石，菠菜
随着工农业的迅猛发展,我国农田土壤镉(Cd)污染日益严重.据统计,我国Cd污染耕地面积约1．4万hm2,涉及11个省市的25个地区.每年因Cd污染超标的农产品高达14．6亿kg.Cd污染已经对人类的健康和生命安全构成严重危害,袁一傲等研究发现,污灌区妇女的尿中尿β2-微球蛋白、低分子蛋白、氨基氮、尿Cd及血清碱性磷酸酶出现的阳性率显著高于对照区,并呈现明显的剂量-效应关系.局部地区Cd污染已引起肾小管重吸收能力不可逆损伤,严重累及肾小球的功能.另外,研究揭示Cd还具有一定的致癌性和致突变性.因此,治理和修复Cd污染土壤对于促进土地资源的保护与可持续发展、保障农产品品质安全以及维护人体健康具有重要的意义.
目前,重金属污染土壤治理方法有物理法、化学法、农业生态工程法和生物法等.原位钝化修复技术是一种十分行之有效的农田重金属污染土壤治理方法,具有成本低廉、操作方便、效果快速等特点,使得其在污染土壤的治理中得到广泛应用,尤其是适用于修复大面积、中轻度污染的农田土壤.海泡石是一种链式层状结构对纤维状富镁硅酸盐粘土矿物,是由二层硅氧四面体和夹在中间一层的镁氧阳离子八面体及吸附于晶体层间对水化阳离子构成对结构单元,其分子式为:Mg8(H2O)4[Si6O15]2(OH)4·8H2O.海泡石具有巨大的比表面积和丰富的空隙,特殊结构决定其具有良好的物化性能、较强的表面吸附和离子交换能力,在污水处理、大气吸附和过滤脱色等方面已经开展了广泛的应用研究.近年来,国内外一些学者将海泡石应用于重金属污染土壤的原位钝化修复中,取得了较好的效果.本研究通过盆栽实验,揭示海泡石对Cd污染红壤的钝化修复效果,研究添加海泡石对土壤pH值、Cd有效态含量、菠菜生物量和品质安全的影响.旨在为Cd污染土壤钝化修复与蔬菜安全生产提供科学方法和理论依据,进而促进其在大田中推广应用.
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