甘蓝和油菜对镉污染土壤的修复研究
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摘 要: 通过土培盆栽试验研究了甘蓝和油菜对土壤中重金属镉的吸收及生物净化作用。以及添加螯合剂对油菜
富集镉的影响。实验结果表明: 甘蓝对于高浓度镉污染土壤的修复作用并不明显, 油菜对于镉污染土壤的净化作用较
显著, 但添加螯合剂对于提高修复水平效果并不显著。因此油菜较适宜作为镉污染土壤的修复植物, 但添加螯合剂对
油菜体内 Cd 浓度随时间的变化情况如图 4 所示。
(ω Cd) /( mg·kg-1)
120
100
80
60
40
20
0
7
22
28
35
44
t /d
0 mg·kg-1 40 mg·kg-1
10 mg·kg-1 60 mg·kg-1
20 mg·kg-1 80 mg·kg-1
图 4 不同生长期油菜体内 Cd 质量分数变化情况
收稿日期: 2007- 09- 28 作者简介: 周海霞(1983- ),女,江苏徐州人, 硕士研究生, 研究方向为环境
微生物.
具有较好富集能力的植物, 同时向模拟的 Cd 污染土壤 中添加螯合剂, 以期提高其修复效率。
1 实验材料和方法
1.1 实验材料 供试土样为采自中国矿业大学文昌校区南门外
的农田土, 取表层土, 室外风干。实验用盆采用装 3 kg 土的塑料盆。供试作物为甘蓝和油菜。甘蓝品种 为申仕牌春早 40 甘蓝, 油菜品种为姑苏牌苏州青青 菜, 为苏州市蔬菜研究所研制。 1.2 实验方法:
于油菜土壤中 Cd 浓度的 2 种变化趋势的解释应和 甘蓝土壤中所述的解释相同的。由此可以看出油菜
比甘蓝具有更强的耐 Cd 毒害作用。对于 Cd 浓度较
高的土壤, 如 ω( Cd) = 60 和 80 mg /kg 而言, 由于在 生长初期吸收了大量的 Cd, 对油菜的生长产生了很 强的抑制作用, 所以即使在初期土壤中的 Cd 浓度也
采用土培盆栽试验。待土样风干后, 将采自不同 田地的土样混合均匀, 然后使其过 8 目尼龙筛。称取 过筛后的土壤 3 kg, 放于贴好标签的试验用盆中。以 CdCl2·2.5H2O 作为 Cd 源, 土壤设 6 个投加 Cd 水平, 分别为 0, 10, 20, 40, 60, 80 mg /kg。10, 20, 40 mg /kg 质量分数系列设 2 次重复。共设置 3 组, 分别种上甘 蓝和 2 组油菜。其中 1 组油菜待油菜生长一段时间 后 , 向 土 壤 中 施 加 螯 合 剂 EDTA, 其 质 量 浓 度 为 0.5 g /L。待甘蓝和菠菜出苗 1 周, 采集土样, 经风干研碎
0 引言
镉( Cd) 是毒性很强的重金属之一, 进入土壤具 有稳定、积累和不易消除等特点, 在食物链中积累对 人体产生危害[1]。目前, 在我国农村地区, Cd 污染非 常严重[2]。植物修复技术是优秀的土壤 Cd 污染治理 技术, 近两年来成为研究热点。植物修复是利用超 富集植物从土壤中大量富集重金属, 通过收割植物 后从土壤中带走重金属, 以达到清除土壤污染的目 的[3]。所以寻找对 Cd 具有较高吸收能力同时又能够 耐 受 Cd 的 毒 性 的 植 物 成 为 植 物 修 复 技 术 的 关 键 。 长期的筛选研究中发现印度芥菜所在的十字花科芸 苔属植物中有很多种或基因型具有较强的吸收 Cd 的 特性。甘蓝和油菜都是我国栽培的大众化蔬菜, 同属十 字花科芸苔属植物。因此研究甘蓝和油菜对于 Cd 污 染土壤的净化能力, 对于今后 Cd 污染土壤的治理有 着重要的意义。通过盆栽试验, 试图寻找到一种对 Cd
第 21 卷 第 1 期 2008 年 2 月
江苏环境科技 J iangsu Envir onmental Science and Technology
Vol.21 No.1 Feb.2008
甘蓝和油菜对镉污染土壤的修复研究
周海霞, 单爱琴, 孙晓菲, 路则耀
( 中国矿业大学环测学院, 江苏 徐州 221008)
及总的生物量有所增长, 从而达到降低土壤中 Cd 浓 度的目的。
2.2 种有油菜的土壤中 Cd 浓度变化情况
种有油菜的土壤中 Cd 浓度变化情况如图 2 所示。
60
50
40
30
20
10
0 0
7 14 21 28 35
0 mg·kg-1 40 mg·kg-1
t /d 10 mg·kg-1 60 mg·kg-1
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江苏环境科技
2008 年 2 月
土壤中 (ωCd) /( mg·kg-1) 土壤中 (ωCd) /( mg·kg-1)
后过 100 目筛, 准确称量 0.250 0 g 用王水- 氢氟酸- 高氯酸方法消解, 待消解完成后过滤, 定容, 用原子 吸收分光光度计测量。以后每隔 1 周采样处理 1 次, 分析土壤中镉浓度的变化情况。蔬菜样品也是每周 采集 1 次, 在阴凉干燥处晾干, 研碎后准确称取 0.500 0 g 用硝酸- 高氯酸方法消解, 定容, 用原子吸 收分光光度计测量。
对于 Cd 浓度较高的土壤, 如 ω( Cd) = 60 和 80 mg /kg 而言, 在生长初期对甘蓝的生长及对重金属 Cd 的吸收有一定的抑制作用, 甚至对植株的生长产 生毒害作用, 表现为叶片发黄, 植株矮小。但是随着 生长期的延长, 植物的生长, Cd 对植物生长的抑制 作用也会逐渐减小, 从而使甘蓝吸收 Cd 的能力以
2 实验结果与讨论
2.1 种有甘蓝的土壤中 Cd 浓度变化情况 种有甘蓝的土壤中 Cd 浓度随时间的变化情况
如图 1 所示。
70 60 50 40
30 20 10 0
0
7 14 21 28 35
t /d
0 mg·kg-1 40 mg·kg-1
10 mg·kg-1 60 mg·kg-1
20 mg·kg-1 80 mg·kg-1
20 mg·kg-1 80 mg·kg-1
图 2 种有油菜的土壤中 Cd 质量分数变化情况
土壤中 Cd 浓度都得到了很大程度的降低。只
是随着 Cd 投加量的增加, 土壤中 Cd 浓度的去除率 逐渐降低。土壤中 Cd 浓度的去除率依次为: 75%,
70%, 66%, 60%, 53%, 49%。可见油 菜 对 土 壤 中 Cd 的净化作用很明显, 是作为 Cd 污染土壤植物修复的 较理想植物。
植物修复的作用要视情况而定, 不可盲目添加。
关键词: 甘蓝; 油菜; 镉; 螯合剂; 修复
中图分类号: X5
文献标识码: B
文章编号: 1004- 8642( 2008) 01- 0017- 03
The Role of Cabbage and Rape in Remediation of Cadmium Polluted Soil
对于 Cd 浓度较小的土壤, 如 ω( Cd) 为 0, 10 和 20 mg/kg 来说, 在生长初期对甘蓝的抑制作用较小, 甘蓝吸收 Cd 的能力较强, 所以土壤中 Cd 浓度含量 降低较快。但是由于甘蓝在幼苗期生长比较缓慢, 重 金属会在体内累积从而使体内重金属浓度不断增大
从而抑制了甘蓝继续吸收重金属 Cd 的能力, 所以中 期一段时间土壤中 Cd 浓度变化缓慢。随着生长期的 延长, 植株不断长大, 甘蓝的生物量不断增大, 总的绝 对累积量增大, 土壤中 Cd 浓度降低较快。
60
50
40
30
20100Fra bibliotek2228
35
44
t /d
0 mg·kg-1 40 mg·kg-1
10 mg·kg-1 60 mg·kg-1
20 mg·kg-1 80 mg·kg-1
图 3 不同生长期甘蓝体内 Cd 质量分数变化情况
第 21 卷 第 1 期
周海霞等 甘蓝和油菜对镉污染土壤的修复研究
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随着土壤中 Cd 浓度的增加, 甘蓝体内 Cd 浓度 亦呈现增加的趋势, 其体内 Cd 浓度最大可质量分 数达 55.2 mg /kg。同时除了种植在未投加 Cd 土壤中 的甘蓝外, 其他浓度系列的甘蓝均呈现出体内 Cd 浓度先增加后降低的趋势。因为在生长初期, 甘蓝就 有很高的吸 Cd 能力, 但这个时候植株的生物量比 较小, 导致植株体内 Cd 浓度很高, 随着甘蓝的生 长, 植株的生物量不断增长, 植株吸收的 Cd 逐渐被 稀释, 这时植株体内的 Cd 浓度就逐渐下降。 2.4 油菜体内 Cd 浓度情况
ZHOU Hai- xia, SHAN Ai- qin, SUN Xiao- fei, LU Ze- yao
Abstr act: The purification and absorption efficiency of soil cadmium by cabbage and rape were studied with pot culture ex- periment. Besides pot experiment was conducted to study the role of chelator in cadmium absorption by rape. The experi- mental result indicates that rape is not suitable for the remediation of high cadmium contaminated soil, while cabbage has the ability to better absorb cadmium. And the addition of chelator is not significant for raising the purification efficiency. So, rape can be used as remediation plant of cadmium contaminated soil at the same time the addition of chelator should be in accordance with the situation. Key wor ds: Cabbage; Rape; Cadmium; Chelator; Remediation