固化剂对重金属污染土壤中Cd生物有效性的影响
固化剂对重金属污染土壤中Cd生物有效性的影响[20200614170806]
摘要：烟草(Nicotiana tabacum)是我国的一种重要经济作物，近年因其重金属含量超标品质下降而得到人们广泛关注。环境污染产生的镉及其化合物是主要重金属之一。本课题通过外源添加Cd模拟污染土盆栽烟草试验，观察在不同固化剂处理后对土壤中有效态Cd与其他形态的变化和烟草地上部分Cd含量的影响。结果表明，固化剂的施用可使土壤中Cd由可交换态向残渣态转化，施加效果为：生物炭> Al(OH)3> Ca(H2PO4)2>CaCO3 >MnO2，且随着施加量的增加，转化效率也增加。
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关键字:固化剂；Cd；烟草
目录
摘要3
关键词3
Abstract3
Key words3
引言3
1 材料与方法4
1.1 材料4
1.1.1 实验材料4
1.1.2 实验试剂与设备4
1.2 材料制备5
1.2.1 镉污染土的制备5
1.2.2 固化剂的添加5
1.2.3 植物的培养5
1.3 分析测定方法5
1.3.1 土壤理化性质及pH测定5
1.3.2 植物地上部Cd含量测定5
1.3.3 土壤有效态Cd含量测定5
1.3.4 连续提取法测定重金属的五级形5
1.4 数据处理6
2 结果分析6
2.1 固化剂处理对土壤pH的影响6
2.2 固化剂处理土壤有效态Cd含量的影响7
2.3 固化剂处理对烟草地上部分Cd含量的影响7
2.4 土壤有效态Cd含量与烟草地上部分Cd含量的相关分析8
2.5 固化剂对土壤不同形态Cd的影响8
2.5.1 对各形态Cd含量的影响8
2.5.2 对土壤Cd各形态的分配率的影响8
3 讨论10
3.1 固化剂处理对土壤pH的影响10
3.2 固化剂处理土壤有效态Cd含量的影响10
3.3 固化剂处理对有效态Cd含量及其与烟草中Cd的相关性分析10
3.4 固化剂对土壤不同形态Cd的影响11
3.5.1 对各形态Cd含量的影响11
3.5.2 对土壤C *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
d各形态的分配率的影响11
4 结论11
致谢12
参考文献12
图1 不同固化剂处理对烟草地上部分Cd含量的影响7
图2 固化剂处理下土壤中有效态Cd含量与烟草地上部Cd含量的相关性8
图3 不同固化剂处理对土壤中各形态Cd含量的影响9
表1 供试土壤基本理化性质 4
表2 固化剂对土壤pH的影响6
表3 固化剂处理对土壤有效态Cd含量的影响8
表4 不同固化剂处理对土壤各形态Cd分布比例的影响10
固化剂对重金属污染土壤中Cd生物有效性的影响
引言
引言
我国是烟草大国,近几年中国生产的卷烟均检测出含有重金属镉、铅、砷等含量均高出国际标准。随着行业对烟草减害的重视，关于烟草中重金属及植烟土壤的研究越来越得到人们广泛关注。张等在对我国烟叶主产区的重金属含量的调查发现：镉是烟叶中的主要重金属元素，平均含量达到2.95 mg/kg，远于铅、汞、砷等[1]。环境中Cd主要来源于工业气体排放、矿石开采、含Cd肥料的施用、污水污泥沉积以及城市固体垃圾释放和工业污染物的意外泄露等[2-3]。Cd污染不同于与大气污染和水污染，当环境发生Cd污染时，很难通过人的感官来发觉；且污染程度需要通过分析化验甚至研究对人畜健康的影响才能确定，因此污染具有隐蔽性，治理具有滞后性。
镉（cadmium，Cd）是一种常见的微量元素，自然界中的存在形态通常是二价镉离子—Cd2+的形式，具有较强的化学活性，比其它重金属更容易进入植物体内；却非动植物生长所必需的营养元素，大量积累后会对生物体造成危害。当植物体内镉含量达到1 mg/kg 时，就表现出一系列不适应症状，植物生物量下降甚至死亡[4]。由于镉的隐蔽性，植物在不影响生长的情况下往往会积累较高浓度的镉，并且通过食物链的富集作用进入人体，危害人体健康[5]。杨等研究表明镉中毒会造成肾小管再吸收障碍，使低分子量蛋白质和钙质等由尿中流失，长期容易形成骨质软化，关节疼痛、骨折及骨骼变形等;镉也会影响体内其他有益元素的效能，造成肝肾损害、肺气肿、支气管炎、内分泌失调、食欲不振、失眠等问题;镉转移至动脉，可使血压上升，引致血管脂肪化。随着研究的深入，发现镉在人体中具有一定的致癌性和致基因突变性[6]。此外，镉在人体内较难降解半衰期可长达10-30年，进入机体后容易蓄积成较大的毒物，并产生不可逆的危害。
烟草中的镉主要来源于土壤，控制镉从土壤向烟草的迁移是控制烟叶中镉含量的关键环节[7]。土壤中重金属镉的形态不同其生物利用效率也不相同。根据植物对重金属不同的形态的可利用情况分为可利用态、潜在可利用态和不可利用态。可利用态包括离子交换态，其重金属元素容易被生物吸收；潜在可利用态包括碳酸盐态、铁锰氧化物结合态和有机硫化物态，它们是可利用态重金属的直接提供者，碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态当pH值和氧化还原条件改变时，也容易被生物吸收，而有机、硫化物态不易被生物吸收；不可利用态一般是指残渣态，对生物无效[8]。所以研究镉在土壤中不同形态的含量变化对改善土壤组分和提高烟草品质具有重要意义。
国内外用于修复重金属污染土壤的方法很多，其中较为行之可效的是改良剂原位钝化修复技术；具有操作简单、成本低廉、作用温和 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
且不破坏土壤结构等优点。该技术是向土壤中添加钝化剂，改变土壤中的有机质含量、矿物组成、pH值和Eh值，降低重金属的迁移性，减少镉的生物可利用性,从而减少作物中重金属元素的含量，达到原位钝化修复治理的目的[9]。
此外，化学连续提取法能在一定程度上反映土壤重金属的移动性和生物可利用性，因而受到了广泛的关注和大规模应用；Tessier等提出的重金属五步连续提取法是较为常用和认可的重金属形态分析方法[10]。
1 材料与方法
1．1 材料
1．1．1 实验材料
供试植物为烟草品种‘MSK326’，为包衣种子。供试土壤为普通菜园土。采集0-20 cm的表层土壤，经风干、去除杂质后，过2 mm 筛，充分混匀后装袋备用。土壤的基本理化性质如表1所示。
1．1．2 实验试剂与设备
氯化铬（CdCl2）碳酸钙（CaCO3）、氧化锰（MnO2）、过磷酸钙[Ca（H2PO4 )3]、氧化铝
表1 供试土壤基本理化性质
Table 1 Basic physical and chemical properties of the soil
土壤类型 pH值 全氮/gkg-1 全磷/gkg-1 全钾/gkg-1 有机质/gkg-1 全镉/mgkg-1
菜园土 7.53 1.19 0.80 4.99 26.9 0.031
（AL2O3）、生物炭、氯化镁(MgCl2)、醋酸钠(NaAc)、醋酸(Ac)、氨水等试剂，均为化学纯。
原子吸收分光光度计（NovAA400，analytikjena）、离心机、摇床、培养皿、烘箱、恒温水浴箱、消煮仪、涡旋仪等。
1．2 材料制备
1．3．3 土壤有效态Cd含量的测定
取上述风干土样1.000g左右，加入0.1 mol?L-1CaCl2溶液5 mL浸提（其中液土比为 5:1），常温下180 r?min-1振荡2h，然后再5000 r?min-1离心15min，吸取取上清，AAS分析测定上清液Cd含量（陈钊等，2013）。
摘要：烟草(Nicotiana tabacum)是我国的一种重要经济作物，近年因其重金属含量超标品质下降而得到人们广泛关注。环境污染产生的镉及其化合物是主要重金属之一。本课题通过外源添加Cd模拟污染土盆栽烟草试验，观察在不同固化剂处理后对土壤中有效态Cd与其他形态的变化和烟草地上部分Cd含量的影响。结果表明，固化剂的施用可使土壤中Cd由可交换态向残渣态转化，施加效果为：生物炭> Al(OH)3> Ca(H2PO4)2>CaCO3 >MnO2，且随着施加量的增加，转化效率也增加。
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关键字:固化剂；Cd；烟草
目录
摘要3
关键词3
Abstract3
Key words3
引言3
1 材料与方法4
1.1 材料4
1.1.1 实验材料4
1.1.2 实验试剂与设备4
1.2 材料制备5
1.2.1 镉污染土的制备5
1.2.2 固化剂的添加5
1.2.3 植物的培养5
1.3 分析测定方法5
1.3.1 土壤理化性质及pH测定5
1.3.2 植物地上部Cd含量测定5
1.3.3 土壤有效态Cd含量测定5
1.3.4 连续提取法测定重金属的五级形5
1.4 数据处理6
2 结果分析6
2.1 固化剂处理对土壤pH的影响6
2.2 固化剂处理土壤有效态Cd含量的影响7
2.3 固化剂处理对烟草地上部分Cd含量的影响7
2.4 土壤有效态Cd含量与烟草地上部分Cd含量的相关分析8
2.5 固化剂对土壤不同形态Cd的影响8
2.5.1 对各形态Cd含量的影响8
2.5.2 对土壤Cd各形态的分配率的影响8
3 讨论10
3.1 固化剂处理对土壤pH的影响10
3.2 固化剂处理土壤有效态Cd含量的影响10
3.3 固化剂处理对有效态Cd含量及其与烟草中Cd的相关性分析10
3.4 固化剂对土壤不同形态Cd的影响11
3.5.1 对各形态Cd含量的影响11
3.5.2 对土壤C *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
d各形态的分配率的影响11
4 结论11
致谢12
参考文献12
图1 不同固化剂处理对烟草地上部分Cd含量的影响7
图2 固化剂处理下土壤中有效态Cd含量与烟草地上部Cd含量的相关性8
图3 不同固化剂处理对土壤中各形态Cd含量的影响9
表1 供试土壤基本理化性质 4
表2 固化剂对土壤pH的影响6
表3 固化剂处理对土壤有效态Cd含量的影响8
表4 不同固化剂处理对土壤各形态Cd分布比例的影响10
固化剂对重金属污染土壤中Cd生物有效性的影响
引言
引言
我国是烟草大国,近几年中国生产的卷烟均检测出含有重金属镉、铅、砷等含量均高出国际标准。随着行业对烟草减害的重视，关于烟草中重金属及植烟土壤的研究越来越得到人们广泛关注。张等在对我国烟叶主产区的重金属含量的调查发现：镉是烟叶中的主要重金属元素，平均含量达到2.95 mg/kg，远于铅、汞、砷等[1]。环境中Cd主要来源于工业气体排放、矿石开采、含Cd肥料的施用、污水污泥沉积以及城市固体垃圾释放和工业污染物的意外泄露等[2-3]。Cd污染不同于与大气污染和水污染，当环境发生Cd污染时，很难通过人的感官来发觉；且污染程度需要通过分析化验甚至研究对人畜健康的影响才能确定，因此污染具有隐蔽性，治理具有滞后性。
镉（cadmium，Cd）是一种常见的微量元素，自然界中的存在形态通常是二价镉离子—Cd2+的形式，具有较强的化学活性，比其它重金属更容易进入植物体内；却非动植物生长所必需的营养元素，大量积累后会对生物体造成危害。当植物体内镉含量达到1 mg/kg 时，就表现出一系列不适应症状，植物生物量下降甚至死亡[4]。由于镉的隐蔽性，植物在不影响生长的情况下往往会积累较高浓度的镉，并且通过食物链的富集作用进入人体，危害人体健康[5]。杨等研究表明镉中毒会造成肾小管再吸收障碍，使低分子量蛋白质和钙质等由尿中流失，长期容易形成骨质软化，关节疼痛、骨折及骨骼变形等;镉也会影响体内其他有益元素的效能，造成肝肾损害、肺气肿、支气管炎、内分泌失调、食欲不振、失眠等问题;镉转移至动脉，可使血压上升，引致血管脂肪化。随着研究的深入，发现镉在人体中具有一定的致癌性和致基因突变性[6]。此外，镉在人体内较难降解半衰期可长达10-30年，进入机体后容易蓄积成较大的毒物，并产生不可逆的危害。
烟草中的镉主要来源于土壤，控制镉从土壤向烟草的迁移是控制烟叶中镉含量的关键环节[7]。土壤中重金属镉的形态不同其生物利用效率也不相同。根据植物对重金属不同的形态的可利用情况分为可利用态、潜在可利用态和不可利用态。可利用态包括离子交换态，其重金属元素容易被生物吸收；潜在可利用态包括碳酸盐态、铁锰氧化物结合态和有机硫化物态，它们是可利用态重金属的直接提供者，碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态当pH值和氧化还原条件改变时，也容易被生物吸收，而有机、硫化物态不易被生物吸收；不可利用态一般是指残渣态，对生物无效[8]。所以研究镉在土壤中不同形态的含量变化对改善土壤组分和提高烟草品质具有重要意义。
国内外用于修复重金属污染土壤的方法很多，其中较为行之可效的是改良剂原位钝化修复技术；具有操作简单、成本低廉、作用温和 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
且不破坏土壤结构等优点。该技术是向土壤中添加钝化剂，改变土壤中的有机质含量、矿物组成、pH值和Eh值，降低重金属的迁移性，减少镉的生物可利用性,从而减少作物中重金属元素的含量，达到原位钝化修复治理的目的[9]。
此外，化学连续提取法能在一定程度上反映土壤重金属的移动性和生物可利用性，因而受到了广泛的关注和大规模应用；Tessier等提出的重金属五步连续提取法是较为常用和认可的重金属形态分析方法[10]。
1 材料与方法
1．1 材料
1．1．1 实验材料
供试植物为烟草品种‘MSK326’，为包衣种子。供试土壤为普通菜园土。采集0-20 cm的表层土壤，经风干、去除杂质后，过2 mm 筛，充分混匀后装袋备用。土壤的基本理化性质如表1所示。
1．1．2 实验试剂与设备
氯化铬（CdCl2）碳酸钙（CaCO3）、氧化锰（MnO2）、过磷酸钙[Ca（H2PO4 )3]、氧化铝
表1 供试土壤基本理化性质
Table 1 Basic physical and chemical properties of the soil
土壤类型 pH值 全氮/gkg-1 全磷/gkg-1 全钾/gkg-1 有机质/gkg-1 全镉/mgkg-1
菜园土 7.53 1.19 0.80 4.99 26.9 0.031
（AL2O3）、生物炭、氯化镁(MgCl2)、醋酸钠(NaAc)、醋酸(Ac)、氨水等试剂，均为化学纯。
原子吸收分光光度计（NovAA400，analytikjena）、离心机、摇床、培养皿、烘箱、恒温水浴箱、消煮仪、涡旋仪等。
1．2 材料制备
1．3．3 土壤有效态Cd含量的测定
取上述风干土样1.000g左右，加入0.1 mol?L-1CaCl2溶液5 mL浸提（其中液土比为 5:1），常温下180 r?min-1振荡2h，然后再5000 r?min-1离心15min，吸取取上清，AAS分析测定上清液Cd含量（陈钊等，2013）。
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