百合对土壤重金属污染生物修复能力研究

谭聪丽 杨跃中

关键词：重金属；百合；生物修复；土壤

前言

土壤是人类以及动植物依赖生存的自然资源，也是大自然风化、石漠化变迁的一个印迹。在工业飞速发展的今天，各种工业和农业活动不断发生和发展，主要的工业活动有采矿业、金属冶炼、电镀行业、发电，农业种植活动中化肥的使用、农药的使用等，造成了土壤中重金属的严重污染，成为了世界上最为严重的环境污染问题之一。

目前，对土壤重金属处理的方法有很多。包括重金属固化、热处理、物理修复、化学修复、微生物修复、植物修复等多种方法。植物修复法是一种重金属常用的方法，在不破坏土壤结构和微生物系统的条件下，利用植物根系对土壤中的重金属进行吸收，然后输送到植物上部进行固定，定期的对吸附完的植物进行收割，对重金属污染土壤进行修复，减少土壤中的重金属含量。

研究针对重金属污染土壤，采用种植卷丹百合对土壤中的重金属进行修复，对重金属污染土壤进行采样并种植卷丹百合，选择自然生长良好开展种植修复实验。通过对重点试验污染区域的土壤重金属含量进行检测分析，分析土壤种植后的土壤、卷丹百合地上部分和地下部分的重金属含量。对植物的富集系数和对土壤的重金属的转运系数进行了分析评价。验证卷丹百合种植对土壤重金属污染的生物修复能力及修复效果。

1实验部分

1.1重金属污染土壤重金属含量

对东莞市某区域重金属污染土壤进行取样，采用五点取样缩分法进行取样，取样深度为土壤表层20cm以下。每个点取样3kg，把五点取样土壤混合后缩分，得到的样品自然风干后取样进行检测。单因子污染指数指标可以看出，有4种2重金属的含量均超过了国家二级标准，分别为Cu、Zn、As、Cd。其中，重金属Cu的污染指数最高，为12. 12，其次为Cd。综合污染指数来看，数值为8.33，大于3，属于土壤重金属严重污染的范围。

1.2实验方法

将采集来的农田附近的受重金属污染土壤和不受污染的土壤进行分装种植上百合。分装用的塑料盆尺寸为直径30cm，高40cm，每种土壤分装12盆。其中，种植30天和种植60天的各4盆，空白的不种植百合4盆。每盆施用15-15-15的复合肥作为底肥，施用量为N为200mg/kg、P2 05为80mg/kg、K20为130mg/kg。施用后每隔三天浇水一次，一周后进行百合的移栽。采用卷丹百合鳞茎进行种植，设定大棚实验温度为20℃，生长前期每3天浇水一次，生长期每隔1星期浇水一次，根据温度和植物的生长情况进行调整种植管理。

1.3样品取样处理

对盆栽实验的土壤进行取样，然后放在阴凉处自然风干，调出样品里面的石块及杂质，用120目的试验筛筛分，进行土壤理化性质检测及重金属含量的检测。卷丹百合按照实验周期进行根基土壤取样，并对种植30天和60天的卷丹百合进行取样，随机选取植株生长良好的卷丹百合，分别取样地上和地下部分，然后用蒸馏水清洗3次，晾干。然后再烘箱中杀青60min．温度设置为105℃，然后粉碎后果120目的试验筛，装入自封袋保存待用。

1.4土壤重金属含量及形态检测

精确的称取风干的土样0.5g到消煮管中对样品进行前处理，采用种酸消解法在石墨炉消解仪中进行消解。采用电感耦合等离子发射光谱仪ICP-AES测定土壤中Cu、Zn、As、Pb、Cd、Cr的含量。土壤中重金属形态采用TESSier五步连续提取法进行检测。检测的形态包括可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化态、有机结合态和残渣态。检测设备也采用电感耦合等离子发射光谱仪ICP-AES。

2结果与讨论

2.1卷丹百合种植根基土壤重金属总量变化

如图1-图3所示卷丹百合种植土壤中重金属元素Cu、Zn、As、Cd含量变化。在卷丹百合种植前后Cu、Zn含量变化如图1所示。可以看出，在种植了30天和60天后的土壤，对照空白和原土，土壤中Cu、Zn的含量有所下降。种植30天后，土壤中Cu的含量降低比例为15.58%，变化较为明显，分析原因，可能是与原土的本地值较高有关。在卷丹百合种植前后As含量变化如图2所示。可以看出，在种植了30天和60天后的土壤，对照空白和原土，土壤中As的含量有所下降。种植30天后，土壤中As的含量降低比例为26.35%，变化较为显著。种植60天后，土壤中Cu的含量相比较种植30天的情况，降低比例不明显，减少比例为5.34%。在卷丹百合种植前后Cd含量变化如图3所示。可以看出，在种植了30天和60天后的土壤，对照空白和原土，土壤中Cd的含量有所下降。种植30天后，土壤中As的含量降低比例为40.51%，降幅非常显著。种植60天后，土壤中Cd的含量相比较种植30天的情况，降低比例不明显，减少比例为6.76%。上述结果表明，在重金属污染土壤中种植卷丹百合对重金属进行修复固定，其对重金属的降解和修复能力排序为Cd>As>Zn>Cu，卷丹百合对重金属Cd和As更敏感，容易吸收和固定重金属。种植实验30天和60天后，金属铜和锌Plant30、Plant60相比CK30、CK60有显著的下降，下降率为14%～16%；金属砷下降率为28%，金属Cd种植30天后，土壤中的含量下降了30%。卷丹百合对土壤中金属As、Cd的修复能力强于金属Cu和Zno

2.2卷丹百合对土壤重金属修复效果

如图4所示卷丹百合种植对土壤重金属Cu、Zn、As、Cd修复效果。从图中可以看出，种植30天以后和60天以后，卷丹百合的地下部分Cu的含量达到了600 mg/kg以上，种植周期的延长，地上部分的Cu的含量增加了30%以上。而对重金属Zn来说，种植周期的长短，从土壤中吸收的Zn变化不大，维持在400mg/kg左右。卷丹百合对土壤中中间的吸附能力Cu>Zn。种植周期为60天的时候，卷丹百合的地下部分对Cd的吸收量显著大于地上部分。地下部分吸收的量是地上部分的1.8～2倍。对Cd的吸附能力十分显著。对As的吸附能力，种植30天的时候，卷丹百合地下部分吸收量显著大于地上部分，种植周期到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结论

种植30天后，土壤中Cu的含量降低比例为15.58%，变化较为明显，土壤中As的含量降低比例为26.35%，变化较为显著。在重金属污染土壤中种植卷丹百合对重金属进行修复固定，对重金属的降解和修复能力排序为Cd>As>Zn>Cu，卷丹百合对重金属Cd和As更敏感，容易吸收和固定重金属。种植30天以后和60天以后，卷丹百合的地下部分Cu的含量达到了600mg/kg以上，种植周期的延长，地上部分的Cu的含量增加了30%以上。而对重金属Zn来说，种植周期的长短，从土壤中吸收的Zn变化不大，维持在400 mg/kg左右。卷丹百合对土壤中的吸附能力Cu>Zn。对As的吸附能力，种植30天的时候，卷丹百合地下部分吸收量显著大于地上部分，种植周期到60天的时候，卷丹百合地上部分大于地下部分，地上部分对As的吸收量是地下部分的1.2倍。