钙基生物矿物对矿区重金属污染农田土壤的修复研究

作     者：骆蔚萋 

作者单位：华南理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：卢桂宁;周建民

授予年度：2019年

学科分类：12[管理学] 1204[管理学-公共管理] 082803[工学-农业生物环境与能源工程] 08[工学] 0828[工学-农业工程] 120405[管理学-土地资源管理] 

主      题：重金属 蛋壳 骨粉 空心菜 重金属固定 生物可利用性 

摘      要：矿山资源的开发和利用加剧了农田土壤重金属污染问题,造成了潜在的食品安全风险和巨大经济损失。本研究以广东大宝山矿区上坝村农田土壤为研究区域,通过土壤培养试验及盆栽试验,在污染土壤中添加钙基生物矿物——蛋壳以及骨粉作为改良剂,分别探究其对土壤中Cd、Cu、Zn固定效果,植物富集重金属及其生长状况,重金属固定的稳定性的影响,主要研究结果如下:(1)大宝山矿区S8区域农田土壤pH值为4.79,土壤酸化程度较高;Cd、Cu、Zn平均含量分别超出标准值的2.8、4.5、0.8倍,污染严重。添加改良剂可有效提高酸性土壤的pH值,且重金属形态分析结果表明,施用不同浓度的蛋壳(ES)和骨粉(BM)后,相较原土及对照组,各处理组土壤中重金属生物可利用态降低,逐渐转换成更加稳定的形态。(2)通过35d盆栽实验探究钙基生物矿物对空心菜富集重金属及其生长状况的影响,研究表明:相较对照组,各处理组空心菜根茎叶中Cd、Cu、Zn含量显著降低,且生物量大幅提升。其中,单独施加1%骨粉处理组(BM 1%)的效果最佳,其空心菜干重为3.4克/盆,高出对照组;其根茎叶中Cd含量相较对照组,分别下降64.20%、67.48%、68.20%。(3)通过3轮连续培养盆栽实验(共计105天,每轮35天)研究钙基生物矿物对重金属固定的稳定性的影响,结果显示:仅在第一轮初始阶段施加蛋壳和骨粉的处理组,经三轮种植后,植物体内重金属含量与土壤中生物可利用态重金属比例仍保持在一个较低的水平,这说明钙基生物矿物具有较好的稳定性。且经三轮培养后,持续施加骨粉处理组(BM)空心菜中Cd含量已符合国家食品安全标准。添加蛋壳和骨粉等钙基生物矿物作为土壤改良剂,可高效、经济、环保地改良重金属污染的酸性土壤,并为实际环境中重金属污染农田治理以及食品安全健康问题提供实验指导和理论依据。同时,蛋壳和骨粉作为厨余垃圾及其加工所得的副产品,也得到了妥善的利用,避免了资源浪费。