杂交狼尾草-改良剂联用在汞污染耕地安全利用及修复中的应用研究

作     者：周宪 

作者单位：贵州大学 

学位级别：硕士

导师姓名：何天容;尹德良

授予年度：2021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：杂交狼尾草 总汞 甲基汞 安全利用 

摘      要：汞是一种具有很强毒性的全球性污染物。多年的汞矿开采和土法炼汞活动使得矿区及周边生态系统遭受到严重的汞污染。汞矿区地处山区,经济落后,土地贫瘠,即便是汞污染严重的土地,也承担着农业生产的重任,耕地被汞污染严重制约了当地的经济发展。土壤汞污染引起农作物汞含量超标,食用这些汞含量超标的农作物给当地居民身体健康造成了严重危害。因此,开展对汞矿区汞污染土壤的安全利用及修复的应用研究,对维护汞矿区农业安全生产具有重要意义。杂交狼尾草生物量巨大,是一种多年生草本植物,可作为牧草饲料及板材原料,具有很大的经济利用价值。本文以贵州万山受不同程度汞污染的土壤为供试对象,对比了杂交狼尾草及汞易富集植物蜈蚣草在加入微生物菌肥、有机酸、蚯蚓及改性活性白土等土壤调理剂情况下对汞的富集情况,评估了杂交狼尾草在万山汞矿区土壤利用的安全性,经济价值及其对土壤汞修复的潜力,并通过分析土壤形态汞及微生物分布对植物汞富集机制进行了初步探讨。主要有以下结论:(1)各处理土壤形态汞分析表明,改性活性白土处理组与对照组相比提升了溶解态与可交换态汞含量,却大幅度降低了氧化态汞的含量(3.18±0.47 ng·g,p0.01),降低率达76.02%。而在微生物菌肥处理组中三种形态汞都有略微增加,但均没达到显著效果。通过高通测序技术分析了土壤中微生物的分布,发现含有多种微生物的微生物菌肥加入土壤后,微生物菌肥中芽孢杆菌在单施微生物菌肥处理组中成优势种群,在微生物菌肥+柠檬酸联用处理组中均没有成为优势种群。(2)不管在低浓度还是高浓度汞污染土壤中,杂交狼尾草地上部分汞含量(6.86±2.40-47.82±0.97 ng·g)均未超过国家饲料标准(100 ng·g),微生物菌肥处理组和改性活性白土处理组都有效降低了杂交狼尾草各部位总汞含量。对于低浓度土壤,微生物菌肥处理组和改性活性白土处理组对植物各部位汞含量降低效果相差不大,对上部叶、底部叶、茎部和根部总汞的降低范围分别为74.14%-76.36%,48.08%-55.08%、93.37%-94.66%和50.91%-52.39%。对于高浓度汞污染土壤,改性活性白土也明显降低了杂交狼尾草上部叶、底部叶、茎部和根部汞的浓度,降低率分别为69.34%、47.79%,44.18%和34.51%。(3)在低浓度汞污染土壤中,柠檬酸处理组、微生物菌肥处理组、蚯蚓处理组、微生物菌肥+蚯蚓处理组、柠檬酸+蚯蚓处理组、柠檬酸+微生物菌肥+蚯蚓处理组和改性活性白土处理组对杂交狼尾草茎部和根部甲基汞降低效果明显,降低范围分别在25..58%-60.47%,24.06%-77.68%之间;而对叶部甲基汞,仅微生物菌肥处理组对上部叶和底部叶甲基汞有明显降低效果,降低率分别为42.55%和38.10%。在高浓度汞污染土壤中,改性活性白土明显降低了杂交狼尾草上部叶的甲基汞含量(67.52%)。(4)植物的安全利用及汞富集效率评估表明,杂交狼尾草由于其巨大的生物量,在地上部分汞含量远未超过国家饲料标准的前提下,其汞提取量远高于其它植物对汞的提取量。在土壤汞浓度为4.74 mg·kg的条件下,杂交狼尾草的地上部分对汞的提取量为0.393 g·(亩·年),明显高于蜈蚣草的地上部分对汞的提取量(0.04 g·(亩·年)),杂交狼尾草全株对汞的提取量为4.158 g·(亩·年)),明显高于蜈蚣草全株对汞的提取量(0.115 g·(亩·年))。