植物重金属镉吸收与根区调控研究-陈曦.docx

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1、1引言 1.1目的和意义 土壤是农业生产和人类生活的基础。它的环境质 M关系到农产品的质 a以及人 类的健康。土壤重金属污染对生态环境及生物的危害引起人们广泛的关注。植物在 吸收必需元素的同时，重金属也会进入植物体内，进而经过食物链进入动物体内危 及动物的健康。基于此，土壤重金属污染治理研究日益受到关注。各类方法和技术 相继产生，主要包括物理方法、化学方法、生物方法。这些方法对治理土壤重金属 污染起到一定的效果，但是各冇利弊。物理方法见效快却常常引起二次污染：生物 方法环保但周期长；化学方法在土壤中加入调理剂，虽然见效快、环保，但是调理 剂加入量大、作用空间大，实际操作存在一定困难。针对以上问

2、题，本研究期望通 过根际调控的方式进行重金 M污染阻控，在筛选育苗基质块的基础上，配套添加一 定量的调理剂，从物理阻控、化学拮抗等方面着眼于综合阻控重金属向植物体内的 迁移。 当前基质育苗技术己经日益成熟并逐步为农户所接受和使用。将基质育苗与土 壤重金属污染植物根际阻控技术结合起来进行研究，在此基础上形成技术体系。若 能成功实施，则一可降低重金属污染修复成本，二则因为技物结合、无需 增加额外 劳动力投入，易于推广应用。 1.2重金属污染现状 重金属是指比重大于 4.50kg/dm3的金属元素，包括锰、铜、锌、铁、镉、铅、 铬、汞、钼、镍、钴等；砷是一种准金属，但由于其化学性质和环境行为与重金属

3、 相似，通常也归于重金属的研究范畴。土壤重金属污染是指由于人类活动将重金属 加入到土壤中，导致土壤中重金属含位明显高于其自然背景含并引起生态破坏 和环境质量恶化的现象 m。1999年以来，全国先后有 20个省、自治区和直辖市在第 四系平原发育区大规模开展许多目标区域地球化学调查工作。随着调查工作的广泛 开展，陆续发现了大片区域受到重金属污染 |21。据不完全统计，我国耕地受污染面 积 2667万 hm2,受到重金属砷、镉、铅、铬、汞污染的耕地将近 2000万 hm2,约占总 耕地面积的 1/5,其中镉污染耕地 1.33万 hm2,涉及 11个省 25个地区；被汞污染 3.2万 hm2,涉及 1

4、5个省 21个地区。全国每年遭重金属污染的粮食达 1200万吨，造成的直 接经济损失超过 200亿元 |3。王元仲等研究河北省优势农产品主产区土壤样品中 8 种重金属元素的污染现状与分布规律，结果表明所监测的 8种重金属均存在不同程度 的污染累积现象 ，所监测的 15个县均存在污染 改革开放以来，中国的蔬菜生产迅速发展 ， 1978 2004年的 27年间，蔬菜播 种面积增长了 4.27倍，目前全国蔬菜总产 fi己超过世界平均水平，并跻身于世界第 3大蔬菜出口国。但是，蔬菜质 M问题逐渐成为制约其生产发展的重要因素。在影 响蔬菜质量的诸因素中，除化肥和农药等施用不当、优良品种缺乏外，土壤重金属

5、 污染引起的蔬菜重金 M含 M超标问题也开始受到许多研究者的关注。如孙波、徐应 明等的调查结果，中国 24个铒 (市 )城郊、污水灌溉区、工矿等经济发展较快地区的 320个污染区中，重金属含量超标的农作物种植面积占全国总超标种植面积的 80% 以上，蔬菜的重金属含 ffl超标问题也十分严重 lwl。 据不完全统计，我国镉污染耕 地面积达 13330hm2t3l， 每年生产镉含量超标的农产品达 14.6亿 kgl因此，有关镉 污染的修复问题，己成为我国一项十分紧迫的任务 镉作为一种重金属污染源除 积累在可食部分造成中毒外，更重要的在于它还是一种潜在的次生污染源。它可以 通过径流、入渗，污染地表水

6、与地下水 ，也可以通过风蚀进一步扩大污染面积 |n|。 1.3重金属镉的危害 1.3.1镉对人的危害 镉进入人体后，不容易排泄，逐渐积累，当超过人体所能承受的 ffl时，就会引 起生理功能紊乱，引起急、慢性疾病或产生远期危害。镉对肺、肾、肝、脑、睾丸、 骨骼及血液系统均能产生毒性，美国毒物管理委员会将镉列为第六位危及人体健康 的有毒物质 p21。 1993年国际癌症研究机构正式确定镉为第 IA致癌物。其可引起 DNA 损伤，影响 DNA的修复，促进细胞增生，从而引起肺，睾丸及前列腺等部位的肿 瘤，当达到细胞毒浓度时，镉抑制 RNA、 DNA和蛋白质的生物合成，诱导脂质过 氧化及染色体畸变 M。

7、 1.3.2镉对植物的危害 植物受镉污染后，其植株处于镉胁迫环境之中，将受到不同程度的伤害。这与 高温胁迫、低温胁迫、淹涝胁迫、干旱胁迫、盐溃胁迫等逆境胁迫相类似。根据逆 境胁迫的有关理论，任何逆境都会使植物光合速率下降，同化物形成减少，叶绿体 结构改变，呼吸速率改变，与光合和呼吸有关的酶失活或变性，合成酶作用下降， 水解酶活性增强，引起植物体内一系列生理生化指标的变化 (如细胞膜透性增大、保 护酶活性变化等 )。另外，与其它逆境胁迫不丨司的是，大部分重金属能够与楨物体内 的许多酶进行螯合，破坏酶的活性，从而使得植物体内生理生化的变化尤为错综复 杂。秦天才等研究表明： Cd过 ffl对小白菜叶

8、绿素起破坏作用，并促进抗坏血酸分解， 使游离脯 E酸积累，抑制硝酸还原酶活性 1 1。 Cd对植物体内多种酶活性起抑制作用， 包拈根系的脱氢酶、过氧化物冋工酶和核酸梅等 1 Cd通过形成过量 的氧自由基，影响植物体内抗氧化酶活性，破坏细胞膜系统、蛋 A质、核酸等生物 大分子，抑制水稻叶绿素合成和植株生长 |2 81。镉还能减少根系对水分和养分的吸 收，抑制根系对 M的固定。 镉污染不但影响植物的生长发育，还会影响农作物的产砧和质 a。 不同种类及 其土壤浓度的镉，对作物产量的影响不同。不间植物对镉的耐受浓度不同。土壤 Cd 含 M4-13mg/kg时，对 Cd敏感的作物 (菠菜、大豆、独行菜和

9、莴苣等）产 M降低 25%, 而番 茄、西葫芦和甘蓝只有在土壤含 Cd量达 160-170mg/kg时产量才降低 25%:研究 发现，在 Cd含 fil5-100mg/L培养液中栽种的所有大麦都没有出穗， Cd浓度提高到 100mg/L时植株生长 2个月后死亡， 100mg/L Cd处理的大麦植株生物量较对照减少 50%24，。 1.4 土壤重金属污染的修复技术 土壤重金属污染得到人们的重视，各种修复技术也相继产生。 S前主要有以下 几种技术： 1.4.1物理修复 1.4. 1.1稀释修复 主要包括换土、客土、去表土和深耕翻土等。换土是把受污染的土壤移走，换 上未被污染的土壤；客土是将污染的土

10、壤与一定量的未被污染的土壤混合，从而降 低污染土壤中重金属的含量；去表土是将被污染的表层土壤移走；深耕翻土是将受 污染的表土翻至下层，使表层土壤的重金属含降低。以上措施虽然见效快，但是 实施工程量大，耗费人力，财力，而且容易引起土体结构的破坏和土壤肥力下降， 并且还要处理换出的污土。 1.4. 1.2 电热修复 电热修复的原理是利用高频电压对土壤进行加热，挥发性强的重金 M会被解吸 出来，然后 M收处理形成玻璃态物质，从而消除重金属。这种方法能从根本上清除 重金属并且见效快，但是只适用于 挥发性强的重金属，工程 S大，费用昂贵也限制 其发展。 1.4. 1.3水洗和淋溶 水洗法采用淸水灌溉使重

11、金属从表层土迁移至深层土，重金属污染问题并没有 解决；淋溶是灌溉一些能与重金属反应的试剂，形成的络合物可以被提取出来达到 消除重金属的 0的。但是，添加的试剂往往会引起二次污染。 1.4. 1.4电动修复 该方法由美国路易斯安那州立大学研究出来，是一种原位修复技术，是指在土 壤中插入一对电极，并通以低强度的直流电，土壤中的金 M离子在电场作用下定 N 移动并富集在电极附近，从而达到清除重金 M的 B的。虽然可以回收多种重金属但 是费用昂贵，每立方米需要 1美元，而且只适用于低渗透性的粘土和淤泥。 1.4. 2生物修复 生物修复是利用特殊的动物、植物、微生物富集或提取土壤中的重金属，改变 重金属

12、在土壤中的形态，去除土壤中的重金属或降低重金属毒性的方法 1$3。 1.4. 2. 1动物修复 某些低等动物能吸收土壤中的重金属，因而能一定程度地降低土壤中重金属的 含 M。研究表明，蚯蚓对 Cu、 As、 Ilg、 Cd、 Zn等有较好的富集作用。在受到重 金属污染的土壤中放养蚯蚓，待其富集大 ffl重金属后，采用电激、灌水等方法将其 驱出并进行集中处理，对治理土壤重金属污染有一定的效果，但是大量引进一种生 物有可能破坏食物链平衡。 1.4. 2. 2植物修复 是一种将具有超富集重金属能力的植物种植到受污染的土壤上，植物吸收富集 _定量的重金属后集中处理，达到降低土壤中重金属的含量或活性的

13、B的。重金属 超积累植物最早是由 Brooks等提出的，指能够大 M吸收并在体内累积重金属的一类 特殊植物。植物修复的机理通常包括以下几个方面： (1) 植物提取作用：是指将重金 M超累积植物种植在重金 M污染的土壤上，植物 从土壤中吸取 一种或几种重金属，并将其转移、储存到地上部分，收割地上部分并 进行集中处理（如灰化回收 ）， 达到治理与修复目的。目前，己经发现有 45科 500 多种植物能够超累积重金属，一些超累积植物能冋时积累多种重金属。柳属的某些 物种能大量富集 Cd,印度芥菜对 Cd、 Zn、 Ni、 Cu有不冋程度的富集。该方法的 效果主要取决于植物生物M的大小和富集重金属的能力

14、 p1。 (2) 植物挥发作用：是指利用植物的吸收、积累重金属并将一些挥发性的重金属 挥发到大气中的方法。研究表明：印度芥菜能大量吸收积累硒，种楨印度芥菜的第 二年土壤中的硒减少 48%131。这种方法简单、不需要对植物进行灰化等处理，但是 只对有挥发性的重金 M冇效，更重要的是把污染物转移到大气中对环境和人类健康 影响更大。 (3) 根系过滤作用：是指植物通过改变根际环境，改变重金 M的形态，重金属被 积累或沉淀在植物的根部，在土壤中的移动性降低。根系生长迅速并且在相当长的 时间内有较高清除重金属的能力的植物是理想的根系过滤植物。目前常用的植物有 向曰葵、印度芥菜、宽叶香蒲及烟草等 M。 (

15、4) 植物固化：是利用耐重金属植物降低重金属的活性，以减少重金属扩散到空 气中或被淋滤进入地下进一步污染环境的可能性。如植物根系分泌物能改变植物根 际环境，能使 Hg、 Cd、 Pb的价态或形态发生改变，进而减小毒性效应。 植物修复技术是一项发展迅速的 绿色修复技术 ，有其优点和局限性。优点： (1) 成本低，不需要专门的设备和技术，易于推广； （ 2)不破坏环境，保持土壤结 构和肥力； （ 3)原位修复，避免二次污染。缺点： （ 1)超富集植物不但要富集能力 强而且植株高大，生长迅速才能有效的用于实践。 （ 2)植物生长受到温度、湿度、 水 分和土壤结构等影响，这一点也限制了这项技术的应用。

16、 （ 3)目前，许多地区的 重金属污染都是多种重金属复合污染，而大部分超富集植物仅对一种重金属有富集 作用 |3 。 1.4.2. 3微生物修复 微生物修复是指利用土壤中的某些微生物对重金属具有吸收、沉淀、氧化和还 原作用来降低土壤中重金属毒性。微生物通过染色体、质粒或转座子产生抗性机制， 以适应重金属环境。抗性机制大部分是由质粒编码，对金 M离子有高度特异性。试 验证明当微生物生长环境中有一定浓度的某种重金属时，可以有效地诱异微生物对 重金属的运输，并激活具有拮 抗解毒作用的抗性基因 133。微生物修复原理如下： (1) 累积作用：微生物可以在胞内和胞外累积重金属，微生物对重金属具有很强 的

17、亲合性，重金属离子进入细胞后，分布在细胞内的不同部位，体内可以合成金属 硫蛋微生物的金属抗性与金属硫蛋白的累积正相关，使某些细胞产生重金属抗 性基因。聚球菌属 sp.)的 抗 重 金 属 基 因 由 y/ w/5编码。 编码的金属硫蛋白可以结合 Zn2+、Cd2+。 当 Zn2+、 Cd2+浓度较高时， J/KM诱导表达 并受 W?/忍产物的抑制。 5WM金屈硫蛋白半胱氨酸残基可以与过量的金属阳离子产生 沉淀 |3微生物还可以通过细胞表面电荷吸附重金属离子，例如微生物多肽、多糖、 糖蛋白上的官能团 -COOII、 -Nil、 -OH、 -SII等对重金属离子的固定，将重金属离 子富集在细胞表面

18、或内部，降低重金属的移动性 351。 (2) 胞外络合作用：微生物可以向细胞外释放低分子有机物，这些有机物含有多 功能分子结构并可以改变重金 M离子的形态，沉淀下来或者与重金属形成胞外络合。 (3) 氧化还原作用，甲基化合脱甲基化作用：重金属被微生物还原，甲基化合脱 甲雄化作用后形态发生改变毒性降低。微生物可把毒性强的甲基汞降解为毒性较低 的无机汞，硒 被微生物甲猫化后可以挥发出来，降低沉积物中砸的毒性。某些细菌 利用细胞 NADH作为还原剂，在无氧或有氧状态下，将剧毒易溶的 Cr6+还原为低毒 不易溶的 1.4.3化学修复 化学修复是指向土壤屮投入调理剂，改变土壤铽化还原条件、土壤的酸碱性或

19、 土壤中离子的构成情况，进而对 ffi金属的氧化还原作用、吸附作用、拮抗或沉淀作 用产生影响， M终降低重金属的污染。常用的调理剂有石灰、沸石、碳酸钙、磷酸 盐、硅酸盐和促进还原作用的有机物质 “ M1。 下面介绍几种调理剂： (1) 石灰 石灰是一种碱性物质，它使土壤的 pH值升高，土壤表面负电荷增加，土壤对重 金属的亲和性增加，提高对重金属离子的吸附 M1391。 冋时促使土壤中 Cd、 Zn、 Cu等 重金属形成氢氧化物或碳酸盐结合态沉淀，如当 pH值大于 6.5时， Hg容易形成氢氧化 物或碳酸盐沉淀。研究表明，在每 667m2土壤中施加 100-125 kg的石灰，水稻籽实中 Cd含

20、 fi下降了 50%,并且每 667m2平均增产： K)-50 kg1401。 所以在土壤中施加适 fi石灰 可以有效抑制 Cd污染的酸性土壤上植物吸收 Cd。 Lombi等用棕闪粗而岩和石灰处 理 2 种污染土壤后，发现在土壤中可交换态的 Cd和 Zn显著降低，碳酸盐结合态的 Cd和 Zn 分别增加了 2.1和 2.8倍 (2) 腐殖酸 腐殖酸可与重金属发生络和反应降低重金属生物有效性，腐殖酸包括富里酸 (FA)和胡敏酸 （ HA),不同的组分功能团在数量上存在的差异较大，富里酸含 有的羟基、醇羟基、酚羟基和酮羰基的数 :M:比胡敏酸多，胡敏酸含有的醌、羰基数 量较富里酸多。腐殖质 M显著特

21、征之一是能与氧化物、矿物质、氢氧化物、金属离 子和冇机物（包桮有毒活性污染物）发生相互作用，形成溶于水和不溶于水的物质， 这些物质的化学和生物学稳定性千差万别 |a31。 富里酸和胡敏酸对重金属的吸附程 度不同。以镉为例，富里酸对 Cd的吸附容 M大于胡敏酸，吸附强度 HA大于 FA,而 解吸 MFA-Cd大于 HA-Cd P-461。 何雨帆等研究腐植酸的两种组份对小白菜吸收 Cd的 影响，研究结果表明：富里酸促进小白菜对 Cd的吸收，胡敏酸抑制小白菜对 Cd的吸 收。就减轻污染土壤中镉对植物的危害而言，施用胡敏酸能获得较好的效果，这是 由于胡敏酸是一种高分子有机酸，含有多种功能团，能螯合土

22、壤中的 Cd,降低 Cd 的活性，减少植物对 Cd的吸收，从而 减轻 Cd对植物的危害；如果对Cd污染土壤进行 植物修复，则施用富里酸能获得较好的效果，这是由于富里酸是一种低分子有机酸， 能活化土壤中的 Cd， 增加 Cd的活性，促进超富集植物对 Cd的吸收，从而提高植物修 复的效果 。腐殖酸的大小对重金属的吸附能力也不同，研究表明大分子的腐殖酸 比小分子腐殖酸能更冇效地降低重金 M的生物冇效性 471。重金 ;4在土壤中存在的形 态不同，冇效态的重金属容易被植物吸收，何电源等认为镉元素进入植物通常不决 定于镉的总含量，而决定于有效的镉化合物的含量腐殖酸可以改变土壤中重金 属的形态降低植物对重

23、金属的吸收。李静等研究表明随着腐殖酸用； 111:的增加，土壤 中的 Cd残留 ffl呈增加的趋势 (491。袁建梅在污灌土壤中添加腐殖酸，发现腐殖酸可以 改变重金属形态分布，使重金属固定在土壤表面，从而降低重金属的活性、直接毒 性和生物可利用性501 (3) 凹凸棒石 凹凸棒石利用自身的结构吸附重金属、减少植物吸收重金属的 fl。 凹凸棒石具 有较大的比表面积以及超强的吸附性能，能有效地阻止重金属进入植物体内。因此， 土壤中施加适量的凹凸棒石粘土，不仅能够增强土壤对重金属的吸持力，同时还能 够破坏土壤中重金属离子的平衡系统，吸附土壤溶液中重金属离子，从而降低土壤 溶液中的重金属离子浓度。研究

24、表明，凹凸棒石能够抑制楨物对镉的吸收，主要原 理是镉离子被凹凸棒石吸附后，一部分通过离子交换方式进入到其粘土矿物内部结 构中，一部分因它表面的负电荷吸附于其表面，这两种吸持方式，可以大大降低镉 的活性，从而抑制植物对镉的吸收 5521。因此，向土壤中施加适 M的凹凸棒石粘土 , 会降低土壤中重金属元素的活性，并阻止其向农作物转移确保农 产品安全。杨秀敏 等利用凹凸棒石修复镉污染的土壤，发现，随着 Cd浓度的增加，凹凸棒石对 CcP+的 吸附 M增大，并且镉污染土壤中添加凹凸棒石，使玉米的生长惜况明显得到改善 521。 证明凹凸棒石对重金属 Cd有较强的吸附作用，可用于镉污染土壤的治理。但是凹凸

25、 棒石做为调理剂，修复土壤重金属污染的效果与土壤的组成性质，所采用的植物等 有关。刘琴等用天然凹凸棒石未能显著降低黑麦草对重金属的吸收，这与杨秀敏和 胡桂娟报道的凹凸棒石能显著降低 Cd对玉米的毒害作用结果不一致。这可能是由 于：首先，土壤的组成和性质显著不同 ；其次，所采用的植物、凹凸棒石以及试验 条件不同。一定要注意施入量，不适宜的施入量不但不会治理土壤重金属污染，降 低植物对重金属的吸收，还可能破坏环境范迪富等研究也发现，施入一定fil:的 凹凸棒石粘土，能改善土壤环境，降低芦蒿对 Cd的吸收，过量加入对土壤环境的改 善有反作用 5 (4) 沸石 沸石是 1756年由瑞典矿物学家 Fre

26、igerAxel Fredrick Cronstedt发现的，它是一族 多孔的碱金属和碱土金属盐的总称，分子式通式为 M,2_Al20_vxSi027H20,式中 M为 碱金属和碱土金属阳离子，结构是具冇无限扩展的三维晶体 M。 沸石的空间结构决 定了其具有选择吸附性。沸石具有网架状的空间结构，有相互连接的孔道和孔穴， 孔穴通过开口的孔道彼此相连，这就使得沸石的比表面积极大，沸石孔径的大小决 定了能够进入其内部的分子大小，大于孔径的物质则被排除在外，只有比沸石孔径 小的离子或分子才能进入被吸附。独特的分子结构形成了较大的静电引力，使沸石 对极性分子具有较高的亲合力，因此对极性分子，易极化和不饱

27、和的分子具有优先 吸附作用，表现为沸石 的选择性吸附和高效率吸附。刘秀珍等对沸石和土壤对镉的 吸附率进行试验，随着溶液初始浓度的增大，沸石和土壤对 Cd的吸附率降低。在溶 液浓度为 50mg/L时，沸石为 83. 81%, 土壤为 77. 87%。当溶液中 Cd的浓度为 100mg/L 时，土壤对 Cd的吸附率开始迅速下降，吸附率为 67.54%,而沸石下降比较平缓，吸 附率为 82.68%，初始浓度为 500mg/L时，沸石仍有较高的吸附率，其吸附率为 63.05%,而土壤仅为 25.68%1551。可见，沸石对 Cd的吸附性能要远高于土壤，可以用 于治理土壤重金属污 染。除具有吸附性能外，

28、沸石还具有离子交换性能。在沸石的 结构中，钠离子、钾离子、钙离子和镁离子可以平衡铝离子取替硅离子所引起的负 电荷，因此沸石具有较强的离子交换能力 1561。沸石独特的空间结构决定了沸石施入 土壤中，可以增加土壤营养元索和有毒元岽的吸附能力，有效减少养分的损失，同 时提高肥料利用率、钝化土壤中的重金 M离子以降低其生物有效性。在盆栽试验中， 烤烟土壤施用沸石能促进烟株的生长。在每千克风干烤烟土壤屮施入 2-3g沸石能使 烟株增高 8.6%-9.8%,茎围增粗 3.9%-5.8%,烤烟烟叶干重提高 5.4%-6.9%,全重提高 2.6%-3.7%1571。马玮艺等研究表明，随着沸石施用 S增加，对

29、于能被生物可利用态， 包含了水溶态、交换态及碳酸盐结合态的金属 Cd占总量 Cd的比例降低了，部分转化 为其它不能被利用的形态 Gworek B将合成沸石和合成粗餒正长岩颗粒加入到 镉污染的土壤中，作物根部和地上部的 Cd浓度显著降低由此看出，沸石可以 用于治理土壤重金属污染，降低植物对重金属的吸收。 (5) 稀土 稀土在农业上应用很竹遍，稀土可以提高农作物产量，也可以用做调理剂减少 植物对重金属吸收，试验证明效果显著。贾棚等推测，稀土使重金属离子含 M下降 的原理是稀土离子与重金属离子发生了拮抗作用。用稀土溶液浸泡甘蓝、水稻、小 麦及赉茄种子可以明显降低植物体内 Ni、 Cr和 Cd等的含量

30、 6 71。邢勇等用稀土处 理明显地提高了水稻种子的活力，大幅度地降低了重金属的吸收 lKi。马建军等选用 不同种类的单一稀土溶液浸泡汕菜种子，结果证明：不同的单一稀土溶液均能够较 好地抑制油菜对镉的吸收。并且在相冋稀土处理条件下，随着土壤 Cd污染程度的加 重，稀土抑制 Cd吸收和抗 Cd毒害能力逐渐增强。高贵 喜用稀土处理大白菜的试验 结果表明：与对照比较，镉含量下降了 89.4%-98.08%m。 1.5基质块减少植物吸收重金属的作用 基质块又称营养块、草炭块、育苗块等，是以草炭、蛭石等为基质材料以及一 些经过无害化处理后的中粪、食用歯渣、炭化稻壳等农业冇机废弃物为主耍原料， 配以具有保

31、水，膨胀、粘接、缓释营养等作用的辅助剂，经过压缩工艺，工厂化加 工生产而成的一种集基质、肥料、消毒、容器等功能于一体的新型基质产品 m。 育 成幼苗健壮整齐，无需缓苗，操作简单，省时省力，既可用于工厂化育苗，也可被 农户直接应用除以上优点之外，蕋质块可能降低植物对重金属的吸收。原因有两 个：一、基质块富含腐殖酸等有机质，经研究腐殖酸可以与重金属络合，改变重金 属的形态，减少植物对重金 M的吸收，基质块周削的重金属形态会改变而且基质块 内的腐殖酸会进入到土壤屮增加土壤的有机质含量，络合土壤中的重金属进一步减 少植物对重金 M的吸收。二、通过植物基质块育苗的措施，使植物在基质根际微环 境中生长，在

32、保证作物生长良好的同时，减少根系与土壤的接触，从而降低植 物对 重金属等有害物质的吸收。用基质块减少植物吸收重金属的研究 g前还没有人尝试 , 本研究用基质块育苗试图验证其在减少植物吸收重金 M方而的作用。 当前，我国土壤重金属污染现象日益突出，粮食、蔬菜重金属含 S:超标，将直 接影响到人类的健康。随着人们生活水平的不断提高，人们更加关注食品安全问题。 许多学者投身到重金 M污染的研究中来，各类污染防控方法应运而生。基于我国人 多地少的基本国情，在低浓度土壤重金属污染防控时，拟采用边修复边生产的方法， 这样不仅可以缓解十 .壤重金 属污染风险，还能满足我国居民对粮食、蔬菜数 ffl和质 量的

33、需求。 当前土壤重金属污染修复方法包括物理法、生物法、化学法等，综合分析以上 方法，它们各有利弊，如：物理方法速度快但常常引起二次污染；生物方法绿色环 保却周期比较长；为了兼顾速度、环保又适合我国国情，本研究选用了化学方法， 这也是 0前常用的方法。但与以往化学方法不冋的是把育苗根际土用基质块来代替 并且在基质块中加入不同浓度的调理剂，如凹凸棒石可以吸附重金属，沸石、腐殖 酸等与重金属形成络合物或螯合物，稀土与重金属发生拮抗作用。通过检测蔬菜体 内重金 属含 M来确定最佳调理剂及其浓度。调查表明，我国镉污染面积最大，冈此 这次研究中主要选择镉进行研究。 在治理重金属污染的同时更应注意减少污染物的投入，从源头上根本解决重金 属污染问题，本研究选择小麦为供试植物，污泥堆肥为供试肥料，通过测定土壤和 植物重金属的含量，分析污泥堆肥对土壤重金属累积和植物重金属吸收的影响。以 期为从源头上减少植物对重金属吸收以及污泥在粮食作物上应用的安全性评价提供 必要的理论和实践基础。 2.1研究内容 (1) 基质块及调理剂对不同植物生长的影响： (2) 基质块及调理剂的使用对镉的迁移的影响； G)基质块及调理剂的使用对植物镉吸收及分配的影响； (4) 基质块规格不同对植物镉吸收及分配的影响； (5) 污泥堆肥对土壤和小麦重金 M累积的影响。