《重金屬污染土壤原位鈍化修復的穩定性及其影響機理》是依託山東師範大學，由成傑民擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：重金屬污染土壤原位鈍化修復的穩定性及其影響機理
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：成傑民
- 依託單位：山東師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
以代表性有機、無機、有機-無機複合鈍化材料為例，通過培養實驗研究其對重金屬鈍化的化學、生物學穩定性。通過模擬實驗，用Ｘ射線吸收精細結構光譜（XASF）等手段，研究重金屬在鈍化材料上和土壤中作用的微觀結構、影響因素等，闡明其對重金屬的鈍化穩定性機理。通過根際微區實驗，研究根際DOM對重金屬形態、遷移轉化的影響，藉助現代儀器分析手段，研究根際DOM結構特徵和根際DOM與重金屬配合作用，闡明其對重金屬鈍化穩定性的影響機制。本項目特點：首先，充分考慮土壤-微生物-植物系統及相互作用的複雜性，研究不同鈍化材料鈍化穩定性及影響因素，為判斷該技術的環境風險提供依據。其次，藉助現代儀器分析手段，從微觀結構揭示不同鈍化材料對重金屬的鈍化機理。再者，以根際DOM與重金屬配合作用為研究突破點，從分子水平揭示根際DOM對重金屬鈍化穩定性影響機制。為重金屬污染土壤鈍化修復提供理論依據。
結題摘要
重金屬鈍化修復技術施入土壤的鈍化材料吸附重金屬後，殘留於土壤中。因此，鈍化材料本身及吸附重金屬的穩定性是該項技術成功套用的關鍵。本項目以黑碳（BC）與膨潤土為例，通過模擬實驗、根際微區實驗等，藉助現代儀器分析，研究不同鈍化材料對重金屬鈍化穩定性機理及其影響因素、根際DOM對土壤重金屬鈍化穩定性影響機理等。為重金屬污染土壤鈍化修復技術提供理論依據。主要結論如下：（1）從材料的表面特性、分子形態、微觀結構分析， BC與膨潤土對Cu2+和Cd2+的鈍化是以靜電吸附、離子交換和微孔捕獲為主，改性後以螯合作用為主。改性前吸附活化能Ea＜20 kJ•mol-1，以物理吸附為主，改性後Ea＞40 kJ•mol-1，以化學吸附為主。鈍化材料吸附的Cu2+和Cd2+以H2O、CaCl2和EDTA逐級解吸，顯示改性前以物理作用為主，改性後以螯合作用為主。（2） pH為4.47~8.16的5種土壤，添加改性納米黑碳（MBC），與對照相比，土壤DTPA-Cd下降了33.22%~64.46%，土壤pH越高，MBC對Cd的鈍化效果越好。添加MBC，種植Cd耐受植物黑麥草、超積累植物紅葉菾菜和印度芥菜，土壤DTPA-Cd含量分別降低了12.80%、1.30%和5.22%。黑麥草根際有效態Cd含量比非根際顯著降低了8.9%。在MBC套用於Cd污染土壤修復時，應避免種植超積累植物。（3）紅葉菾菜根際/非根際DOM含量高於黑麥草，添加MBC後大大減小了兩種植物根際/非根際DOM含量的差異。三維螢光光譜顯示兩種植物根際/非根際DOM中類富里酸＞類腐殖酸＞類蛋白；施加MBC後，類富里酸螢光強度顯著降低，類蛋白螢光強度顯著增加。預示著MBC對DOM有吸附作用，且對DOM中不同組分吸附性能不同。（4）觀察植物根尖超微結構，發現BC和MBC在植物細胞壁聚集。BC和MBC對帶正電的大單囊胞（GUV+）的破壞作用遠大於帶負電的大單囊胞（GUV-）。隨著BC和MBC濃度增高，暴露時間增長，其對GUV+損害作用增強。高濃度暴露10min出現囊泡皺縮，觀察到磷脂碎片、顆粒聚積等現象，低濃度暴露4h 才出現上述現象，且MBC的損害作用大於BC。顆粒粒徑、表面帶電性、濃度、暴露時間是納米材料對植物細胞影響的關鍵因素。
