常州工學院學士學位論文PAGE目錄第一部分設計任務與調研…………第二部分設計說明………………………第三部分設計成果……………………第四部分結束語…………第五部分致謝…………第六部分參考文獻…………………

第一部分設計任務與調研畢業(yè)設計的主要任務設計湖南東洞庭湖區(qū)重金屬污染土壤的修復方案。設計的思路與方法土壤Cd污染現(xiàn)狀與修復方法，東洞庭湖土壤重金屬污染狀況,蔞蒿對Cd污染土壤的修復效果.植物修復技術對現(xiàn)代社會環(huán)境的影響簡介植物修復技術是近20年發(fā)展起來的一項用于污染土壤治理的新技術,處于實驗室或模擬試驗階段的研究結果較多,商業(yè)性應用有待于該技術的進一步成熟和創(chuàng)新型技術的開發(fā)。本文討論植物修復有機污染土壤的機理,綜述近年來國內外植物修復有機污染土壤的研究進展分析植物修復的優(yōu)勢和存在問題,并探討該領域今后的研究方向。大量有機農藥的施用及石油的不合理開發(fā)利用,土壤有機物污染問題非常普遍。土壤污染后,不僅影響農作物的產量和品質,而且會通過食物鏈影響生態(tài)系統(tǒng)和人類健康。目前中國土壤有機污染狀況令人堪憂。廉價、高效、安全地處理土壤中的有機污染物已成為大家關注的重點。植物修復作為一種新型的、有前途的環(huán)境污染治理技術，將蔞蒿、南艾蒿、水芹等幾種植物作為洞庭湖污染土壤治理的植物。不同植物對洞庭湖土壤中重金屬Cd的修復效果分析壤有機物污染物按污染來源分為石油烴類(TPH)、有機農藥、持久性有機污染物(POPs)、爆炸物(TNT)和有機溶劑。各類土壤有機污染物的來源、特性及其危害。植物修復的最終結果應以修復效果來進行評價。植物對環(huán)境的修復效果，可通過植物對污染物的提取量或環(huán)境中污染物的減少量來進行核算。特別對于開放空間的土地區(qū)域來講(土壤的實際質量不宜確定)，土壤介質中重金屬的削減量不易進行準確測算，故可通過植物體內重金屬的蓄積量來表示(即植株干重與富集濃度的乘積:W干wCs，假設植物體內的重金屬全部來源于土壤介質)。考慮到南洞庭湖濕地調查區(qū)的地形特征和植被分布特點，本研究利用單位面積樣方內植物地上部分對Cd的提取量來表征該種植物的Cd污染修復效果。第二部分設計說明關于蔞蒿的重金屬吸收說明壤有機物污染物按污染來源分為石油烴類(TPH)、有機農藥、持久性有機污染物(POPs)、爆炸物(TNT)和有機溶劑。各類土壤有機污染物的來源、特性及其危害。植物修復法(Phytoremediation)是利用綠色植物來轉移、容納或轉化污染物使其對環(huán)境無害。植物修復的對象是重金屬、有機物或放射性元素污染的土壤及水體。在所有植物中，萎篙地上部分對Cd的蓄積量最高(約80mg)，即在進行植被調查的當季，每平方米樣方內的萎篙植株可從濱岸帶濕地土壤中提取80mg左右的重金屬Cd，聚類效果圖也顯示萎篙因具有最高的Cd修復效果而單獨聚為一類，其在樹狀圖上的距離長度明顯高于其他各類;南艾篙對Cd的富集量也較高(40mg左右)，因此對濕地土壤Cd污染的修復效果也較好，其在聚類圖中居于第二類，樹狀圖中的距離長度與其他植物相比也有明顯差別;蘆葦和南荻的地上部Cd富集濃度雖低，但二者生物量相對較高，故對土壤中Cd的提取量在這8類植物中仍處于較高水平，另外考慮到蘆葦和南荻作為濕地經濟作物而在每年秋冬季節(jié)被大量刈割，因此該兩種植物對凈化濕地土壤Cd污染的貢獻最大;水芹、蔭草、辣寥等植物雖具有較高的富集濃度或根莖轉移系數(shù)，但由于其生物量較小，故在自然狀態(tài)下對Cd的去除能力較低。從聚類效果來看，南荻和蘆葦、水芹和蔭草兩組植物因各自具有相近的Cd修復效果而分別聚成一類，雖居于聚類圖的同一層次，但南荻和蘆葦對Cd的修復效果遠高于水芹和蔭草。八棱麻和辣寥對Cd的修復效果略高于水芹和蔭草，但顯著低于蘆葦和南荻，居于第4類位置。2.植物對土壤修復方式2.1phytoextraction植物提取植物提取最早由Chaney提出,它是指利用一些對重金屬具有較強富集能力的特殊植物從土壤中吸取重金屬,將其轉移、貯存到地上部并通過收獲植物地上部而去除土壤中污染物的一種方法；該方法適合于從污染的土壤中去除如Pb、Cd、Ni、Cu、Cr、V或土壤中過量的營養(yǎng)物質如NH4NO3等。植物提取，又叫植物萃取(Phytoextraction)，是植物修復技術之一。其原理：種植一些特殊植物,利用其根系吸收污染土壤中的有毒有害物質并運移至植物地上部,通過收割地上部物質帶走土壤中污染物的一種方法。植物提取作用是目前研究最多,最有發(fā)展前景的方法。該技術利用的是一些對重金屬具有較強忍耐和富集能力的特殊植物。要求所用植物具有生物量大、生長快和抗病蟲害能力強的特點,并具備對多種重金屬較強的富集能力。此方法的關鍵在于尋找合適的超富集植物和誘導出超級富集體。2.2phytostabilisation植物固定原理：利用植物根際的一些特殊物質使土壤中的污染物轉化為相對無害物質的一種方法。植物在植物穩(wěn)定中主要有兩種功能：保護污染土壤不受侵蝕，減少土壤滲漏來防止金屬污染物的淋移;通過金屬根部的積累和沉淀或根表吸持來加強土壤中污染物的固定。應用植物穩(wěn)定原理修復污染土壤應盡量防止植物吸收有害元素，以防止昆蟲、草食動物及牛、羊等牲畜在這些地方覓食后可能會對食物鏈帶來的污染。然而植物穩(wěn)定作用并沒有將環(huán)境中的重金屬離子去除，只是暫時將其固定，使其對環(huán)境中的生物不產生毒害作用，但并沒有徹底解決環(huán)境中的重金屬污染問題。如果環(huán)境條件發(fā)生變化，重金屬的生物可利用性可能又會發(fā)生改變。因此，植物固定不是一個很理想的修復方法。2.3phytovolatilization植物揮發(fā)原理：通過植物的吸收促進某些重金屬轉移為可揮發(fā)態(tài)，揮發(fā)出土壤和植物表面，達到治理土壤重金屬污染的目的。有些元素如Se、As和Hg通過甲基化揮發(fā)，大大減輕土壤的重金屬污染。如B.Juncea能使土壤中的Se以甲基硒的形式揮發(fā)去除。還有的研究表明煙草能使毒性大的二價汞轉化為氣態(tài)的零價汞。Rugh等將細菌的汞還原酶基因轉入Arabidopsistfialiana中，發(fā)現(xiàn)該植物對HgCl2的抗性和將Hg2+還原為Hg的能力明顯增強。這一方法只適用于揮發(fā)性污染物，植物揮發(fā)要求被轉化后的物質毒性要小于轉化前的污染物質，以減輕環(huán)境害。由于這一方法只適用于揮發(fā)性污染物，應用范圍很小，并且將污染物轉移到大氣和（或）異地土壤中對人類和生物又一定的風險，因此，它的應用將受到限制。2.4phytoinfiltration植物過濾原理：借助植物羽狀根系所具有的強烈吸持作用，從污水中吸收，濃集，沉淀金屬或有機污染物，植物根系可以吸附大量的鉛，鉻等金屬.另外也可以用于放射性污染物，疏水性有機污染物(如三硝基甲苯TNT)的治理。進行根濾作用所需要的媒介以水為主.因此根濾是水體，淺水湖和濕地系統(tǒng)進行植物修復的重要方式，所選用的植物也以水生植物為主。2.5phyto-enhanceddegradation植物加強的降解作用原理：植物轉化也稱植物降解(Phytodegradation)，指通過植物體內的新陳代謝作用將吸收的污染物進行分解，或者通過植物分泌出的化合物（比如酶）的作用對植物外部的污染物進行分解。植物轉化技術使用于疏水性適中的污染物，如BTEX，TCE，TNT等軍用排廢.對于疏水性非常強的污染物，由于其會緊密結合在根系表面和土壤中，從而無法發(fā)生運移.對于這類污染物，更適合采用之后提到的植物固定和植物輔助生物修復技術來治理。第三部分設計成果1.洞庭湖土壤分析東洞庭全湖濕地0-20cm、20-40cm土壤層的重金屬平均含量均高于當?shù)乇尘爸?，且在鹿角港口、城陵磯港口、岳陽市區(qū)內重金屬含量普遍高于其他各功能區(qū)。兩土層全區(qū)域的八種重金屬元素的平均含量大小順序均為：Zn>Cr>Cu>Ni>Pb>As>Cd>Hg。相關分析、因子分析和聚類分析方法的結果表明，重金屬元素與TN、TP、有機質的關系緊密，As、Hg、Cd、Pb、Zn主要來源于工礦企業(yè)廢水、交通尾氣、生活污水等，Ni、Cr、Cu主要來源于母巖的自然風化，受人類活動較小。濕地土壤中重金屬污染狀況為：0-20cm土層中重金屬元素Cu、Ni、Cr基本為無污染水平，As、Hg、Pb、Zn為輕污染水平，Cd為中度污染水平；在20-40cm土層，As、Cu、Pb、Ni、Cr屬無污染水平，Hg、Zn屬輕污染水平，Cd屬重度污染水平，且Cd、Hg為該區(qū)域主要的污染物。東洞庭湖濕地土壤中的重金屬對人體的危害指數(shù)并未遠低于閥值，因此其非致癌性和致癌性仍不可忽略。尤其對成人的危害要多加注意，這是因為成人與重金屬的接觸面積要大于兒童，相應的危害指數(shù)成人要比兒童高一個數(shù)量級。2.蔞蒿植物修復污染土壤的機理種植方案蔞蒿植物在洞庭湖對重金屬的修復包括植物自身的吸收、運輸以及植物的根際行為兩方面的機制。①植物對重金屬的吸收和富集，包括植物根系的吸收、植物向地上部分運輸及在植物體內貯存總系數(shù)比值都大于1。②植物的根際行為：植物根系由于生長發(fā)育和生理代謝活動，形成了一個不同于非根際的微生態(tài)系統(tǒng)，它是土壤、植物和微生物相互作用的場所，也是水分、養(yǎng)分和污染物進入植物體內的門戶。蔞蒿各個部位均出現(xiàn)Cd的富集，達0.096—0.300mg/kg^-1；曾經試驗證明蔞蒿是一種Cd、Zn的超量積累植物，品種間差異不顯著；盆栽試驗證實蔞蒿根、莖、葉有強的Cd富集性,器官Cd含量為根〉莖〉葉，在20～240mg/kg^-1；污染砂土中，根、莖、葉的Cd含量最高分別為532.9、207.1、106.5mg/kg^-1。3.蔞蒿種植方案3.1蔞蒿的繁殖蔞蒿的繁殖方法有：扦插繁殖、分株繁殖、壓條繁殖和地下莖繁殖四種方法。常用方法為扦插繁殖。扦插繁殖：選擇生長健壯、充實、無病蟲害的半木質化的蔞蒿莖稈，剪成長15厘米左右的插條。除掉老化的枝條，截去頂端的嫩梢或葉腋生有花蕾的那段枝條，扦插時株距10厘米，行距20厘米，插條與地面約成45度角斜插入土，地面留1～2厘米，同時按緊土壤，灌透水，并保持土壤濕潤約5～7天，就能萌芽生根。栽培地塊應選用排灌方便、土質疏松、有機質含量豐富的砂質壤土或沖積土。冷漿田、滲水田或無法排干水的低洼地不宜栽種，這類地塊栽插后，不易發(fā)根，易引起死亡缺株。過于粘重的土壤也不利于地下根莖的生長和嫩莖的萌發(fā)，使產量降低。3.2整地施基肥扦插前一星期，將地全面翻耕，深度約20厘米，每667m2施腐熟的豬糞1500kg、腐熟干雞糞500kg、腐熟餅肥100kg及石灰50～100kg，將土與肥耙勻耕平后作畦，畦高10～20厘米，寬1.3～1.5米，畦面土粒要細碎、平整，并使肥料保留在淺層（5～10厘米）土壤中，畦溝寬40厘米，深15～20厘米，畦溝、圍溝和灌溉主溝渠連通。3.3芽前除草作好畦后即要選用適當除草劑進行芽前除草，每667m2可選用72%都爾乳油100ml，加水50kg或50%乙草胺乳油100ml，加水50kg進行土表噴霧。施藥地塊土壤含水量不低于60%，施藥時間宜在晴天上午9時以前、下午4時以后進行，陰天全天均可，下雨天不噴，噴藥后4小時內遇大雨時需重噴。噴藥后1～3天即可扦插。3.4扦插定植蔞蒿人工栽培宜每年種一次，一般多采用扦插繁殖。扦插時期5月～8月均可，而以6月下旬到7月上旬為宜，此時蔞蒿的老莖稈生長粗壯、充實，又正值梅雨季節(jié)，易生根發(fā)芽，成活率高。若扦插過早，不利于經濟利用土地，扦插過晚，則采收期推遲，產量受影響。蔞蒿扦插時要求先將哇面灌透水，然后選擇粗壯無病蟲害的半木質化莖稈，去掉老化的基部和幼嫩的頂端，剪成15厘米長的插條，扦插時，插條芽朝上，插條與地面成45度角斜插入土，地面露出1～2厘米即可，株距10厘米，行距20厘米，平均每畝2.5～3萬株苗左右，同一塊田內盡量用粗度一致的插條，以便出芽整齊，方便管理。3.5田間管理3.5.1水肥管理及除草：蔞蒿扦插完后應立即灌水，以后要及時灌水，保持田間土壤濕潤疏松，切忌土壤干裂。夏季灌水時間應在早、晚進行，冬季灌水應選擇晴天中午進行。一般采用浸灌，以減少肥分流失和土壤板結，每次灌透水后，待畦面土壤發(fā)白發(fā)干時再重灌。宜結合采收進行追肥，每次采收后每畝用10～15%糞水1500～2000kg澆施一次。封行前，要及時結合中耕拔除雜草，中耕時宜淺鋤，切忌傷根和鋤斷地下根莖。3.5.2打頂摘心：8月中旬在開花之前打去主莖，促進側芽生長，減少開花、結籽的養(yǎng)分消耗，提高光合能力，積累根部養(yǎng)分，為翌年高產打下基礎。3.5.3適時覆蓋：武漢地區(qū)于11月中旬平地割除地上莖稈，同時清除田間枯枝殘葉。淺松土，注意勿傷地下根狀莖，并結合澆透水施人糞尿3000kg～4000kg/667m2或有機復合肥50kg/667m2。5～7天后扣大棚。棚內晝溫宜在17～23℃，最高不超過25℃，并注意通風降濕。3.5.4病蟲害防治1)蔞蒿白絹病防治措施：發(fā)病初期可用350g地菌凈加細干土40kg混勻后撒施莖基部土壤，或20%粉銹寧乳油2000倍液噴霧1次。２)蟲害主要有蚜蟲、玉米螟。蚜蟲可用40%的樂果乳劑，加水1000倍噴霧防治。玉米螟可用25%殺蟲雙水劑800～1000倍液或5%來福靈乳油2000倍液噴霧1次，安全間隔期15天。第四部分結束語在此要感謝我的指導老師賓秋實對我悉心的指導，感謝老師給我的幫助。在設計過程中，我通過查閱大量有關資料，與同學交流經驗和自學，并向老師請教等方式，使自己學到了不少知識，也經歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個設計中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨立工作的能力，樹立了對自己工作能力的信心，相信會對今后的學習工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動手的能力，使我充分體會到了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功時的喜悅。雖然這個設計做的也不太好，但是在設計過程中所學到的東西是這次畢業(yè)設計的最大收獲和財富，使我終身受益。

第五部分致謝通過這三個月來的忙碌和學習，本次畢業(yè)論文設計已接近尾聲，作為一個大專生的畢業(yè)設計，由于經驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，在這里衷心感謝指導老師的督促指導，以及一起學習的同學們的支持，讓我按時完成了這次畢業(yè)設計。在畢業(yè)論文設計過程中，我遇到了許許多多的困難。在此我要感謝我的指導老師給我悉心的幫助和對我耐心而細致的指導，我的畢業(yè)設計有很多錯誤，但是賓秋實老師仍然細心地糾正圖中的錯誤。除了敬佩老師的專業(yè)水平以外，他的治學嚴謹和科學研究的精神也是我永遠學習的榜樣，并將積極影響我今后的學習和工作，我才得以解決畢業(yè)設計中遇到的種種問題。同時感謝我院、系領導對我們的教導和關注;感謝大學三年傳授我們專業(yè)知識的所有老師。謝謝你們嘔心瀝血的教導。還有謝謝我周圍的同窗朋友，他們給了我無數(shù)的關心和鼓勵，也讓我