【摘 要】
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当前中国已进入土壤重金属污染治理的关键阶段。农用地和建设用地土壤环境安全得到有效保障,土壤环境风险得到全面管控成为当前亟待解决的问题。近些年来,秸秆还田作为一种绿色利用方式被国家大力推行。但是,最近的研究发现汞矿区新鲜秸秆还田促进了汞的甲基化及植物富集,增加了人体汞暴露风险;同时,已研究的秸秆改性方法虽然在修复汞污染土壤方面表现出一定的积极作用,但目前已应用于汞污染稻田修复的秸秆改性方法还比较少,
【基金项目】
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贵州省科学技术厅资助项目:改性秸秆对农田系统中汞和甲基汞污染的调控技术研究(项目编号:黔科合支撑「2020」4Y031); 国家自然科学基金委员会-贵州喀斯特科学研究中心项目:『喀斯特地区重金属污染过程与防控机制』第四课题(项目编号:U1612442); 国家自然科学基金项目:改性粘土矿物对稻田汞和甲基汞污染的修复技术及机
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当前中国已进入土壤重金属污染治理的关键阶段。农用地和建设用地土壤环境安全得到有效保障,土壤环境风险得到全面管控成为当前亟待解决的问题。近些年来,秸秆还田作为一种绿色利用方式被国家大力推行。但是,最近的研究发现汞矿区新鲜秸秆还田促进了汞的甲基化及植物富集,增加了人体汞暴露风险;同时,已研究的秸秆改性方法虽然在修复汞污染土壤方面表现出一定的积极作用,但目前已应用于汞污染稻田修复的秸秆改性方法还比较少,改性成本较高,推广难度大,且还缺乏对机制的深入理解,以及系统性风险评估,因此筛选其适合汞矿区的秸秆还田方式已迫在眉睫。本课题旨以秸秆的不同来源及其堆肥过程中腐殖化程度的变化为切入点,系统研究不同作物及其不同腐殖化程度秸秆还田后对土壤甲基汞及生物富集的影响,以期初步探明秸秆作为有机质输入土壤后对汞甲基化的调控机制,为合理利用秸秆提供科学依据。本论文以不同作物秸秆为原料,首先通过堆肥实验,初步探明堆肥过程中秸秆腐殖化程度及其本身结构组成的改变,然后通过浸提不同种秸秆DOM溶液进行室内模拟实验如傅里叶红外光谱、等温吸附实验等,探讨秸秆进入土壤后对于汞迁移转化的潜在影响,最后进行藤菜盆栽实验,模拟其在落干、淹水条件下,秸秆对土壤甲基汞及作物富集的影响,以期初步探明不同腐殖化程度秸秆对土壤汞甲基化及生物富集的调控机制。论文主要得到以下结果:1)不同秸秆好氧堆肥过程中,随着时间的推移,代表腐殖化程度C/N和T值逐渐降低,表明腐殖化程度逐渐增加,并在后期逐渐趋于一个稳定值。而对于不同腐殖化程度的秸秆,由傅里叶红外光谱发现,其结构组成存在明显差异。2)所有处理组DOC随时间推移均表现出降低的趋势,纵向对比,随着秸秆腐质化程度的加深(C/N、T值),各好氧堆肥秸秆添加处理组上覆水DOC含量依次降低,厌氧堆肥秸秆添加组则无明显规律。同DOC含量变化相似,DHg随时间推移依次降低(除不同比例油菜腐三秸秆添加组),且初期、中期上覆水DHg与DOC显著相关(P<0.01)。在落干条件下,相较于其它不同腐质化程度及新鲜秸秆添加组,高腐质化程度秸秆添加组,对土壤甲基汞及藤菜叶部汞富集有明显的降低效果。淹水条件下,我们发现厌氧发酵秸秆输入,能显著降低土壤汞甲基化及藤菜对汞的富集,但好氧堆肥秸秆施入土壤后会显著提高藤菜叶部对汞和甲基汞的富集。在实际农业生产中我们建议,落干条件下,使用高腐质化程度好氧堆肥秸秆还田,降低土壤甲基汞暴露风险。淹水条件下,可以施用厌氧发酵秸秆。但总的来看,淹水条件下,秸秆的利用存在较大的风险。
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