En el proceso de detección del contenido de Cd en suelos contaminados, ¿qué indicadores deben medirse antes de plantar plantas?
El grado de desarrollo del suelo se puede juzgar en función del contenido de cada componente.
El suelo rojo se puede dividir en suelo rojo ladrillo, suelo rojo ladrillo y suelo rojo ferruginoso según las diferentes etapas de minerales.
Alúmina
Se desarrolla en suelos ácidos fuertemente aluminizados bajo bosques tropicales o monzónicos, y su área de distribución es pequeña en mi país. Los datos analíticos del suelo rojo ladrillo de la isla de Hainan muestran que el grado de erosión es muy alto, la proporción de silicio a aluminio de las partículas de arcilla (la misma a continuación) es inferior a 1,5, los minerales arcillosos contienen más gibbsita, caolinita y hematita, y la capacidad de intercambio catiónico es muy pequeña, la base está muy insaturada.
Suelo rojo seco
El suelo formado bajo la sabana en las zonas tropicales secas y cálidas se distribuye en el suroeste de la isla de Hainan y la cuenca del río Hongshui en el sur de Yunnan. Bajo grado de aluminización y reacción de calcio.
Suelo rojo
Desarrollado bajo el bosque siempre verde latifoliado en el subtrópico del sur, tiene algunas propiedades del suelo rojo y del suelo rojo ladrillo.
Suelo rojo y suelo amarillo
Ambos son suelos ácidos aluminizados generados bajo bosques subtropicales siempre verdes latifoliados. El primero se distribuye en zonas con cambios evidentes en las estaciones seca y húmeda. Los sedimentos son de color marrón rojizo o rojo anaranjado, y en la parte inferior del perfil se observan estructuras en red y nódulos de hierro-manganeso. La relación silicio-aluminio es de 1,9 ~ 2,2 y los minerales arcillosos incluyen caolinita, hidrómica y gibbsita. Este último se distribuye en zonas brumosas y húmedas, principalmente en Sichuan y Guizhou. Se caracteriza por capas de suelo húmedo y sedimentos amarillos o amarillos cerosos en el centro del perfil. Los minerales arcillosos contienen más goethita y limonita.
La serie suelo rojo es adecuada para el desarrollo de cultivos económicos tropicales y subtropicales, frutales y forestales. Los cultivos se pueden cultivar dos veces al año, o incluso tres o cuatro veces, y el suelo tiene un gran potencial de producción. En la actualidad, todavía existen grandes áreas de montañas y colinas áridas que deben transformarse y utilizarse de acuerdo con las condiciones locales. La serie de suelos pardos es también el suelo desarrollado bajo el bosque en las zonas húmedas del este de mi país. De sur a norte, incluye suelo pardo amarillo, suelo pardo, suelo pardo oscuro y suelo polvoriento.
Suelo de color marrón amarillento
El suelo ácido, arcilloso y débilmente aluminizado que se desarrolla bajo el bosque latifoliado siempre verde en el bosque latifoliado subtropical se distribuye en los tramos más bajos del Río Yangtze, entre suelo amarillo, suelo rojo y suelo marrón. Entre los suelos, las propiedades del suelo tienen ciertas características de suelo amarillo, suelo rojo y suelo marrón.
Suelo pardo
Distribuido principalmente en la península de Liaodong y la península de Shandong en la zona templada cálida, es un suelo de neutro a ligeramente ácido que se desarrolla bajo bosques verdes de hoja ancha o coníferas y Bosques mixtos latifoliados en verano. Se caracteriza por una capa de arcilla sedimentaria marrón debajo de la capa de humus, un bajo grado de erosión de los minerales del suelo, una proporción de silicio a aluminio de aproximadamente 3,0, los minerales arcillosos se componen principalmente de hidromica y vermiculita, con una pequeña cantidad de caolinita y montmorillonita, y la base salina está próxima a la saturación.
Suelo Cálcico Marrón Oscuro
El suelo marrón oscuro, también conocido como suelo marrón oscuro, es un suelo desarrollado bajo bosques templados mixtos de coníferas y latifoliadas o bosques de coníferas. las montañas y colinas de la parte oriental del noreste de China, entre suelo pardo y suelo polvoriento. A diferencia del suelo marrón, la acumulación de humus es obvia, el proceso de lixiviación y deposición es más intenso, la capa cohesiva es de color marrón oscuro y a menudo se ven manchas oscuras de humus y polvo de sílice en la superficie estructural. La tierra de batán alguna vez se conoció como suelo marrón del bosque de Taijia y suelo calcáreo. Se distribuye en las partes central y norte de las montañas Daxingan y se desarrolla bajo el bosque de coníferas en la zona templada del norte. En segundo lugar, la capa superficial se caracteriza por una incineración débil o una decoloración del hierro, a menudo con una capa blanqueada, una fuerte acidez y un álcali altamente insaturado. Pertenece al suelo de transición entre el suelo de hierba cal viva y el suelo de color marrón oscuro, y puede considerarse una cubierta de suelo especial afectada por el clima y la vegetación locales.
El suelo de la serie Brown es un recurso de suelo forestal muy importante. En la actualidad, no sólo existen grandes áreas de bosques naturales disponibles para la tala y utilización, sino también la principal base de producción forestal de mi país. Y la mayor parte del suelo, especialmente el suelo de color marrón amarillento y el suelo marrón distribuido en las llanuras montañosas, tiene un alto valor agrícola y la mayor parte ha sido cultivado como tierra agrícola y huertos. Fertilizantes orgánicos
Los fertilizantes orgánicos, incluido el estiércol animal, el abono verde y el compost, no solo pueden mejorar las propiedades físicas y químicas del suelo y aumentar la fertilidad del suelo, sino que también afectan la forma de metales pesados en el suelo y La absorción de las plantas. La aplicación de fertilizantes orgánicos puede aumentar la biomasa aérea de las plantas hiperacumuladoras.
Algunos estudios también demuestran que a la hora de utilizar fertilizantes orgánicos se debe prestar atención a la naturaleza y tipo de humus. La mineralización de la materia orgánica del suelo puede aumentar la actividad de los metales pesados en el suelo, haciéndolos más fácilmente absorbidos por las plantas. Si se aplican heces humanas durante mucho tiempo, no sólo endurecerán el suelo, sino que la cl- que contiene también puede formar complejos con el mercurio, aumentando la actividad del mercurio en suelos contaminados con mercurio. Utilice fertilizantes orgánicos para mejorar el suelo contaminado con cadmio. Dado que los ácidos orgánicos de bajo peso molecular y los componentes de ácidos húmicos descompuestos por los fertilizantes orgánicos durante el proceso de mineralización activan el cadmio en el suelo, son beneficiosos para la absorción de metales pesados por las plantas hiperacumuladoras.
Al utilizar fertilizantes orgánicos se debe prestar atención al contenido de ácidos húmicos en el suelo y a las condiciones ambientales del suelo. Principalmente debido a los ácidos orgánicos de bajo peso molecular y los componentes de los ácidos húmicos descompuestos por los fertilizantes orgánicos durante el proceso de mineralización, la CD en el suelo se activa, lo que depende de los componentes de los ácidos húmicos y de las condiciones ambientales del suelo. Si podemos captar sistemáticamente diferentes valores de pH,
bajo condiciones del suelo como Eh y textura, y estudiar el impacto de los componentes de los ácidos húmicos en la movilidad y biodisponibilidad de la CD, podremos utilizar racionalmente fertilizantes orgánicos, mejor aplicados. a la fitorremediación.
Fertilizantes químicos
Las diferentes formas de fertilizantes de nitrógeno, fósforo y potasio tienen efectos evidentes sobre las propiedades físicas y químicas del suelo y del entorno de la rizosfera. Elegir el fertilizante adecuado no sólo es una forma sencilla de aumentar la biomasa vegetal, sino que también facilita la absorción de metales pesados por parte de las plantas hiperacumuladoras en la fitorremediación.
Después de aplicar fertilizante nitrogenado al suelo, primero cambia el valor del pH del suelo. Generalmente, cuando el valor del pH disminuye, aumenta la conductividad de la solución del suelo, aumenta la fuerza iónica y aumentará la capacidad de la planta para absorber metales pesados del suelo. Por lo tanto, si se aplica fertilizante nitrogenado para acidificar el suelo, aumentará la solubilidad de los metales pesados en el suelo, reducirá la cantidad de metales pesados adsorbidos en el suelo y aumentará la acumulación de metales pesados en las plantas hiperacumuladoras. Desde la perspectiva del entorno de la rizosfera, cuando las plantas absorben NH y NO, las raíces secretan iones diferentes. Cuando las plantas absorben NH-N, secretan H+, lo que provoca la acidificación alrededor de la rizosfera. Las plantas que absorben NO2- nitrógeno secretan OH-, lo que lleva a la alcalinización de la rizosfera. El orden de intensidad de los fertilizantes nitrogenados que favorece la acumulación de metales pesados en plantas hiperacumuladoras es (NH4)2so 4>;
NH4N03 & gtnitrato de calcio Es decir, los efectos de diferentes formas de fertilizantes nitrogenados sobre. Acidificación del suelo, ambiente de la rizosfera y competencia Los efectos son diferentes, y las cantidades de metales pesados acumulados por las plantas hiperacumuladoras también son diferentes. En general, la aplicación de fertilizantes nitrogenados puede aumentar la actividad vegetal de los metales pesados en el suelo y facilitar la absorción de metales pesados por las plantas hiperacumuladoras.
Los fertilizantes fosfatados tienen diferentes efectos sobre la absorción de metales pesados por las plantas. Pueden promover la actividad vegetal o inhibir la actividad vegetal. Uno de los mecanismos de acción de los fertilizantes fosfatados sobre los metales pesados del suelo es el efecto de precipitación, que precipita los iones de metales pesados en la solución del suelo y reduce la absorción de las plantas. El fósforo también se utiliza a menudo para mejorar el suelo contaminado con arsénico y reducir el contenido de arsénico en las partes comestibles de las hortalizas cultivadas por debajo de las normas de higiene alimentaria. Pero las últimas investigaciones muestran que cuando se aplica más fósforo, la hierba ciempiés tiene un efecto sinérgico en la absorción de fósforo y arsénico (sal V-valente). Muestra que los tipos de fertilizantes fosfatados tienen diferentes efectos sobre las formas de metales pesados en el suelo. Por lo tanto, la selección racional de fertilizantes fosfatados puede aumentar la absorción de metales pesados en el suelo por parte de las plantas hiperacumuladoras. Las investigaciones muestran que las formas de fertilizantes químicos que pueden aumentar la biomasa aérea y la concentración de cadmio de las plantas hiperacumuladoras incluyen: ① Fertilizantes nitrogenados:
(NH4)2s 04> CO(NH2)2>
NH4HC03 & gtNitrato de calcio; ② Fertilizante de fosfato: Ca(h2p 04)2>; Fertilizante de fosfato de calcio y magnesio: KCI & gt; Los fertilizantes fosfatados y los fertilizantes orgánicos pueden cambiar el comportamiento químico de los metales pesados en el suelo y las plantas los absorberán de manera diferente. En términos generales, la estructura de la comunidad microbiana involucrada en la degradación de contaminantes en el ambiente de la rizosfera es compleja y a menudo contiene múltiples tipos de microorganismos. Los efectos de los fertilizantes nitrogenados, fosforados y la materia orgánica sobre los metales pesados del suelo están estrechamente relacionados con las condiciones ambientales. Por lo tanto, en la práctica, se deben considerar las condiciones ambientales del suelo para aumentar la absorción de metales pesados en el suelo por los hiperacumuladores a través de la fertilización, aumentando así la biomasa aérea de los hiperacumuladores y, por lo tanto, aplicándose mejor a la fitorremediación de suelos contaminados con metales pesados.
2.4 Aplicación de agentes quelantes y enmiendas en el suelo
La aplicación de agentes quelantes y enmiendas al suelo puede inducir y fortalecer la hiperacumulación de plantas y aumentar la tasa de crecimiento de la biomasa aérea de las plantas hiperacumuladas. y acumulación de metales pesados. Un agente quelante ideal debe tener tres características: metal complejo objetivo específico; promover la absorción y transferencia de metales pesados por las plantas, una degradación rápida y ninguna toxicidad residual. Agentes quelantes comúnmente utilizados en la producción, como EDTA, DTPA, EG-TA, ácido cítrico, etc.
La aplicación de agentes quelantes puede mejorar la absorción de metales pesados por las plantas hiperacumuladoras. Por ejemplo, si el plomo contamina el suelo, el valor de Ph disponible para las plantas es sólo del 0,1%. Después de agregar agentes quelantes, la cantidad de plomo disponible para las plantas en el suelo puede aumentar significativamente en más de 100 veces. La movilidad y biodisponibilidad del Pb en el suelo aumentan, lo que hace que algunas plantas sobreenriquezcan el Pb, logrando el propósito de reparar el suelo contaminado con Pb. Las principales funciones de los agentes quelantes son: aumentar la solubilidad del plomo en el suelo; mejorar la capacidad de difusión del plomo en la rizosfera y aumentar el coeficiente de transporte del plomo desde las raíces al suelo; En los últimos años, la aplicación de agentes quelantes no solo ha mejorado la absorción de plomo por parte de algunas plantas, sino que también ha promovido la absorción de plomo por parte de las plantas.
Acumulación de biomasa y plomo en partes aéreas de las plantas.
Los agentes quelantes que se han estudiado para afectar la migración del plomo son el ácido etilendiaminotetraacético (EDTA), el ácido ciclohexanodiaminotetraacético (CD-
TA), DTPA, EGTA, Ada, Heda y NTA. etc. Los efectos de diferentes agentes quelantes sobre la absorción de plomo por las plantas y el suelo
Los efectos de activación del Pb son consistentes y su orden de intensidad es EDTA >;
HEDTA & gtCDTA: DTPA & gt; EGTA & gt; EDDH>Elf.. Por lo tanto, EDTA demuestra ser el agente quelante más eficaz.
La combinación de acidificación del suelo y aplicación de quelación puede mejorar significativamente la eficiencia de absorción del Ph de la mostaza india. VASSIL et al. informaron que usaron Pb y EDTA para tratar la mostaza india, y el contenido de Pb en las partes aéreas llegó a 55.
Mmol/kg (peso seco) equivale a 75 veces la concentración de Pb en la solución de cultivo. Las mediciones directas de extractos de tallos de mostaza india mostraron que la mayor parte del plomo en los tallos estaba en forma de EDTA.
La aplicación de enmiendas al suelo puede reducir la actividad de los metales pesados en el suelo. Debido a la mala estructura del suelo contaminado y a la falta de nutrientes, los metales pesados existen en formas altamente tóxicas que afectan el crecimiento de las plantas. Generalmente se agregan diversas enmiendas para mejorar las propiedades físicas y químicas del suelo, promover el crecimiento de las plantas, aumentar la biomasa y potenciar el efecto de la fitorremediación. Además de los fertilizantes necesarios de nitrógeno, fósforo y potasa, las enmiendas comúnmente utilizadas incluyen cal, roca fosfórica, óxidos de hierro y manganeso, cenizas volantes, lodos biológicamente activados, circonio sintético, etc.
Diferentes enmiendas son adecuadas para diferentes suelos contaminados con metales pesados. La cal es adecuada para la estabilización de la mayoría de los metales pesados, pero no es adecuada para la estabilización del arsénico, porque la cantidad de adsorción de arsénico en un ambiente alcalino del suelo se reduce y tiende a ser mayor. liberado. El dimercaptosuccinato es un agente quelante del arsénico y puede promover la absorción del arsénico en la mostaza india.
2.5 Condiciones de humedad del suelo
El riego razonable es el principal factor que favorece el crecimiento de plantas hiperacumuladoras y aumenta la biomasa aérea. Comprender el período crítico de demanda de agua de las plantas hiperacumuladoras es de gran importancia para el uso científico del agua y la mejora de la biomasa aérea de las plantas hiperacumuladoras.
A juzgar por la demanda de agua de las plantas hiperacumuladoras en las etapas temprana, media y tardía, se trata de un proceso cambiante de menos a más y luego a menos. Por lo tanto, el riego debe realizarse de acuerdo con las diferentes etapas de crecimiento de la planta y las características fisiológicas. Se debe realizar un riego adecuado en la etapa inicial del crecimiento vegetativo. Se debe asegurar suficiente agua en las etapas de crecimiento vegetativo y reproductivo. debe reducirse a medida que disminuye el consumo de agua. El riego excesivo desperdicia recursos y no favorece el crecimiento de las plantas. Afecta directamente el pH y las condiciones redox del suelo y también puede provocar la difusión de metales pesados en el suelo. La movilidad de elementos traza y metales tóxicos en los humedales es mayor que en las tierras secas, y la absorción de metales pesados en el suelo por las plantas comunes en condiciones inundadas (anaeróbicas) es menor que en condiciones no inundadas.
2.6 Construcción comunitaria
Los árboles, arbustos, hierbas y enredaderas tienen funciones ecológicas vegetales específicas. Realizan sus propias tareas en la naturaleza y pueden aprovechar al máximo los recursos ambientales circundantes. Esto aumenta la biomasa y la acumulación de metales pesados.
El suelo contaminado con metales pesados es principalmente una contaminación compuesta de varios metales pesados mezclados, y las plantas hiperacumuladoras a menudo solo extraen uno de los metales pesados. Plantar solo una planta hiperacumuladora solo puede procesar un metal pesado a la vez. Una vez procesado este metal pesado, plantar otra planta hiperacumuladora para procesar los metales pesados restantes requiere mucha mano de obra y tiempo. Por lo tanto, plantar varias plantas hiperacumuladoras con diferentes funciones de reparación según las condiciones de contaminación del suelo no solo puede mejorar el efecto de reparación, sino también ahorrar tiempo de reparación. En suelos contaminados con cobre y zinc se pueden plantar hojas de mostaza, raigrás, algas, cymbidium, sedum del sureste, etc. En suelos contaminados con alto contenido de Cd, Pb, zn y Cu, se pueden plantar tres tipos de plantas, incluidos crisantemo silvestre, juncia y miscanto. En la fitorremediación de la contaminación por CD, se han eliminado varias variedades de cultivos resistentes a la CD, como la morera, el ramio, el kenaf y el algodón, y el contenido de CD en el suelo generalmente disminuyó después de la siembra. Efecto inhibidor del hiperacumulador Ceruleanum intercalado en el repollo.
Azure y la planta no hiperacumuladora Astragalus
Arvense descubrió que cuando las raíces de las dos plantas se entrelazaban, Aspergillus
aumentaba significativamente la tasa de crecimiento de las pequeñas Plantas La capacidad enriquecedora de zinc de la coccophylla. Se estudió la intersiembra de la planta hiperacumuladora Trichosanthes melanogaster mediante experimentos en macetas.
Alfalfa y raigrás no hiperacumulador
l) El efecto del tratamiento de suelos contaminados con metales pesados, los resultados muestran que la alfalfa.
En tres meses, la tasa de eliminación de cadmio del suelo por la hierba blanca alcanzó el 35%, diez veces más que la del raigrás. Acerca de
El tratamiento de zinc y zinc mediante ajenjo y maíz no hiperacumulador
Los resultados mostraron que después de 6 meses de fitorremediación, el volumen de lodos se redujo a 1/4, y el EDTA La pérdida por lixiviación de zn se reduce significativamente. Además, se ha demostrado que el maíz producido mediante esta tecnología de procesamiento cumple con los estándares de higiene alimentaria (Cu
mg/kg). El maíz de hiperacumulación (Huidan No. 4), las semillas de maíz cosechadas contienen Cu. 4.72.
Mg/kg, de acuerdo con las normas de higiene alimentaria (Cu
mg/kg). Este método de intercalar plantas abundantes con plantas económicas de gran biomasa brinda oportunidades para la fitorremediación y el aprovechamiento de. El zinc. Los lodos contaminados ofrecen una nueva forma de pensar. Actualmente, las plantas comúnmente utilizadas en los humedales artificiales son plantas vasculares acuáticas o semiacuáticas, como Eichhornia crassipes, Copperbirds, girasoles indios, etc., que pueden absorber metales como Zn, CD y Cu en el agua durante mucho tiempo. .
3 Perspectivas
En plantas hiperacumuladoras de metales pesados se debe prestar atención a los siguientes aspectos:
(1) Aplicar tecnología transgénica a variedades de plantas hiperacumuladoras mediante cultivo , se pueden cultivar plantas hiperacumuladoras con gran biomasa y acumulación de metales pesados.
(2) Fortalecer la investigación sobre las medidas de cultivo de las plantas hiperacumuladoras descubiertas, para que las plantas hiperacumuladoras puedan maximizar su biomasa y acumular metales pesados, mejorando así el efecto reparador de las plantas hiperacumuladoras.