1。介绍
土壤地球化学沉的污染物和自然缓冲控制元素的运输到大气中,水圈和生物群(
1]。土壤中这些元素的迁移和生物利用度是由地球化学控制,气候,生物因素(
2]。人为活动可能使土壤不适合不同的土地用途。铅酸电池的回收流程(实验室)和合成渣倾倒可能是土壤污染的重要途径。一些微量元素释放到生物圈毒性对环境和人类健康的影响(即。接触铅和某人)(
3,
4]。附近居住或工作在实验室回收站点和垃圾可能会暴露于铅和某人通过接触受污染的水、径流和空气中的微粒排放。各种物理化学清理技术依靠密集的土壤处理(
5)或生物修复(
6)已被用于污染土壤的改良。然而,大多数这些技术不具有成本效益和环保的
1,
7]。先前的研究主要集中在植物修复技术(
8- - - - - -
11),现有证据表明,技术环保、创新、和经济
12]。
人类暴露于铅和某人可能是职业或nonoccupational。铅历来用于水管道、构件,实验室,和汽油添加剂,(四乙铅的
13]。锑被用作阻燃剂,在塑料,涂料,在电子技术中,作为脱色剂在玻璃,合金在实验室,作为催化剂生产聚对苯二甲酸乙二醇酯聚合物(
14]。对能源的需求和随后的广泛使用实验室的个人,家庭,和行业导致大吨位的废旧电池等。汽车实验室含有聚丙烯,集中H2所以4、铅电极与PbO2粘贴阴极或铅阳极,各种金属,如某人,Cd,锡,铜(
15]。在实验室是危险物品
14),需要在特别设计的适当的处理和处置设施,而不是在传统的垃圾填埋场。回收了实验室可能比开放更环保倾销或焚烧。根据罗耶et al。
15),网站在实验室回收构成挑战补救由于各种土壤污染的来源。
芦苇南极光(Cav)。指标。前任Steud(芦苇)是一种广泛分布世界各地的大型植物(
16]。植物的地面形式具有较高的干物质含量和低增长率和比叶面积使其抵抗环境压力和适应不利环境比水生形式(
17]。
芦苇南极光可以生长在极端环境pH值和糟糕的养分含量(
18]。人类利用芦苇编织的垫子,钓鱼,狩猎陷阱,在乐器,或篮子等应用程序。动物浏览。
芦苇南极光据报道,被用于修复分析了水生生态系统的
19- - - - - -
21]。最好的作者的知识,有限的信息可以在早期吸收和积累的Pb和某人
究竟在田间条件下,特别是在土壤与回收和nonrecycled渣的回收汽车实验室。
当前的研究评估实验室浪费和污染土壤的潜在早期吸收Pb和某人
究竟在田间条件下。的总浓度和可用Pb和某人在三个土壤(nonrecycled渣,回收渣和引用)和总金属三个植物部分(根,茎,叶)
究竟测定。修复为目的,研究网站需要一个植物物种生存只有有限的水供应,如季节性雨水一旦建立。我们假设芦苇可以适应这样的环境,一旦引入它可以重建一个生态系统,其他植物可以生长。然后,它会占据某人和Pb在其早期的发展阶段。植物物种的鉴定植物修复可能有助于生态修复受污染的环境中。
2。材料和方法
2.1。描述研究的网站
汽车实验室废物堆场位于诺顿(17°52′11′′年代,30°41 24′′′E),以西46公里的一个小镇哈拉雷,津巴布韦,进行了研究。铅酸电池废弃物直接排放到一个公顷垃圾场,以前一个沼泽区域。看来,污染物的植物性毒素的影响是严重的,因为所有本土植被被破坏(图
1(b))。操作,生成实验室废物包括汽车电池断裂(图
1(一))、冶炼和精炼。现场工作进行废物堆场必须种植香根草和
究竟,其中前者随后死于三天之内(图
1(b)(图),但后者幸存下来
1(d))。研究网站fersialitic或淋溶土或暗红色paleustalf土壤铬(
22]。
(a)电池打破和(b)与死香根草渣废物堆场草种植的3天内,在诺顿的铅酸电池回收和冶炼遗址,津巴布韦。(c)
究竟根状茎之前准备种植和(d)
究竟生长在土壤实验床回收渣。
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2.2。采样和化学分析
实验设计包括三个复制三次的治疗:土壤与nonrecycled渣(NR)、回收渣(RS),和一个参考站点(RF)。参考网站在迎风面5公里。三个类似床测量15米2(5 m×3 m)准备每个治疗。每个床由三行与国米,intrarow种植1 m×1 m。这是提高到30厘米为了避免地面或近邻效应(
23]。从边缘约0.50了。三个15建立种植点(20%)从每个床被随机选择采样增长媒体(0.5公斤)的深度使用土钻30厘米。这是重复两治疗。分样本用于选定的物理化学参数的确定。剩余的样本在105°C烘干的1 h,然后在80°C 24 h(贺利氏D6450) [
24),已筛(< 1毫米)。这些被用于其他参数的确定,包括总和可用的金属浓度。pH值确定使用玻璃酸度计(micropH 2002) 1: 1土壤/水悬浮。电导率(EC)使用电导仪测定(ERMA EC035)。无3- n浓度的土壤是由提取2 M氯化钾(1:10米/ v)和分析通过比色法(紫外可见光谱仪模型GENESYS 10年代,热科学、德国)(
25]。磷是确定订单4从土壤中提取与0.5 NaHCO - p3在1 L)(42克pH值8.5,然后测量colorimetrically(紫外可见光谱仪模型GENESYS 10年代,热科学、德国)使用酸化蓝色钼酸铵(
26]。Walkley-Black方法用于确定有机物(
27]。在这个过程中,碳是由重铬酸酸化氧化和过量的重铬酸与二苯胺与二价铁back-titrated指标。土壤结构组成是决定使用Bouyoucos比重计法(
28]。总铅和某人浓度筛选消化测定spectrometrically(火焰原子吸收光谱法;GBC-Savant)。
两个分裂增长媒体样本粉治疗(1 g和0.5 g)分别用于总
(王水)和可用的(醋酸铵)Pb和某人提取。1 g样本混合酸(盐酸和HNO消化320毫升,1:3,v / v)在热板(110°C, 3 h),直到彻底分解了。这是然后蒸发减少体积大约5毫升。消化是过滤(绘画纸滤纸1号),用去离子水清洗,定量转移到50毫升容量瓶。中性醋酸铵(1米CH3有限公司2NH4,pH值7)(10毫升)添加到0.5 g分裂增长媒体粉样品的样品250毫升烧杯。样品在multishaker动摇(卡恩瓶,140 rpm, 1 h)和过滤(绘画纸滤纸1号)到50毫升容量瓶,完成1 M CH的马克3有限公司2NH4。这是为每个处理重复三次。铅的浓度和某人在示例解决方案确定spectrophotometrically(火焰原子吸收光谱法;GBC-Savant)使用适当准备特定的校准曲线。经过16周的增长
究竟增长媒体在根际,采样和分析和可用的总铅和某人一个试剂空白运行十次。金属回收研究增长的媒体进行了使用经过认证的参考材料(CRM)(通道沉积物BCR 320 r: 0083)
29日]。
根状茎(96)
究竟(30 53厘米)与一些根源来自成年植物可能未受污染的(与某人和Pb)的网站。这是减少到大约25厘米每给157根状茎。10个随机选择切根状茎(6.4%)反复用溪水洗净,然后用去离子水。他们被烘干的(贺利氏D6450;70°C, 24 h),渗到< 1毫米的,(
12]。十1.0 g分干样品分别分解在马弗炉(550°C 6 h)和骨灰被溶解
王水(12毫升)。这些过滤(绘画纸滤纸1号)为25毫升容量的玻璃瓶,完成马克重蒸馏的水和分析对Pb和某人使用法斯(GBC-Savant) [
21]。剩下的切根状茎(145)种植在9个床位(每个处理三张床)约20厘米的深度和浇水40 L的自来水(20 L聚乙烯桶)每床在浇水事件之间跳过一天或两天。没有记录在研究期间降雨。经过八周的种植,三种的植物
究竟随机从每床内和在治疗。复合植物部分样品(叶、茎和根)是为每个治疗。花园锄被用来铲除植物而使用的一对钳子剪树叶。植物组织分别放在开放的聚丙烯袋,标签,发送到实验室。每个样本被喷射的自来水,然后用蒸馏水。烘干的样本细粉和完全混合。实验室样本随后准备了如上所述的增长媒体为了确定Pb和某人浓度。生物体内积累和易位因子计算(
12]。铅和某人从两组三个复制样本中提取的CRM酸消解时,另一组是由醋酸铵提取和分析使用类似的过程作为增长的媒体。一个程序上的空白是Pb和某人分析运行的十倍。
2.3。质量控制和统计程序
在抽样中,植物受食草性或部分避免了疾病的迹象。复合样本使用和复制三次。试剂空白和校准标准运行之间的示例分析。使用的所有设备在使用前彻底清洗,然后用去离子水冲洗三次。分析纯试剂被用于所有的分析。经过认证的参考材料被用来验证分析方法。IBM SPSS统计软件包版本21是用于数据分析。物理化学参数之间的显著差异三个治疗决定使用单向方差分析和LSD事后考验。所有的测试被认为是重要的
p
<
0.05
。配对样本
t
以及用于比较铅的浓度和某人在媒体发展种植,种植后16周。
3所示。结果与讨论
3.1。增长媒体的物理化学性质
元素恢复研究CRM给的95.8% (
81.43
±
1.73
毫克/公斤)和满意的总铅的相对标准偏差(2.12%)。检测的局限性(钟表)0.001 mg / L(0.10毫克/公斤)Pb和0.003 mg / L(0.3毫克/公斤)某人意味着铅浓度和某人在10根状茎种植前的三个治疗小于LOD。表
1显示了增长的物理化学参数前后媒体16周的种植
究竟在三种土壤的治疗(NR、RS和RF)。土壤与回收渣(RS)通常拥有较高的粘土含量和pH值但低有机质(OM)和营养(
N
O
3
- - - - - -
,
P
O
4
3
- - - - - -
)比土壤nonrecycled渣(NR)之前和之后的16周的种植
究竟(
p
<
0.05
)。土壤中铅的浓度和某人治疗的顺序关系,减少> RS >射频。经过16周的种植,的浓度
N
O
3
- - - - - -
(NRS和RS)和OM (RF)明显低于他们的初始值在种植之前(
t
以及,
p
<
0.05
)。没有显著不同的初始和最终土壤参数后16周可以解释为缺乏降雨在研究期间(除了偶尔初始浇水)可以促进浸出,整体无关紧要的元素吸收
究竟(某人)和添加剂的影响大气沉积从邻实验室回收流程。然而,某人的浸出和Pb通过浇水,但不能排除在较小程度上的两个元素强烈受土壤粘土矿物和有机物(
1]。渣土壤pH值高治疗(10.7 - -12.1)可能不会有利成矿的Pb和某人观察到显著减少土壤某人在NR可以归因于16周后植物吸收、浸出和其他土壤生化过程。没有明显差异在铅的浓度种植,种植后16周
究竟NRS和RS治疗(
p
>
0.05
)。
土壤理化特征的三个治疗复制三次(nonrecycled渣,回收渣和引用)在诺顿实验室废物堆场,津巴布韦。参数测定前种植,种植后16周
究竟。值表示为一式三份的平均数±标准差测量。
| 土壤参数 |
种植前 |
16周后种植 |
| Nonrecycled渣处理 |
回收熔渣处理 |
参考土壤 |
Nonrecycled渣处理 |
回收熔渣处理 |
参考土壤 |
| 粘土% |
6.33±1.53 |
12.33±1.53 |
18.67±2.52 |
7.67±1.63 |
10.63±1.64 |
21.60±2.95 |
| 淤泥% |
54.00±2.65 |
61.00±4.00 |
34.00±3.00 |
55.10±3.92 |
59.77±1.53 |
34.60±0.40 |
| 细沙% |
39.67±1.53 |
26.67±2.52 |
47.33±0.58 |
37.23±4.52 |
29.60±2.91 |
43.80±3.17 |
| 水分含量(g) |
4.53±0.22 |
6.76±0.04 |
12.80±0.30 |
- - - - - - |
- - - - - - |
- - - - - - |
| pH值(H2O) |
10.90±0.36 |
12.10±0.20
∗
|
7.23±0.06 |
10.70±0.10 |
10.93±0.15
∗
|
7.17±0.06 |
|
P
O
4
3
- - - - - -
(毫克/公斤) |
0.85±0.12 |
0.50±0.02
∗
|
1.45±0.03 |
0.74±0.09 |
0.58±0.03
∗
|
1.37±0.17 |
|
N
O
3
- - - - - -
(毫克/公斤) |
0.61±0.04
∗
|
ND |
1.37±0.05 |
0.55±0.07
∗
|
ND |
1.30±0.08 |
| 电子商务(
µS /厘米) |
144.50±12.08 |
85.80±8.35 |
41.03±4.44 |
152.17±8.92 |
108.40±16.59 |
38.67±1.82 |
| 有机质(%) |
0.93±0.06 |
0.31±0.03 |
3.11±0.18
∗
|
0.87±0.09 |
0.38±0.03 |
3.57±0.05
∗
|
| 总铅(毫克/公斤) |
48840±4000 |
27103±3869 |
0.51±0.05 |
43860±7066 |
23380±2495 |
ND |
| 总某人(毫克/公斤) |
3460±645
∗
|
2583±523 |
ND |
2343±531
∗
|
2163±172 |
ND |
| 可用Pb(毫克/公斤) |
278.41±20.50 |
111.54±5.81 |
- - - - - - |
230.08±42.33 |
95.34±34.16 |
- - - - - - |
| 可用的某人(毫克/ kgl) |
86.31±13.08
∗
|
64.83±8.32
∗
|
- - - - - - |
49.68±16.36
∗
|
42.54±8.24
∗
|
- - - - - - |
ND:没有发现(LOD)以下。——(dash):参数不确定。所有参数均明显不同的在种植前三治疗(
p
<
0.05
)。
∗
参数显著不同的种植前和后种植的
究竟对于一个给定的土壤处理(配对
t
以及;
p
<
0.05
)。
美国环境保护署(
5]在实验室报告了80000毫克/公斤铅回收站点。土壤是60米远离一个废弃的电池浪费网站有41890毫克/公斤Pb (
30.]。在另一个废弃的废存网站,土壤铅(104000毫克/公斤
24]。这表明实验室废弃物是一个非常重要的途径释放到环境中微量元素。附近居住或工作在某人的来源和铅冶炼厂等燃煤工厂和垃圾焚化炉可能暴露于有毒元素在灰尘、土壤和植被。研究居民的暴露和孩子们生活在一个电池回收工艺村在越南显示Pb-contaminated头发,血液和尿液
31日]。类似的观察增加血铅水平在另一项研究在实验室回收和制造厂在肯尼亚(
32]。回收流程可能不是非常高效的回收金属。渣从回收实验室仍然含有高达5%的铅
13,
14]。除了直接处理渣在垃圾场,有毒元素可以添加到土壤表面通过大气沉降浮尘和排水或渗滤液从废物堆。土壤中天然含有微量某人的浓度小于1毫克/公斤(平均:0.48毫克/公斤),但值109 - 2550毫克/公斤某人从处理网站报道
3]。平均背景浓度为0.67毫克/公斤某人也报道(
1]。
粘土矿物含量、有机质、磷和土壤的水分含量是非常重要的参数,影响微量元素的生物利用度和吸收植物(
1,
2,
33]。从目前的研究结果清楚地表明,土壤实验室废物堆场与某人和铅污染。暴露的人群可能鼓励血液铅水平,头发,尿液监控可能的不良健康影响。
3.2。某人的浓度和铅在植物的部分<斜体> p南极光< /斜体>
表
2显示某人的浓度和铅在植物的部分
究竟生长在三个不同的土壤(NR、RS和RF)治疗后8和16周的种植。回收熔渣处理(RS)低浓度的铅和某人比nonrecycled渣土壤根治疗(NR) (
p
<
0.05
)。没有观察到显著差异的两个元素的浓度在NR和RS治疗8和16周后叶子和茎种植
究竟(
p
>
0.05
)。一个配对
t
以及比较元素浓度土壤与8 - 16周内生长周期显示显著差异(
p
<
0.05
Pb)和某人在根(NR和RS)。两种金属都不是在所有植物中发现部分的射频治疗。Pb和某人的浓度降低的顺序根>叶>茎NR和RS治疗。结果表明,铅渣和某人是来自实验室。
铅的浓度和某人的组织
究竟收获后不同土壤治疗8和16周的种植。测量值表示为一式三份的平均数±标准差在毫克/公斤,DW。
| 元素 |
生长期(星期) |
Nonrecycled渣处理 |
回收熔渣处理 |
参考土壤处理 |
| 根 |
叶 |
阀杆 |
根 |
叶 |
阀杆 |
根 |
叶 |
阀杆 |
| Pb |
8 |
136.57±18.91
一个
∗
|
8.77±0.90
一个
|
2.88±0.27
一个
|
98.90±12.76
b
∗
|
7.83±1.74
一个
|
2.63±0.30
一个
|
ND |
ND |
ND |
| 16 |
590±36
一个
∗
|
8.61±1.04
一个
|
2.76±0.38
一个
|
466.67±25.17
b
∗
|
8.04±0.23
一个
|
2.96±0.12
一个
|
ND |
ND |
ND |
| 某人 |
8 |
67.83±9.97
一个
∗
|
3.33±0.36
一个
|
1.45±1.91
一个
|
47.84±3.86
b
∗
|
2.89±0.19
一个
|
1.56±0.23
一个
|
ND |
ND |
ND |
| 16 |
260±20
一个
∗
|
3.47±0.32
一个
|
1.73±0.171
一个
|
205±18
b
∗
|
2.94±0.21
一个
|
1.50±0.16
一个
|
ND |
ND |
ND |
ND:没有发现(< LOD)。不同的标(a, b)连续表示显著不同浓度(
p
<
0.05
)给定元素的植物组织在治疗;
∗
在一列表示显著不同浓度(配对
t
以及,
p
<
0.05
)对于一个给定的元素为一个特定的植物组织和8 - 16周土壤中生长周期治疗。
表
3表明,生物吸收因子(BAF)和易位因子(TF)低于统一元素转移。这些表明,种植8和16周后,
究竟不积累Pb和某人为根,不把叶。植物根系某人似乎占用超过Pb NR和RS收获后土壤治疗16周。
芦苇南极光似乎占用更多Pb后16周(3.3倍)和某人(5.5倍)NR土壤处理和Pb(5倍)和RS土壤某人(4.5倍)治疗8周后比增长。
生物体内积累和易位因素Pb和某人
究竟在不同的土壤种植的8和16周后治疗。
| 元素 |
生长期(星期) |
Nonrecycled渣处理 |
回收熔渣处理 |
参考土壤处理 |
| [E] [E] r / s |
[E] [E] l / r |
l ([E] + [E]圣)/ [E] r |
[E] [E] r / s |
[E] [E] l / r |
l ([E] + [E]圣)/ [E] r |
[E] [E] r / s |
[E] [E] l / r |
l ([E] + [E]圣)/ [E] r |
| Pb |
8 |
0.003 |
0.06 |
0.09 |
0.004 |
0.08 |
0.11 |
- - - - - - |
- - - - - - |
- - - - - - |
| 16 |
0.01 |
0.01 |
0.02 |
0.02 |
0.02 |
0.02 |
- - - - - - |
- - - - - - |
- - - - - - |
| 某人 |
8 |
0.02 |
0.05 |
0.07 |
0.02 |
0.06 |
0.09 |
- - - - - - |
- - - - - - |
- - - - - - |
| 16 |
0.11 |
0.01 |
0.02 |
0.09 |
0.01 |
0.02 |
- - - - - - |
- - - - - - |
- - - - - - |
[E] r:在植物的根元素的浓度;[E]年代:植物的土壤中元素浓度的增长;[E] l:叶子的植物元素的浓度;[E]圣:集中的元素在植物的茎。
地上:地下某人和铅的浓度比例非常小(小于0.15)在NR和RS土壤治疗。这可能表明芦苇
(究竟)差phytoextraction Pb和某人受污染的土壤。易位因子高于1表示一个可能的候选人phytoextraction [
10]。在受污染的水生生态系统,它的各种修复应用程序
P南极光表明,它是一个可怜的phytoextractor Pb和某人但有利于phytorhizofiltration (
19,
34,
35]。一个缺点在这一领域的实验装置,因此植物修复污染土壤的微量元素,是未能控制微量元素的浸出。微粒沉降物和叶面吸收的铅不能排除在这项研究据报道元素一直以来不转移到叶(
1),然而Pb和某人在当前的研究中记录数量可观。建立植被的地方所有原生植物被毁是迷人的。这种发展可以帮助过滤,减少地表径流污染物。这将是有趣的发现其他植物的性质,将建立与时间和如何在网站上
究竟可能会占用Pb和某人。