文摘

重金属具有潜在的毒性对人类生活和环境。金属毒性取决于土壤化学协会。出于这个原因,确定金属在土壤的化学形式来评估其流动性和潜在的积累是很重要的。这次考试的目的是评估的积累潜力佩妮x矮牵牛作为三种金属的花卉作物,即铜(铜)、铅(Pb)和镍(镍)。微量金属(锌、铜和铅)在土壤被连续萃取过程划分为H₂O可榨出的(F1), 1 M CH₃COONa可榨出的(F2)。化学分馏表明F1和F2的一部分金属接近1%,残留的主要形式是锌、铜,铅在所有样本。使用荧光方法允许我们评估条件的植物通过添加金属。作为植物和土壤分析的结果,我们可以得出这样的结论:佩妮有铜、锌和镍宽容和积累。因此,佩妮有潜力成为一个模型对于发展中草本物种,植物修复的观赏植物。

1。介绍

俄罗斯是世界上最大的国家之一,在五个最大的矿业国家中排名第二,仅次于南非(1]。其矿产丰富太大完全引用,但是,例如,2009年,俄罗斯是世界上领先的钻石,镍和钯的生产,和铝排名第二,铂,锆(2]。与镍提取相关的铜产量是消除,因此,重要的俄罗斯是世界上第七个国家有710000吨(3]。不仅是植物生长的土壤营养的来源,但是它也充当一个水槽的污染物从工农业废料4,5]。

在环境样品中重金属的积累代表了一种对人类健康的潜在风险由于这些元素转移到水生媒体,被植物吸收,随后介绍进入食物链。金属毒性、生物利用度和流动性有关他们的物种6,7]。然而,化学物种的测定是困难的,有时甚至是不可能的。因此,使用顺序提取程序环境研究提供了一个重要的工具测定不同化学形式或方式的土壤微量金属和组件之间的绑定(8]。化学萃取消除用来评估操作定义金属分数,可与化学相关的物种,以及潜在的移动,可利用或ecotoxic阶段的样本。人们普遍认为金属的生态效应(如他们的生物利用度,生态毒理学和地下水污染的风险)等相关移动分数而不是总浓度(9]。

物种形成的结果对解决方案的研究表明金属可利用形式的人为来源主要是(10]。观察到的趋势,生物利用度的比例重金属模型系统(Pb≈铜≈锌)证实了其他研究人员Quercus冬青属植物(11),对佩妮。铜和锌存在水溶性盐(12)和一般报道,每个金属的浸出与金属和固体之间的联络人矩阵(13]。

实验的重点是三种金属的研究,即铜(铜)、(锌),锌和铅(Pb)。研究的目的是评估生物利用度的铜、锌和铅佩妮x矮牵牛作为花卉作物。因此,实验装置观察了在实验室条件下的植物吸收金属和易位的这些金属领域。

2。材料和方法

2.1。土壤采样

在两个不同的农田土壤采集标本在克拉斯诺雅茨克地区。这种类型的衬底被选中,因为农业是一个重要的活动和土壤质量是决定性的因素。下面提到的相同的土壤样本来自不同地方的克拉斯诺雅茨克市。

土芯被包含在一个6.0厘米直径两端的塑料套管。抽样方法是采取土壤的地表1米²情节。土壤被认为是腐殖灰土(14)组成的厚的序列组成的排水性良好的视野薄0(0到10厘米)。的土壤类型1包含主要淤泥这种纹理,粉质粘土这种和粘土这种。2的土壤类型包括冲积层,砂岩、页岩、石灰岩。

2.2。温室试验

佩妮x矮牵牛主要是复制了种子发芽在5 - 15天,最佳的萌发和生长温度范围从20°C到26°C (15,16]。宽容是相对严重的气候条件和热,至少需要五个小时一天的阳光。佩妮可以很容易地种植在挂篮。

2.3。实验的程序

四个塑料盒用于每个土样:一个控制和其他三个金属解决方案。的内容添加金属铜^{2 +}5、15和30毫克/公斤,Pb^{2 +}2、5、10毫克/公斤,和锌^{2 +}-115、150和200毫克/公斤。然后,土壤样本均质搅拌和蒸馏水被添加到特定的水分。24小时后两个样品佩妮x矮牵牛盛开是种植在一个单独的容器,剩下一个标本作为对照分析。实验持续了30天自然日夜(16/8日/夜),在室温(25°C)附近。

2.4。分析方法

2.4.1。植物

根、茎和叶的所有背景植物分离和体重。然后,他们在一个干燥机在24小时45°C。

2.4.2。连续提取的土壤

样本的总重量是2公斤。后立即取样整个物质的量已筛孔直径是50μ米,分为几个部分重量约1公斤。每个部分都装进一个塑料袋,然后放入冰箱。之前执行顺序的土壤化学分馏袋完全混合。从整个部分有80 g的湿重。被选为每个分离方案3部分。

连续的化学分馏的传播方案是用于工作。这是分离的基础上开发Tessier技术(17,18]。

根据顺序提取过程操作组重金属到以下两个分数。

(F1)水溶性部分。5克土样在50毫升蒸馏水混合过滤估计24小时水溶性金属部分和摇晃的20°C。然后,过滤器上的残渣制备AAA和滤液被icp分析确定其金属含量。

(F2)可交换的一部分。2 g土壤样本混合在20毫升的1 M醋酸铵(CH₃COONH₄)和摇动1 h在20°C。在上述情况下,过滤器上的残渣制备AAA和filtrate-for icp。

植物性毒素的效果的研究是由荧光计Photon-10植物,后立即删除它们从实验系统。

2.4.3。土壤质地力学分析

地面样本压制成直径6毫米和质量的平板电脑30毫克,进行同步辐射x射线荧光分析(SXRF)。土壤质地分析使用吸管法(19毁灭后的有机物与过氧化氢(35%)。

沉积物样品的硅酸盐组成确定使用VRA-20R x射线相分析。确定所有元素检测范围是0.02 - -0.005%。浓度计算使用基本参数法(20.]。标准参考材料BIL-1贝加尔湖沉积物。浓度测定的相对标准偏差的元素上面列出的10 - 15%。

总土壤颗粒的形态和材料组成,沙子分数,和重矿物砂部分的使用电子扫描显微镜检查tm - 1000(日立、日本)、x射线能量色散光谱分析仪斯威夫特(英国牛津仪器分析)注册时的反向散射电子的加速能力15千瓦的低真空政权。土壤颗粒直接固定在过滤器上的双面胶导电碳带样本并被放置到山室的电子显微镜。在反向散射电子显微图扫描收集到一个单独的文件,并受到标准数字处理提高图像清晰度和对比度。光谱分析的样品的某些部分(选择的粒子,特征细节)。

2.4.4。重金属测定土壤和植物样品

王水混合物,25毫升(70%高纯HNO₃和盐酸比3:1和5毫升30% H₂O₂)添加到一个空的100毫升与植物或土壤和烧杯加热在80°C到解决方案成为了(21]。测定重金属如铜、铅、锌在蔬菜和空白的滤液通过原子吸收光谱仪、Solaar M6,热电子公司(美国)。仪器校准使用手动准备各自的重金属的标准解决方案。分析级的硝酸铅盐和颗粒的铜和锌制剂中使用的解决方案中使用了样本的飙升铅、铜和锌。乙炔气用作燃料和空气的支持。一个在所有情况下都使用氧化焰。

摘要利用(电感耦合等离子体质谱仪)X系列2,热科学集团(美国)用于敏感的消化溶液中微量元素测定固体样品。

2.4.5。荧光测定法

延迟登记叶绿素荧光都使用了计算机Photon-10荧光计”。“本设备适用于注册几个延迟和可变荧光参数不同的工厂对象(叶绿体、藻类、植物的叶子,苔藓)。这个设备专利的快速评估方法的化学物质登记的基础上推迟了叶绿素荧光植物性毒素的影响关系索引实现(22]。

2.4.6。质量保证

空格和源的质量控制标准以每五样品检测污染和漂移。程序空白的元素浓度一般< 5%的均值分析物浓度的金属。精密度和准确度的分析是保证通过复制样品的分析;可接受的复苏(86.5%±0.005百分比从消化的蔬菜样品获得的)。

3所示。结果与讨论

3.1。土壤分析

在最初的土壤样本进行分析,以检查他们的粒度、矿物、元素组成。分析样品中含有大量的有机物。有机物主要是由细深棕色碎屑和含有大量的腐殖物质(23]。有机粒子坚持粒子的粘土矿物和沙子。因此,分离粘土分数,我们增加了浸泡时间和萌芽的数量。有机物被成功删除通过加热样品在480°C,但粘土颗粒的结构已经发生了极大的改变。

土壤的无机成分的主要部分是细沙(0.25 - -0.05毫米),细粒度的粉砂岩(0.05 - -0.005毫米),和细矿物粉(< 0.005毫米)。0.004 - -0.005毫米大小的范围可以包括谷物的最小和最大的粉末粒子。主要粒度沉积物的一部分是细粒度的粉砂岩:58%到90%。粘土分数由~ 3%。

常见的分层材料意义的材料应用包括粘土矿物和层状双氢氧化物化合物。一般来说,粘土矿物组成的多层次的羟化和协调四面体和八面体表。详细检查的一部分组成的矿物粉显示0.5 -的优势μm 1.5 -μ米粒子。分析获得的数据也表明,矿物粒子受到色散和无定形化,导致大量增加的内容x射线无定形的颗粒尺寸小于0.1μm。

单独的片段的定性分析包括进入土壤的组成是由sinchrotron辐射x射线荧光分析。这项研究的结果发表在数字1和2。

粗磨的物质的组成部分片段下土壤的研究进行了分析,也就是说,消除后的粘土矿物和有机物质。相当大的元素成分的差异基因片段的可以相比,主要是由于考虑粒子的性质的差异。获得的结果表明,尽管仔细分析的样品制备,是不可能实现整个样本同质性。粒子在不同来源的研究,导致在粒度显著差异,化学结构和孔隙度的粒子(表面)等等。这并不矛盾早些时候的数据在土壤的地球化学组成和理化性质(24- - - - - -26]。

营养素含量的变化不是很大(表1)。

微量元素含量的变化会引起污染的分布之间的迁移(水溶解度和可交换的分数)和土壤(表中未溶解的形式2)。

这样的非均匀分布之间的微量元素的土壤样品采样在一个领域可能与以下(24]。(1)Inhomogenuity岩石,导致(2)绝对的积累和释放元素由于转移他们的化合物在地质剖面和(或)(3)元素的相对积累(释放)由于其他化学物质的释放(积累)在给定的样本。

相对应的水溶性和可交换的分数,前两个分数,一般称为“生物”,表现出流动性相对于环境和可能用于植物。

我们发现越来越多的可用金属水溶性植物和土壤的可交换的分数1和2,金属在哪里位于植物(表的最容易的方法3)。

微量金属(锌、铜和铅)在土壤被连续萃取过程划分为H₂O可榨出的(F1), 1 M CH₃COONa可榨出的(F2)。化学分馏表明F1和F2的一部分金属接近1%,剩余的形式主要为锌、铜,铅在所有样本。

试验后我们发现什么分布的铜、锌和铅的水溶性和可交换的分数。化学分离表明F1和F2金属接近95%的比例添加锌、铜,铅在土壤的调查样本。

在土壤中,吸附/解吸反应以及化学与无机和有机配体络合作用和氧化还原反应,生物和非生物,影响生物利用度,浸出毒性的金属。这些反应pH值等受到很多因素的影响,吸着剂的性质、存在和浓度的有机和无机配体,包括腐殖酸和富里酸、根分泌物、微生物代谢产物,和营养23,27]。

3.2。工厂分析

应用效果的平均值,接受为重要根据方差分析,如表所示4植物物种。浓度Pb的组织佩妮x矮牵牛减少从根到茎。

铜是一种重要的污染物来源于污泥和肥料的应用27,28]。铜的吸收植物检查时,获得最高的价值佩妮x矮牵牛根mg·公斤⁻¹(均值±标准差)从土壤2。

佩妮x矮牵牛土壤中锌的吸收根1 (mg·公斤⁻¹土壤2(中)的两倍mg·公斤⁻¹)。

一些研究表明,金属浓度植物组织的一小部分重金属含量在生长环境。众所周知,金属的积累更下部的植物生长在受污染的土壤比上部。根组织积累的金属浓度明显大于芽,表明高植物基质金属的可用性以及其有限的流动性一旦进入工厂。这是与以前的观测一致。所有的植物根系积累的金属浓度明显大于茎在这项研究。

当使用延迟荧光叶子叶绿素的佩妮,我们发现以下。尽管所有的植物显然没有相互之间的差别,最毒的效果我们发现系统中的铜和铅盐(图3)。

延迟荧光强度取决于光合作用的速率,因此,破坏植物,延迟荧光强度越低。

的植物中重金属的浓度的变化可以归因于重金属浓度的土壤,空气和灌溉水的生产基地以及重金属的吸收从空中口供在运输和销售。

树叶分析常被用于重金属生物监测的研究和并发的分析未洗的,洗允许区别内部外部成分(植物29日]。之间的差异未洗的,洗植物对重金属浓度显示,重金属在流物质达到茎和叶。

在文学的结果往往是特定于土壤,金属,和植物;和几乎没有标准的信息。此外,几乎没有论文的植物修复能力佩妮x矮牵牛,在特定的。一些研究已经开展了关于转基因烟草(30.)这是Solanacea家庭,如佩妮。结果显示积累Pb和的能力,在程度上,锌。的金属,如铅、锌和铜是最好的候选人phytoextraction移除,因为大多数的大约400种已知植物吸收异常大量的金属有可能积累这些金属(31日]。

4所示。结论

佩妮x矮牵牛是有效的植物可能的补救治疗;一些污染和损坏的风景可以恢复。污水污泥是严重污染问题在世界各地都可以作为媒体对绿色景观,这可以通过使用佩妮x矮牵牛。这项研究强烈支持,生产污水污泥堆肥是一个好方法产生干燥、营养丰富、稳定、易于运输化肥,可以应用于园艺情节。金属通量在配体混合物通过消费接口:边界条件不影响金属物种的不稳定性和相对贡献。

利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

承认

执行这项工作在国家补贴的部分资金支持。