两种景天修复Cd/Zn污染土壤效果的比较

为对比研究重金属超富集植物东南景天与伴矿景天对酸性Cd/Zn污染土壤的提取修复效果,利用盆栽及田间试验同时种植两种景天。结果表明,(1)盆栽试验为期两年,种植东南景天的土壤Cd质量分数从3.51 mg·kg~(-1)降到0.46 mg·kg~(-1),土壤Zn质量分数从865 mg·kg~(-1)降为516 mg·kg~(-1);种植伴矿景天的土壤Cd质量分数从3.44 mg·kg~(-1)降到0.55 mg·kg~(-1),土壤Zn质量分数从852 mg·kg~(-1)降为577 mg·kg~(-1)。(2)田间试验为期一年,韶关种植东南景天的土壤Cd质量分数从1.38 mg·kg~(-1)降为1.07 mg·kg~(-1),土壤Zn质量分数从501 mg·kg~(-1)降为462 mg·kg~(-1);种植伴矿景天的土壤Cd质量分数从1.71 mg·kg~(-1)降为0.93 mg·kg~(-1),土壤Zn质量分数从585 mg·kg~(-1)降为505 mg·kg~(-1)。(3)在室内盆栽条件下,每年秋季种植的东南景天产量显著高于伴矿景天;东莞和韶关的伴矿景天在野外环境下均比东南景天具有更好的适应性及生长能力,生物产量远高于东南景天。(4)在盆栽试验条件下,东南景天重金属Cd、Zn修复能力与效果优于伴矿景天;而在野外田间试验条件下,伴矿景天对Cd、Zn的提取修复效果优于东南景天。综上,东南景天与伴矿景天对酸性Cd/Zn复合污染土壤均具有很好的提取修复效果。本研究对酸性Cd/Zn污染土壤的植物提取修复技术具有一定的参考意义。     

稻季磷锌处理对水稻和伴矿景天吸收镉的影响

超积累植物与农作物轮作或间套作是实现重金属污染土壤边生产边修复的重要方式。通过水稻和伴矿景天(Sedum plumbizincicola)轮作的盆栽试验来研究Cd污染酸性红壤上稻季增施P和Zn对水稻和后茬伴矿景天吸收Cd的影响。结果表明,稻季高P处理(400 mg·kg~(-1))土壤CaCl_2提取态Cd含量较对照(100 mg·kg~(-1))有所降低,水稻秸秆Cd含量无明显影响,但秸秆向籽粒的转运系数显著降低;稻季Zn处理降低了土壤CaCl_2提取态Cd含量,糙米Cd含量由0.21 mg·kg~(-1)(对照)降低至0.15 mg·kg~(-1);稻季增施P和Zn对后茬伴矿景天生长及地上部Cd含量未产生明显影响;Zn处理促进了稻米和伴矿景天对Zn的吸收。稻季适当增施P和Zn降低了水稻Cd积累风险,而对后茬伴矿景天Cd吸收修复无影响,可作为Cd污染土壤水稻与伴矿景天轮作边生产边修复的调控手段。     

滇南矿区重金属污染耕地的植物修复及其健康风险

在云南个旧矿区大田种植条件下,研究种植蜈蚣草、鲜食糯玉米、板蓝根蔬菜和高梁对重金属As(103.83±4.30)mg·kg~(-1)、Pb(293.17±15.99)mg·kg~(-1)、Cd(1.95±0.16)mg·kg~(-1)复合污染土壤的治理和修复效果,并分析作物对人体的健康风险。结果表明,4种植物对土壤重金属的吸收有较大的差异,蜈蚣草As富集系数为(1.74±0.16),表现出较好的As富集植物特性,Pb富集系数为(0.42±0.05),富集能力明显高于其它3种植物。高梁秸杆、玉米秸杆、板蓝根蔬菜Cd富集系数均大于1,尤其是板蓝根蔬菜,富集系数为(3.19±0.46),Cd富集能力较强;在生物量和重金属吸收量的双重作用下,高梁秸杆对土壤中As、Pb、Cd的提取效率均高于其它3种植物。蜈蚣草除Cd外,对土壤重金属As、Pb的提取效率与高梁相当;经公式计算,若通过种植以上4种植物将试验区土壤As、Pb、Cd修复到国家土壤环境质量二级标准限量以内,需要种植玉米和板蓝根蔬菜约100年以上,而种植高梁仅需25年。蜈蚣草对试验区土壤As、Pb修复效果明显,预计种植蜈蚣草30年可将试验区土壤As、Pb修复到国家土壤环境质量二级标准限值以内;参试的3种可食用作物健康风险分析表明,当地居民通过食用板蓝根蔬菜进入人体的Pb、As和Cd暴露风险指数(HQ)均大于1,人体健康风险较大,不宜在试验区种植食用;食用玉米、高粱进入人体的Pb、As和Cd暴露风险指数虽小于1,但Pb和As的HQ均在0.9以上,存在潜在的健康风险。综合分析4种植物的修复效果、健康风险以及经济效益,高梁作为一种优良的生物质能源植物,引导种植较高抗性的高梁品种以及套种低累积高梁品种与蜈蚣草,可推荐作为滇南矿区重金属复合污染耕地边生产、边修复的土地安全利用模式。     

桑树(Morus alba L.)原位修复某尾矿区重金属污染土壤

木本植物具有根系发达、生物量大、适应性强等特点,可广泛用于重金属污染土壤修复.本文通过5年的田间修复试验,研究了桑树(Morus alba L.)对污染土壤中重金属的累积和分布特征、土壤中重金属和营养元素有效性含量的变化,来探讨桑树修复某尾矿区污染土壤中Mn、Zn和Cd等重金属的效果.研究结果表明,桑树生物量大,可用于重金属污染土壤的生态修复与景观恢复.田间种植5年后,桑树整株干重每株可达4 kg.桑树对土壤中重金属具有一定的转运和累积能力,地上部分中Cd、Zn和Mn等重金属含量明显大于根部,尤其是叶片中重金属含量明显大于枝和主干中的含量.修复5年后,桑树地上部分Zn和Mn的累积总量可达3277.7 mg·100 m~(-2)和2422.4 mg·100 m~(-2),且土壤中Mn和Zn含量分别从2192.5 mg·kg~(-1)和103.2 mg·kg~(-1)降低至1790.0 mg·kg~(-1)和85.94 mg·kg~(-1),同时土壤有效态Mn和Zn分别显著(P0.05)降低66.0%和28.6%.然而,桑树落叶中Cd、Zn和Mn含量分别可达0.36、64.5、189.2 mg·kg~(-1).因此,通过定期清除桑树落叶或刈割地上部分,可防止叶片中重金属对土壤造成二次污染,同时削减土壤中重金属含量.同时,经桑树修复5年后土壤中碱解氮、有效磷和速效钾含量均显著(P0.05)降低,需定期补充相应氮、磷和钾肥来强化桑树修复尾矿区重金属污染土壤.     

伴矿景天镉积累特征及其对根际土壤镉分布的影响

农田土壤镉(Cd)污染修复对粮食安全意义重大,伴矿景天(Sedum plumbizincicola)是我国发现和报道的Cd超积累植物。为探索不同生长期伴矿景天的Cd积累特征及其对根际土壤Cd剖面分布的影响,选择相同成土母质的中度和轻度Cd污染农田进行原位修复试验,分析伴矿景天分枝初期、分枝盛期、开花盛期、开花后期地上部生物量和Cd吸收情况及其根际土壤pH值与有效态Cd含量的剖面分布特征。结果表明,伴矿景天的生物量、Cd含量及Cd积累量均不会随着种植时间延长而升高。轻度Cd污染农田伴矿景天开花盛期株高可超过60 cm,地上部单株鲜重可达1.59 kg,单株地上部Cd积累量达2.26 mg。伴矿景天不同部位比较而言,花的Cd含量最高,开花盛期中度和轻度Cd污染农田伴矿景天花的Cd含量分别是其他部位的1.60～3.42倍和1.88～6.53倍。中度和轻度Cd污染农田伴矿景天地上部Cd积累量在4个生长期均差异显著,分别于分枝盛期和开花盛期达最大值。根际土壤pH值和有效态Cd含量均随着土层深度的增加表现为先降低再升高,近根区略低于远根区。中度Cd污染农田土壤pH值在分枝初期最低,近根区>2...     

凹凸棒粘土对镉污染农田的原位钝化修复效果研究

原位钝化修复在重金属污染土壤修复中有着不可替代的作用,而修复材料在污染农田中的长期应用效果一直是人们关注的焦点。通过野外大田钝化修复试验,研究了不同添加剂量(0、1.25、1.75、2.50、3.25 kg·m~(-2))凹凸棒粘土对镉(Cd)污染土壤理化性质及对水稻(Oryza sativa L.)和小麦(Triticum aestivum L.)吸收Cd的影响,采用梯度扩散薄膜技术(DGT)评价修复前后土壤中生物可利用态Cd含量的变化。结果表明,施用凹凸棒粘土显著抑制水稻和小麦籽粒中Cd富集量,第一季降幅分别为68.8%~83.3%与54.7%~75.5%,其中2.5 kg·m~(-2)施加剂量对Cd污染土壤的修复效果最佳。施加凹凸棒粘土同样抑制了作物对Zn、Ni等其他重金属的吸收,而对Se吸收影响并不显著。施加凹凸棒粘土显著提高了土壤p H、阳离子交换量(CEC)和土壤细颗粒含量,相关性分析表明,水稻和小麦籽粒中Cd含量与土壤p H呈极显著负相关性(相关系数分别为-0.72和-0.64),推测土壤p H的升高是导致水稻、小麦籽粒中重金属含量降低的一个重要原因。不同施用量凹凸棒粘土均在一定程度上降低了土壤DGT提取态Cd含量,分别下降了82.8%、85.1%、84.4%和67.1%。连续3年原位钝化修复效果跟踪观察结果表明,凹凸棒粘土可持续降低水稻和小麦籽粒中Cd含量,1.25 kg·m~(-2)和1.75 kg·m~(-2)处理组产出的水稻籽粒中Cd含量由2014年的0.140 mg·kg~(-1)与0.215 mg·kg~(-1)分别降低为2016年的0.094 mg·kg~(-1)和0.120 mg·kg~(-1)。综上,凹凸棒粘土在修复Cd污染农田土壤方面具有广阔的应用前景。     

禹州市煤矿区周边土壤和农作物重金属污染状况及健康风险评价

为全面了解河南省禹州市煤矿周边土壤和农作物中的重金属污染现状.对禹州市的某3个典型矿区(下文称为A、B和C矿区)周围土壤和主要谷类农作物(玉米和小麦)进行了调研和采样分析,并采用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)测定其重金属含量,同时通过单因子指数法和内梅罗综合指数法评价了煤矿周围土壤的污染状况,并利用MMSOILS风险评价模型评价了食用当地谷类农作物对成人和儿童造成的重金属健康风险.结果表明:研究区土壤受到了重金属不同程度的污染,污染程度排序:小麦地玉米地,且就单个重金属污染程度来说, Cd Cu Co Ni Zn Cr;内梅罗综合污染指数分析结果表明,玉米地的污染程度为安全,小麦地的污染程度为重污染,均以Cd对污染指数P_(综合)值的贡献最大;研究区农作物玉米籽粒中Cr、Co、Ni、Cu、Zn和Cd的平均含量分别为25.03、0.54、2.87、21.52、118.68、1.97 mg·kg~(-1);小麦籽粒中Cr、Co、Ni、Cu、Zn和Cd的平均含量分别为1.04、0.11、1.17、9.55、61.51、0.06 mg·kg~(-1).Cr、Co、Ni、Cu、Zn和Cd富集系数大小的顺序均为玉米小麦;健康风险评价表明,研究区农作物籽粒中存在高重金属污染风险,尤其以Cd最为明显,食用当地谷类农作物对人体造成健康风险的顺序依次为Co Cd Cu Zn Ni Cr,其中Co、Cd对成人风险较高,Co、Cu、Zn、Cd对儿童风险较高,对儿童造成的健康风险要明显高于成人;土壤重金属含量与谷类农作物可食部分重金属含量间无明显相关性.     

喀斯特山地Ni-Mo废弃矿区周围镉污染及农作物富集特征

为研究典型喀斯特山地贵金属矿区耕地土壤重金属镉污染,及上附农作物的富集特征.选取遵义某Ni-Mo矿区为研究对象,采集了周边耕地土壤及农作物样品.采用ICP-MS检测其中Cd的含量,利用改进型连续提取法分步提取重金属形态,并评价土壤污染和农作物的富集水平.结果显示,研究区土壤Cd的平均含量为1.68 mg·kg~(-1),且在旱地和水田土壤中含量分别为1.57 mg·kg~(-1)和2.16 mg·kg~(-1).残渣态是主要的存在形式,水田土壤酸溶态高于旱地.农作物中Cd的含量范围为0.022—1.276 mg·kg~(-1),其含量变异系数在0.19—0.73之间,属中高度变异.评价结果表明研究区耕地土壤普遍存在Cd的污染,不同耕地使用方式影响农作物对Cd积累.6种农作物对Cd的生物富集系数都小于1,其中主食类农作物的生物富集作用小于副食类;此外Cd在农作物辣椒中存在富集现象,在水稻中程度较低.     

TCLP法评价酸性矿山废水污染稻田土壤重金属的生态风险

采用美国最新的法定重金属污染评价方法TCLP(Toxicity Characteristic Leaching Procedure,TCLP)法对粤北大宝山矿山下游受酸性矿山废水长期污染的稻田土壤的重金属(Cd、Zn、Pb、Cu)污染状况进行评价,以国际规定的TCLP法标准评价重金属生态环境风险.结果表明,TCLP试剂提取的土壤重金属Cd、Cu、Pb和Zn含量分别在0.02～0.58、1.42～38.07、0.16-31.01和1.84～75.29 mg·kg-1之间.酸性矿山废水污染稻田土壤不同程度地受到Cd、Cu、Pb、Zn的污染,其中以Pb、Zn污染最为严重,其次为Cu污染,Cd污染程度最轻.     

黄石国家矿山公园草本植物重金属富集能力研究

为探究草本植物各部位对重金属的富集能力,筛选可能具有重金属污染修复潜力的草本植物,将经过六年植被自然恢复及现代生态修复后的黄石矿山公园的土壤和草本植物作为研究对象,采用原子吸收光谱法(AAS)测定黄石矿山公园内优势植物蕨菜(Pteridium aquilinum var.latiusculum)、铁线蕨(Adiantum capillus-veneris)、凤尾蕨(Pteris cretica var.nervosa)、蜈蚣草(Eremochloa ciliaris)、贯众(Cyrtomium macrophyllum)、芒草(Miscanthus sinensis)、白茅(Imperata cylindrica)、苔草(Carex spp.)、早熟禾(Poa annua)等9种草本植物的根、茎、叶及其根系土壤中的重金属含量,分析生态修复过程中草本植物对土壤重金属的富集和转移能力。结果表明,黄石市国家矿山公园的土壤受到重金属镉(Cd)、铜(Cu)的严重污染,与湖北省土壤环境背景值相比,Cd的平均污染指数达46.88,Cu次之,为10.67。草本植物对重金属元素的富集能力差别较大,蜈蚣草对重金属的富集作用较强,综合富集系数为11.14,治理土壤重金属Cd污染效果明显。蕨菜Zn含量为1568.15mg·kg~(-1),富集系数和转移系数分别为1.13、1.19;早熟禾Zn含量为1202.64mg·kg~(-1),富集系数和转移系数分别为1.08、1.08。蕨菜和早熟禾是典型的Zn富集型植物。聚类结果亦显示蕨菜富集效果最好,蜈蚣草次之,二者均可作为重金属污染土壤的修复植物。     

矿区周围土壤中重金属危害性评估研究

分别用总量法和连续萃取法对广东大宝山矿周围土壤、植物和沉积物中重金属的总量和化学形态进行了详细分析。结果发现，矿山废水流入的横石河沉积物中Pb、Zn、Cu和Cd的质量分数分别为1841．02、2326．28、1522．61和10.33mg／kg；经此河水灌溉的稻田中重金属(Cu、Cd、Pb和Zn)的质量分数也远远超出了土壤环境二级标准值，其中Cu、Cd超标倍数分别为14．01和4．17倍。结果还表明，生长在矿区周围的植物也受到不同程度重金属的污染且不同植物吸收和积累重金属的能力相差很大。用Tessier连续法对土壤中重金属进行萃取发现，虽然重金属主要存在于残余态中，但在Fe-Mn氧化态、有机结合态中的质量分数也很高．说明这些土壤确实受到了有毒有害重金属元素的严重污染。     

生物表面活性剂和化学螯合剂强化无柄小叶榕修复Cd、Cu重金属污染盐碱地

采用盆栽试验研究海洋细菌和酵母产生物表面活性剂、化学螯合剂对无柄小叶榕(Ficus concinna var.Subsessilis)修复盐碱地重金属Cd、Cu的强化效果.结果表明,强化试验下无柄小叶榕能耐受Cd、Cu胁迫正常生长,且体内重金属含量随生物表面活性剂投加浓度增大而升高,表现为根地上部分;300 mg·kg~(-1)细菌产生物表面活性剂强化下,根部Cd含量最大值为313 mg·kg~(-1),1 mmol·kg~(-1)柠檬酸(CA)-300 mg·kg~(-1)酵母产生物表面活性剂强化下,根部Cu最大含量为2156 mg·kg~(-1).强化剂添加下,能显著提高Cd、Cu在小叶榕体内的累积量,无柄小叶榕对土壤Cd、Cu的吸收富集能力显著提高,1 mmol·kg~(-1) CA—300 mg·kg~(-1)酵母产生物表面活性剂强化下Cd的最大富集系数为(9.76±0.10),是对照组S1(1.1±0.02)的8.90倍,300 mg·kg~(-1)酵母产生物表面活性剂单独强化下Cu的最大富集系数为(7.42±0.16),是S1(0.77±0.03)的9.60倍;无柄小叶榕向地上转移Cu的能力较弱,TF1,对Cu的提取修复潜能有限;300 mg·kg~(-1)细菌产生物表面活性剂强化下Cd的最大修复率为2.56%,是对照组S1的4.70倍,300 mg·kg~(-1)细菌产生物表面活性剂—1 mmol·kg~(-1) EDTA联合强化下Cu的最大修复率为1.80%,为S1的3.30倍.综上,无柄小叶榕对重金属污染的盐碱地有良好的修复潜力,生物表面活性剂和化学螯合剂的添加可有效提高小叶榕对重金属Cd和Cu的吸收富集效率.     

三明铅锌矿区植物对重金属的富集特征

采用野外调查与室内分析相结合的方法,对福建三明典型矿区尤溪铅锌矿、大田铅锌矿以及尤溪铅锌矿冶炼厂等进行了调查,研究这些矿区重金属含量较高的区域如采矿区、尾砂库、洗矿排水沟以及铅锌矿冶炼厂厂区和排水沟冲积扇区域土壤中的Pb、Zn和Cd的含量,在此基础上,对在这些区域自然定居的16种优势植物体内的三种重金属元素的耐性、富集特性进行了分析。结果表明:该矿区的主要优势物种为禾本科和菊科植物,其中笔管草(Equisetum ramosissimum)、一年蓬(Erigeron annuus)和五节芒(Miscanthus floridulus)的地上部重金属富集量较大,对矿区周边污染土壤修复有潜在应用价值;乌蕨(Stenoloma chusana)、千金子(Bochloe dactyloides)、二歧飘拂草(Fimbristylis dichotoma)、柔枝莠竹(Microctegium Vimineum)、短叶水蜈蚣(Kyllinga brevifolia)、狗娃花(Heteropappus hispidus)适用于污染程度较高且植物萃取技术难以实施的重金属污染矿业废弃地。矿区植物地上部Zn含量平均值最高,为1225.74mg·kg-1,植物地上部Pb含量范围在52.78～2137.11mg·kg-1,平均为521.39mg·kg-1;一年蓬地上部Cd含量达到了119.51mg·kg-1,超过了超富集植物的临界值100mg·kg-1,转运系数为1.3,是潜在的Cd超富集植物。     

北部湾盐沼茳芏盐沼湿地土壤-植物系统重金属污染评价

滨海湿地是典型的环境脆弱带和敏感带,重金属污染是其中受关注度较高的一方面。为全面了解北部湾滨海盐沼的重金属污染水平,以北部湾典型滨海盐沼植被茳芏(Cyperus malaccensis)所在的南流江入海口和茅尾海钦江入海口湿地为研究对象,通过对植物和对应土壤进行采样分析,测定该区土壤及植物中重金属元素(Cu、Zn、Cr、Pb、Cd和Hg)的含量,并评价不同潮滩位置(内滩、中滩和外滩)重金属的污染程度及其在土壤-植物系统中的富集特性。结果表明,两区域盐沼湿地土壤综合污染程度处于低污染状态,南流江口Zn的含量(283.59±132.50)mg·kg~(-1)接近中度污染,其次是Cd(0.10±0.03)mg·kg~(-1)和Hg(0.11±0.05)mg·kg~(-1),而其他重金属元素含量未超标;茅尾海受Zn轻度污染,其次是Cu和Hg,Cr、Pb和Cd未达到污染水平。受海洋动力和河流径流混合动力作用,两区域各滩面盐沼土壤重金属分布规律存在差异,南流江口3个滩面重金属的含量表现为:内滩中滩外滩,茅尾海口则表现为:中滩外滩内滩。两区域盐沼茳芏富集特征表明:茅尾海盐沼茳芏对Cd(BCF=1.66)和Hg(BCF=0.89)具有较强的富集作用,而南流江口盐沼茳芏仅对Cd(BCF=1.93)具有较强的富集作用,其余重金属Cu、Zn、Cr、Pb未在茳芏体内显著富集,因而茳芏可作为富集Cd、Hg的天然盐沼植物。进一步研究发现,两区域茳芏地下茎对重金属的富集能力远大于地上茎,富集能力因重金属种类及积累部位的不同而表现出一定的差异性和选择性。该研究可为滨海盐沼湿地生态修复和保护提供重要依据。     

黔西南三叠统渗育型水稻土重金属污染特征及生态风险评价

选择黔西南水稻种植区为研究区,共布设111个点,采集土壤样品并对其Cd、Hg、As、Pb和Cr这5种重金属含量及pH值进行分析。基于多元统计分析和污染风险评价等方法,揭示研究区水稻土重金属污染的主要来源及其潜在风险。结果表明:(1)水稻土重金属平均含量从大到小依次为w(Cr)(201.68 mg·kg~(-1))w(Pb)(38.25 mg·kg~(-1))w(As)(30.70 mg·kg~(-1))w(Cd)(0.68 mg·kg~(-1))w(Hg)(0.22 mg·kg~(-1))。与GB 15618—2018《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)》中规定的风险筛选值相比,Cd和As含量高于相应的限定值(0.60和25.00 mg·kg~(-1)),Hg、Pb和Cr含量均低于筛选值,说明研究区水稻土主要存在Cd和As污染风险。(2)水稻土重金属来源分析结果表明,土壤中Cd与Pb以及Hg与As呈显著正相关关系,具有相同的来源,主要与当地燃煤、汽车尾气和金矿冶炼等污染点源排放有关。(3)单因子污染指数分析结果显示,水稻土重金属污染程度从大到小依次为CdAsCrHgPb,研究区内39.64%点位的内梅罗综合污染指数超过1。(4)潜在生态风险指数(RI)分析发现,5种重金属的潜在生态风险指数为63.78,小于轻微的生态危害下限,表明研究区水稻土潜在生态危害较轻。     

土壤Cd污染对跳虫Folsomia candida的生态毒性

采矿及冶炼等行为造成了严重的土壤重金属污染,其中Cd污染及其带来的健康风险近年来引起人们的高度重视。利用弹尾目跳虫开展土壤Cd污染的生态毒理研究,对Cd污染土壤的生态风险评价具有重要意义。本研究将跳虫Folsomia candida(F.candida)暴露在不同Cd浓度污染的人工土壤中,利用跳虫存活数量、繁殖数量及回避行为实验来评价重金属Cd污染对跳虫的生态毒性。结果表明,Cd对F.candida的急性毒性LC50值为2 086.93 mg·kg~(-1),慢性毒性的繁殖抑制(28 d)EC50值为224.95 mg·kg~(-1)。此外,Cd对跳虫回避行为影响的EC50(48 h)为721.26 mg·kg~(-1)。可以看出,慢性毒性的EC50值与Cd对回避行为影响的EC50值近似,但远低于急性毒性LC50值。因此,跳虫F.candida的回避行为和繁殖率对Cd污染土壤有较高的灵敏度,可用来表征土壤中Cd的生态毒性。     

改性纳米二氧化硅对Cd污染农田土壤的钝化修复

土壤Cd污染已严重威胁人类健康及生态环境安全,钝化修复以其高效、快速、廉价的特点成为了Cd污染土壤修复的重要手段.本研究以巯基修饰的纳米二氧化硅(GSN)为钝化剂,分别于实验室及现场条件下进行Cd污染农田土壤的钝化修复研究,分析GSN添加对土壤有效态Cd含量、土壤Cd形态分布及小麦籽粒内Cd含量的影响.结果显示,实验室条件下,GSN添加能够有效降低土壤中Cd的生物活性(DTPA浸提态),Cd最高钝化效率可达91.77%;GSN添加量为1%时,土壤中可交换态及碳酸盐结合态Cd含量分别降低69.26%和48.29%,而残渣态Cd含量则增加了143.14%;此外,不同GSN添加量对土壤特征性酶活性没有造成明显的影响.现场试验表明,GSN添加对小麦产量造成的影响不明显,且小麦籽粒中Cd含量可从0.342 mg·kg~(-1)降低至0.178 mg·kg~(-1).由此可知,GSN作为新型钝化剂在Cd污染土壤修复中具有巨大的应用潜力.     

龙葵、大叶井口边草和短萼灰叶对Pb、Cd和As污染农田的修复研究

以云南省个旧市重金属污染农田为研究对象,通过野外田间试验研究7种配置种植方式下龙葵(Solanum nigrum)、大叶井口边草(Pteris cretica var.nervosa)和短萼灰叶(Tephrosia candida)对Pb、Cd和As的吸收特征,探讨3种植物不同配置方式对Pb、Cd和As复合污染农田的修复潜力.结果表明:供试农田土壤Cd和As含量均超出GB 15618-1995《土壤环境质量标准》中的三级标准.所有不同植物配置种植方式中,龙葵地上部对Cd的吸收量最大,为(6.99±0.25) mg·kg-1,大叶井口边草地上部对As的吸收量最大,为(326.98±93.99) mg·kg-1,短萼灰叶地上部对Pb的吸收量最大,为(32.96±5.65) mg· kg-1,均低于超富集植物的临界阈值(Cd 100 mg· kg-1,As1 000 mg·kg-1,Pb 1 000mg· kg-1).比较7种种植方式对污染土壤中重金属的提取效率发现,单作龙葵条件下,龙葵地上部对Pb、Cd和As的吸收量最大,年吸收量分别为1 004.97、152.04和1 534.47g· hm-2,若将Cd和As污染农田土壤修复达到GB 15618-1995中的三级标准,提取效率分别为2.811 6％和1.413％.这说明单作龙葵对Pb、Cd和As复合污染农田具有一定修复潜力,但不适用于修复高浓度重金属污染农田.     

硝酸铵废液制备新型UAN的作物与土壤生态效应研究

对印制电路板行业退锡废硝酸、经氨水中和沉淀回收锡产品后产生的高浓度硝酸铵废液进行资源化利用,制备出新型尿素硝酸铵溶液。有必要开展农作物生长试验,以保护人体健康和土壤生态安全。采用大白菜(Brassica bara L.)、玉米(Zea mays L.)幼苗盆栽试验,在水稻土上设置3种施肥处理,分别为不施肥对照(CK)、施用商品尿素硝酸铵溶液(CUAN)、新型尿素硝酸铵溶液(NUAN)。大白菜、玉米幼苗收获后,分别测定植株生物量、有害重金属含量(以鲜质量计),土壤NPK全量和速效含量、土壤有害重金属有效含量、土壤中脲酶和脱氢酶活性。结果表明,施用CUAN和NUAN的大白菜与玉米幼苗干物质每盆质量分别为5.13、5.03 g·pot-1,13.82、15.12 g·pot-1。施用CUAN和NUAN处理的大白菜(鲜基)均未检出Hg、Pb,而Cd、As、Cr质量分数分别为0.07、0.08 mg·kg~(-1),0.049、0.018 mg·kg~(-1),0.24、0.08 mg·kg~(-1),主要重金属含量均符合《食品国家安全标准食品中污染物限量》(GB 2762—2012)中叶菜类安全标准;施用CUAN和NUAN处理的玉米幼苗(鲜基)也均未检出Hg、Pb,而Cd、As、Cr质量分数分别为0.06、0.08 mg·kg~(-1),0.035、0.034 mg·kg~(-1),0.82、0.95mg·kg~(-1),NUAN的施用对玉米幼苗主要重金属指标没有产生负面影响。施用CUAN与NUAN处理的盆栽大白菜土壤脲酶和脱氢酶的活性分别为0.13、0.11 mg·g~(-1)·d~(-1),6.35、6.88 mg·g~(-1)·h-1;施用CUAN与NUAN处理的盆栽玉米幼苗土壤脲酶和脱氢酶的活性分别为0.17、0.16 mg·g~(-1)·d~(-1),4.81、4.81 mg·g~(-1)·h-1。所有测定指标的结果表明,两种UAN处理的差异均不显著。因此,NUAN的作物效应、以及对土壤生态的影响与CUAN相当,作为肥料施用是安全的。     

巯基-蒙脱石复合材料对不同程度Cd污染农田土壤修复研究

为研究巯基-蒙脱石复合材料对重金属镉不同污染水平农田土壤的钝化效果,通过盆栽和大田试验,对不同Cd污染水平土壤中施加巯基-蒙脱石复合材料及巯基混合修复材料,并种植小白菜(Brassica chinensis)。结果表明,(1)向镉高污染水平(Cd 3.25 mg?kg~(-1))土壤施加0.1%、0.5%、1%、2%巯基-蒙脱石复合材料后,小白菜Cd含量分别降低27.2%、62.8%、73.0%和88.4%,且当添加量为1%时,小白菜Cd含量为0.19 mg?kg~(-1),低于《食品安全国家标准》(GB2762—2012)中的限量值0.2mg·kg~(-1);同时当添加量为1%、2%时,土壤Cd水溶态含量分别比空白对照降低18.2%、12.4%,Cd离子交换态含量分别比空白对照降低23.8%、28.6%。(2)按0.5%、1%、2%添加巯基混合修复材料后,镉高污染水平土壤中小白菜Cd含量分别降低41.4%、69.1%、80.6%;镉中污染水平(Cd 1.43 mg?kg~(-1))土壤中小白菜Cd含量分别降低47.5%、72.1%、85.2%;镉低污染水平(Cd 0.62 mg?kg~(-1))土壤中小白菜Cd含量分别降低18.3%、52.5%、79.4%。后效试验表明,在种植第二季小白菜时,修复材料的钝化效果仍然相当显著。田间试验表明,添加修复材料显著降低了小白菜对Cd的累积。由此说明,钝化材料降低了土壤中Cd的活性,有效地固定了土壤中的Cd,抑制了小白菜对镉的吸收。该研究可为不同程度Cd污染农田钝化修复技术提供新的途径。