超顺磁性纳米Fe3O4@SiO2功能化材料对镉污染土壤的修复

土壤Cd污染已成为我国的主要环境问题,严重威胁着农业的可持续发展,因此,亟需探索经济、有效的土壤修复技术.采用共沉淀法制备超顺磁性纳米Fe₃O₄@SiO₂功能化材料（MFS）,以此为修复剂并磁选回收去除土壤中的Cd,考察了MFS投加量、修复时间、土壤pH、土壤Cd含量和土壤有机质含量对MFS修复Cd污染土壤的影响,并探讨了有机酸活化联合MFS修复对实际农田土壤中Cd的去除效果.结果表明,对于总Cd含量为2.348mg·kg^-1的土壤,随着MFS投加量的增加,土壤总Cd和有效态Cd含量均呈下降趋势;当MFS投加量为1.5%（材料∶土壤,质量比）时,土壤总Cd和有效态Cd含量分别下降23.21%和31.59%.土壤总Cd和有效态Cd含量均随修复时间的延长而降低,修复30d时土壤总Cd和有效态Cd含量分别下降24.07%和35.94%;投加MFS可以显著降低土壤酸溶态和还原态Cd含量,氧化态Cd含量也有一定程度下降.土壤pH对去除土壤Cd有较大影响,在酸性土壤中Cd去除率较高.随着土壤Cd污染程度的加重,...     

超顺磁性纳米材料对镉污染稻田土壤微生物和酶的影响

以磁性纳米Fe₃O₄和羟基磷灰石等为原料,制备出超顺磁性纳米Fe₃O₄-磷酸盐功能化材料（MFH）,通过在镉污染稻田土壤中投加MFH,对土壤进行磁选修复.选择对Cd具有高、低富集两种水稻,在修复后土壤中进行盆栽试验,研究MFH磁选修复对土壤微生物和酶的影响,探究该材料应用于农田镉污染修复的可能性.结果表明,施用MFH修复镉污染土壤,对Cd污染土壤有较好的修复效果,土壤中总Cd和有效态Cd浓度有了明显降低,总镉去除率为38.9%,有效镉下降率为27.3%,并且两种水稻籽粒中Cd含量均显著降低.采用MFH磁选修复土壤镉后,在两种水稻拔节期、抽穗期和成熟期土壤微生物群落多样性、群落丰富度均有所降低;栽培Cd高富集的玉针香水稻品种的处理在拔节期和抽穗期稻田土壤优势细菌Firmicutes丰度显著增加.采用MFH磁选修复土壤镉后,在两种水稻拔节期、抽穗期和成熟期土壤脲酶活性、过氧化氢酶活性以及土壤过氧化物酶活性均得到了提高;栽种Cd高富集品种玉针香的土壤POD酶活性比栽种低富集品种湘晚籼13号的土壤POD酶活性要略高,而脲酶活性则相反.     

海泡石对镉污染红壤的钝化修复效应研究

采用盆栽试验,研究了海泡石对土壤pH值,镉(Cd)有效态含量以及对菠菜的生物量与品质安全性的影响.结果表明,在1.25、2.5和5mg.kg-1Cd污染土壤中,投加海泡石显著地提高土壤pH值(p<0.05).土壤有效态Cd含量则随海泡石投加量的增加而降低,与未投加海泡石处理相比,分别减少了11.0%～44.4%、7.3%～23.0%和4.1%～17.0%.施加海泡石缓解了Cd对菠菜的胁迫效应,植物地上部生物量有所增加,然而海泡石处理显著抑制了菠菜对Cd的吸收,其地上部Cd含量(干重)分别比对照处理下降了78.6%～300.4%、44.6%～169.0%和18.1%～89.3%.在Cd含量为1.25mg.kg-1的土壤中,当海泡石投加量≥1%时,菠菜可食部Cd含量(鲜重)低于0.2mg.kg-1(FW)(国家食品中污染物限量标准Cd含量阈值,GB2762—2005);而在2.5和5mg.kg-1Cd污染土壤中,当海泡石投加量达到5%时,菠菜可食部Cd含量才满足污染物预防品种的Cd含量标准,可以安全食用.     

不同草本植物间作对Cd污染土壤的修复效果

为了研究不同草本植物间作对空心菜Cd吸收效果及污染土壤中Cd移除率的影响,采用盆栽试验,以空心菜茎叶Cd消减率与土壤中Cd移除率为主要指标,研究了空心菜在Cd污染土壤中单作及与10种草本植物（高丹草,苏丹草,狼尾草,黑麦草,苦卖菜,菊苣,籽粒苋,三叶草,紫花苜蓿,紫云英）间作的Cd积累效应与对Cd污染土壤的修复效果.结果表明：不同间作处理对空心菜茎叶与根中Cd含量有显著影响,其中,空心菜与高丹草、苏丹草、狼尾草间作后,空心菜茎叶Cd含量显著降低,空心菜茎叶Cd的消减率分别达到34.0%、35.8%、34.3%;菊苣、籽粒苋、三叶草、紫花苜蓿及紫云英与空心菜间作对空心菜茎叶Cd吸收有不同程度促进作用.间作的不同草本植物对土壤中Cd的吸收间有显著差异,地上部Cd含量范围1.81~12.87mg/kg,最大相差7.1倍;不同间作植物茎叶中Cd含量大小为：苦荬菜 > 菊苣 > 苏丹草≈黑麦草 > 高丹草≈狼尾草 > 紫花苜蓿≈籽粒苋 > 三叶草≈紫云英.不同草本植物与空心菜间作对土壤Cd移除率为0.35%~1.49%,其中,高丹草、苏丹草、狼尾草对土壤Cd的移除率分别达到1.46%、1.49%和1.48%;高丹草、苏丹草、狼尾草间作不仅可以有效降低空心菜Cd含量,同时对污染土壤中Cd具有较高的移除率,在Cd污染农田土壤的间作修复中具有较好的应用价值.     

活性污泥水热碳化法制备磁性炭及对水体Cd2+及Pb2+的去除

以含有FeSO₄的活性污泥为原料,采用水热碳化法,在220℃,4 h条件下,制备得到磁性炭（Fe-SSBC）,并实现污泥减量。以Cd2+和Pb2+为模型污染物,探究了Fe-SSBC的投加量、起始酸碱度对Cd2+和Pb2+吸附的影响以及吸附机理。采用元素分析（EA）、X射线能谱分析（EDS）、傅里叶红外光谱分析（FTIR）、比表面积（BET）、X射线光电子能谱分析（XPS）、磁滞回线对样品进行表征。研究结果表明:在投加量为0.2 g,pH为5的条件下,Fe-SSBC对Cd2+的吸附效果最好,在10 h后去除率接近100%;投加量为0.3 g,pH为6时,对Pb2+的吸附效果最佳,在8.5 h后Pb2+去除率接近100%。Fe-SSBC对Cd2+和Pb2+的吸附动力学拟合结果更符合准二级动力学模型,Langmuir吸附等温线模型能够更好地反映Cd2+和Pb2+在Fe-SSBC上的单分子层吸附,化学吸附为控制吸附过程,同时存在物理吸附。制备磁性炭在实现污泥减量的同时,具有有效去除水中Cd2+和Pb2+的作用。     

Fe3O4@生物炭磁性材料光-类Fenton降解水中盐酸四环素

以玉米秸秆为生物炭原料,在600℃高温缺氧条件下煅烧成炭,并利用共沉淀法在其上负载Fe_3O_4,制得Fe_3O_4@玉米秸秆炭磁性非均相芬顿催化剂。运用XRD、SEM、EDS和TEM技术对材料进行表征,研究其在不同条件下光-类Fenton协同催化降解水中盐酸四环素的性能,考察材料的磁性回收能力和催化稳定性。结果表明,Fe_3O_4纳米颗粒均匀覆盖在炭载体表面,整体形貌上保持玉米秸秆通道状多孔结构。初始pH=7条件下降解盐酸四环素的最佳参数为:溶液初始过氧化氢量为10 mmol/L、Fe_3O_4@玉米秸秆炭催化剂投加量为0.3 g/L、反应时间为60 min。材料具有pH为3～7的适用范围和磁性回收能力。催化剂稳定性强,进行5次重复实验后仍可保持98%的降解率。     

有机螯合剂稳定飞灰中的重金属

以生活垃圾填埋场污染控制标准为依据,选用实验室合成的有机螯合剂和市售无机螯合药剂,系统地研究了螯合剂种类、药剂投加量、浸出pH值、螯合反应时间、固化时间、浸出方法对飞灰重金属螯合效果的影响。在最佳螯合条件下,典型重金属Pb和Cd的螯合效率分别达到了98.2%和99.1%,达到了新标准对飞灰的填埋要求。研究发现,有机螯合剂对重金属的螯合能力远远高于无机螯合剂,有机螯合剂分子与重金属发生快速螯合反应,生成稳定的重金属络合物,牢牢地嵌在飞灰结构体中,具有很强的抗酸浸出能力。     

杂交稻和常规稻对复合污染稻田土壤砷镉提取效果差异研究

为实现对稻田土壤砷(As)、镉(Cd)污染的同步移除,利用根箱试验,选取代表性杂交稻(HR)和常规稻(CR)品种作为修复材料进行提取. 为了评估种植HR和CR对土壤As、Cd的提取效果,以未种植水稻土壤作为对照(CK),利用孔隙水采集器在其全生育期内采集并监测土壤水溶态As、Cd浓度的变化;分别在水稻分蘖期、成熟期采用梯度扩散薄膜技术(diffusive gradients in thin-films,DGT)原位实时测定根际土壤剖面有效态As、Cd浓度;收获时利用分级提取法分析土壤As、Cd赋存形态及总量变化,并分析植株各部位的As、Cd累积量. 结果表明:水稻生长能够有效消耗土壤中生物有效态As、Cd,且HR较CR表现出更高效的As、Cd同步富集能力. 水稻成熟期,种植HR的土壤中DGT-As(扩散梯度薄膜提取态As)浓度较种植CR和CK处理分别下降69%和71%,DGT-Cd(扩散梯度薄膜提取态Cd)浓度分别降低35%和58%;HR和CR收获后土壤总As含量分别减少8%和1%,总Cd含量分别减少31%和14%;HR对土壤As、Cd的单株去除量分别为CR的1.2和4.5倍;每年种植两季HR对土壤As、Cd的移除率分别为CR的1.2和4.3倍. 研究显示,种植HR对As、Cd具有更高效的提取能力,可优先作为修复材料对稻田土壤生物有效态As、Cd进行专性提取减量,为As、Cd复合污染稻田土壤清洁提供了一条有益路径;但还需结合水分优化管理、施加促溶剂等方式形成修复链,进一步提高修复效率,缩短修复年限.      

梧桐叶提取液介导合成铁基纳米材料活化过硫酸盐降解土壤中的四溴双酚A

四溴双酚A(TBBPA)降解是环境污染治理领域的研究热点。利用梧桐叶提取液介导合成的铁基纳米材料(T-Fe NPs)催化活化过硫酸盐(PS)降解土壤中TBBPA,优化了不同类型土壤(潮土、红壤、黄棕壤)对TBBPA的降解条件。采用Box-Behnken Design模型,分析不同因素(T-Fe NPs投加量、PS浓度、温度)及其交互作用对土壤TBBPA降解率的影响,得出不同土壤中TBBPA最佳降解条件。结果表明：1)T-Fe NPs能有效活化PS降解不同类型土壤中TBBPA,在红壤中降解效果较好。2)不同类型土壤中TBBPA的最佳降解条件存在差异,潮土中最优条件为：T-Fe NPs投加量6.39 g/kg, PS浓度31.26 mmol/L,温度20.73℃,降解率可达到71.72%;红壤中最佳条件为：T-Fe NPs投加量5.26 g/kg, PS浓度29.08 mmol/L,温度为49.80℃,降解率可达到87.87%;黄棕壤中最佳条件为：T-Fe NPs投加量3.42 g/kg, PS浓度15.77 mmol/L,温度11.83℃,降解率可达到54.22%。该研究结果可为TBBP...     

没食子酸辅助溧阳苦菜对复合重金属污染土壤的修复

在模拟Cd、Pb 和Zn 复合污染土壤中添加螯合剂—没食子酸,种植溧阳苦菜,考察植物修复的可行性.结果表明,没食子酸的最佳投加浓度为5.0mmol/kg,此时溧阳苦菜的地上部Cd 和Pb 的富集系数分别达到2.85 和1.02,分别比对照组增加了271%和200%.研究了不同生长期溧阳苦菜对重金属的富集规律,确定了溧阳苦菜的最佳收割时间为播种后第49d,此时其地上部Cd 的总含量占整个生育期富集量的87.79%,Pb 含量占89.16%.