柠檬酸促进土壤镉解吸的机理研究

以人工致污的广东红壤为材料,采用平衡批处理法研究了不同浓度及不同pH值的柠檬酸溶液对土壤中重金属镉解吸产生的影响,并对处理前后的土样进行了镉的形态分析。研究结果表明:柠檬酸可以促进土壤镉的解吸且促进作用随着柠檬酸浓度的增加而增加;随着溶液pH的变化,溶液中柠檬酸的形态发生变化,导致其络合土壤镉的能力发生变化;与原土相比,经过柠檬酸处理后土样中的酸可提取态镉所占比例下降,说明柠檬酸对土壤镉解吸的部分主要来自酸可提取态。     

胡敏素和磷酸盐联用对土壤中铜的钝化

本文研究了胡敏素和磷酸二氢钾(KH_2PO_4)单独施用以及胡敏素和KH_2PO_4联用等不同情况下,污染土壤中重金属Cu形态的动态变化;采用TCLP(Toxic characteristic leaching procedure)法评价了不同配比钝化剂对污染土壤中Cu的钝化作用,以土壤中典型的根系分泌物酒石酸作为重金属解吸剂来模拟研究土壤中小分子有机酸对Cu钝化后的产物形态变化的影响.结果表明,土壤添加胡敏素和KH_2PO_4能够不同程度地升高土壤pH值,二者联用使酸性土壤pH值从4.90升高到5.22—5.30;添加不同比例的胡敏素和KH_2PO_4均降低了土壤TCLP提取态和酸提取态Cu含量,且P/Cu摩尔比为4∶1时,土壤TCLP提取态和酸提取态Cu含量分别降低了67.8 mg·kg~(-1)和104.5 mg·kg~(-1),而残渣态的Cu含量增加了17.3 mg·kg~(-1).胡敏素和KH_2PO_4联用的效果显著优于二者单独使用;土壤溶液中存在的根系分泌物成分酒石酸对土壤中的Cu具有解吸作用,解吸率随酒石酸浓度增加而提高.胡敏素和KH_2PO_4的联用减少了Cu的解吸,降低了Cu的迁移性.     

模拟降水对碱性盐化土壤中镉的淋滤及形态变化的影响

采用人工模拟方式,试验研究了不同pH值的降水对碱性盐化土壤中镉的连续淋滤效果,分析了淋洗后土壤中镉的形态变化特征。结果表明,在不同pH值降水对土壤中镉的淋滤过程中,12h内基本上达到高峰,12h后镉的淋滤量较低,随着时间的延续镉的淋洗量基本保持不变;降水有利于土壤中的镉释放,且pH值越低,镉的释放量越高。土壤盐化对降水淋洗镉的效果有一定影响,氯化物的存在,有利于镉的淋滤,淋滤量增加值在18%～94%之间,随着淋洗液pH值的增加,镉的淋滤量增加幅度减少;与对照组土壤样品相比,淋洗液pH降低利于增大硫酸盐型盐化土壤中镉的淋滤量,当pH值为中性时,镉的淋滤量减少;苏打型盐化土壤镉的淋洗效果与硫酸盐型土壤相似。模拟降水淋洗后,土壤中镉的形态发生明显变化,与淋洗前相比,土壤中镉的可交换态、碳酸盐结合态、有机结合态的质量分数降低,随着淋洗液酸性的增加,降低幅度增大;镉的铁锰氧化态相对质量分数在淋洗后有所增加。     

壳聚糖对污染土壤中吸附态Pb（Ⅱ）的解吸作用

土壤中重金属的吸附-解吸直接影响重金属在土壤及其生态环境中的形态转化、迁移和归趋.利用螯合剂促进普通植物富集吸收土壤中重金属是一种新的土壤组合修复技术, 向污染土壤中施用螯合剂可增加土壤溶液金属的浓度和活度,有利于金属到根部而被植物吸收.通过吸附等温实验研究了壳聚糖对污染土壤中铅的解吸作用.将壳聚糖提取液加入含Pb土壤中结果表明,壳聚糖螯合剂能提高土壤中吸附态铅的解吸效率,增加解吸溶液中Pb2 的浓度.壳聚糖对污染土壤中铅的解吸作用随着壳聚糖加入量的增大而增大,用浓度为0.4 g·L-1的90%脱乙酰度壳聚糖做提取液,提取液pH＝3,提取平衡时间10 h达到最高提取率32.4%,该吸附过程遵从Langmuir等温吸附方程; 土柱淋溶实验表明壳聚糖对污染土壤中Pb2 的提取率为27.4%.研究结果为铅在环境中的迁移转化和治理技术等方面的实际应用提供有价值的参考.     

有机酸对砖红壤的溶解及固定态磷素的活化

选择柠檬酸、草酸、酒石酸和苹果酸4种土壤中常见有机酸为研究对象,研究了它们与砖红壤反应后,Fe、Al的溶出特征以及P的释放规律,并对上述反应的机制进行了探讨.结果表明,草酸、酒石酸和苹果酸3种有机酸与土壤反应24h后,溶液中总Fe浓度随反应体系pH值升高而降低,但柠檬酸与土壤反应24h后,溶液中总Fe浓度则随反应体系pH值升高而增加.4种有机酸溶出土壤Fe的能力按草酸柠檬酸酒石酸苹果酸的顺序下降,溶出机制主要是络合溶解和还原溶解.溶液中Al的溶出量在4种有机酸-土壤体系中均随体系pH值升高而降低,且按草酸柠檬酸≈酒石酸苹果酸的顺序下降,溶出机制主要是质子溶解和络合溶解.有机酸对固定态磷素有明显活化效应,在草酸、酒石酸和苹果酸3种有机酸-土壤体系中,溶液中P浓度均随体系pH值升高而降低,但在柠檬酸-土壤体系中,则随体系pH值升高而增加.溶液中Al/P物质的量之比要远大于Fe/P物质的量之比,这表明土壤中P主要结合在铁氧化物表面,其活化与铁氧化物的溶解过程关系密切.此外,Al的存在对草酸活化固定态P有抑制作用。     

不同磷含量和秸秆添加量对褐土镉吸附解吸的影响

采用室内培养的方法,通过人为添加不同量的玉米干秸秆和磷,研究不同含磷量土壤对镉吸附解吸影响,以探讨磷—镉在土壤中的交互作用机制。结果表明,不同含磷量的土壤对不同质量浓度锌镉吸附解吸时,在低质量浓度镉（Cd3）条件下,土壤对镉的吸附量随磷质量分数的增加先升高后降低,解吸量随着土壤中磷质量分数的增加先升高后降低再升高;而在高质量浓度镉（Cd30）条件下,土壤对镉的吸附量随磷质量分数的增加逐渐升高,在相同磷水平下,随外加锌质量浓度的增加,镉的吸附量明显降低,而解吸量则逐渐升高。不同秸秆量土壤对不同质量浓度镉吸附解吸时,在Cd3条件下,土壤对镉的吸附量随秸秆加入量的增加先升高后降低,而在同一质量分数磷情况下,吸附量逐渐下降;土壤对镉的解吸量在磷质量分数为120 mg·kg^-1（P2）时最低,而后随着磷质量分数的增加而增加。在同一质量分数磷水平情况下,随着秸秆添加量的增加,土壤对镉的解吸量逐渐增加。而在Cd30条件下,土壤对镉的吸附量逐渐增加,在同一磷水平情况下,土壤对镉的吸附情况是低量秸秆（C1）〉高量秸秆（C2）,但在磷质量分数为240 mg·kg^-1（P3）水平下,不添加秸秆（C0）情况时镉的吸附量最大,而后降低。土壤对镉的解吸量随着磷含量的增加而增加。在同一磷水平情况下,随着秸秆添加量的增加,土壤对镉的解吸量逐渐增加。     

外加锌在土壤中形态的研究

本文采用化学逐级提取法对吸附锌后的土壤分别提取了交换态、CaCO_3结合态、氧化物结合态和有机质结合态的锌量,并讨论pH、温度和溶液中锌离子浓度对不同形态锌分布的影响。实验结果表明:外加锌被石灰性土壤吸附后,高pH值(7.5)时形态分布为:CaCO_3结合态≥交换态>氧化物结合态>有机质结合态;低pH值(5.5)时则为:交换态>CaCO_3结合态>氧化物结合态>有机质结合态。各形态锌的分配系数还受到吸附时的温度和溶液中锌离子浓度的影响。     

柠檬酸对生物炭钝化污染土壤中重金属稳定性的影响

为了研究生物炭(BC)对重金属复合污染土壤的钝化效果以及环境条件变化后钝化产物的稳定性.在受Cd、Pb和Zn污染的土壤中添加不同比例的生物炭进行土培实验,两个月后,添加不同浓度的柠檬酸模拟植物根际环境条件,分析土壤环境条件变化后重金属钝化产物的稳定性.结果表明,与对照组相比,添加生物炭(5%和8%)显著提高了土壤的pH值、阳离子交换容量(CEC)、土壤有机质(SOM),而有效态重金属和重金属毒性浸出浓度均显著降低,且后者低于其国际标准.添加柠檬酸后,土壤pH值随柠檬酸浓度的增加呈现下降趋势;生物炭的添加比例一定时,有效态Cd(DTPA-Cd)和Cd的毒性浸出浓度(TCLP-Cd)随柠檬酸浓度的增加呈现先降低(2 mmol·kg~(-1))后升高(10、20 mmol·kg~(-1))的趋势,而有效铅(DTPA-Pb)和有效态锌(DTPA-Zn)随柠檬酸浓度的增加而上升.柠檬酸浓度一定时,有效态重金属和重金属毒性浸出浓度随生物炭的添加比例的增加而降低,当生物炭的添加比例大于5%时,TCLP-Cd和TCLP-Zn虽有所上升(与无柠檬酸相比),但均低于其国际标准.可见,生物炭可对重金属污染土壤进行有效修复,但随着环境条件的变化,被钝化的重金属会发生解吸和溶解释放,从而增强其生物有效性和环境风险,但当生物炭的添加比例较高时,会一定程度抑制重金属的解吸和溶解释放,Cd和Zn的环境风险仍处于可接受的安全水平.     

pH对宁夏引黄灌区盐碱化土壤重金属吸附-解吸过程的影响

高pH值是宁夏引黄灌区盐碱化土壤的显著特征,研究盐碱化土壤的高pH值对不同重金属元素的富集和释放规律,可为宁夏引黄灌区盐碱化土壤重金属污染的控制及治理提供科学依据。通过调节pH值,采用土柱淋溶的方法,模拟盐碱化土壤的Cd和Pb的吸附-解吸过程,研究pH对盐碱化土壤重金属Cd、Pb吸附-解吸特征、形态和生物活性的影响。结果表明:在试验设定的pH范围内,盐碱化土壤对Cd的吸附量随着pH值的升高而呈升高趋势,在pH值为8时达到峰值,对Pb的吸附量随pH的升高呈波动状变化状态,在pH值为10时达到峰值;同时,Cd的解吸量随吸附量增加而线性增大,解吸量随pH升高而增加,但解吸量随吸附量变化而变化的幅度随pH值的升高而减小,Pb的解吸量随吸附量增加而呈选择性增加。随着pH的升高,Cd可交换态和碳酸盐结合态的含量变化趋势相反,生物活性基本不变,其Fe/Mn氧化物结合态、有机结合态和残渣态的含量不变;Pb可交换态和碳酸盐结合态的含量随着pH的升高而升高,生物活性增强,有机结合态的含量减少,Fe/Mn氧化物结合态和残渣态的含量不变。宁夏引黄灌区盐碱化土壤的高pH值可以降低土壤对重金属Cd、Pb的吸附,缓解重金属污染引起的生态、粮食及其食品安全压力。     

柠檬酸对土壤养分的活化及对作物吸收Fe、P的影响

土壤pH值是影响石灰性土壤Fe、Zn、Mn等微量元素有效性的重要因素，利用土壤培养法，研究了不同浓度柠檬酸溶液对石灰性土壤的pH值以及对P、Fe、Mn、Zn等元素的活化效应。结果表明，浓度高于0．001mol／L的柠檬酸溶液培养土壤，可降低土壤pH值，增加土壤有效P、Fe、Mn、Zn等元素的质量分数。培养24h后，P、Fe、Mn、Zn等有效养分质量分数最高，随着培养时间的延长，有效养分的质量分数下降，活化效果减弱，土壤表现出一定的钝化效应。利用盆栽模拟滴灌施肥条件，柠檬酸溶液处理可显著促进花生、菜豆植株的生长，叶片SPAD读数增加，并提高植株对P、Fe元素的吸收量，因此滴灌施肥条件下，可考虑使用柠檬酸增加石灰性土壤根区微量元素的有效性。     

有机酸对珠江三角洲水稻土镉解吸行为的影响

用批平衡实验方法,研究了3种有机酸及其两两混合酸在一系列pH值梯度下(pH3~7)对珠江三角洲沉积型水稻土镉(Cd)解吸的影响.结果表明,只有柠檬酸及含柠檬酸的混合酸在较低酸度区(pH>5)可以显著促进Cd的解吸,这一效应与浓度成正相关,而苹果酸、草酸及二者的混合酸在所试验酸度范围均促进了Cd吸附,特别是草酸,促进作用随浓度的升高而增强.在较低pH区(pH<5),苹果酸最有利于Cd解吸,在高pH区(pH≥5),柠檬酸最有利于Cd解吸,草酸的Cd解吸能力最低.混合有机酸交互作用不显著,对Cd解吸的影响约等于各个单独酸的作用之和,但在一些酸度条件下,可存在颉颃作用.图3表2参22     

Effects of organic acids on Cd adsorption and desorption by two anthropic soils

The objective of this experiment was to study the effects of malic, tartaric, oxalic, and citric acid on the adsorption and desorption characteristics of Cd by two typical anthropic soils (lou soil and irrigation-silted soil) in North-west China. Cadmium adsorption and desorption were studied under a range of temperatures (25°C, 30°C, 35°C, 40°C), organic acid concentrations (0.5–5.0 mmol·L^-1), and pH values (2–8). The results showed that the Cd adsorption capacity of the lou soil was significantly greater than that of the irrigation-silted soil. Generally, Cd adsorption increased as the temperature increased. In the presence of NaNO₃, the adsorption of Cd was endothermic with ΔH values of 31.365 kJ·mol^-1 for lou soil and 28.278?kJ·mol^-1 for irrigation-silted soil. The endothermic reaction indicated that H bonds were the main driving force for Cd adsorption in both soils. However, different concentrations of organic acids showed various influences on the two soils. In the presence of citric acid, chemical adsorption and van der Waals interactions were the main driving forces for Cd adsorption rather than H bonds. Although the types of organic acids and soil properties were different, the effects of the organic acids on the adsorption and desorption of Cd were similar in the two soils. The adsorption percentage of Cd generally decreased as organic acid concentrations increased. In contrast, the adsorption percentage increased as the pH of the initial solution increased. The exception was that adsorption percentage of Cd increased slightly as oxalic acid concentrations increased. In contrast, the desorption percentage of Cd increased with increasing concentrations of organic acids but decreased as the initial solution pH increased.     

Cadmium removal from Cd-contaminated soils using some natural and synthetic chelates for enhancing phytoextraction

The influence of a natural (citric acid) and two synthetic chelates (HEDTA, EGTA) on Cd phytoextraction with radish was studied. The experiment was conducted with Cd treatments including 0 (control), 5, 20, 60 and 100?mg?Cd?kg^?1 soil. When plants were fully developed, the designated HEDTA, EGTA and citric acid were applied to establish experimental treatments. Ten days after chelate applications, soil and plant samples were taken. Results indicated that synthetic chelates can considerably increase Cd concentration in soil solution compared with citric acid. Among the applied chelates, HEDTA provided more significant influences on soil solution. Cadmium concentration in both shoots and roots of radish was increased due to enhancing influence of chelate applications on Cd concentration in soil solution. Cadmium concentration in radish shoots was more than that of roots. This can be attributed to higher bioavailability and solubility of Cd in soil solution. In all treatments which received HEDTA, the cadmium concentration in both shoots and roots of radish was increased more than that of other applied chelates. Although HEDTA is more efficient in phytoextracting Cd than other chelates, due to durability of synthetic chelates toxic effects on soils, we recommend using larger amounts of light acids.     

海泡石和磷酸盐对镉铅污染稻田土壤的钝化修复效应与机理研究

采用盆栽实验,研究了海泡石、酸改性海泡石以及二者与磷酸盐联合使用对镉铅复合污染稻田土壤的钝化修复效果,并通过培养实验和重金属形态分析探讨了不同钝化剂处理的作用机理。结果表明：添加海泡石可以显著提高污染土壤pH值,而磷酸盐和改性海泡石则对土壤pH值无显著影响。钝化处理能显著降低土壤TCLP提取态Cd、Pb的质量分数,最大降低率分别可达23.3%和47.2%,钝化剂复配处理对土壤TCLP提取态重金属的抑制效果优于单一处理。施用海泡石和磷酸盐,通过提高土壤pH值、物理化学吸附以及生成矿物沉淀等作用,可以促进污染土壤中的Cd、Pb由活性高的交换态向活性低的残渣态转化,从而显著降低Cd、Pb的生物有效性和迁移能力。添加钝化剂可以显著提高水稻各部位的产量,稻谷和稻草的最大增产率分别为34.3%和26.6%;钝化剂复配处理对水稻的增产作用明显优于单一处理。施用钝化剂可以显著降低水稻各部位的Cd、Pb质量分数,最大可使精米的Cd、Pb质量分数分别降低35.8%和40.9%,钝化剂复配处理对水稻吸收Cd、Pb的抑制作用明显优于单一处理,海泡石和磷酸盐复配处理中精米的Cd、Pb质量分数符合国家食品卫生标准要求。综合分析不同钝化处理的增产作用、降低作物Cd、Pb吸收以及土壤Cd、Pb可迁移性的作用可知,海泡石与磷酸盐复配处理对稻田土壤Cd、Pb复合污染的钝化修复效果最佳。     

镉对北京城郊土壤潜在硝化速率的影响

采集北京城郊5个区县的3种土壤褐土、潮土和山地棕壤,通过急性毒性实验,研究了外源添加镉(Cd)对土壤潜在硝化速率(PNR)的影响。结果表明,5个采样点土壤的PNR分别随土壤中总Cd和有效态Cd含量呈先增后减的趋势。所有处理土壤的有效态Cd含量与PNR的相关关系(R2=0.42,p0.001)优于土壤总Cd含量与PNR的相关关系(R2=0.27,p=0.001)。在土壤总Cd含量和PNR的逐步回归分析中,引入土壤有机质和阳离子交换量(CEC)2个变量可提高其相关性。基于土壤总Cd的EC50(PNR降低至对照50%时的土壤Cd浓度)和有效态Cd的EC50的最大值与最小值之间分别相差2.3倍和3.3倍,而EC10(PNR降低至对照10%的土壤Cd浓度)的最大值与最小值之间分别相差8.5倍和10.8倍。基于总Cd的EC50最低值出现在CEC最小的丰台土壤,而最高值出现在有机质含量最多的灵山土壤,但这2个EC50值未达到显著性差异,表明5个采样点的土壤有机质和CEC虽然在一定程度上影响Cd对PNR的毒性,但不足以引起EC50的显著变化。     

Effects of dissolved organic matter on the desorption of Cd in freeze–thaw treated Cd-contaminated soils

Lab-scale experiments were conducted to investigate the effects of dissolved organic matter (DOM) on the desorption of Cd in freeze–thaw treated Cd-contaminated soils. The results indicated that DOM significantly facilitated the desorption of Cd from freeze–thaw treated soils when comparing with that of non-frozen soils. Effects of DOM on the Cd desorption were highly dependent on the soil type and contamination concentration. The maximum desorption ratios of Cd by DOM generated from straw and sludge were 15.6% and 13.65%, respectively, in brown soils, and the maximum desorption ratios reached 14.7% and 9.3%, respectively, when using black soils through the same treatment. The higher the Cd contamination concentration in soils, the higher the ratio of Cd desorption by DOM. This was because of the integrated effects of the soil properties changed by the freeze–thaw treatment and the species transformation of Cd. The characteristics of DOM, such as its concentration and properties, had shown obvious impacts on the Cd desorption by DOM. The desorption was promoted with the increased DOM concentration and the hydrophilic fraction, and lowered pH and the low-molecular-weight of DOM.     

模拟酸雨对南方红壤镉释放的影响

采用室内模拟酸雨淋溶土柱的方法,研究了酸雨对2种红壤镉释放的影响。结果表明,酸雨加速了红壤中镉的释放。在pH4.5的酸雨作用下,镉的平均释放水平是对照的1.6～1.7倍,在pH3.5的酸雨作用下,镉的平均释放水平是对照的2.0～6.5倍。经过相当于9150～10650mm降水量的淋溶后,pH4.5的酸雨使红壤镉的累积释放量提高63.0%～80.0%,pH3.5的酸雨使其提高102.7%～630.6%。红壤镉的释放与铝、铁的释放具有极显著或显著相关性。酸雨对镉释放的影响可增加水体中镉的负荷,从而加重镉对人类的直接或潜在危害。     

石灰氮对镉污染土壤中镉生物有效性的影响

以石灰作对比,在大田条件下研究了不同石灰氮用量对镉污染土壤中镉生物有效性的影响。结果表明,一定量石灰或石灰氮处理均能显著提高酸性土壤的pH值,降低污染土壤中有效态镉质量分数及水稻茎叶和糙米中的镉质量分数。与不施改良剂的对照相比,石灰施用量达到1 200 kg.hm-2时土壤pH值显著提高,土壤有效态镉质量分数降低12.6%（P〈0.05）,水稻茎叶和糙米中镉质量分数分别降低25.5%（P〈0.05）和28.3%（P〈0.05）;石灰氮施用量达到600 kg.hm-2时,土壤pH值显著高于对照,土壤有效态镉质量分数较对照降低10.9%（P〈0.05）,水稻茎叶和糙米中镉质量分数分别降低36.8%（P〈0.05）和33.0%（P〈0.05）。等量条件下（600 kg.hm-2）石灰氮对降低土壤镉有效性及水稻累积镉的效果相对优于石灰处理。因此,石灰氮与石灰一样可用于酸性重金属污染土壤的修复与改良,是一种极具潜力的土壤改良剂。