重金属Cd污染土壤毒性的发光菌法评价

应用明亮发光杆菌 Ｔ３ 对重金属污染土壤的毒性评价方法进行探索;进行了土壤平衡、土壤浸提实验及土壤中人为添加 Ｃｄ 对明亮发光杆菌 Ｔ３ 的效应实验;确定了土壤最佳平衡时间、土壤浸提剂、土壤最佳浸提时间及草甸棕壤中 Ｃｄ 对明亮发光杆菌 Ｔ３ 的毒性响应水平．实验结果表明：在土壤浸出液的提取过程中,土壤最佳平衡时间为１ ｄ ,最佳浸提液为０ ．１ ｍｏｌ／ Ｌ 盐酸,最佳浸提时间为２ ｈ ;草甸棕壤中 Ｔ３ 菌的发光强度与投加的 Ｃｄ浓度呈显著负相关（ Ｐ＜ ０ ．０１） ,ρ（ Ｃｄ） 对 Ｔ３ 菌的 Ｅ Ｃ５０ 值为２６ ．２ ｍｇ／ｋｇ ．     

耕地土壤铜、镉、锌形态及生物有效性研究

土壤重金属总量常被用来评估土壤质量安全,但是大量事实说明单纯用土壤重金属总量并不能完全说明土壤重金属的生物有效性及其环境风险。相对于国内外常用的Tessier的五态方法,欧共体标准物质局提出的三步提取法（BCR法1,中国地质调查局地质连续提取法的七态标准少见报道。本研究选取河南平原耕地样品,采用中国地质调查局地质连续提取法（DD2005．03）进行耕地中重金属元素（Cu、Cd、Zn）的形态分布,结果表明：Cu、Zn主要以残渣态存在,其残渣态分别占全量的55．80％和67．35％。Cd以离子交换态为主,占全量的27．30％。Cu、Cd、Zn各态含量占全量比例的顺序是,Cu：残渣态〉弱有机结合交换态〉铁锰氧化态〉碳酸盐结合态〉强有机结合态〉水溶态〉离子交换态。Cd：离子交换态〉弱有机结合交换态〉强有机结合态〉残渣态〉碳酸盐结合态〉铁锰氧化态〉水溶态。Zn：残渣态〉铁锰氧化态〉弱有机盐结合态〉离子交换态〉强有机结合态〉碳酸盐态〉水溶态。从生物可利用性系数k来看,Cd主要以活动性较大的状态存在,很容易被作物吸收。     

棉秆炭对镉污染土壤的修复效果

采用盆栽方法,研究了棉秆炭对镉污染土壤的修复效果及对镉污染土壤上小白菜(Brassica chinensis)镉吸收的影响.结果表明:以微孔为主的棉秆炭能够通过吸附或共沉淀作用降低土壤中镉的生物有效性.在轻度镉污染时,棉秆炭处理土壤对镉的吸附速率较快,随着镉污染程度的增加.吸附速率逐渐减慢,吸附量逐渐增加.棉秆炭能够明显降低镉污染土壤上小白菜可食部和根部的镉积累量,可食部镉质量分数降低49.43%～68.29%,根部降低64.14%～77.66%,说明棉秆炭具有修复土壤镉污染,降低蔬菜镉含量的作用,可提高蔬菜品质.     

褐土中磷镉交互作用对磷镉有效性影响

为了阐明磷与镉在土壤-植物系统中交互作用机制,通过施用磷肥提高镉污染土壤修复效率,通过室内培养试验研究了磷镉交互作用对磷镉有效性影响。在供试褐土中磷、镉分别以不同处理培养90 d后,接近自然状态下对磷、镉进行吸附、解吸。结果表明:(1)在磷镉同时加入时,速效P的质量分数随着施Cd质量浓度的升高而显著降低,在磷质量分数一定时,施镉降低了土壤中磷的有效性。(2)培养的含磷土壤对不同质量浓度镉吸附解吸时,褐土对镉的吸附量随着磷质量分数的增加而增加,此结果与(1)有一定的差异,可能的原因是向土壤中添加磷镉的顺序不同所造成的。     

钠化改性膨润土对Cd2+的吸附研究

通过等温吸附试验,研究了钙基膨润土及钠化改性膨润土对Cd^2 的吸附,并与土壤对Cd^2 的吸附进行了对比．试验表明,钠化改性膨润土对Cd^2 有很好的吸附作用,可用于重金属污染土壤的治理,pH值是影响吸附效果的一个重要因素。     

模拟酸雨下自然红壤与污染红壤中Cd,Cu,Zn的释放特征

通过对2个自然红壤和2个污染红壤的模拟酸雨土柱淋溶试验,研究了酸雨作用下红壤中重金属Cd,Cu,Zn的释放特征与影响因素,比较了自然红壤与污染红壤重金属释放特征的差异,结果表明,自然红壤中Cd,Cu,Zn的释放量均随酸雨淋溶量增加而线性增加,累积释放量有Zn＞Cu＞Cd的规律,并且随酸雨酸度增加而增加,3种重金属释放量之间存在显著的线性关系,在污染红壤中,Cd的释放随着酸雨淋溶量的增加呈现对数型增长,Cu的释放模式仍为直线型增长,而Zn的释放在弱酸性酸雨作用下为直线型增长,在强酸性酸雨作用下则为对数型增长,3种重金属释放鼍之间存在非线性关系,污染红壤中重金属释放量顺序为Cd＞Zn＞＞Cu,大约26%-76%的外源Cd和11%-68%的外源Zn被酸雨淋溶释放,但99%以上的外源Cu被土壤吸附,同时,3种重金属累积释放量均与淋出液中H+离子累积量呈现显著的对数关系;Cd和Zn与TOC累积释放量之间呈现显著的对数关系,Cu与TOC呈现显著的乘幂关系,在酸雨作用下,自然红壤由于重金属释放最很小,出现重金属污染的可能性较小;但污染红壤中大量Cd和zn的释放可能导致土壤,水体系统发生重金属污染.     

几种固定剂对镉污染土壤的原位化学固定修复效果

在野外现场条件下,开展了硅肥、钙镁磷肥、石灰和骨炭粉等多种材料对镉污染土壤的固定修复研究.结果表明,施用这几种固定剂后不同程度地抑制了玉米(Zea mays L.)对Cd的吸收,其中骨炭粉和石灰的效果最好,在0.5%的施用量下,这两种固定剂可使玉米可食部位Cd含量降低到安全限量标准水平.而其它处理在本研究条件下未能使作物Cd含量降低到安全范围.固定剂抑制植物吸收Cd的效果从大到小顺序依次为:骨炭粉≈石灰>硅肥≈钙镁磷肥>高炉渣≈钢渣.形态提取分析表明,施用固定剂处理使土壤Cd的水溶态、可交换态和碳酸盐结合态减少,而有机结合态和残渣态增加,说明促进Cd从有效态向缓效/迟效态转化是固定剂抑制植物吸收Cd的重要机制.     

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。     

天然沸石对土壤镉及番茄生物量的影响

为了探索沸石对轻度镉污染土壤的修复效果及对番茄生长的影响,利用盆栽试验研究了不同沸石添加量及不同沸石粒级等因素对不同生长时期番茄(Solanum lycopersicum)植株生物量、果实产量和土壤镉质量分数的影响。结果表明,添加沸石均不同程度地提高不同生长期番茄地上部生物量和果实产量;每千克土壤添加10 g的大粒级(MX)沸石使得土壤全镉和有效镉增加最多,同时也使番茄果实增产最多,每千克土壤添加18 g的小粒级(MN)沸石使得土壤全镉质量分数有所降低,土壤有效镉质量分数增加最少,同时也可使番茄果实增产42.9%以上。小粒级(MN)沸石为削减土壤重金属镉的最佳沸石粒级,18 g.kg-1为削减土壤重金属镉的最佳沸石添加量。     

耕地土壤铜、镉、锌形态及生物有效性研究

土壤重金属总量常被用来评估土壤质量安全,但是大量事实说明单纯用土壤重金属总量并不能完全说明土壤重金属的生物有效性及其环境风险。相对于国内外常用的Tessier的五态方法,欧共体标准物质局提出的三步提取法(BCR法),中国地质调查局地质连续提取法的七态标准少见报道。本研究选取河南平原耕地样品,采用中国地质调查局地质连续提取法(DD2005-03)进行耕地中重金属元素(Cu、Cd、Zn)的形态分布,结果表明:Cu、Zn主要以残渣态存在,其残渣态分别占全量的55.80%和67.35%。Cd以离子交换态为主,占全量的27.30%。Cu、Cd、Zn各态含量占全量比例的顺序是,Cu:残渣态弱有机结合交换态铁锰氧化态碳酸盐结合态强有机结合态水溶态离子交换态。Cd:离子交换态弱有机结合交换态强有机结合态残渣态碳酸盐结合态铁锰氧化态水溶态。Zn:残渣态铁锰氧化态弱有机盐结合态离子交换态强有机结合态碳酸盐态水溶态。从生物可利用性系数k来看,Cd主要以活动性较大的状态存在,很容易被作物吸收。     

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。     

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。     

The effect of two different biochars on remediation of Cd-contaminated soil and Cd uptake by Lolium perenne

Biochar can be widely used to reduce the bioavailability of heavy metals in contaminated soil because of its adsorption capacity. But there are few studies about the effects of biochar on cadmium uptake by plants in soil contaminated with cadmium (Cd). Therefore, an incubation experiment was used to investigate the effects of rice straw biochar (RSBC) and coconut shell biochar (CSBC) on Cd immobilization in contaminated soil and, subsequently, Cd uptake by Lolium perenne. The results showed that the microbial counts and soil enzyme activities were significantly increased by biochar in Cd-contaminated soil, which were consistent with the decrease of the bioavailability of Cd by biochar. HOAc-extractable Cd in soil decreased by 11.3–22.6% in treatments with 5% RSBC and by 7.2–17.1% in treatments with 5% CSBC, respectively, compared to controls. The content of available Cd in biochar treatments was significantly lower than in controls, and these differences were more obvious in treatment groups with 5% biochar. The Cd concentration in L. perenne reduced by 4.47–26.13% with biochar. However, the biomass of L. perenne increased by 1.35–2.38 times after adding biochar amendments. So, Cd uptake by whole L. perenne was augmented by RSBC and CSBC. Accordingly, this work suggests that RSBC and CSBC have the potential to be used as a useful aided phytoremediation technology in Cd-contaminated soil.

     

Ameliorants to immobilize Cd in rice paddy soils contaminated by abandoned metal mines in Korea

The cadmium (Cd) content of rice grain grown in metal-contaminated paddy soils near abandoned metal mines in South Korea was found to exceed safety guidelines (0.2 mg Cd kg?1) set by the Korea Food and Drug Administration (KFDA). However, current remediation technologies for heavy metal-contaminated soils have limited application with respect to rice paddy soils. Laboratory and greenhouse experiments were conducted to assess the effects of amending contaminated rice paddy soils with zerovalent iron (ZVI), lime, humus, compost, and combinations of these compounds to immobilize Cd and inhibit Cd translocation to rice grain. Sequential extraction analysis revealed that treatment with the ameliorants induced a 50-90% decrease in the bioavailable Cd fractions when compared to the untreated control soil. When compared to the control, Cd uptake by rice was decreased in response to treatment with ZVI + humus (69%), lime (65%), ZVI + compost (61%), compost (46%), ZVI (42%), and humus (14%). In addition, ameliorants did not influence rice yield when compared to that of the control. Overall, the results of this study indicated that remediation technologies using ameliorants effectively reduce Cd bioavailability and uptake in contaminated rice paddy soils.     

Release of Cd immobilized by soil constituents and its bioavailability

Release of Cd immobilized by soil constituents (clay, humic acids, bacterial cells) in vitro and under soil conditions and its bioavailability to lettuce were studied. The most resistant to extraction with 0.02 M EDTA in vitro as well as under soil conditions was cadmium immobilized by humic acids during decomposition of contaminated plant residues but Cd‐dead cells when 0.1 M NaNO₃ was the extractant.

Cadmium addition (3 mg kg^‐1) to soil and its form were without effect on plant growth and amount of metal accumulated in roots. Tops of plants grown in soil supplemented with Cd‐resting cells contained significantly less metal then other ones.     

Effect of cropping systems on the mobility and uptake of Cd and Zn

A field experiment was carried out to determine the effect of different land use systems such as continuous grass and agricultural crops rotation on the bioavailability of heavy metals in soils contaminated by former excessive sewage sludge application. The results show that Cd and Zn concentrations increased to 2 and 3.5 folds within 3 cuts of grass, respectively. Even 10 years after the end of excessive sewage sludge application the concentration of Cd in winter and summer wheat is 3.4 and 2.5 folds higher than the control, respectively. Zn concentration increased by two folds for both crops. In conclusion, the uptake depends on plant species and the degree of soil contamination. The availability of heavy metals was not changed with time.     

Unexpected behavior of Zn,Cd, Cu,and Pb in soils contaminated by ore processing after 70 years of burial

Environmental Chemistry Letters - Heavy metals in contaminated ore processing areas present a risk of contamination of waters and life. Therefore, the most mobile fractions of metals, which can be...     

腐殖酸存在下镉和铅对土壤脱氢酶活性的影响

采用室内培养试验研究Cd和Pb污染红壤添加不同组分腐殖酸后,其脱氢酶活性的变化,结果表明,红壤遭受镉和铅污染后,脱氢酶活性显著降低,然而腐殖酸特别是胡敏酸的存在能够使脱氢酶活性得到显著回升,说明腐殖酸与重金属的相互作用对重金属污染土壤微生物活性的改善和修复功能,对土壤有一定的去污降毒作用.不同腐殖酸组分的效应大小为:灰色胡敏酸(GHA)>棕色胡敏酸(BHA)>富里酸(FA),表明分子量愈大、芳构化程度愈高的腐殖酸组分,其对重金属的钝化愈强,从而解除土壤重金属对生物毒害的能力愈强.     

超积累植物和化学改良剂联合修复锌镉污染土壤后的微生物特征

通过盆栽试验,观察分析不同的土壤改良配方对重金属超积累植物东南景天盆栽土壤中细菌、真菌和放线菌数量、Cmic及Nmic的影响,以此来筛选出最优的促进东南景天修复锌镉污染土壤的改良剂配方。结果显示:细菌、真菌和放线菌数量,与土壤Zn、Cd的去除率、东南景天植株干质量、Cmic及Cmic/Nmic两两之间都呈现极显著正相关关系(但Cmic/Nmic与真菌数量仅呈显著相关)。添加了土壤改良剂后,细菌、放线菌、真菌的数量都有不同程度的增加,其中以细菌数量的增加最为显著,放线菌次之,真菌则对各种土壤处理相对较不敏感;在各种土壤配方中,添加了6 g赤泥、15 g污泥和15 g沸石的T7处理最有利于各类土壤微生物的生长,微生物量碳达到345.64 mg.kg-1,与其它处理之间都达到显著差异。因此,可以利用土壤微生物作为污染土壤改良情况的生物指标。该研究为下阶段研究化学改良剂-植物-微生物修复技术奠定了基础。     

广州市菜园土和蔬菜中镉含量水平及污染评价

探讨了广州市各区、市菜园土和蔬菜中的重金属Cd污染状况,测定了95份土壤样品以及292份蔬菜样品中的镉含量,并对广州市各区市菜园土中Cd污染程度进行了评价。研究结果表明,不同种类的蔬菜中,叶菜类对重金属Cd的吸收和富集较高,瓜豆类较低。蔬菜中重金属Cd的含量受土壤中Cd含量的影响。与国内其它城市相比,广州市蔬菜地土壤中的Cd平均含量处于较高水平;蔬菜则以海珠、番禺两区Cd含量相对较高,高于其它城市的含量水平。