交流电场联合有机物料强化东南景天修复重金属镉污染土壤

针对土壤重金属污染植物修复效率低的问题,采用盆栽实验,通过施加多种强度的交流电场(0、0.5、1.0 V·cm~(-1))和不同种类的有机物料(黄腐酸钾、紫云英),研究了交流电场及其与有机物料联合对重金属超积累植物东南景天修复重金属镉污染土壤效率的作用。结果表明,交流电场促进了东南景天的生长和对重金属的吸收,以0.5 V·cm~(-1)作用最佳,在电场处理组20 d后东南景天地上部Cd积累量比不施加电场的处理组提高了48.1%。交流电场和有机物料联用可以进一步提升东南景天对土壤镉的累积,施加黄腐酸钾处理组有利于土壤酸可提取态Cd的提高,比对照组提高了16.35%。在交流电场为0.5 V·cm~(-1)条件下,以0.3%施用效果最佳,施加黄腐酸钾和紫云英分别是对照组(施加交流电场,不施加有机物料)的3.65倍和1.73倍。有机物料和交流电场的共同作用极大地促进了东南景天镉的积累。     

产酸内生菌荧光假单胞菌R1对东南景天生长和吸收、积累土壤中重金属锌镉的影响

研究了从东南景天(Sedum alfredii)的根系分离和纯化的内生菌荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)R1(菌株R1)在溶解氧化锌(Zn O)和氧化镉(Cd O)过程中的生长代谢特征,分析了代谢产物中有机酸的组成及含量;通过盆栽实验,进一步探讨了土壤接种菌株R1对东南景天的生长、吸收和积累锌、镉的影响。结果发现,菌株R1在生长代谢过程中分泌苹果酸、琥珀酸、乙酸、柠檬酸、草酸等有机酸是导致Zn O和Cd O溶解的主要原因,且反应体系中增加Zn O和Cd O能够提高有机酸的分泌量,加速Zn O和Cd O的溶解。菌株R1接种到未灭菌或灭菌的锌、镉污染土壤中均能在一定程度上促进东南景天的生长和吸收Zn、Cd。在未灭菌Zn O土壤上,接种菌株R1使东南景天根系和地上部的干物质质量、地上部Zn积累量分别增加了15.56%、9.74%和29.84%;在灭菌Zn O土壤上,接种菌株R1使东南景天地上部的干物质质量和Zn积累量分别增加9.56%和8.97%。在未灭菌Cd O土壤上,接种菌株R1使东南景天根系和地上部的干物质质量、地上部Cd积累量分别增加30.30%、6.15%和27.21%;在灭菌Cd O土壤上,接种菌株R1使东南景天根系和地上部的干物质质量、地上部Cd积累量分别增加5.08%、8.82%和26.14%。     

超积累植物东南景天热解过程中Cd的迁移转化规律及炭产物安全利用研究

在管式炉对Cd超积累植物东南景天(Sedum alfredii)进行热解,研究热解过程中Cd的迁移和形态转化,并在最佳温度条件下探究制备的东南景天生物炭对Cd的吸附作用。结果表明,随着温度上升,生物炭产率下降,挥发分增加;温度能影响Cd在气、液、固三相中的分布,温度升高能明显促进重金属由固相向气相迁移;生物炭中Cd形态受温度影响,随温度升高,对环境影响较大的水溶态和酸溶态Cd含量呈现出降低趋势,在700℃以上时,大部分Cd是以稳定的可氧化态、可还原态以及残渣态形式存在;800℃热解得到的东南景天生物炭对Cd具有一定的吸附效果,最高吸附量达到28.7mg/g。通过合理控制热解温度能够实现炭产物的稳定化,并可安全利用到重金属污染水体或者农田污染治理中。     

骨炭和硫化钠联用修复镉-锌污染土壤

以湖南东江湖矿渣堆场土壤为研究对象,利用骨炭-硫化钠组合制剂修复矿区镉锌污染土壤,目的是探讨组合制剂修复重金属镉-锌复合污染土壤效果。采用美国固体废弃物毒性浸出程序(TCLP)评价修复效果,并对最佳处理组采用改进的BCR形态分析法进行分析。结果表明,与对照相比,骨炭-硫化钠使土壤中TCLP浸提态Cd和Zn分别降低了15.88%~58.82%和7.91%~73.60%,同时土壤pH提高了0.26~3.00个单位,且当投加4%骨炭和2%硫化钠时对土壤中镉和锌稳定效果达最佳;最优处理组镉的酸可提取态下降了4.8%~11.5%,锌的酸可提取态下降了4.3%~12.7%。因此,骨炭-硫化钠组合制剂能有效修复镉锌复合污染土壤。     

氮对镉胁迫下东南景天根系形态及镉积累的影响

通过水培试验,研究了供氮(尿素)对镉胁迫下两种生态型东南景天根系形态及镉积累的影响.实验结果表明,当供氮水平为4～16 mmol/L时,能明显促进东南景天的根系生长;当供氮水平为32～64 mmol/L时,与对照相比,东南景天的根系长度、根系表面积和根系体积等指标明显受到抑制.不同供氮水平对两种生态型东南景天0＜D≤0.2 mm的根系生长影响最大,而对D＞0.2 mm的根系影响较小.不同供氮水平下,两种生态型东南景天均以0＜D≤0.4 mm的根系为主,其中根系长度、根系表面积和根系体积分别占总根系长度、总根系表面积和总根系体积的66.3%～81.2%、68.5%～80.3%和62.1%～79.8%.氮素对东南景天的镉积累有一定的促进作用,随着氮素用量的增加,镉积累逐渐升高,与根系形态不同的是,镉积累量在供氮水平为32 mmol/L 时达到最大.适当提高营养液氮素用量有利于提高东南景天的各项根系形态指标和镉积累量.     

生物有机肥在土壤改良和重金属污染修复中的研究进展

生物有机肥兼具有机肥料和微生物肥料的性质,可以培肥土壤、调控土壤微生态平衡、改善农产品品质、控制土壤中重金属的有效性,也是农业废弃物资源化利用的重要手段。综述了生物有机肥的主要特征、生物有机肥在土壤重金属污染中的修复作用,重点介绍了生物有机肥在改良土壤性质和修复重金属方面的优越性能,指出生物有机肥领域当前存在的问题,并提出未来在肥源监管、标准修订和品种研发等方面进行改进,为保障农产品的质量安全、有机肥料的资源化利用提供参考。     

公路周边土壤重金属污染及植物修复

随着中国公路建设迅猛发展,公路周边土壤重金属污染也日趋严重。文中结合近年来国内外的研究情况,以公路土壤污染中的铅、镉、锌、铜、铬等元素为重点,对土壤重金属污染的危害、分布特征及其影响因素,以及相应的植物修复技术等相关研究进行综述。     

观赏植物与驯化污泥联合修复垃圾渗滤液污染土壤

垃圾填埋场渗滤液污染土壤具有重金属-有机物复合污染的特性。研究了观赏植物广东万年青、白掌、孔雀竹芋和经垃圾渗滤液驯化的污泥对该污染土壤的修复效果,结果表明:采用单一植物修复时,广东万年青较白掌和孔雀竹芋对土壤污染物具有更强耐性,能在污染土壤中生长良好,对重金属Cd和Pb的富集能力也更强;驯化污泥能明显提高污染土壤中有机污染物的降解率,并使重金属Cd和Pb稳定态比例分别提高了34.7%和36.6%,降低了重金属的生物有效性。当采用广东万年青和驯化污泥联合修复时,污泥能促进植物的生长,且当污泥添加量为480 mg·kg~(-1)时,联合修复对土壤中Cd、Pb及有机污染物的去除率分别较不加污泥的对照提高了51.7%、25.5%和40.2%。     

不同土壤重金属复合污染的有效态离子冲量表征

选择红壤、黄棕壤和潮土为对象，依据中国土壤环境质量二级和三级标准确定土壤重金属铜、锌、镉的污染浓度，通过生物盆裁试验研究在重金属Cu、Zn、Cd复合污染条件下牧草（黑麦草、紫花苜蓿）体内重金属含量和土壤中重金属有效态含量的相关性，结果表明，在3种不同性质的污染土壤上，牧草体内重金属的离子冲量与其对应土壤中重金属有效态的离子冲量之间均存在明显的相关性。校正土壤pH、牧草品种等因素后，土壤有效态离子冲量可以有效表征不同土壤-牧草系统的重金属复合污染。     

伴矿景天汁液中重金属形态及絮凝沉淀效果优化

超积累植物伴矿景天在镉污染土壤修复方面展现出广泛的应用前景,而收获后鲜样的快速脱水处置是目前急需解决的问题。采用连续浸提法研究了伴矿景天植株中重金属浓度及形态,正交实验探讨了汁液在絮凝沉淀过程中重金属及化学需氧量(COD)的去除效果及其影响因素,Cd离子选择电极测定了汁液处理前后镉形态变化。结果表明,伴矿景天植株中Cd、Pb主要以活性较低的盐提取态和酸提取态存在,Zn主要以活性较高的乙醇提取态和去离子水提取态存在;汁液中离子态Cd约占总浓度的20%,其余主要为非离子态;絮凝沉淀可有效去除汁液COD和重金属,优选条件pH为10,聚合氯化铝(PAC)投加量2%,搅拌速度为400 r·min~(-1),该条件下汁液Cd、Pb、Zn和COD去除率分别为81.9%、77.0%、76.4%和55.0%。汁液经絮凝沉淀后,Cd总浓度降低到0.23 mg·L~(-1),且主要为非离子态。伴矿景天汁液中重金属的形态对汁液的絮凝沉淀效果有较大影响,有机螯合态重金属难以通过絮凝沉淀彻底去除,而离子态重金属在絮凝沉淀中更容易被去除。     

钝化剂在烟草植物修复铅镉污染土壤中的作用

重金属钝化剂可以改变土壤中重金属的形态，降低其在土壤中的有效浓度、植物毒性及生物有效性，影响污染土壤中植物的生长及其对重金属的吸收。在温室盆栽条件下研究了施加羟基磷灰石（HA）、纳米羟基磷灰石（nHA）、纳米零价铁（nFe0）和纳米TiO2（nTiO2）对烟草植物修复铅镉污染土壤的作用。结果表明，HA降低土壤中Ph、cd的有效性、促进烟草生长、增加了烟草叶、茎、根中cd的吸收量和根系中Pb的吸收量，有利于Ph、cd的钝化和植物修复。nHA也可以降低土壤中Pb、cd的有效性，增加了烟草叶中cd的吸收量，有利于Pb、cd的钝化和cd的植物提取。nFe0和nTiO2：对于土壤Pb和cd的钝化作用和植物修复均没有显著影响。综合来看，HA最适合应用于烟草植物修复铅镉污染土壤。     

EDTA强化电动力学修复重金属复合污染土壤

在自制的电动力学装置中,研究多种重金属复合污染土壤的电动力学修复,通过在阴极添加络合剂EDTA来提高修复效率。实验结果表明,EDTA的引入提高了修复过程中的电流值,且EDTA与重金属的络合提高了污染物向电极液的迁移效率,从而强化了电动力学修复效果。在设定的浓度(0、0.01、0.02、0.05和0.1 mol/L)中,0.1 mol/L的EDTA具有最佳的修复效率。在此实验条件下,污染土壤中的总铜、总铅和总镉的去除率分别为90.2%、68.1%和95.1%。电动力学修复后,对土壤重金属进行化学形态分析,发现电动力学修复显著改变了土壤重金属存在形态,修复后土壤中的铜、铅、镉主要以较稳定的有机态和残余态形式存在,显著降低了对周边生物和环境的毒害。     

菜籽饼施加对镉-铜污染土壤中重金属形态转化及其植物有效性的影响

选择菜籽饼作为有机物料,模拟水田条件,研究菜籽饼施用后重金属污染土壤中镉-铜的赋存形态的变化及其有效性的影响。结果表明,菜籽饼施加后,土壤pH波动在0.5内,变化较小。但在一定程度促进土壤中镉、铜由弱酸提取态向可还原态转化,残渣态占比变化均较小。经培养一定时间,植物有效态DTPA-Cd由1.26±0.03下降至0.69±0.03,下降幅度约为45.2%,DTPA-Cu由82.9±0.09下降至48.7±0.09,最大下降幅度约为41.3%,下降较为明显。同时,土壤溶液中可溶性碳(DOC)和可溶性氮(DON)的含量显著增加,分别增加约4.14倍和6.48倍,因此,菜籽饼应用于重金属污染水稻土改良,可以间接降低水稻中重金属的含量。     

化学淋洗与生物质炭稳定化联合修复镉污染土壤

为探讨土壤淋洗与生物质炭稳定化联合修复技术对镉(Cd)污染黄棕壤修复效果的影响,研究通过振荡淋洗实验、BCR连续化学提取法和CaCl_2一次提取法,筛选确定污染土壤的最佳淋洗方案,并比较了淋洗修复、淋洗+稳定化修复技术对污染土壤中Cd生物有效性的影响。结果表明:3种淋洗剂的淋洗效率强弱顺序为EDTA-2NaHCl柠檬酸,最佳淋洗条件为0.12 mol·L~(-1)EDTA-2Na在固-液比1:4条件下振荡淋洗3 h,Cd的洗脱率为81.3%;淋洗后土壤中Cd的有效态(F1+F2)百分比减少了51.0%,显著降低了污染土壤的重金属总量及其环境风险;相比于单一淋洗修复技术,EDTA-2Na在添加体积(V_(添加))为最佳淋洗体积(V_(最优))的80%时,淋洗后再加入3%玉米秸秆炭稳定化15 d的联合修复技术能够将土壤中有效态Cd含量(CaCl_2-Cd)从8.13 mg·kg~(-1)降低到0.42 mg·kg~(-1)。因此,淋洗修复后施加玉米秸秆炭的联合修复技术,能够有效降低重金属污染土壤的生态环境风险,提高土壤环境质量。     

功能微生物对污染农田土壤中铅锌的溶出实验

用微生物修复重金属污染的土壤是当今的研究热点之一。试图寻找一类可以增加土壤中重金属铅、锌的可溶态的功能微生物,并研究该微生物在不同土壤含水率和不同投菌比条件下对铅、锌溶出作用的影响。最终筛选出符合条件的菌JK3,并发现当土壤含水率为35%,投菌比为0.15 mL/g土(菌液OD=1)时,土壤中铅和锌的可溶态增加量最多。其中,可溶态铅的含量由原来的0.49 mg/kg增加到了5.04 mg/kg,可溶态锌的含量由原来的2.23 mg/kg增加到了22.44mg/kg。该方法为后续用植物提取或化学淋洗等方法将土壤中的重金属彻底去除提供了可能。     

巯基改性膨润土对小白菜吸收累积镍的影响

盆栽条件下,采用巯基改性膨润土(以下简称巯基土)为重金属钝化材料修复镍污染土壤,考察在不同镍污染程度和土壤pH下,其对盆栽小白菜吸收累积镍的影响。结果表明,巯基土可明显降低高污染土盆栽小白菜对镍的吸收累积。将巯基土按1∶1的质量比与成本较低的钠化改性膨润土混合制成混合材料,混合材料对低污染土有良好修复效果,当混合材料添加量为2.0%(质量分数)时,低污染土盆栽小白菜中的镍含量比空白对照(CK)组降低了41.8%。土壤pH为5.50时,混合材料对镍污染土壤的修复效果最好。土壤总镍含量与有效态镍含量占比呈负相关关系,盆栽小白菜中镍含量与盆栽土壤有效态镍含量占比呈极显著正相关关系。在利用重金属修复材料进行污染治理时,除关注重金属总量外,更应根据土壤中重金属的赋存形态,尤其是有效态含量来决定修复材料的施加量。     

电动修复技术对土壤中镉迁移的影响

以镉含量为200 mg·kg~(-1)的模拟污染土壤为研究对象,使用电动修复技术对土壤中的镉进行去除。实验研究了不同修复电压下电流密度、电解液pH值、土壤中镉含量的变化,并重点研究了修复电压对土壤中镉迁移的影响规律。实验结果表明,通电电压越大,电场强度越强,镉的迁移量越大,电动修复效率越高,当修复电压为50 V时,阴极区域附近镉的迁移量与修复电压为5 V时相同位置镉的迁移量相比可以提高30%,实验结果为重金属污染土壤电动修复过程中镉的迁移量化研究提供了参考。     

不同活化剂对镉、铅单一及复合污染土壤的修复效果影响

选取柠檬酸(CA)、木醋液(WV)、聚天冬氨酸(PASP)、羟基乙叉二磷酸(HEDP)和FeCl_3作为活化剂,以镉、铅单一和复合污染土壤为研究对象,采用振荡淋洗法结合形态分析技术研究活化剂对重金属污染土壤的修复效果。结果表明:(1)重金属单一污染时,5种活化剂对镉、铅均有一定的淋出效果,淋出效率均随活化剂浓度的增大而增大。活化剂通过淋洗实验主要淋出酸溶态和可还原态重金属。(2)重金属复合污染时,金属离子间的竞争作用会不同程度地影响重金属在土壤中的存在形态,进而影响重金属的淋出效率,多数情况下,铅的存在会促进镉的淋出,但镉的存在会抑制土壤铅的释放。     

镉污染土壤的植物修复研究进展

镉会影响植物正常生长,经食物链富集,则会对动物和人体造成危害。植物修复是一种生态友好的修复手段,能有效修复镉污染土壤。因此,开展镉污染土壤植物修复的系统研究非常必要。通过研究发现,目前针对镉污染土壤的植物修复的研究主要集中于两方面:一方面是镉超积累植物和镉富集性植物的筛选,另一方面是植物-微生物联合修复技术的强化。目前已筛选出镉超积累植物11种,镉富集性植物31种,已研究出针对镉污染土壤的植物-微生物匹配组合11个,镉耐性菌16种。     

降雨对磷基材料修复镉铅污染土壤稳定性的影响研究

通过模拟加速老化实验和土柱淋溶实验，探究降雨对磷基材料修复镉铅污染土壤效果稳定性的影响。结果表明：模拟降雨加速老化对土壤中有效镉含量的影响不显著，但是加速老化12 a后，土壤中有效铅由(2.74±0.35) mg/kg增加到(3.66±0.39) mg/kg(模拟自然降雨)和(3.59±0.19) mg/kg(模拟酸雨)。在添加磷基材料的土壤中，模拟降雨加速老化后，镉和铅有效性变化不显著。在土柱淋溶实验体系中，模拟4个月降雨当量的酸雨淋溶后，所有处理组的滤出液镉离子和铅离子始终低于0.1μg/L。对照组的表层(0～5 cm)土壤pH显著低于其他剖面层；不同剖面层土壤的镉、铅有效性和赋存形态变化较小，5～10 cm剖面层土壤的酸可溶态镉比例高于表层土壤。在添加磷基材料F、F700的处理组中，土壤pH、镉和铅的有效性与赋存形态在垂向上大多不存在显著差异，但底层(10～15 cm)土壤的酸可溶态镉和铅比例高于其他剖面层。综上所述，磷基材料能够有效固持土壤中镉和铅，削减降雨对重金属的活化-释放作用。