水培翅碱蓬对重金属吸收的研究

由于人类活动以及工业化的迅速发展,滩涂湿地正在遭受前所未有的污染和破坏,其中重金属污染是主要污染问题之一。生物修复技术是近年发展起来的新型环境污染治理方法,它在去除污染的同时还具有较高的环保价值,因此受到人们的广泛关注。以中国北方滩涂湿地的优势种植物翅碱蓬(Suaeda heteroptera kitag)为研究对象,通过测定翅碱蓬体内重金属的含量,分别探讨了翅碱蓬对单一Cu、Zn、Pb、Cd及Cu和Zn、Pb和Cd混合重金属的吸收规律、翅碱蓬不同部位对Cu的积累特性。实验结果表明,翅碱蓬对Cu、Zn、Pb、Cd的最大吸收速率分别为31、101、34、62mg/(kg.d);Cu的存在,促进了翅碱蓬对Zn的吸收,翅碱蓬各部位对Cu的积累量大小为根>茎>叶。     

翅碱蓬-沙蚕对Cu污染沉积质理化性质的影响研究

以中国北方滩涂湿地的优势种植物翅碱蓬(Suaeda heteroptera Kitag.)和优势多毛类动物双齿围沙蚕(Nereis succinea)为实验对象,以向沉积质中添加Cu2+来模拟重金属污染,通过盆栽实验,分别测定翅碱蓬、沙蚕及两者混合培养对Cu污染沉积质的pH、氧化-还原电位(Eh)、总氮含量、总磷含量及脱氢酶活性的影响,研究它们对Cu污染沉积质理化性质的改善作用。结果表明,翅碱蓬、沙蚕对Cu污染沉积质理化性质的影响与Cu处理浓度有关。翅碱蓬-沙蚕体系对Cu污染沉积质理化性质的影响与两者单独作用时均不同,且对不同Cu处理浓度沉积质的影响效果也不尽相同;总体来看,对于Cu污染沉积质,翅碱蓬-沙蚕体系可促使pH升高,Eh下降,总氮含量升高,脱氢酶活性升高,而对总磷含量的影响不明显。     

施加氮磷肥及Pb胁迫对小白菜Pb含量的影响研究

为了研究施肥对小白菜Pb含量的影响,采用盆栽试验种植小白菜,分析土壤中不同浓度氮肥、磷肥及Pb胁迫对小白菜地上部分和根系吸收Pb的影响。结果表明,无Pb胁迫下,在土壤中施加氮肥对小白菜株高、根长和鲜质量均有一定的促进作用,有Pb胁迫(300mg/kg,下同)下,施氮肥对小白菜株高和鲜质量有促进作用,但对根长有抑制作用。无Pb胁迫下,在土壤中施加一定量的磷肥能促进小白菜鲜质量的增长,但却对株高有一定的抑制作用;中高质量浓度施磷处理(150～225mg/kg)会抑制小白菜地上部分对Pb的吸收,低质量浓度施磷处理(≤75mg/kg)则会促进小白菜地上部分和根系对Pb的吸收;有Pb胁迫下,施加磷肥对小白菜的株高和鲜质量均有一定的促进作用,且抑制了小白菜根系对Pb的吸收。研究土壤氮肥最佳施用量为300mg/kg,磷肥最佳施用量为150mg/kg,此时小白菜的鲜质量达到最大,且小白菜地上部分对Pb的吸收量相对较小。     

类芦对铅的耐性及富集能力探讨

通过野外调查和盆栽试验,研究了类芦(Neyraudia reynaudiana)对Pb的耐性和富集能力.研究结果表明,类芦对Pb耐受的临界浓度为800 mg/kg,在此浓度以下Pb对类芦的生长基本无抑制作用.随着处理浓度的增加,类芦生长变缓慢、出现中毒症状,但仍能存活.从富集能力来看,土壤Pb为中低浓度时,类芦的富集能力较强,但Pb浓度超过1 000 mg/kg后地上部富集量增加缓慢,而根部的含量则降低.在各种Pb处理浓度下,类芦地上部Pb含量均大于根部,说明这种植物对Pb有较好的迁移能力.研究发现,类芦具有较高的生物量,因此其地上部Pb迁移总量较高,在土壤Pb浓度为800 mg/kg时类芦地上部的迁移总量可达到221.77 mg/m2.综合分析可知,类芦对中度Pb污染土壤的植物修复具有较大的潜力.     

发酵鸡粪和有机磷肥对土壤中Pb、Cd污染的影响

研究了湘西地区常用的发酵鸡粪和有机磷肥施用对不同程度Pb、Cd复合污染土壤中乙三胺五醋酸(DTPA)提取态Pb(DTPA-Pb)、DTPA提取态Cd(DTPA-Cd)和土壤酶的影响,并研究了对于种植黑麦草(Lolium perenne L.)的影响。结果表明:(1)施用发酵鸡粪和有机磷肥均能显著改善土壤酸性,一定程度上提高土壤有机质含量。在加入质量浓度200mg/kg总Pb、2mg/kg总Cd复合污染土壤中施用有机磷肥,能有效钝化土壤DTPA-Pb、DTPA-Cd,但在400mg/kg总Pb、4mg/kg总Cd复合污染土壤中钝化效果有限,其优先钝化DTPA-Pb。施用发酵鸡粪不能有效钝化土壤DTPA-Pb、DTPA-Cd。(2)施用发酵鸡粪和有机磷肥均显著提高黑麦草鲜重。虽然施用有机磷肥能更有效的钝化土壤DTPA-Pb、DTPA-Cd,但对于黑麦草种植而言,施用发酵鸡粪能更有效的降低其对Pb和Cd的积累,并且主要积累到根部。(3)施用发酵鸡粪对土壤碱性磷酸酶活性、脱氢酶活性和脲酶活性有显著的促进作用。综合而言,湘西地区种植牧草黑麦草,施用发酵鸡粪比较合适,能有效改善土壤酸性,提高黑麦草鲜重和土壤酶活性,降低黑麦草对Pb和Cd的积累。     

针铁矿对Pb~(2+)的吸附特征及影响因素研究

通过恒温振荡平衡法研究了Pb~(2+)在针铁矿上的等温吸附和吸附动力学特征,探讨了吸附的影响因素.结果表明:(1)随Pb~(2+)平衡浓度和pH的增大,针铁矿对Pb~(2+)的吸附量逐渐增大.(2)针铁矿对Pb~(2+)的等温吸附可用Freundlich和Langmuir方程较好地拟合.(3)在相同温度和pH下,随离子强度的提高,针铁矿对Pb~(2+)的吸附量增大.(4)在相同离子强度和pH下,针铁矿对Pb~(2+)的吸附量总体随温度升高而增大.针铁矿对Pb~(2+)的吸附是自发进行的吸热反应.(5)针铁矿吸附Pb~(2+)的过程可分为初始的快吸附和随后的慢吸附2个阶段.pH影响吸附反应快慢,随pH增大吸附速率增大;随着pH的增大,达到平衡吸附的时间缩短.吸附动力学方程用Elovich方程拟合最佳.     

Pb污染土壤的钝化处理及Pb形态转化研究

将矿粉∶水泥熟料∶硅粉以51∶9∶40的质量比混合配制钝化剂处理人工配置Pb污染土(Pb分别为500、10 000mg/kg),通过对固化体试件力学性能、Pb浸出特性及形态分布的分析,探究土壤钝化剂对Pb的钝化效果与钝化机制。结果表明,两种Pb污染土经钝化处理后,养护28d的固化体试件无侧限抗压强度均能达到2.0 MPa以上,满足填埋的强度需求。其中,低浓度固化体试件养护28d的Pb浸出质量浓度均在0.6mg/L以下,Pb的钝化率高达97%以上。高浓度固化体试件养护28d的Pb浸出质量浓度降至50mg/L以下,Pb的钝化率达87%以上。钝化处理后,土壤中的Pb从不稳定的酸可提取态、可还原态向稳定的可氧化态、残渣态转化,磷化物及氯化物的添加可以增强钝化剂对Pb的钝化效果。钝化剂水化生成钙矾石和水化硅酸钙,并与Pb发生化学吸附及同晶替代反应生成固溶体是Pb钝化的主要机制。     

氧化石墨烯改性淀粉复合吸附剂的制备及对Cu~(2+)、Pb~(2+)的吸附性能

采用改进Hummers法制备了氧化石墨烯,再与淀粉进行反应制得了氧化石墨烯改性淀粉复合吸附剂(GO-Starch)。利用红外光谱、X射线衍射、扫描电镜等技术手段对GO-Starch的结构和官能团进行表征,研究GO-Starch对水中Cu~(2+)、Pb~(2+)吸附性能,探讨吸附时间、温度、吸附剂用量、初始浓度、pH等因素对吸附率的影响。结果表明:(1)在30℃、pH为5、Cu~(2+)初始质量浓度为40mg/L的条件下,GO-Starch对Cu~(2+)的吸附在90min达到吸附平衡。在30℃、pH为4、Pb~(2+)初始质量浓度为20mg/L的条件下,GO-Starch对Pb~(2+)的吸附在120min达到吸附平衡。(2)GO-Starch对Cu~(2+)的吸附符合Langmuir等温吸附模型,对Pb~(2+)的吸附符合Freundlich等温吸附模型;对Cu~(2+)、Pb~(2+)的吸附动力学特性均符合准二级动力学模型。     

香菇菌粉对Pb~(2+)的吸附能力研究

以香菇菌粉作为生物吸附剂,研究了其对Pb~(2+)吸附的最优化条件。试验研究了菌粉粒度、吸附时间、pH、Pb~(2+)初始浓度和菌粉投加量5个影响因子。结果表明,香菇菌粉对Pb~(2+)的最佳吸附条件为菌粉选择粉碎机磨碎的菌柄,吸附时间30min,pH=6~7,Pb~(2+)初始质量浓度20 mg/L,菌粉投加量0.1g。     

兰州城关区地表灰尘中Pb、Cr含量及其赋存形态分布研究

利用原子吸收光谱仪测定了兰州城关区地表灰尘中Pb、Cr含量,并采用Tessier连续提取法分析了其赋存形态分布.结果表明:(1)地表灰尘中Pb质量浓度以居民小区最高,Cr质量浓度以商业中心最高,分别达到120.36、108.10mg/kg.(2)兰州城关区地表灰尘中Pb、Cr平均值分别是甘肃省土壤背景值(17.9、69.3mg/kg)的5.34、1.35倍.总体来说,兰州城关区地表灰尘Pb、Cr含量处于国内中等偏下水平.(3)Pb、Cr在地表灰尘中主要以残渣态和铁锰氧化物结合态存在,各采样点平均值中Pb、Cr残渣态分别占75.33％、79.01％.(4)地表灰尘中Cr赋存形态分布规律与土壤中一致,因受工业污染影响较小,推测Cr主要来自土壤源,各采样点含量相近且略高于背景值的分布特点是由于甘肃省土壤Cr背景值本身较高造成的.(5)地表灰尘中Pb除公园绿地为轻度污染外,其他采样点均已达到中度污染水平;Cr总体处于无实际污染水平.结合Pb、Cr主要以残渣态为主的特点,总体来说,兰州城关区地表灰尘中Pb累积污染程度严重,Cr无污染.     

选矿废水中黄药的生化处理

针对选矿废水中低浓度黄药和金属离子共存的工程实际,采用摇床振荡培养法,利用对黄药有降解性能的菌群,研究了共代谢基质、氮源、碳氮比及金属离子(Fe~(3+)、Zn~(2+)和Pb~(2+))对菌群降解黄药的影响。研究表明,由于共代谢基质化学结构不同,其对降解的促进作用依次是:多糖二糖单糖;氮源中氯化铵和尿素的促进作用较其他氮源(酵母膏、硝酸钠、亚硝酸钠)好;高碳氮比有利于黄药的降解。0~20 mg/L的Fe~(3+)可促进微生物对黄药的降解;10 mg/L的Zn~(2+)对黄药降解有促进作用,20 mg/L时影响不显著,在浓度为30~50 mg/L的范围内表现出抑制作用;4 mg/L的Pb2+已经对黄药的生物降解表现出抑制作用,且随着Pb~(2+)浓度的升高,抑制作用增强。     

南京市紫金山土壤中6种重金属的污染特征和污染水平评价

为探究人类活动对南京市紫金山国家森林公园土壤重金属污染的影响,研究了紫金山土壤中6种重金属(Cu、Zn、Pb、Cr、Ni、Mn)的污染特征,并采用单因子指数法和内梅罗综合指数法进行了污染水平评价。结果表明:Cu的质量浓度范围为4.21~249.75mg/kg,平均值为64.08mg/kg;Zn的质量浓度范围为155.26~418.75mg/kg,平均值为212.34mg/kg;Pb的质量浓度范围为112.19~608.91mg/kg,平均值为319.57mg/kg;Cr的质量浓度范围为29.54~201.25mg/kg,平均值为127.36mg/kg;Ni的质量浓度范围为46.64~142.48mg/kg,平均值为76.16mg/kg;Mn的质量浓度范围为182.59~1 634.48mg/kg,平均值为1 008.93mg/kg。总体而言,上层样(0~20cm)的重金属浓度高于下层样(20~40cm),高海拔的重金属浓度低于低海拔的。内梅罗综合指数表明,所有采样点均处于重度污染状态。分析6种重金属的单因子指数发现,主要是因为Pb的单因子指数较大。     

改性谷壳生物炭负载磁性Fe去除废水中Pb~(2+)的效果及机制

将谷売生物炭用酸改性后负载磁性Fe_3O_4,得到一种新的吸附材料(BC~Fe)。通过单因素吸附实验,研究了时间、pH、添加量、浓度以及温度等参数对BCTe吸附废水中Pb~(2+)的影响,并对其进行比表面积及傅里叶红外光谱分析,探讨该磁性生物炭对Pb~(2+)的吸附机理。结果表明对Pb~(2+)的吸附能在2 h内基本达到平衡。在Pb~(2+)溶液初始浓度为100mg·L~(-1),pH=5.0温度为25℃,分別添加0.1g和0.15 g的BC-Fe于50 mL Pb~(2+)溶液中,单位质量的BC-Fe对溶液中Pb~(2+)的吸附量分别为40.6 mg·g~(-1)和33.2 mg·g~(-1)去除率分别为81.3%和99.9%。该吸附过程符合拟二级动力学模型,理论平衡吸附量为43.9 mg·g~(-1)。用Langmuir等温吸附方程能够很好地描述其吸附行为;热力学研究表明对Pb~(2+)的吸附过程是自发的吸热过程。     

不同锌浓度有机肥对土壤酶活性及微生物数量的影响

采用室内培养方法,探究了含不同质量浓度(600、1 200、1 800mg/kg)锌的有机肥对土壤酶活性及微生物的影响。结果表明:(1)在整个培养阶段,含锌的有机肥总体显著抑制土壤脲酶、蔗糖酶、脱氢酶和过氧化氢酶活性,对碱性磷酸酶活性影响不显著;随着有机肥中锌浓度的增大,脲酶、脱氢酶、蔗糖酶活性总体显著降低。(2)整个培养阶段,含1 800mg/kg锌的有机肥促进土壤中真菌增长;对土壤中细菌总体也有促进作用;对土壤中放线菌呈先抑制后激活的作用,最后趋于稳定。     

双台子河口国家自然保护区红海滩景观退化机制研究

双台子河口国家自然保护区的红海滩景观由生长在潮间带的天然翅碱篷(Suaeda heteroptera)群落形成,是世界上数量最大的黑嘴鸥(Larus saundersi)的觅食和繁殖场所.近年来,由于翅碱篷群落大面积萎缩,黑嘴鸥数量急剧减少.通过现场监测和实验模拟,对潮间带翅碱蓬群落的生态学特性和红海滩景观退化机制进行了研究.潮间带翅碱篷是一种非常特殊的植物群落,只生长在特定标高的有周期性潮汐作用的滩涂上,过高或过低均不能生长.潮汐是保证翅碱篷在高盐度潮间带正常生长的重要自然力,可以及时洗脱翅碱篷排出体外的大量盐分,避免盐分结晶形成盐鞘使植物受害死亡.研究发现,潮间带翅碱篷群落退化的原因是由于滩涂因泥沙沉积抬升,潮位降低造成的,而拦海坝的修筑是导致滩涂快速升高的直接原因.采取必要的工程措施,翅碱篷群落是可以人工恢复的.     

土壤重金属铅镉形态和有效态的提取方法研究

选择一步提取法(CaCl2法、NaNO3法、NH4NO3法、HCl法)提取土壤铅镉有效态含量,顺序提取法(BCR提取法、Tessier提取法)提取土壤中铅镉各形态含量。结果表明,4种一步提取法对供试土样有效态铅镉的提取效率为HCl法NH4NO3法CaCl2法NaNO3法。当镉质量浓度为0~20、40~90 mg/kg时,BCR法对土壤中镉的总提取率分别为104.9%、105.3%,Tessier法对土壤中镉的总提取率分别为101.7%、98.9%;当镉质量浓度为20~40mg/kg时,两种顺序提取法的提取效果均不佳。BCR法适合铅质量浓度为20 000~45 000 mg/kg时应用,此时BCR法对铅的总提取率为99.8%;Tessier法适合铅质量浓度为0~1 500、9 000~15 000mg/kg时应用,此时Tessier法对土壤铅的总提取率分别为100.7%、90.9%。土壤重金属铅镉各形态的含量受土壤自身pH影响不明显,但在遇到外界酸性环境影响时容易发生重金属铅镉迁移。     

磷改性生物炭对Pb、Cd复合污染土壤的钝化效果

中国存在着较大面积受重金属污染土壤,尤其是Pb、Cd两种重金属的复合污染较常见。利用磷改性生物炭对Pb、Cd复合污染土壤展开修复研究。结果表明:(1)磷改性生物炭可使土壤中Pb、Cd由弱酸提取态向可氧化态、残渣态转变,Pb的可氧化态和残渣态分别增加了19.4、16.9百分点,Cd的可氧化态、残渣态分别增加了17.4、9.9百分点;(2)磷改性生物炭可提高土壤有效磷,有效磷最终稳定在39 mg/kg左右;(3)磷改性生物炭能显著增加土壤阳离子交换量至19.3 cmol/kg。磷改性生物炭不仅能有效钝化重金属,还能有效改善土壤质量。     

化学滴液电极对废水中Pb~(2+)测定的初步研究

利用自制的滴液电极,运用循环伏安和方波伏安法,对Pb~(2+)在水/甲基异丁基酮(MIBK)界面上通过双硫腙(HDz)促迁移的反应机制进行了研究.结果表明,该迁移过程为不可逆过程,Pb~(2+)的迁移峰电位为0.122 V,且当Pb~(2+)摩尔浓度为5.0×10~(-7)～4.0×10~(-5)mol/L时,峰电流和Pb~(2+)浓度呈线性相关关系;水相中常见的Na~+等金属离子浓度比Pb~(2+)浓度大百倍时,或水相中常见的Mg~(2+)、Ni~(2+)浓度与Pb~(2+)浓度相同时,对峰电流测定结果产生的干扰都较小(相对误差小于10.0%),但当水相中有Zn~(2+)、Cu~(2+)、Fe~(3+)存在时,即使其浓度都与Pb~(2+)浓度相同,也会对峰电流测定结果产生明显干扰(相对误差分别为-12.2%、-28.7%、-60.3%);以方波伏安法取代循环伏安法进行峰电流测定,以新型绿色溶剂室温离子液体(RTILs)取代四苯硼四丁基铵作为有机相电解质,能极大提高Pb~(2+)浓度测定的灵敏度.     

胡敏素钝化修复重金属Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)污染土壤

通过土壤培养实验,研究了添加胡敏素对污染土壤中Cu、Pb生物有效性和化学形态的影响。结果表明,添加胡敏素可显著降低重金属的浸出浓度。当投加2%的胡敏素5 d后,土壤中重金属Cu~(2+)和Pb~(2+)的浸出浓度分别下降45.16%和56.97%,并且投加胡敏素10 d后对重金属的钝化基本达到稳定。尿素、硫酸铵、磷酸二氢钾可显著提高胡敏酸对Pb的钝化效果,浸出浓度分别下降了29.36%、23.57%和28.69%,但对Cu的影响不明显。进一步的研究表明,投加2%的胡敏素钝化处理30 d后土壤中交换态铜和铅的所占的比例由原来的15.68%和15.79%下降到了0.48%和1.22%,而有机态铜和铅的比例则由5.35%和10.93%上升到了13.24%和27.32%。因此,采用胡敏素作为重金属污染土壤的钝化剂具有广阔的应用前景。     

Cd、Pb复合污染下柠檬酸对龙葵修复效率及抗氧化酶的影响

植物修复土壤重金属被普遍认为是清洁、经济的生物修复方法。为了提高生物修复土壤重金属污染的效率,在室内盆栽实验中添加柠檬酸作为螯合剂促进龙葵对重金属的吸收,并研究其生理活性的变化。结果表明:当添加柠檬酸浓度为10 nmol/kg时,龙葵生物量显著提高(P<0.05),各部分生物量表现为:茎>叶>根;随着柠檬酸浓度的增加,龙葵对重金属Cd的吸收量显著(P<0.05)增加,在10 nmol时总吸收量最大,为229.85μg/g DW;龙葵对Cd、Pb的富集系数均在柠檬酸浓度为5 nmol/kg时达到最大;Pb吸收量随柠檬酸浓度增加表现出先增大后减小的趋势;添加柠檬酸促进了龙葵对Cd的吸收,增强了抗氧化酶活性,而对Pb的吸收效果不明显。