水稻秸秆生物炭对镉、铅复合污染土壤中重金属形态转化的短期影响

用生物炭修复重金属污染土壤已有广泛研究.本文采用水稻秸秆在500℃下制成的生物炭,施入Pb、Cd复合污染的土壤中培养30 d,探讨重金属化学形态变化,以期为生物炭修复重金属污染土壤提供科学依据.结果表明:生物炭添加后,黄棕壤的pH升高,弱酸提取态、可还原态及可氧化态Pb含量降低,残渣态Pb含量极显著增加,土壤Pb活性降低;与未加生物炭处理相比,添加生物炭后高浓度Cd污染土壤中弱酸提取态Cd含量极显著降低,可氧化态Cd含量增加,而残渣态Cd含量变化不显著,表明添加生物炭可以促进弱酸提取态Cd向可氧化态Cd转化.Pb、Cd复合污染土壤中Pb-Cd交互作用极显著,添加生物炭减弱了交互作用对弱酸提取态Pb的影响.     

铅锌矿区土壤中有效态重金属的稳定化研究

为研究铅锌矿区土壤中重金属的稳定化方案,实地采集了四川省攀枝花市米易县某铅锌矿区污染土壤,采用稻壳、秸秆-木材和动物粪便3种不同来源的生物炭对土壤中弱酸提取态Pb、Zn、Cd、Cu和水溶态Zn进行了静态实验,并在此基础上选择动物粪便炭添加到污染土壤中进行了35 d的培育实验。结果表明:动物粪便炭对矿区污染土壤中弱酸提取态Zn、Cd、Pb、Cu稳定化性能最好,去除率分别为13.16%、15.68%、96.33%、65.39%,3种来源生物炭对水溶态Zn去除率均>90%;培育实验中施用30%动物粪便炭的土壤中弱酸提取态Pb降低了97.36%,水溶性Zn也得到了有效降低。因此动物粪便炭的施加可降低矿区污染土壤中重金属的迁移能力,对于铅锌矿区土壤重金属污染的防范与治理提供了参考。     

水分条件对生物炭钝化水稻土铅镉复合污染的影响

采用培养试验,探究30% WHC、淹水和干湿交替等3种水分条件下,向Pb和Cd污染水稻土以1%添加量施入水稻秸秆生物炭后重金属的形态变化,为生物炭修复重金属复合污染稻田的水分管理提供科学依据.结果表明,添加生物炭后,淹水和干湿交替可显著提高土壤pH值、可溶性有机碳（DOC）和无定形氧化铁含量（Fe_o）.培养结束后,在添加生物炭的处理中,相较于30% WHC,淹水和干湿交替条件下TCLP提取态Pb含量分别下降31.87%和20.33%,TCLP提取态Cd含量分别下降25.29%和16.07%.淹水条件下弱酸提取态Pb和Cd下降幅度分别为24.78%和20.14%,且弱酸提取态Cd含量随时间逐渐降低.在3种水分条件下,Pb和Cd有效性降低顺序为：淹水 > 干湿交替 > 30% WHC.相关分析结果显示,土壤pH和无定形氧化铁含量均与有效态Pb和Cd呈显著负相关,表明淹水条件下添加生物炭可通过提高土壤pH和无定型氧化铁含量来有效钝化Pb和Cd,具有促进复合重金属污染酸性水稻土中重金属向稳定态转化的协同机制.     

药渣生物炭联合麦饭石对铜镉污染土壤修复研究

期望以板蓝根药渣为原材料制备生物炭,用于修复重金属Cu、Cd污染土壤,实现以废治污。该研究探讨以板蓝根中药渣为原材料制备的生物炭联合天然麦饭石对重金属Cu、Cd污染土壤的钝化修复效果及作用机理,采用室内土壤培养试验,研究钝化剂施加量为2%土壤质量时,500℃下制备的药渣生物炭(BC500)、天然麦饭石(MS)和等质量的生物炭与麦饭石组合钝化剂(BC500+MS)共3种钝化剂处理对重金属Cu、Cd污染土壤p H、土壤养分、铜镉形态的影响。土壤培养30 d研究结果表明,3种钝化剂均能提高土壤pH、土壤养分;施加单一药渣生物炭对铜的钝化效果好于天然麦饭石,但天然麦饭石对镉的钝化比药渣生物炭的效果更优;采用修正BCR三步连续提取法提取不同处理的Cu、Cd形态,与对照值(CK)相比,BC500处理的弱酸可提取态Cu、Cd含量分别降低了9.00%和6.82%,残渣态Cu、Cd含量分别增加了16.08%和16.67%;MS处理的弱酸可提取态Cu含量较对照无变化,Cd的酸可提取态降低了17.05%,残渣态Cu、Cd含量分别增加7.75%和59.52%;BC500+MS处理的弱酸可提取态Cu、Cd含量分别降低4.44%和26.14%,残渣态Cu、Cd含量分别增加10.16%和78.57%。通过表征分析表明,生物炭对Cu、Cd污染土壤钝化机制是吸附固定和形成沉淀作用,麦饭石对Cu、Cd污染土壤钝化机制主要是吸附作用。     

核桃壳生物炭对土壤中镉的钝化修复

通过室内模拟试验,研究了核桃壳生物炭（BC400、BC500、BC600）对人工Cd污染土壤（20 mg/kg）pH、Cd赋存形态分布的影响,并探究可能的修复机理。结果显示:经56 d修复后,与空白对照组相比,10%添加量的核桃壳生物炭BC400、BC500、BC600分别使土壤pH升高了1.07、1.31、1.38,弱酸可提取态Cd含量减少了17.02%、20.20%、24.53%,可还原态Cd含量减少了8.9%、19.1%、38.2%,可氧化态Cd含量增加了44.83%、78.45%、100%,残渣态Cd含量增加了66.03%、71.43%、89.21%。同时,土壤pH与土壤中弱酸可提取态Cd含量呈显著负相关（P<0.01）。综上,核桃壳生物炭能够对Cd污染土壤起到钝化修复作用。     

玉米秸秆生物炭对稻田土壤砷、镉形态的影响

通过室内土壤培养的方法模拟稻田土壤环境,研究淹水环境下添加(1%添加量)不同温度制备的玉米秸秆生物炭(CB-300、CB-400、CB-500)对砷、镉复合污染稻田土壤氧化还原电位(Eh)、pH值及不同形态砷、镉含量动态变化的影响.结果表明,热解温度会影响玉米秸秆生物炭的理化性质,热解温度由300℃升至500℃,玉米秸秆生物炭芳香性增加,亲水性和极性降低,灰分含量增加,pH值升高.淹水环境下添加玉米秸秆生物炭处理相比对照(CK)可提高土壤pH值0.20~1.24,升高幅度大小为CB-500CB-400CB-300CK,随着培养时间的延长,pH值趋于平衡状态;淹水环境下土壤氧化还原电位均迅速下降,且不同处理组间存在显著差异,生物炭制备温度越高下降效果越明显,培养至第96 d时氧化还原电位降到最低.CK、CB-300、CB-400、CB-500处理组弱酸可提取态镉含量由淹水前的73.55%分别降至63.46%、57.73%、54.50%、53.94%,随着培养时间的延长,土壤中弱酸可提取态及可氧化态镉逐渐向残渣态及可还原态镉转化.土壤pH值与弱酸可提取态镉含量之间呈显著负相关关系.淹水环境下土壤可交换态砷含量升高,玉米秸秆生物炭的施加导致土壤交换态、Ca-结合态、Al-结合态和Fe-结合态砷含量逐渐上升,上升幅度分别为75.68%、20.92%、13.49%、48.66%,残渣态砷含量下降;土壤pH值与交换态砷含量之间呈显著正相关关系.研究结果可为砷、镉复合污染稻田安全生产与阻控提供数据支持.     

生物炭剂量对土壤镉形态和细菌群落的影响

为研究不同生物炭添加量对重金属镉污染土壤的原位修复效果,该研究以甘蔗渣为原材料制备不同剂量的生物炭（1%、2%、3%）,明确了重金属镉修复过程中土壤理化特征、镉形态分布和微生物群落结构的变化情况。结果表明：不同剂量生物炭处理主要通过提高土壤p H、有机质含量和阳离子交换量,促进土壤中弱酸可提取态镉、可还原态镉向残渣态转化,其中3%剂量处理的生物炭促进效果显著。实验结束时（60 d）,添加生物炭的弱酸可提取态、可还原态分别下降到21.14%～29.66%、11.15%～22.12%,而添加生物炭的土壤中残渣态镉含量（38.11%～57.53%）显著高于未添加生物炭的土壤（18.55%）,可氧化态镉无显著性变化。施入生物炭后土壤中微生物多样性、丰富度和均匀度均有明显的差异,不同剂量生物炭处理的Ace指数和Chao指数大小依次为Bio 2>Bio 3>Bio 1>CK;也显著提升主要优势菌未分类的酸杆菌、放线菌科、绿弯菌科、芽单胞菌科的相对丰度,Bio 1、Bio 2、Bio 3提升效果分别达15.62%、11.34%、22.98%,56.93%、56.75%、4.53%,...     

稻壳与稻壳生物炭对镉污染土壤微生物群落结构影响研究

为探究稻壳与稻壳生物炭对镉(Cd)污染土壤微生物群落结构的影响,本研究设置未污染土壤(CK)、受Cd污染土壤(CD)、添加2%(Wl W)稻壳生物炭(BO)和添加稻壳(DK)4个处理组,探讨施用等碳量稻壳和稻壳生物炭对土壤理化性质、酶活性、微生物群落结构等方面的影响.研究结果表明,相较于CD组土壤,BO组和DK组的总有机碳(TOC)含量分别提高了10.05%和5.02%,BO、DK组的总氮(TN)含量分别提高了2.96%和8.94%;总磷(TP)含量变化不显著;DK组的碱解氮(AN)含量、蔗糖酶活性、脲酶活性较CD组分别提升了5.07%、307.20%、16.83%,而BO组提升并不显著;各处理组优势菌种均为变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteriota)、厚壁菌门(Firmicutes)和绿弯菌门(Chloroflexi);DK组较CK组群落结构变化趋势与CD组完全相反;蔗糖酶活性与厚壁菌门呈显著正相关(p<0.001),与酸杆菌门、绿弯菌门呈显著正相关(p<0.01);鞘脂单胞菌属(Sphingomonas)的丰度:CD>BO...     

李氏禾生物炭对重金属污染尾矿砂中铅、锌和砷形态转化的影响

以广西河池市某废弃铅锌矿区的尾砂为研究对象,选用李氏禾生物炭为修复材料,采用BCR连续提取法,探讨生物炭对尾矿砂重金属的钝化效果。结果显示:生物炭对尾矿砂中Pb和Zn的形态转化产生了显著影响,钝化效果Pb>Zn>As。对于Pb、Zn添加生物炭能显著降低尾矿砂中其弱酸提取态含量,有效降低可还原态含量,同时能显著增加Pb和Zn的残渣态含量,并增加Pb和Zn的可氧化态,但并不显著。对于As而言,生物炭添加量为0.4%和0.8%的处理可明显降低其弱酸提取态含量,As的可还原态及残渣态含量均随生物炭添加量增加呈现逐渐增大趋势,可氧化态并无明显变化。生物炭对尾矿砂中的Pb和Zn具有良好的钝化效果,可促进Pb、Zn的弱酸提取态向残渣态转化,降低其在尾矿砂中的迁移性和生物有效性,且0.2%、0.4%的处理钝化效果最佳。     

生物炭和磷肥复合修复有色矿区重金属污染土壤的效果

以有色矿区污染土壤为研究对象,考察了生物炭和磷肥单施及复合施用对土壤重金属的钝化修复效果。单施生物炭或与磷肥复合处理土壤pH显著升高。单施磷肥及与生物炭复合处理显著提高了土壤TCLP提取态磷。生物炭和磷肥是较好的钝化土壤中Pb、Zn和Cd的修复材料,尤以P+HB处理的效果最好,使土壤TCLP提取态Pb、Zn和Cd分别降低39.4%、18.3%和41.8%,降低了重金属的迁移性和生物有效性。Pb的酸可提取态和可还原态主要向残渣态转化,而Zn和Cd主要向可氧化态转化。生物炭和磷肥复合对污染土壤中Pb、Zn和Cd的钝化有协同作用。     

稀土矿区及其周边水稻田中稀土元素的生物迁移积累特征

中国南方地区稀土矿的开采对当地的生态环境和农业产生了极大的影响,因此,本文选取稀土矿区周边典型水稻土,研究了稀土元素在土壤-水稻中的生物迁移和积累特征.结果表明,土壤中稀土元素含量在193.82~965.28 mg·kg-1之间,平均值为332.55 mg·kg-1,是我国土壤稀土元素含量背景值的2~3倍.稀土元素在土壤-水稻中的迁移和积累表现出了相似的化学性质和规律,水稻不同器官中稀土含量元素的高低顺序为:根茎叶籽粒.水稻根表铁膜对稀土元素的积累作用不明显,稀土元素在土壤-水稻系统中的迁移与积累受水稻品种、土壤理化性质因素的影响.     

外源稀土微肥对土壤氮磷养分的影响

通过小区试验和盆栽试验，研究了施加不同的浓度稀土微肥对土壤中有效氮、有效磷浓度以及土壤脲酶活性的影响。结果表明，施加高浓度稀土微肥将会影响土壤中有效氮和有效磷的浓度。在分析与之相关的土壤酶活性时发现，施加低浓度的稀土微肥（≤１ｍｇ／ｋｇ）促进土壤脲酶活性并增加土壤有效氮浓度，而施加高浓度稀土微肥（≥５ｍｇ／ｋｇ）则明显的抑制土壤脲酶活性并减少土壤有效氮浓度；施加稀土元素浓度与土壤有效磷浓度之间有较     

Distribution of rare earth elements in PM10 emitted from burning coals and soil-mixed coal briquettes

Emission from burning coals is one of the major sources of the airborne particles in China. We carried out a study on the rare earth elements (REEs) in the inhalable particulate matter (PM₁₀) emitted from burning coals and soil-coal honeycomb briquettes with different volatile contents and ash yields in a combustion-dilution system. Gravimetric analysis indicates that the equivalent mass concentration of the PM₁₀ emitted from burning the coals is higher than that emitted from burning the briquettes. The ICP-MS analysis indicates that the contents of total REEs in the coal-burning PM₁₀ are lower than those in the briquette-burning PM₁₀. In addition, the contents of the light rare earth elements (LREEs) are higher than those of the heavy rare earth elements (HREEs) in the PM₁₀ emitted from burning the coals and briquettes, demonstrating that the REEs in both the coal-burning and briquette-burning PM₁₀ are dominated by LREEs. The higher contents of total REEs and LREEs in the coal-burning PM₁₀ are associated with the higher ash yields and lower volatile contents in the raw coals. A comparative analysis indicates that the La/Sm ratios in the PM₁₀ emitted from burning the coals and briquettes, being lower than 2, are lower than those in the particles from gasoline-powered vehicle emission.     

吉林西部葵花种植区稀土元素地球化学特征

在吉林省西部葵花种植区采取土壤、葵花籽样品,对其中的土壤元素含量采用多种配套法测定,研究了稀土元素在土壤中的地球化学特征,并探讨了该区域稀土元素与其他元素和生物品质的相关性特征.结果表明,①农安工作区土壤稀土元素含量相对大安、通榆工作区高.土壤中稀土元素的分布模式为向右倾斜的轻稀土富集模式,与全国稀土分布模式一致.②3...     

稀土矿区污染农田土壤治理后稀土元素的赋存形态分析

针对赣南稀土矿区受污染农田土壤,研究添加改良剂沸石治理后土壤中稀土元素的含量及形态分布特征。分别采用酸法消解和Tessier连续提取法对土壤样品(土样)中稀土元素总量及赋存形态进行提取分析,并利用电感耦和等离子质谱仪(ICP-MS)测定其中15种稀土元素含量及其形态含量。结果表明,土样中各稀土元素总量高达1 296 mg/kg,远远高于全国土壤平均总量176.8 mg/kg,稀土钇(Y)含量高达386.01 mg/kg远高于其余14种稀土元素含量,土样中轻稀土元素含量与重稀土元素含量比值为0.66远小于全国土壤中轻稀土含量与重稀土含量比值(3.78),表明该稀土矿属重稀土富钇矿型,且加入沸石不能影响土样中稀土元素的总量变化;矿区农田土壤加入沸石治理前,碳酸盐结合态、有机物结合态、铁-锰氧化物结合态、可交换态和残渣态稀土元素含量分别占总量百分比分别为51.03%、29.6%、10.39%、7.52%和1.46%,加入沸石治理后,以上5种形态的稀土元素含量占总量百分比分别为8.19%、71.54%、9.35%、4.34%和6.58%,表明沸石对矿区农田土壤中稀土元素的形态分布有很大影响,并显著钝化稀土元素在土壤中的生物活性及可迁移性。     

土壤和茶树对稀土元素的富集作用

稀土元素广泛应用于作物增产,但它对生态环境的影响却不甚了解,春茶萌芽时使用稀释300倍的稀土微肥南大2998茶素喷施叶面,分别于3、6、9、12个月时测定土壤和茶树中稀土元素的含量变化和累积情况。结果指出：施用稀土后短时间内,土壤和茶树中稀土元素的含量均比未施用稀土时有不同程度的增加,经过较长时间后,上层土壤中的稀土元素向下层土壤迁移,并在下层土壤中富集;而茶树的根、茎中稀土含量均表现为下降,叶中的含量呈不同变化趋势,即铈组稀土含量上升3.74mg/kg,钇组稀土含量下降0.91mg/kg,表明茶叶对铈组稀土有较强的富集作用。     

Effects of La3+, Ce3+ on nitrogen removal in sequencing batch reactor

Batch experiments were conducted to study the short-term biological effects of rare earth ions (La³⁺, Ce³⁺) and their mixture on the nitrogen removal in a sequencing batch reactor (SBR). The data showed that higher NH₄ ⁺-N removal rate, total inorganic nitrogen removal efficiency, and denitrification efficiency were achieved at lower concentrations of rare earth elements (REEs) (<1 mg/L). In the first hour of the aeration stage of SBR, the presence of REEs increased the total inorganic nitrogen removal efficiency and NH₄ ⁺-N removal efficiency by 15.7% and 10%–15%, respectively. When the concentrations of REEs were higher than 1 mg/L, the total inorganic nitrogen removal efficiency decreased, and nitrate was found to accumulate in the effluent. When the concentrations of REEs was up to 50.0 mg/L, the total inorganic nitrogen removal efficiency was less than 30% of the control efficiency with a high level of nitrate. Lower concentrations of REEs were found to accelerate the nitrogen conversion and removal in SBR.     

土壤酸度对稀土元素在小麦体内的生物可利用性及分馏效应的影响

采用盆栽实验,研究了土壤酸度对稀土元素在小麦体内的生物可利用性及分馏效应的影响.结果表明:小麦体内稀土含量与pH之间呈二次方程的关系,在实验pH范围内,随pH值升高小麦体内稀土含量逐渐降低,每种稀土含量随pH变化程度表现为:Ce>La>Nd>Sm>Gd>Yb>Tb>Eu,表明Ce对pH值更为敏感,Eu最小.土壤中3种稀土形态的含量顺序为B2(NH₂OHHCl提取态)>B3(H₂O₂-NH₄Ac提取态)>B1(HAc提取态),随着酸度的降低,B1有向B2、B3转化的趋势.线性回归和多元逐步回归分析表明不同形态的稀土对小麦吸收的贡献程度因单个稀土元素的不同而不同,但B1态是主要的生物可利用态.小麦体内轻重稀土之间分馏系数与pH值呈负线性相关,土壤酸度越大,分馏系数越大.     

安溪铁观音茶园垂直剖面土壤中稀土元素的地球化学特征

采集了安溪某茶园一条垂直剖面土壤样(深度160 cm,共16个样),用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)分析测定了其中的稀土元素含量,研究了剖面土壤中稀土元素的地球化学特征。结果表明:土壤样品中稀土元素总量范围为165.38~229.91 mg/kg,其平均含量高于中国土壤和世界土壤的平均值;土壤中轻重稀土分馏明显,其稀土元素组成特点表现为轻稀土(LREE)富集,重稀土(HREE)亏损,Eu呈负异常,Ce呈正异常;稀土元素的富集因子平均值的分布范围为0.28~1.34,稀土元素均处于无污染或轻微污染。本研究为了解安溪茶园中稀土含量特征提供了基础数据,为现有茶园的治理和后备茶园基地的合理选址提供了科学依据。     

北京西北郊降尘和降雨中稀土元素的浓度分布和来源的初步分析

应用ICP－MS测定了从1998年10月至1999年9月共12个月的北京西北郊降尘中稀土元素的浓度，同时测定了从1999年4月至6月间8次降雨中的稀土元素的浓度，对降尘和降雨中稀土元素的分布模式进行了初步分析，结果表明降尘和降雨中稀土元素的分布与我国土壤稀土元素的分布模式基本一致，说明降尘和降雨中的稀土元素主要来源于地表土壤。