添加稳定剂对尾矿土中砷形态及转换机制的影响

土壤中As的不同存在形态影响着其毒性、可移动性、生物有效性,且产生不同的环境影响.本研究以粉煤灰、干化污泥、硫酸亚铁、碎花生壳为稳定剂,探讨其对土壤As的稳定化效果以及p H、有机质和阳离子交换量与土壤As形态的关系.结果表明添加稳定剂后,土壤p H及有机质含量上升,残渣态砷含量升高.添加10%粉煤灰、10%干化污泥后,可交换态As、碳酸盐结合态As、铁锰氧化物结合态As、有机结合态As分别下降了34.2%、17.5%、19.9%、53.7%,并转化为残渣态As,其含量增长了1.14%.当同时添加10%粉煤灰、10%干化污泥和1%硫酸亚铁后,土壤中可交换态As、碳酸盐结合态As、铁锰氧化物结合态As、有机结合态As含量的降幅分别为62.3%、55.2%、29.6%、58.2%,残渣态As含量增加8.1%.添加10%粉煤灰、10%干化污泥、1%硫酸亚铁和1%粉碎花生壳后,可交换态As下降最显著,最大降幅为73.3%.施用适量的粉煤灰、干化污泥、硫酸亚铁能使土壤中的可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机结合态As的一部分转化为残渣态As,降低其毒性.提高p H,残渣态As含量上升,可交换态As、碳酸盐结合态As、铁锰结合态As、有机结合态As含量下降,As在接近中性的环境中稳定性最好;提高有机质含量,碳酸盐结合态As与残渣态As含量上升,可交换态As、铁锰结合态As、有机结合态As含量下降,有机结合态As含量下降明显;阳离子交换量上升,残渣态As含量上升,可交换态As、碳酸盐结合态As、铁锰结合态As、有机结合态As含量下降.     

施用生物炭对土壤Cd形态转化及烤烟吸收Cd的影响

采用盆栽试验模拟Cd污染土壤,研究施用烟秆炭(0、10、20 g·kg~(-1))对土壤pH、有机质含量、土壤Cd形态分布及烤烟Cd含量和Cd累积量的影响.结果表明:随着生育期的延长,土壤pH和有机质含量均呈现升高的趋势.在同一Cd污染水平下,土壤pH和有机质含量均随生物炭施用量的增加而升高.随生物炭施用量的增加,土壤有效态Cd和可交换态Cd含量显著降低,土壤碳酸盐结合态Cd、铁锰氧化物结合态Cd、有机结合态Cd和残渣态Cd含量升高.移栽后30 d,处理G2T2和G2T1的土壤有效态Cd含量的降幅分别达到45.59%和24.56%.外源添加Cd的土壤中,土壤pH和有机质含量均与土壤有效态Cd和可交换态Cd含量呈显著负相关关系(p0.01),与土壤碳酸盐结合态Cd、铁锰氧化物结合态Cd和有机结合态Cd含量呈显著正相关关系(p0.01).在Cd污染土壤上,施用生物炭能明显降低烟株各部位Cd含量,烟株各部位干物质积累量随生物炭施用量的增加显著升高,烟株各部位Cd累积量和总Cd累积量随生物炭施用量的增加呈降低的趋势.由此说明,在Cd污染的土壤上施用生物炭能够使土壤中可被植物吸收利用的有效态Cd转化为潜在的无效态Cd,从而达到修复土壤并减轻作物受Cd毒害的目的.     

冻融对土壤吸附态镉赋存形态及生物活性的影响

以东北地区棕壤为供试土壤,通过人工控温、室内培养的方法,测定了不同冻融次数(冻融温度-30～20℃,冻融时间24 h,冻融次数0、1、3、6、9次)和不同土壤含水量处理下(田间持水量的10％、40％、70％、100％、120％),外源镉浓度为20 mg·L-1时,土壤吸附态镉的不同赋存形态的含量,并分析了各赋存形态镉占吸附态镉总量的比率及吸附态镉生物活性的变化.结果表明,不同冻融处理土壤吸附的重金属镉中,各赋存形态镉占吸附态镉的比率顺序为:交换态＞残渣态＞碳酸盐结合态＞铁锰氧化物结合态＞有机结合态.各赋存形态镉占吸附态镉的比率随冻融次数和土壤含水量的变化呈不同趋势.冻融次数对交换态镉、碳酸盐结合态镉、铁锰氧化物结合态镉、残渣态镉的影响均达到显著或极显著水平,对有机结合态镉的影响不显著;含水量对交换态镉、碳酸盐结合态镉、铁锰氧化物结合态镉的影响达到显著或极显著水平,对有机结合态镉和残渣态镉的影响不显著.供试土壤中吸附态镉的生物活性较强,生物可利用系数和移动系数分别达到65.9638％和62.9851％.生物可利用性系数和迁移系数均随着冻融次数的增加先增加后降低,然后趋于平稳,说明土壤自身在一定范围内存在着缓冲能力.     

桂林毛村3种石灰土Cd形态分配特征及影响因素分析

为了了解岩溶区土壤中重金属Cd形态分配特征,在桂林毛村人类活动稀少区采集了黑色、棕色、红色3种石灰土。通过原子光谱仪测试了Cd全量,运用改进的Tessier分析法测定了3种石灰土中Cd的有效态、碳酸盐结合态、铁锰氧化态、有机结合态及残渣态等5种形态,并对其影响因素进行了分析。结果表明:3种石灰土中Cd全量大小依次为黑色石灰土棕色石灰土红色石灰土。形态测试结果表明,黑色石灰土和棕色石灰土中Cd形态以铁锰氧化态和残渣态为主,占土壤Cd全量的63%以上,且5种形态含量大小顺序均为铁锰氧化态残渣态可交换态碳酸盐结合态有机结合态;红色石灰土Cd形态以残渣态为主,占土壤Cd全量的76%,形态分配特征为残渣态铁锰氧化态态可交换态碳酸盐结合态有机结合态。相关关系表明,土壤中Si O_2、TFe2O_3、Al2O_3与Cd的5种形态成负相关关系,Ca O、有机碳、Mn、CEC、pH与Cd的5种形态成正相关关系。研究结果可为岩溶区土壤重金属Cd污染修复与治理提供基础数据。     

复合改良剂FZB对砷镉污染土壤的修复效果

通过小白菜盆栽种植试验,研究了复合改良剂FZB（硫酸铁+沸石+改性生物炭）在不同施加量条件下对土壤基本理化性质、As和Cd的生物有效性和赋存形态,以及小白菜累积转运As和Cd的影响.结果表明,在砷镉复合污染农田土壤中,施用复合改良剂FZB后,小白菜根际土壤pH、有机质含量和阳离子交换量均呈现上升趋势;土壤中有效态As和有效态Cd含量随FZB施用量的增加而逐渐降低,最大降幅分别为65.99%和30.68%;FZB的施用使土壤中重金属赋存形态发生明显改变,其中交换态As和交换态Cd含量降低,铝结合态As、铁结合态As、有机结合态Cd和残渣态Cd含量却有所增加;同时,施用FZB还可有效降低小白菜根部和地上部中As和Cd的含量,在8 g·kg^-1施用量水平,与对照组相比,小白菜地上部分As、Cd含量均降低到最小值,下降幅度分别为42.09%和31.34%;FZB的施用减少了小白菜根部和地上部分对As和Cd的富集,并且降低了小白菜植株将As从根部转运到地上部的能力.本研究表明,在降低农田土壤As、Cd生物有效性方面,复合改良剂FZB具有良好的应用前景.     

外源稀土在土壤中各形态的动态变化

在小麦整个生长期内定期测定外源稀土进入土壤后各形态稀土随时间的变化,结果为:外源稀土进入土壤后可交换态稀土含量随时间的延长显著降低,减少的可交换态稀土一部分被小麦吸收,一部分被土壤所吸附,其中在分蘖期减少得最快;根系的分泌活动明显影响土壤中稀土元素的存在形态,铁锰氧化物结合态稀土含量在拔节期前逐渐增加,拔节期后略有下降;碳酸盐结合态稀土含量随时间的延长而降低,但下降幅度较小;有机物结合态与残渣态稀土含量随时间的延长没有发现明显的变化.     

Zn、Cd单一及复合污染对黑麦草根分泌物及根际Zn、Cd形态的影响

采用根袋土培试验,研究了锌、镉单一及复合污染对重金属富集植物黑麦草生长、锌镉积累、根分泌物及根际Zn、Cd形态的影响.结果表明,锌镉共存下(8 mmol/kg Zn+2 mmol/kg Cd),黑麦草对锌、镉的吸收为协同效应;仅镉污染时(2 mmol/kg Cd),镉对植株吸收锌为抑制效应.黑麦草吸收的锌、镉主要集中在地上部,以锌、镉复合污染时植株地上部对锌、镉的富集量最大,分别达到3 108.72、73.97 mg/kg,具有作为土壤重金属锌、镉污染植物修复材料的潜力.根际的松结合态锌、镉（交换态、碳酸盐结合态和铁锰结合态）含量大于其非根际的松结合态锌、镉含量.Cd污染和Zn、Cd复合污染的根际和非根际土壤镉形态均以交换态>碳酸盐结合态>铁锰结合态>残渣态>有机结合态.Zn污染及Zn、Cd复合污染根际和非根际土壤各锌形态以铁锰结合态>碳酸盐结合态>残渣态>有机结合态>交换态,而Cd污染的根际和非根际的锌形态则以残渣态>铁锰结合态>有机结合态>碳酸盐结合态>交换态.Zn、Cd污染促进了黑麦草根系氨基酸的分泌,降低了根际土壤的pH值,以Zn、Cd复合污染根际土壤氨基酸总量最大,分别为对照、Zn和Cd污染的1.95、1.54和1.40倍,根际土壤的pH值最低(5.18).根际氨基酸含量在重金属胁迫下明显增加,可能与黑麦草适应重金属胁迫有关.根际pH值高于非根际是根际Zn、Cd有效性大于非根际的重要原因.     

城市污泥重金属含量分析及稳定化研究

文章以乌鲁木齐市水务(集团)有限公司污水处理公司产生的城市污泥为研究对象,对该污泥中的重金属含量和赋存形态进行了分析,并以新疆地产膨润土对污泥中的重金属进行了稳定化研究。结果表明:该污泥中铜、锌、铅、铬、镉、镍的含量(以干基计)分别为700 mg/kg、900 mg/kg、400 mg/kg、198 mg/kg、2.4 mg/kg、22 mg/kg。铜、铬主要分布在可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态中,且在3种形态中均匀分布;锌主要分布在碳酸盐结合态、硫化物及有机结合态、残渣态中,其中碳酸盐态及残渣态分布较多;镉在可交换态、碳酸盐结合态、残渣态中均匀地分布,少量存在于硫化物及有机结合态中;铅在残渣态中分布最多,少量分布在可交换态中。重金属稳定化结果为膨润土投加量与干污泥质量比为1:12.5时,污泥中重金属(Cu、Zn、Pb、Cr)可达到很好的稳定效果。     

钙镁磷肥对土壤中镉形态转化与水稻吸镉的影响

酸性镉污染水田施用不同用量的钙镁磷肥的田间试验表明:土壤中交换态镉的分配系数随钙镁磷肥用量的增加而降低,呈显著负相关(r,-0.9314);碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态镉的分配系数则呈显著正相关(r,0,9395)。而土壤中有效态镉含量与钙镁磷肥用量则呈显著负相关(r,-0.8853)。镉污染水田一次性投加高量钙镁磷肥后,可使土壤pH显著升高,交换态镉分配系数明显下降,碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态镉分配系数明显升高,导致土壤中有效态镉含量大幅度下降,从而大大减少水稻植株的吸镉量。     

油污染土壤重金属赋存形态和生物有效性研究

采用逐级提取法对江苏某油区5个已污染的碱性土壤中的Pb、Cd、As、Cr的金属赋存形态和在其上生长的植物的生物可给性进行了调查结果表明,除总Cd外,其他3种金属对土壤都有不同程度的污染污染类型不同,使莎草的生物有效性有较大差异,与对照点相比,除总Cr外,其它3种金属的生物富集系数明显降低金属赋存形态也有不同,其中Pb和Cr以铁锰结合态和残渣态为主,As以铁锰结合态、残渣态和有机质结合态为主,Cd以碳酸盐结合态和残渣态为主.     

天然和热活化蛏子壳粉对污染土壤中Cd赋存形态的影响

为实现对Cd污染农田土壤的安全利用,通过室内培养试验,阐明天然蛏子壳粉、600℃热活化蛏子壳粉和800℃热活化蛏子壳粉在不同添加比例下对外源污染棕壤土中Cd赋存形态随时间变化的影响.结果表明,土壤pH随蛏子壳粉添加量的增加而增加,且不同蛏子壳粉在同一添加比例下随培养时间延长呈平稳下降趋势,但都明显高于对照.在整个培养期间,可交换态Cd呈现先升高后降低的趋势,同时各处理不同程度地提高了碳酸盐结合态、铁锰结合态、有机结合态和残渣态Cd的含量.培养60 d后,各处理组对Cd形态转化的贡献率为800℃热活化蛏子壳粉>600℃热活化蛏子壳粉>天然蛏子壳粉,且三者使土壤中可交换态Cd含量分别降低了52.0%~67.1%、40.7%~45.7%、33.6%~43.6%.由土壤pH与土壤可交换态Cd含量的相关性分析表明,在培养5 d时,二者呈显著负相关关系,其余时期均呈极显著负相关关系.土壤pH是影响重金属离子发生吸附、解吸、络合和共沉淀的重要因素.研究显示,蛏子壳粉对污染土壤中Cd在有效性和形态转化方面起到一定的积极作用,从而为Cd污染土壤的修复利用提供了新的思路.      

污泥在堆肥及油污土壤修复中重金属形态的研究

污泥堆肥工艺是实现污泥减量化,无害化和资源化的重要手段。文章考察了污泥在堆肥前后四类重金属(铜、锌、铅和镉)形态的变化。结果显示,铜、锌、铅和镉在堆肥前后的总量变化不大,Cu、Zn主要以有机结合态和残渣态形式存在,而Pb、Cd主要以残渣态形式存在。堆肥处理过程中可交换态重金属都呈下降趋势,但各种重金属的可交换态变化幅度不同,以Zn和Cd下降幅度最大,Zn的可交换态由堆肥前的10.5%下降到堆肥后的4.8%;Cd的可交换态从堆肥前的3.2%下降到堆肥后的1.8%,下降比例超过和接近50%。随着向土壤中添加污泥及堆肥量的增加,小麦植株地上和地下部分重金属含量也相应增加,且地下部分含量高于地上部分,小麦中重金属含量在地下部与地上部之间的比值恒定,特别是Pd,Cd的地上和地下部分浓度比可分别达到130和15～20,经堆肥处理的污泥可以降低小麦对其中重金属的吸收。将污泥及堆肥腐熟品添加至石油污染土壤中,与对照相比土壤中的石油烃含量有一定幅度的下降,最大下降幅度为19.6%。处理一个月后重金属含量及其形态变化不大,Zn具有向铁锰氧化态转化的趋势。     

Changes of Cu, Zn, and Cd speciation in sewage sludge during composting

The potential toxicity risks from heavy metals depend on their chemical speciation. The four stages of the Tessier sequential extraction method were employed to investigate changes in heavy metal speciation （Cu, Zn, and Cd） of sewage sludge during forced aeration composting, and then to identify whether the composting process would reduce or enhance their toxicities. Throughout the composting process, the exchangeable, carbonate-bound, Fe-Mn oxide-bound, and organic matter-bound fractions of Cu were converted to the residual Cu fraction. The organic matter-bound Cu fraction greatly contributed to this transformation. Residual Zn fraction was transformed to the Fe-Mn oxide-bound and organic matter-bound fractions after composting. The residual Zn fraction was a major contributor to the organic matter-bound Zn fraction. The availability of Cu and Zn was reduced by composting such that the risk of heavy metal toxicity decreased with prolonged treatment times. Additionally, attention should be paid to the increased availability of Cd in sewage sludge after composting treatment.     

污泥中重金属的形态及在小麦幼苗中的富集

采用BCR连续提取法研究了污泥中Cd、Pb和Zn的化学形态分布,并通过室内土培实验研究了其在小麦幼苗中的富集效应。研究结果表明,Pb和Cd在污泥中主要以残渣态存在,相对比较稳定;Zn则主要以可交换态和可还原态存在,具有较强的潜在生物有效性。污泥中3种金属的潜在生物有效性由强到弱的顺序为:Zn>Cd>Pb。比较污泥中的Zn、Pb、Cd在小麦根和叶中的富集系数(EC),可发现3种金属在根中的富集系数均大于其在叶中的富集系数,说明小麦根部对这3种金属的富集能力大于其茎叶部分。3种金属在小麦中富集能力的强弱顺序在茎叶中为Zn>Cd>Pb,此结果与金属形态分析的结果相吻合。     

Changes of Cu, Zn, and Ni chemical speciation in sewage sludge co-composted with sodium sulfide and lime

A batch composting study was performed to evaluate the feasibility of co-composting sewage sludge with sodium sulfide and lime （SSL） mixture （Na2S/CaO= 1：1）, aiming at reducing the availability of heavy metals in the sludge compost. Sewage sludge with sawdust as a bulking agent was amended with SSL at 3% （w/w, dw）, and composted for 15 d in laboratory batch reactors. The four stages of the Tessier sequential extraction method was employed to investigate changes in heavy metal fractions of Cu, Zn, and Ni in sewage sludge composted with SSL. For all the three metals, the mobile fractions, such as, exchangeable and carbonate bound were mainly transformed into low availability fractions （organic matter and sulfide, Fe-Mn oxides bound and residual forms）, and the addition of SSL enhanced this transformation. Therefore, SSL is a suitable material to co-compost with sewage sludge to reduce the availability of heavy metals. According to the cabbage seed germination test, a SSL amendment of ≤3% （w/w, dw） is recommended to co-compost with sewage sludge.     

Characteristics of sewage sludge and distribution of heavy metal in plants with amendment of sewage sludge

In order to better understand land application of sewage sludge, the characterization of heavy metals and organic pollutants were investigated in three different sewage sludges in Shanghai City, China. It was found that the total concentrations of Cd in all of sewage sludge and total concentrations of Zn in Jinshan sewage sludge, as well as those ofZn, Cu, and Ni in Taopu sludge are higher than Chinese regulation limit of pollutants for sludge to be used in agriculture. Leachability of rig in all of studied samples and that of Cd in Taopu sewage sludge exceed the limit values of waste solid extraction standard in China legislation. Based on the characteristics for three kinds of sewage sludge, a pot experiment was conducted to investigate the effect of soil amended with Quyang sewage sludge on the accumulation of heavy metalo.by Begonia semperfloreas-hybr; Ophiopogon japonicas （L.F.） Ker-Gaw; Loropetalum chindense-var, rubrum; Dendranthema morifolium; Viola tricolor; A ntirrhinum majas; Buxas radicans Sieb; Viburnum macrocephalum; Osmanthas fragrans Lour; Cinnamomum camphora siebold and Ligustrum lucidum ait. Results showed that 8 species of plant survived in the amended soil, and moreover they flourished as well as those cultivated in the control soil. The heavy metal concentration in plants varied with species, As, Pb, Cd and Cr concentration being the highest in the four herbaceous species studied, particularly in the roots of D. morifolium. These plants, however, did not show accumulator of As, Pb, Cd and Cr. The highest concentration of Ni and Hg was found in the roots ofD. morifolium, followed by the leaves ofB. semperflorens-hybr. Levels of Zn and Cu were much higher in D. morifolium than in the other plant species. D. morifolium accumulated Ni, Hg, Cu and Zn, which may contribute to the decrease of heavy metal contents in the amended soil. Treatment with sewage sludge did not significantly affect the uptake of heavy metals by the L. chindense-var, rubrum, however, it significantly affected the uptake of heavy metals by D. morifolium.