污灌地重金属镉污染的伴矿景天修复试验研究

针对城郊污灌地土壤重金属Cd污染,利用超富积植物伴矿景天(Sedum plumbizincicola)进行Cd污染土壤的植物修复正交试验研究,以探讨Cd污染土壤的最优田间修复措施.研究表明:修复植物-伴矿景天茎叶中Cd的含量均值达到8.80 mg/kg,约为玉米茎叶的58倍,芹菜茎叶的135倍;土壤-植物系统中Cd的迁移量由高到低的顺序为:伴矿景天＞玉米＞芹菜;对正交试验中伴矿景天的Cd提取率进行极差分析,最佳试验因素结果为:因素A:种植方式为扦插10株/m2、因素C种植模式为单作、因素B调控剂硫粉施用量为2 g/m2,试验结果中此方案伴矿景天对土壤中Cd的提取率达到8.49％,是9个处理组中最高的,与极差分析结果一致.实际应用中,本文推荐选择A1C3B3方案(种植方式为扦插10株/m2、因素C种植模式为与玉米间作、因素B调控剂硫粉施用量为6 g/m2)作为伴矿景天植物修复的最优田间农艺措施方案,以达到边修复边生产的农业土壤修复模式.     

东南景天与不同植物混作对土壤重金属吸收的影响

将超富集东南景天(Sedum alfredii)与具有不同根系特征的玉米、黑麦草、大豆混作在受Zn、Cd、Pb污染的土壤中,研究不同组别的混作对重金属吸收的效果.结果表明,在本试验条件下,与玉米和大豆的混作显著地提高了东南景天地上部分对Zn的吸收,由单种的15345mg/kg分别增至18673,17266mg/kg;与黑麦草的混作没有显著影响东南景天对3种重金属的吸收.混作后显著地降低了玉米和黑麦草对Cd和Zn的吸收.结合生物量的增加,与玉米和大豆混作处理中东南景天地上部3种重金属的吸收总量(按半盆计)分别约为单种的1.68~1.87倍,说明通过混作可提高超富集植物对重金属的吸收.     

天然有机酸对伴矿景天吸取土壤镉的影响

采用田间试验,研究了穴/喷施低、中、高剂量苹果酸、柠檬酸等天然有机酸对伴矿景天修复偏酸性Cd污染土壤及地上部吸取量的影响,并筛选出天然有机酸最佳施用模式.结果表明:与对照相比,穴/喷施天然有机酸处理0～30d后均能有效降低了土壤pH值,提高了土壤有效态Cd含量,60d后伴矿景天地上部生物量和Cd含量均有效提高.综合评价,喷施低浓度柠檬酸效果最好,与对照相比,10d后土壤pH值降低了0.32个单位,土壤有效态Cd提高了29.4%;60d后伴矿景天地上部生物量提高了38.6%,地上部Cd含量提高了30.7%,地上部Cd吸取量提高了81.7%.研究表明,穴/喷施苹果酸和柠檬酸均是辅助伴矿景天修复偏酸性Cd污染农田土壤的有效办法,筛选出的最佳施用模式为每公顷喷施75kg柠檬酸.     

添加剂对伴矿景天修复石灰性铅冶炼污染土壤的影响

为了探讨利用伴矿景天(Sedum plumbizincicola)修复北方重金属污染土壤的可行性,在河南省某铅冶炼形成的污染农田(全镉、铅和锌含量分别为2.65、261和130 mg·kg-1)上种植种子苗或扦插苗伴矿景天,并设对照(CK)、单独尿素(U)、尿素和单质硫(U+S)、尿素与鸡粪(U+CM)配合处理,生长7个月后采样分析.结果表明,种子苗产量比扦插苗高45.8%~162.0%,U、U+CM处理产量均明显高于CK,而U+S处理产量有所下降.种子苗地上部镉含量比扦插苗高15%~99%(p0.05),多数处理铅和锌含量也是种子苗高于扦插苗.与CK相比,各处理措施均导致伴矿景天地上部镉和铅含量下降,而U+S、U+CM处理均导致伴矿景天地上部锌含量上升.从伴矿景天地上部重金属积累量判断,与CK相比,对于镉,仅种子苗U+CM处理镉积累量有所上升;U处理种子苗和扦插苗地上部锌积累量分别比CK上升43.5%和32.3%,两种苗U+S处理锌积累量比CK分别上升11.1%和22.3%.种子苗和扦插苗地上部镉的积累量分别为137~178 g·hm-2和43.7~64.8 g·hm-2,锌的积累量分别为297~1042 g·hm-2和162~326 g·hm-2,两类苗对铅的积累量小于28.8 g·hm-2.U+CM处理对伴矿景天地上部锌吸收的促进作用主要是由于鸡粪中含有大量的有效锌.以上结果表明,可利用种子苗伴矿景天结合尿素的施用对铅冶炼污染石灰性土壤进行修复.     

可生物降解螯合剂GLDA诱导东南景天修复重金属污染土壤的研究

化学强化的植物提取技术可以有效地去除污染土壤的重金属.用盆栽试验的方法,研究了可生物降解螯合剂谷氨酸N,N-二乙酸(GLDA)不同用量或者与乙二胺四乙酸(EDTA)、柠檬酸复配使用对超富集植物东南景天吸收土壤重金属Cd、Zn和Pb的影响.结果表明,施用GLDA提高了东南景天对土壤Cd和Zn的提取效率,GLDA用量为2.5 mmol·kg-1时东南景天对Cd和Zn的提取量最高,分别是对照的2.5倍和2.6倍.螯合剂的总用量为5 mmol·kg-1时,EDTA、柠檬酸分别与GLDA复配,未能进一步促进东南景天对土壤Cd和Zn的提取.上述结果表明,可生物降解螯合剂GLDA在诱导植物修复重金属污染土壤特别是Cd和Zn污染土壤具有明显潜力.     

东南景天和玉米套种对Zn污染污泥的处理效应

针对广州等地城市污泥重金属Zn超标的特点,采用植物处理的方法,将超富集重金属的植物东南景天和低累积作物玉米套种在污泥上,希望在减少污泥重金属的同时,使污泥稳定化和获得合格的农产品.试验采用小区直接种植的方式,3个月后测定植物产量和重金属含量以及处理后污泥的变化,并利用室内盆栽试验初步研究了2种植物根系相互作用的机理.小区试验结果表明,与超富集东南景天单独种植相比,套种显著提高了超富集东南景天提取Zn和Cd的效率,Zn含量达9?910 mg·kg^-1,是单种的1.5倍,而且生产出的玉米籽粒重金属含量符合食品和饲料卫生标准,处理后的污泥生物稳定性明显提高.超富集东南景天和玉米半透膜隔开的盆栽套种试验显示,在套种条件下,玉米对促进超富集东南景天吸收更多的重金属的部分原因是玉米根系降低溶液pH和提高DOC以及Zn/Cd浓度,从而可向超富集东南景天一侧输送更多的水溶态Zn/Cd.     

施用超富集植物生物炭对土壤性质及玉米苗期生长的影响

植物提取修复是目前研究较多且极具发展前景的重金属污染土壤治理技术,广泛应用于砷、镉、铜、锌等重金属污染土壤的修复。然而,植物提取土壤重金属后产生大量植物残体的处置成为目前环境治理的难点。本研究通过将超富集植物伴矿景天和苎麻收割后制备成生物炭(350℃)进行盆栽实验,观测了超富集植物生物炭对玉米生长的影响,评估了超富集植物炭化处理的可行性。结果显示:添加苎麻生物炭(ZM)可以显著减少玉米地上部氮磷含量,但对生物量、光合等指标无显著影响,同时玉米地上及地下部分重金属Zn、Cd含量稍有增加;而添加景天生物炭处理(JT)玉米的总生物量相比对照降低了44.4%,蒸腾速率等光合参数也显著低于对照处理,根体积、根表面积和总投影面积分别降低了35.1%、28.1%和28.1%,玉米地上部和根部Zn含量为对照的16.0、21.7倍,Cd含量为对照的11.6、25.8倍。结合原材料以及生物炭中Zn、Cd含量分析,其差异主要由苎麻、景天中Zn、Cd含量不同所致,景天和苎麻自身重金属含量是决定其是否可以生物炭化并应用于农田的关键因素。     

玉米对受污染河道复合沉积物的修复

为减轻城市河道沉积物的受污染程度,利用温室盆栽玉米对其中的污染物进行了修复研究试验.结果表明,玉米体内累积最多的重金属是zn,占沉积物中Zn总量的56.69%,其中地上部分为1 985.56 mg·kg-1,占沉积物中Zn总量的30.16%,其余重金属(Pb、Cu、Ni、Cd)均为地上部分小于地下部分;Cd在玉米地上部分的累积量为2.33 mg·kg-1,为沉积物中Cd总量的40.10%;地上部累积的Zn、Pb、Cu和Ni等重金属数量与其离子交换态量显著相关,与重金属总量相关性不明显.种植玉米后沉积物中大分子有机物逐渐向小分子过渡,有效降低了有机物的污染.玉米的根际作用增加了沉积物中的微生物和酶活性.种植玉米较好地修复了受污染河道复合沉积物.     

植物套种及化学强化对重金属污染土壤的持续修复效果研究

为了研究植物套种和螯合剂施用对重金属污染土壤的长期修复效果以及对地下水可能的环境风险,采集广东省乐昌市铅锌矿开采造成的重金属污染土壤,通过渗滤池(0.9 m×0.9 m×0.9 m)进行了7次植物种植试验(约2.5 a),共设置了单种超富集植物东南景天(Sedum alfredii)、单种低累积玉米(Zea mays,cv.Yunshi-5)、东南景天和玉米套种、以及套种+MC(混合螯合剂,柠檬酸∶味精废液∶EDTA∶KCl摩尔比=10∶1∶2∶3,5 mmol·kg-1)4个处理,连续监测植物、土壤和渗滤液的重金属含量变化.结果表明,东南景天和玉米套种只适合在春夏季进行,套种显著提高植物对Zn和Cd的提取效率;在秋冬季,套种或混合螯合剂均影响东南景天生长,降低了东南景天对Zn和Cd的提取;总体上单种东南景天处理对污染土壤的Zn和Cd的总提取量最大.然而,土壤Zn、Cd和Pb含量降低幅度最大的为套种+MC处理,与初始值相比降低幅度分别为28%、50%和22%,该处理土壤重金属含量的降低,主要归于混合螯合剂作用下重金属向下层土壤迁移.渗滤水监测结果表明,在试验期内,施加混合螯合剂提高渗滤水重金属浓度,但未明显超过地下水Ⅲ级标准.     

超积累植物伴矿景天的焚烧处置及重金属浸出毒性研究

利用流化床焚烧炉与热重分析仪,研究镉(Cd)、锌(Zn)超积累植物——伴矿景天的焚烧失重与飞灰中重金属分布规律.同时,研究不同焚烧温度工况下旋风灰、布袋灰的基本特性和浸出毒性差异,以期为修复植物焚烧产物的进一步处置和资源化利用提供支持.结果表明:伴矿景天焚烧失重可分为水分蒸发、快速裂解和固定碳燃烧3个阶段;旋风灰和布袋...     

多氯联苯复合污染农田土壤的植物协同修复效应

采用田间微域试验,初步研究了紫花苜蓿与海州香薷、伴矿景天在不同栽培模式下对多氯联苯(PCBs)复合污染农田土壤的协同修复作用.结果表明,紫花苜蓿与海州香薷、伴矿景天混作对PCBs复合污染土壤的修复效果明显高于紫花苜蓿单作,其中紫花苜蓿-海州香薷混作、紫花苜蓿-海州香薷-伴矿景天混作种植120d后,土壤中PCBs含量比紫花苜蓿单作时分别降低43.0%和47.8%,强化效果显著.与紫花苜蓿单作相比,紫花苜蓿与海州香薷、伴矿景天混作可有效提高植株总生物量,增强植物对土壤中PCBs的吸收富集能力.土壤PCBs同系物分析结果表明,种植植物可有效降低土壤中低氯代PCBs含量,植物混作栽培模式可以促进高氯代PCBs组分向低氯代PCBs组分的转变.可见,紫花苜蓿与海州香薷、伴矿景天混作对多氯联苯复合污染农田土壤具有较好的协同修复作用.     

湛江港表层沉积物重金属的分布及其潜在生态风险评价

测定了湛江港12个表层沉积物样品中重金属Cu、Pb、Zn、Cd和Hg的含量,并与有机质含量进行双变量相关分析,同时应用Hakanson潜在生态风险指数法评价了沉积物重金属综合污染效应。结果表明:湛江港海域沉积物中Cu、Pb、Zn、Cd和Hg的含量范围分别为(9.5～27.2)×10-6、(24.4～68.1)×10-6、(15.7～115.2)×10-6、(未检出～0.202)×10-6和(0.026～0.167)×10-6,平均含量分别为17.6×10-6、36.9×10-6、67.0×10-6、0.065×10-6和0.091×10-6。除Pb与Hg之间,各种重金属元素之间均存在显著或极显著的相关关系。除Pb和Cd之外,各种重金属与有机质之间相关系数较高。Hakan-son潜在生态风险评价结果显示,湛江港表层沉积物重金属的潜在生态风险均较小,属轻微生态危害。5种重金属的潜在生态风险大小依次为:Hg>Pb>Cd>Cu>Zn。     

天津渤海湾近岸海域沉积物中4种常见重金属的分布及其风险分析

重金属是近岸海域常见污染物之一,本文以天津渤海湾近岸海域为研究区域,对沉积物中4种常见重金属铜（Cu）、镉（Cd）、铅（Pb）和锌（Zn）的污染特征及其潜在生态风险进行调查分析。结果显示沉积物中Cu、Cd、Pb和Zn的浓度范围分别为（4.61~39.74）×10-6、（0.08~1.76）×10-6、（5.49~26.22）×10-6、（17.94~147.10）×10-6,平均值分别为27.07×10-6、0.52×10-6、21.88×10-6、86.84×10-6。根据《海洋沉积物质量标准》（GB18668-2002）,4种重金属基本达到Ⅰ或Ⅱ类水平。为避免生态风险评价结果的片面性,分别采用国际公认的加拿大魁北克沉积物质量基准法、Hakanson潜在生态风险指数法和地累积指数法对4种重金属的生态风险进行评价,结果表明3种方法的评价结果基本一致,都发现研究区域内Cd污染最严重,在部分站位为中度污染,对海洋生物可能会产生一定的危害,应引起相关部门的重视。与之相比,其它3种重金属的生态风险几乎可以忽略不计。     

套种和化学淋洗联合技术修复重金属污染土壤

联合不同的重金属污染土壤修复技术可以弥补单一措施的不足,其中植物提取联合化学淋洗技术就是有效的途径之一.本研究通过盆栽试验,在东南景天和玉米套种情况下,用不同浓度和种类的混合试剂对土壤进行化学淋洗,测定淋洗液中重金属含量、植物的吸收量以及土壤重金属的剩余量.结果表明,第1季10 mmol.L-1的混合试剂对套种系统淋洗,Zn、Cd的总去除量(植物提取量和淋洗量)最高,两季合计对Zn、Cd的总去除率分别达到6.0%、40.46%,大于单一植物提取.土壤测定结果表明,通过两季(约9个月)套种植物联合淋洗技术处理后,土壤重金属Cd、Zn和Pb的降低率分别达到27.8%～44.6%、12.6%～16.5%和3.6%～5.7%.50 mmol.L-1的混合试剂对套种系统淋洗,会影响后季东南景天的生长,而且淋洗结束后用清水淋洗产生的淋出液浓度高于其他低浓度处理,风险较大.EDDS(乙二胺二琥珀酸)混合试剂亦能促进东南景天吸收Zn和Cd,但不能有效淋洗出土壤中的Pb.在该套种+淋洗联合技术中,Zn、Cd的去除主要靠植物提取,Pb的去除主要靠淋洗,套种+淋洗加快土壤修复,而且可能解决Zn/Cd/Pb复合污染问题.     

Cd、Zn交互作用对三七景天根系形态和重金属吸收积累的影响

采取水培试验,研究了不同Cd、Zn浓度单一胁迫及其交互作用对三七景天生长、根系形态及Cd、Zn吸收和积累的影响.结果表明,三七景天对Cd、Zn单一胁迫均有较强的耐受性,其根、茎、叶各组织中Cd、Zn含量均随胁迫的增加而增加,且对Cd有较强的富集能力,地上部Cd含量可达133.0 mg·kg~(-1).Cd、Zn共同胁迫对三七景天生长的影响大于单一胁迫,而根系对其胁迫更为敏感,在Cd、Zn共同胁迫下其根系长度、表面积、体积和根尖数均显著降低,且对其根尖数的影响最为显著.Zn对三七景天地上部Cd吸收具有"低促高抑"效应,低浓度Zn(10 mg·L~(-1))对三七景天地上部Cd吸收有协同作用,促进Cd由根部向地上部转运.而添加Cd则对三七景天Zn吸收具有拮抗作用.Zn/Cd浓度比值对三七景天Cd吸收有显著影响,Zn/Cd比值较低时促进三七景天地上部Cd的积累,而高Zn/Cd比则抑制其Cd的积累.因此,三七景天具有较强的Cd富集能力,可应用于修复Cd污染土壤,而调节生长介质中Cd、Zn比例可促进三七景天对Cd的吸收效率.     

长江口邻近海域夏季沉积物硝化细菌与硝化作用

2006年6月在长江口邻近海域选择了8个站位,分别采用荧光原位杂交(FISH)法和乙炔抑制法进行现场模拟培养,研究了硝化细菌数量与硝化反应速率分布规律及其环境效应.结果表明,该海域表层沉积物中的硝化细菌数量(以湿重计)在1.87×105~3.53×105个/g之间,并表现出一定的耐盐性.硝化速率范围为101.3~514.3μmol/(m2.h),其分布有明显的自近岸向外海逐渐降低的趋势,在长江冲淡水和杭州湾口附近海域形成2个高值域.在高盐度海区硝化细菌数量对硝化速率的影响率高达87.7%,是影响硝化反应速率的主要因素.硝化作用每天在该海域转化的无机氮通量为4.68×105kg,消耗的DO通量为6.07×104mol,表明硝化作用是影响长江口邻近海域夏初DIN形态分布和底层DO分布的主要因素之一.