城市污泥中水溶态镉的研究

将城市污泥区分为水溶态、胶体、生物絮凝态和颗粒态四种组分。用方波阳极溶出伏安法对其中具有直接毒性和生物有效性的水溶态Cd进行了分析,结果表明:水溶态Cd的含量为0.21mg/kg,其中电化学活性态含量较多占52.7%,可交换态含量较少占14.9%;两种形态Cd的含量随浸提时间和温度的变化基本一致并且呈一定的规律性。利用方波阳极溶出伏安法测定城市污泥中水溶态痕量金属有很高的灵敏度,检测限可低至10-10mol/L,并且在一定程度上能获得与金属毒性的一致性。     

污染土壤中铅和镉稳定化修复效果评估方法比较

在重金属污染土壤稳定化修复实践中,通常采用不同的浸提方法测定土壤中重金属由高活性态向低活性态的转化情况,进而评估污染土壤中重金属的稳定化修复效果。采用硫酸硝酸(AA)法、TCLP法、DTPA法和连续分级提取法评估了污染土壤中重金属铅和镉的稳定化修复效果,比较了不同浸提方法评估结果的差异及相关性。结果表明:AA法、TCLP法和DTPA法对污染土壤中铅和镉的浸提量均随着稳定化材料投加量的增加而下降,采用不同浸提方法得到的污染土壤中铅和镉的浸提量表现为DTPA法TCLP法AA法,且采用3种浸提方法得到的污染土壤中铅和镉的浸提量与重金属活性态(B1)均呈极显著的正相关关系,与重金属潜在活性态(B2)和稳定态(B3)均呈极显著的负相关关系,污染土壤中铅和镉的浸提量变化可反映土壤中铅和镉由活性态向潜在活性态和稳定态的转化情况;随着稳定化材料投加量的增加,不同浸提方法得到的污染土壤中铅和镉的稳定化率有一定的差异,但变化趋势基本相似。     

不同Zn水平下辣椒体内Cd的积累、化学形态及生理特性

采用盆栽试验研究了重金属Cd(20mg·kg-1)污染下,叶面喷施不同浓度Zn(0、100、200、400、600μmol·L-1)对辣椒生长、叶绿素含量、抗氧化酶活性以及辣椒体内Cd形态和积累量的影响.结果表明,在Zn≤400μmol·L-1范围内,辣椒叶、茎、根、果实干重及叶片叶绿素a、b含量随Zn浓度不断增加而增加;高量Zn(600μmol·L-1)抑制了辣椒的生长、降低了叶片叶绿素含量.在Zn≤400μmol·L-1范围内,辣椒叶SOD和CAT活性随Zn浓度增加而降低,辣椒叶的超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性在400μmol·L-1Zn时达到最低,当Zn400μmol·L-1时,SOD和CAT活性呈上升趋势.叶面喷施Zn使辣椒茎、根及果实中Cd含量分别降低了2.7%～5.4%、7.5%～28.1%和7.6%～21.8%.与对照相比较,叶面喷施Zn的辣椒果实Cd总提取量、氯化钠提取态Cd、去离子水提取态Cd以及乙醇提取态Cd含量分别降低了7.7%～21.8%、4.11%～23.6%、54.5%～66.8%和4.8%～86.7%,但醋酸提取态和残渣态增加了28.0%～68.0%和12.6%～25.0%.     

磷对不同辣椒品种镉积累、化学形态及生理特性的影响

采用盆栽试验研究了重金属Cd (10 mg·kg^-1)污染下,叶面喷施不同磷浓度(0、 0.3%、 0.5%)对不同品种辣椒生长、抗氧化酶活性及辣椒体内Cd形态和积累量的影响.结果表明,喷磷后,辣椒果实、根和叶干重和植株总干重、Cd含量及积累量在2个品种之间的差异均达到了显著水平.适量喷施磷增加了世纪朝天椒果实及植株总干重,但降低了艳椒425的果实及植株总干重.喷磷使2个品种辣椒叶CAT活性先增加,然后下降,随磷水平增加,艳椒425叶SOD和POD活性呈上升趋势,世纪朝天椒叶SOD和POD活性则呈下降趋势.辣椒果实中Cd的形态以F_NaCl> F_HAC> F_E> F_r> F_HC> F_W.喷磷明显降低了艳椒425中乙醇提取态、盐酸提取态和残渣态及Cd提取总量,但增加了世纪朝天椒中离子水提取态、醋酸盐提取态、残渣态及Cd提取总量.辣椒中Cd积累量以根>茎>叶>果实.喷施0.3%和0.5%磷使艳椒425果实Cd积累量和植株的Cd积累总量分别较对照降低了47.7%、 58.5%和5.5%、 13.1%,喷施0.5%的磷使朝天椒果实Cd的积累量也降低了23.6%.     

外源锌对不同番茄品种抗氧化酶活性、镉积累及化学形态的影响

采用盆栽试验研究了重金属Cd(10 mg·kg-1)污染下,叶面喷施不同浓度Zn(0、50、100、200和400μmol·L-1)对2个番茄品种‘4641’和‘渝粉109’生长、抗氧化酶活性及番茄果实Cd形态和积累量的影响.结果表明,喷施Zn后,番茄根、茎、果实干质量和植株总干质量以及体内Cd含量和积累量在2个品种之间的差异达到了显著水平(p0.05).外源Zn(≤200μmol·L-1)提高了2个番茄品种的果实、根、茎、叶及总干质量.随Zn浓度的增加,2个品种根CAT活性以及‘渝粉109’根POD活性先增加然后降低;2个品种根SOD活性则呈先降后升再降趋势.番茄果实中各形态Cd含量的顺序为:残渣态Cd(FR)盐酸提取态Cd(FHCl)氯化钠提取态Cd(FNaCl)乙醇提取态Cd(FE)醋酸提取态Cd(FHA c)去离子水提取态(FW).适量的Zn(≤200μmol·L-1)减少了2个番茄品种果实中各形态Cd含量,但高量Zn(400μmol·L-1)增加了‘渝粉109’果实中的FE、FR和‘4641’果实中FHCl及FR含量.Cd积累量为叶茎根或果实.叶面喷施Zn使番茄根、茎、叶和果实中的Cd含量分别降低了18.6%~41.7%、10.6%~36.7%、5.8%~21.5%和2.3%~12.7%.供试2个番茄品种,无论喷Zn与否,果实Cd含量和果实Cd积累量均为‘4641’‘渝粉109’,植株Cd总积累量则为‘4641’‘渝粉109’.     

城市污泥对Cd在黄土中的形态分布及再分配的影响

以黄土和小麦为供试对象,通过盆栽试验研究了不同胁迫水平Cd在施用污泥黄土中的形态分布特征及其再分配.结果表明,原状土壤中Cd以碳酸盐结合态及残渣态为主要赋存形态.随着外源Cd添加量的增加,土壤中可交换态和碳酸盐结合态Cd分配系数持续增加,而有机态与残渣态分配系数则持续减小,土壤Cd的主要赋存形态转变为可交换态和碳酸盐结合态,Cd的活性不断增强,加大了对作物的潜在危害.土壤中碳酸盐结合态Cd含量随Cd胁迫水平的增加而增加的幅度最大,施用污泥黄土中铁锰氧化态Cd含量随Cd胁迫水平的增加而增加的幅度高于可交换态Cd;黄土与施用污泥黄土中Cd的总再分配系数均随Cd胁迫水平的增加呈递增趋势,而结合强度系数均随Cd胁迫水平的增加呈递减趋势.污泥的施用可增加土壤中残渣态Cd的含量,有助于提高Cd各形态间再分配的稳定性,相对降低了土壤Cd的活性.     

镉在三色堇中的积累及亚细胞与化学形态分布

通过营养液培养实验,研究了在不同Cd浓度(0、0.01、0.05、0.1、0.2、0.3、0.4 mmol·L-1)处理下,三色堇地下部和地上部中Cd的含量与积累特征,进一步分析了Cd在三色堇体内的亚细胞分布特征和化学形态分布特征.结果表明,三色堇体内Cd积累量随着Cd浓度的增加而不断增加,对Cd具有很高的积累能力,是一种潜在的Cd超富集植物.三色堇地下部和地上部大部分的Cd分布在可溶组分和细胞壁中,而在细胞器中的分布较少.随着Cd处理浓度的增加,地下部细胞壁中镉的分配比例呈增加趋势.植株中大部分的Cd以乙醇提取态和水取提态存在,随着Cd处理浓度的增加,地上部中活性强、毒性较高的乙醇提取态和水提取态Cd分配比例总和减少,而活性较弱、毒性较低的氯化钠提取态和醋酸提取态Cd分配比例增加,这有利于降低总镉的相对毒性.因此,液泡区隔化、细胞壁固持和化学形态转化可能是三色堇应对Cd胁迫的重要耐性机制.     

生物可降解的螯合剂EDDS提取城市污泥中Cu，Zn，Pb和Cd

研究了生物可降解的螯合剂EDDS对城市污泥中的Cu,Zn,Cd和Pb的提取效应.EDDS提取动力学研究表明,Cu,Zn,Cd和Pb达到最大提取量的时间分别为12,24,36和36 h.EDDS提取液pH效应研究表明,pH对4种重金属元素的释放没有显著的影响.4种重金属元素的EDDS提取率:Cu为23%～39%,Zn为41%～42%,Cd为18%～24%,Pb为24%～44%.对比EDDS和EDTA对重金属的提取率:Cu为EDDS＞EDTA;Zn为EDDS≈EDTA;Cd和Pb为EDTA＞EDDS.提取之后,用BCR连续提取法研究污泥中残留的重金属元素的形态分布表明,酸溶/可交换态、可还原态和可氧化态金属浓度明显降低.综合考虑运行成本、提取率和城市污泥资源化利用价值,建议EDDS提取城市污泥条件为pH中性、提取时间24 h,从而可以有效地降低城市污泥中有效态重金属元素含量.     

施用水溶性有机肥条件下水稻对稻田土壤砷镉的提取效能

为了对砷(As)、镉(Cd)复合污染稻田土壤进行清洁修复,开展了田间试验,在施用水溶性有机肥强化As、Cd溶出条件下利用水稻作为修复稻进行提取. 为了评估水溶性有机肥的作用以及水稻的提取效能,分别在水稻分蘖期、抽穗扬花期和灌浆成熟期,利用扩散梯度薄膜技术(DGT)原位监测土壤剖面有效态As、Cd浓度的变化;收获时利用分级提取方法揭示土壤As、Cd赋存形态的变化,并分析植株各部位As、Cd的积累量;为了阐明去除根系的重要性,对比分析了保留和去除根系处理间土壤As、Cd浓度的差异. 结果表明,施用水溶性有机肥(OF)促进了土壤As、Cd的溶出释放,例如,OF处理39 d后土壤DGT-As (扩散梯度薄膜提取态As)和DGT-Cd (扩散梯度薄膜提取态Cd)平均浓度分别较空白对照升高了34.2%、54.9%. 水稻单株提取As、Cd总量分别为12.63、1.18 mg,其中根系As、Cd积累量占比分别为97.6%、81.3%. 与保留根系处理相比,移除根系使土壤As、Cd总量分别降低了5%、10%,土壤剖面DGT提取态的As、Cd平均浓度分别降低了41.9%、56.4%,作物易利用态As(F1+F2)和Cd(F1+F2)浓度分别降低了9.8%、6.1%. 研究显示,水溶性有机肥可促进土壤As、Cd的溶出,可作为利用水稻生长及根系移除来降低稻田土壤作物有效态As、Cd的强化策略,为As、Cd复合污染稻田土壤清洁与安全利用提供了一条有益路径.      

超顺磁性纳米Fe3O4@SiO2功能化材料对镉污染土壤的修复

土壤Cd污染已成为我国的主要环境问题,严重威胁着农业的可持续发展,因此,亟需探索经济、有效的土壤修复技术.采用共沉淀法制备超顺磁性纳米Fe₃O₄@SiO₂功能化材料（MFS）,以此为修复剂并磁选回收去除土壤中的Cd,考察了MFS投加量、修复时间、土壤pH、土壤Cd含量和土壤有机质含量对MFS修复Cd污染土壤的影响,并探讨了有机酸活化联合MFS修复对实际农田土壤中Cd的去除效果.结果表明,对于总Cd含量为2.348mg·kg^-1的土壤,随着MFS投加量的增加,土壤总Cd和有效态Cd含量均呈下降趋势;当MFS投加量为1.5%（材料∶土壤,质量比）时,土壤总Cd和有效态Cd含量分别下降23.21%和31.59%.土壤总Cd和有效态Cd含量均随修复时间的延长而降低,修复30d时土壤总Cd和有效态Cd含量分别下降24.07%和35.94%;投加MFS可以显著降低土壤酸溶态和还原态Cd含量,氧化态Cd含量也有一定程度下降.土壤pH对去除土壤Cd有较大影响,在酸性土壤中Cd去除率较高.随着土壤Cd污染程度的加重,...     

Effect of cadmium on photosynthetic pigments, lipid peroxidation, antioxidants, and artemisinin in hydroponically grown Artemisia annua

The effects of different cadmium (Cd) concentrations (0, 20, 60, and 100 μmol/L) on hydroponically grown Artemisia annua L. were investigated. Cd treatments applied for 0, 4, 12, 24, 72, 144, 216, and 336 hr were assessed by measuring the changes in photosynthetic pigments, electrolyte leakage, malondialdehyde (MDA) and antioxidants (ascorbic acid and glutathione), while the artemisinin content was tested after 0, 12, 144, 216, and 336 hr. A significant decrease was observed in photosynthetic pigment levels over time with increasing Cd concentration. Chlorophyll b levels were more affected by Cd than were chlorophyll a or carotenoid levels. The cell membrane was sensitive to Cd stress, as MDA content in all treatment groups showed insignificant differences from the control group, except at 12 hr treatment time. Ascorbic acid (AsA) content changed slightly over time, while glutathione (GSH) content took less time to reach a maximum as Cd concentration increased. Cd was found to promote synthesis and accumulation of artemisinin, especially at concentrations of 20 and 100 μmol/L. In conclusion, Cd stress can damage to photosynthetic pigments, and vigorously growing A. annua showed a strong tolerance for Cd stress. Appropriate amounts of added Cd aided synthesis and accumulation of artemisinin.     

水稻土中外源Cd老化的动力学特征与老化因子

选择5种不同性质的水稻土,通过外源添加制备了6个不同浓度梯度的Cd污染土壤,研究了外源Cd在几种水稻土中的老化动力学特征与影响因子;同时利用盆栽实验,结合Log-logistic分布模型,研究了5个不同老化时间(14、30、60、90和180d)与土壤中Cd对二种不同Cd敏感性水稻生长毒性的影响.结果表明,不同浓度外源Cd进入土壤后,0.05mol/L EDTA-2Na浸提的有效态Cd含量随着老化时间的增加而逐渐下降;与14d处理相比,老化30d后土壤中有效态Cd降幅达21.5%(红壤)~38.0%(黑土);老化90d后,土壤中Cd进入慢反应阶段. 基于二级动力学方程的拟合参数显示,土壤中Cd的老化特征表现为有效态Cd含量在30~60d内快速降低,随后变化减缓,经过90d的老化后,土壤中有效态Cd含量逐渐趋于平衡.基于老化动力学方程参数(C∞及K2)与土壤性质间的相关性分析表明,土壤pH值是影响Cd有效态含量变化的主控因子,其次是土壤CEC和OC含量.在不同性质土壤中,随着老化时间的增加,土壤中外源Cd对水稻生长毒性的半抑制浓度(EC50)值显著升高;与14d老化处理相比,经过180d老化后土壤中Cd对水稻生长毒性的EC50增加72.1%~195.0%;在大于90d的长期老化过程中,土壤pH值对Cd老化过程的影响逐渐降低,而CEC的影响逐渐上升,尽管如此,土壤中Cd老化过程的主要影响因子仍然是土壤pH,而与测试的2种水稻品种无关.     

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。     

发酵法溶剂生产工艺的流程模拟与参数优化

对发酵法溶剂生产的精馏工艺流程采用化工流程模拟软件PROII进行了模拟。将复杂的流程分为醪塔子系统、丁塔子系统和乙丙子系统,采用液体活度系数模型NRTL和非理想物系的CHEMDIST算法,利用Distillation模块、Simple HX模块、Flash模块和Mixer模块分别进行模拟。流程模拟结果与实际运行结果吻合良好。在此基础上,以减少塔釜废液中溶剂含量为优化目标,利用中心组合设计(CCD)与PROII流程模拟相结合,对醪塔的部分操作参数进行了优化。优化后可使废液中溶媒含量减少至0.008%,远低于原工艺数据。     

固相萃取和高效液相色谱联用测定污水中的五氯苯酚

采用固相萃取和高效液相色谱相结合的方法对污水中五氯苯酚的含量进行定量检测。结果表明,污水的pH值为4,流速控制在4mL/L以内,C18固相萃取柱对五氯苯酚有良好的吸附保留性能,以2mL的甲醇洗脱,洗脱效率在85%~95%之间。与传统的液液萃取相比,固相萃取的优势在于操作时间缩短、有机溶剂的使用量减少。     

人工鸟粪石对Cd污染土壤中黑麦草生长的影响

以MgCl₂为添加剂,调节含N、P废水中n（Mg2+）∶n（NH₄+）∶n（PO₄3-）比例为1.15∶1∶1,pH为8.5~9,反应时间30 min,经SEM、FT-IR、XRD表征后发现,所得产物以鸟粪石为主。将人工鸟粪石联合黑麦草修复Cd污染土壤,研究表明:人工鸟粪石可有效提升土壤pH、速效磷含量以及酶活性,同时可以降低土壤中交换态Cd含量,增加黑麦草叶片谷胱甘肽GSH含量来降低叶片内丙二醛MDA含量,减少膜脂过氧化程度。与对照相比,人工鸟粪石使黑麦草生物量提升81.7%~148.5%,Cd总提取量提升25.41%~44.27%,且当添加剂量为5%时修复效率最佳。     

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.     

生物质炭对磷镉富集土壤中两种元素生物有效性及作物镉积累的影响

以磷镉富集土壤(总Cd 0.94mg·kg~(-1)、全磷0.86g·kg~(-1))和低镉积累基因型红菜薹金秋红三号为供试材料,采用盆栽试验的方法,设置了绝对对照CK0(仅施NK无机肥)、相对对照CKp(施NPK无机肥)、生物质炭BC(BC+NK无机肥)和BC-CKp(BC+NPK)这4个处理,考察了土壤磷素和重金属Cd的生物有效性、植株可食部位生物量及其Cd累积特征和土壤基本性状等指标.结果表明,至作物收获时,添加生物质炭的BC和BC-CKp处理与未添加生物质炭的CK0和CKp处理相比,土壤有效Cd含量分别降低了8.23%和5.68%;同时土壤有效磷含量提高了11.60～16.26mg·kg~(-1).施加外源磷肥的CKp和BC-CKp处理土壤有效Cd含量与未施加磷肥的CK0和BC处理相比分别降低了31.43%和33.29%.除CK0处理外,其它3个处理(CKp、BC及BC-CKp)的红菜薹作物可食部位Cd含量均未超出我国食品安全国家标准(GB 2762-2017)中Cd的限定值0.1mg·kg~(-1).结果表明,将生物质炭输入到磷素富集的中、轻度Cd污染土壤中,能够同时实现土壤中重金属Cd钝化和磷素活化的双重功能;且在不额外使用磷素化肥的条件下,种植弱吸收低积累Cd的蔬菜作物基因型,既可以保证可食部位生物量增加,也可以使其可食部位重金属Cd含量满足食品安全国家标准.     

镉胁迫对菜豆幼苗基因组DNA多态性的影响

采用随机扩增多态性DNA (RAPD)等技术,检测不同浓度镉(Cd)胁迫对菜豆幼苗叶片DNA损伤及相关生理特性的影响.结果表明,随着Cd处理浓度(0,20,40,80mg/L)的增加,菜豆幼苗中的Cd含量及叶片中丙二醛(MDA)含量升高;叶片中可溶性蛋白、脯氨酸、还原型谷胱甘肽在低浓度(20mg/L)Cd处理下含量增加,中、高浓度(40,80mg/L)Cd处理下减少.选取8条寡核苷酸引物(10bp),利用RAPD随机扩增技术,对菜豆幼苗叶片细胞基因组DNA进行扩增,8条引物均产生特异性谱带.正常叶片基因组DNA的RAPD图谱得到46条谱带.与正常组相比,Cd处理下利用不同引物扩增得到的RAPD图谱发生改变,呈现不同程度的谱带强度增强或减弱、谱带缺失或新增,与对照的RAPD图谱存在明显差异.Cd胁迫下基因组模板稳定性下降,并随Cd处理浓度的增加,稳定性下降幅度增大.利用RAPD技术获得的DNA多态性变化,可指示镉毒害生物遗传效应,并为镉污染地区蔬菜品种的选育及镉毒性的评价提供依据.     

垃圾焚烧中氯化物对重金属Cd迁移转化特性的影响

采用管式炉和模拟垃圾对垃圾焚烧中氯化物对重金属Cd迁移转化特性的影响进行了研究,使用ICP-AES(美国EPA消解方法)、SEM、EDS和XRD分析技术对重金属浓度、灰渣表面形貌、成分和灰渣X射线衍射物相等进行了分析.结果表明,氯化物的加入均使得97％以上的Cd分布于飞灰中,且随氯化物含量的增加在飞灰中的分布逐渐增加.有机氯PVC和无机氯NaCl含量的变化对Cd迁移分布的影响没有显著差别.PVC对Cd迁移分布影响受温度影响显著,550℃时Cd在飞灰中分布为80.51%,850℃时Cd在飞灰中的分布上升为97.91%,但在温度超过CdCl₂的熔点568℃后温度的影响较小.NaCl对Cd的迁移分布受温度影响不明显,加入NaCl后550℃时Cd在飞灰中分布为95.02%,1 000℃时在飞灰中的分布为96.58%.氯化物存在下停留时间对Cd迁移分布没有显著影响.底渣和飞灰的SEM/EDS和XRD分析表明,PVC和NaCl对Cd迁移转化作用机理不同.