土壤——植物系统重金属污染研究现状与展望

土壤植物系统与人类生产生活密切相关，本文对土壤－植物系统重金属背景值，环境容量，迁移转化及污染的生态效应等方面的研究现状进行了论述，并结合国情提出了今后这一领域研究工作重点。     

施加生物炭对植物营养元素的迁移转化和植物有效性的影响研究

土壤中营养元素的含量和迁移转化影响植物的生长状态,充分利用土壤中营养元素对保障粮食安全、控制面源污染具有重要意义.生物炭施入土壤,将直接或间接影响土壤中营养元素的迁移转化和植物有效性.评述了生物炭对土壤理化性质、植物营养元素迁移转化和植物有效性的影响,对国内外研究状况进行阐述和总结,旨在丰富生物炭促进植物营养元素的吸收理论,为生物炭的农业应用提供参考依据.     

土壤-植物系统中模拟酸雨与Cd复合污染的短期环境效应--黄豆盆栽试验

通过盆栽实验,研究了在黄豆(Glycne max)的一个生长周期内,模拟酸雨与Cd复合污染对土壤基本性质的影响,模拟酸雨作用下土壤-植物系统中Cd的迁移转化规律以及模拟酸雨与Cd复合污染对黄豆生长与生理特性的影响,探讨了土壤-植物系统中这种复合污染的短期环境效应.结果表明,短期内模拟酸雨和Cd污染对土壤-植物系统都有致害作用,但Cd污染的效应大于模拟酸雨的效应,模拟酸雨与Cd复合污染环境效应大于这2种污染物的单因素效应,且表现出明显的协同作用.在本试验条件下,pH值为3.5的模拟酸雨和20 mg·kg-1Cd的处理组合对土壤-植物系统的危害最严重.尽管在短期内,协同作用仅在土壤交换态Cd含量、黄豆茎和根中的Cd含量这3项指标上得到一定程度的体现,但这种复合污染的化学机制和环境效应值得关注,这2种污染物长时期共同作用对土壤-植物系统的影响也值得深入研究.     

万山汞矿区土壤汞污染及其防治研究

万山汞矿区具有600多年采矿历史,当地的生态破坏问题不容忽视.汞具有挥发性,能在水体、大气、土壤等环境介质中迁移转化,增大了汞污染治理难度.同时汞作为人体非必须的有毒重金属元素,对动、植物及人类具有极大的危害性.在此基础上,探讨了贵州万山汞矿区周边土壤的汞污染现状、来源、形态及其迁移转化规律,提出了相应的治理措施,以期能为今后深入开展汞污染治理研究提供理论依据与技术指导.     

芦苇根系对土壤中石油污染物纵向迁移转化的影响

对大庆油田受到落地原油污染的土壤剖面进行取样测定,研究了芦苇根系对石油类污染物质在土壤中纵向分布特征及迁移转化的影响.结果表明,芦苇根系的存在能够促进土壤中石油类物质的降解转化和向下迁移,导致土壤中的含油量纵向分布特征有别于无植物土壤:10cm深度处的有植物土壤含油量显著低于无植物土壤,而70cm深度上则相反.芦苇根系对烷烃组分迁移降解的促进作用最大,其中对碳原子数为23～27的正构烷烃的作用最为明显.     

广东大宝山矿区土壤植物体系重金属迁移过程及风险评价

为研究矿区重金属在土壤-植物体系中的分布特征、迁移过程以及生态风险,分析了广东大宝山废弃采矿场地及附近农田的土壤和植物中重金属含量,揭示了重金属从土壤到植物的迁移累积特征,并评价了其生态风险.结果表明,研究区域大部分土壤pH小于5,Cu、Pb及Al等重金属易从土壤中释放并被植物吸收累积.沙溪镇农田Cd污染严重,凡洞废弃采矿场地受Cd、Pb、Cu和As污染严重,存在严重的生态风险.新江镇农田也存在严重的生态风险,Cu、As和Cd是主要的潜在生态风险因子.采集的8种植物大多数重金属含量均高于一般植物,尤其是Al和Fe的含量.植物地上部分10%的BCF和18%的TF值高于1,表明植物吸收的重金属基本累积在根部.废弃矿区乌毛蕨和芒草地上部分重金属含量不高,是重金属耐受规避型植物,具备潜在的土壤重金属污染固定修复能力.农田杂草裸柱菊对Cd表现出较强的富集能力;水稻主要在根部富集As及Cd,属于根部囤积型植物.     

抗生素土壤污染及其修复探讨

抗生素土壤污染和危害日益被人们所发现和重视。由于其进入土壤方式的隐蔽性及危害的潜伏性,土壤中抗生素污染及治理研究一直滞后于常规土壤污染物。文章简要介绍了抗生素在环境中存在的严峻形势,以及进入土壤环境途径、迁移转化及生态风险,进一步分析了土壤抗生素污染植物修复的原理和研究应用前景。     

典型工业区土壤重金属污染特征及生物有效性研究

该文采集典型工业区土壤及植物样品,研究了典型工业区土壤中重金属污染程度、污染分布,并进一步分析了土壤中重金属污染特征及潜在生态风险。研究结果表明,研究区域表层土壤中中重金属含量依次从高到低为:PbZnCrCuCd,平均含量分别为113.25、92.15、78.63、44.31和0.32 mg/kg。重金属含量均超过兰州市土壤背景值,其中毒性较强的重金属Pb的平均含量超过土壤背景值的5倍,但各采样点土壤中5种重金属的含量均低于土壤环境质量二级标准。土壤重金属纵向分析显示,随土壤深度增加,重金属含量降低,且污染物主要富集在表层0~20 cm。土壤重金属污染特征分析结果表明工业活动及交通对典型工业区的土壤Pb、Cd含量影响较大.采用地积累指数法对土壤质量进行评价,结果显示研究区域内土壤受到Cu、Zn、Pb、Cr轻-中度污染,受到Cd严重污染。土壤中重金属可提取态分析表明,典型工业区土壤中的Zn、Cd及Cu易于通过土壤-植物系统发生迁移,而Pb和Cr比较稳定,不容易发生迁移。植物样品分析结果表明植物中Zn含量较高,植物对重金属的富集能力从高到低依次为ZnCuCrPb。     

典型场地铬(Ⅵ)迁移路径分析及耐铬植物初步筛选

通过对典型铬渣堆存场地铬(Ⅵ)迁移路径分析,说明对含铬(Ⅵ)废物/土壤的处置/修复,阻止铬(Ⅵ)进一步扩散迁移已成为保护地下水资源的当务之急.在实验中初步筛选出高羊茅、芦苇、马特、蓖麻4种耐铬植物,其生长发育受铬(Ⅵ)影响较小,且与微生物协同作用还可有效还原土壤中铬(Ⅵ),为控制铬(Ⅵ)污染场地土壤、地下水污染与大气扬...     

铬污染土壤的微生物修复技术研究进展

介绍了土壤中铬的来源,存在形态,迁移转化及其对生物的危害,并重点阐述铬污染土壤的微生物修复机理:土壤中的Cr(VI)可以在微生物生物吸附、还原作用等作用下降低其生物可利用性和毒性,从而达到铬污染土壤修复的目的。针对微生物修复过程中存在的问题,提出了提高微生物修复铬污染土壤效果的措施,并对铬土壤污染微生物修复的发展趋势进行了展望。     

制革行业土壤铬污染特征及其影响因素

为了解制革场地土壤Cr(Ⅵ)污染情况和分布特征,选取我国3种典型制革企业用地的土壤和污泥样品,分析了制革行业土壤铬污染特征。结果表明:调查的Ⅰ型制革企业场地土壤Cr(Ⅵ)含量最高为48 mg/kg,超过GB 36600—2018《土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准(试行)》筛选值,存在环境风险。调查的Ⅱ型制革企业环保设施完善,场地土壤Cr(Ⅵ)含量低于GB 36600—2018筛选值,土壤Cr(Ⅵ)环境风险低。Ⅱ型制革企业危险废物暂存间污泥总铬含量高达85377 mg/kg, Cr(Ⅵ)含量最高为1455 mg/kg。调查的Ⅲ型制革企业场地泥土混合物总铬含量为1564~28000 mg/kg, Cr(Ⅵ)含量最高为250 mg/kg,相较于Ⅰ型和Ⅱ型制革企业场地,受到严重污染。总体上,制革企业用地土壤铬污染物以Cr(Ⅲ)形态为主,Cr(Ⅵ)形态占比少,不足1%。     

土壤吸附铬的特性及影响因素研究进展

铬污染问题越来越突出,尤其是铬渣的堆存造成严重的土壤铬污染。介绍了铬进入土壤后的存在形态及化学行为,论述了土壤对Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)的吸附特征,着重讨论了土壤吸附铬的影响因素。铬在土壤中的吸附是一个复杂的过程,受多方面因素的影响,土壤对铬的吸附依赖于土壤的类型、土壤物理化学性质,如土壤的矿物特性、有机组成pH、Eh、等,也与外加阴阳离子、有机质等有关。研究土壤吸附铬的影响因素为土壤铬污染治理提供科学依据,今后的研究可结合周围环境对铬污染的影响展开。     

利用壳聚糖溶液探讨黄土中铬(VI)的提取效果研究

铬是环境中一种重要的重金属污染物,大量含铬的废水、废渣随意排放导致土壤、水体和生物遭到不同程度的污染.中国黄土分布面积广泛,本研究以典型的西部黄土为对象,通过室内土柱淋滤试验,以灌水量和示踪铬浓度为控制因子,研究铬在黄土层中的分布、迁移转化规律及黄土对铬的吸附特性.由于壳聚糖的结构中含有大量的-NH2和-OH,因此壳聚糖,它对重金属离子有优良的吸附作用.探讨了吸附时间、壳聚糖浓度、pH、液固比、温度对壳聚糖吸附黄土中Cr(VI)的提取效果.     

难溶态Cr (Ⅵ)对重度铬污染土壤淋洗还原修复效果的影响

通过对某铬渣堆场的重度铬污染土壤进行解吸动力学和难溶态Cr (Ⅵ)还原实验,揭示限制重度铬污染土壤有效修复的关键因素。结果表明:室温下,采用柠檬酸淋洗可显著降低土壤中难溶态Cr (Ⅵ)浓度,将淋洗温度提高至90℃,可进一步显著降低难溶态Cr (Ⅵ)浓度。淋洗后土样中难溶态Cr (Ⅵ)浓度越低,其还原效果越好。供试土样经柠檬酸高温淋洗+FeSO₄高温还原工艺修复后,Cr (Ⅵ)浓度从(1813.2±59.8) mg/kg降至(99.1±8.8) mg/kg。此外,淋洗实验中柠檬酸对难溶态Cr (Ⅵ)的还原可忽略不计;土样中残留的柠檬酸对土壤Cr (Ⅵ)的检测结果无显著影响。研究证明了难溶态Cr (Ⅵ)的还原效果是重度铬污染土壤修复的关键限制因素,结果可为铬污染土壤修复工艺研发提供参考。     

Electrokinetic removal of chromium and copper from contaminated soils by lactic acid enhancement in the catholyte

The electrokinetic removal of chromium and copper from contaminated soils by adding lactic acid in cathode chamber as an enhancing reagent was evaluated. Two sets of duplicate experiments with chromium contaminated kaolinite and with a silty soil sampled from a supeffund site in Califomia of USA and polluted by Cr and Cu, were carried out in a constant current mode. Changes of soil water content and soil pH before and after the electrokinetic experiments, and variations of voltage drop and electroosmosis flow during the treatments were examined. The results indicated that Cr, spiked as Cr(Ⅵ) in the kaolinite, was accumulated mainly in the anode chamber, and some of Cr and metal hydroxides precipitated in the soil sections in contact with the cathode, which significantly increased electrical energy consumption. Treatment of the soil collected from the site showed accumulation of large amounts of Cr and Cu in the anode chamber while none was detected in the cathode one. The results suggested that the two metals either complexed with the injected lactic acid at the cathode or existed as negatively charged complex, and electromigrated toward the anode under a voltage gradient.     

铬渣污染土壤清洗剂筛选研究

以3种不同质地的铬渣污染土壤(A土,B土和C土)为研究对象,探讨了4种清洗剂对污染土壤中Cr的清洗效果,并采用欧盟BCR三步顺序提取法,研究了不同清洗剂对土壤中各形态Cr的去除效果. 结果表明:同一污染土壤上4种清洗剂对总Cr的去除效果差别不大;低浓度清洗剂对Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)的去除效果与去离子水相当;高浓度清洗剂效果优于低浓度清洗剂,且高浓度清洗剂洗出的总Cr主要以Cr(Ⅲ)为主. 同一清洗剂对3种污染土壤的清洗效果为C土>B土>A土. 去离子水主要去除酸可提取态Cr;EDTA-Na₂对酸可提取态和可还原态Cr去除效果较好;柠檬酸去除的是酸可提取态、可还原态和可氧化态Cr;而HCl对各形态Cr都有所去除. 因此,对于酸可提取态和可氧化态Cr含量较高的A土,柠檬酸是最佳清洗剂;而对于酸可提取态Cr占优势的B土和C土,去离子水是最佳清洗剂.      

酸化-电动强化修复铬渣场地污染土壤

为解决常规电动修复方法对Cr污染土壤Cr(T)(总Cr)去除效率低的问题,提出了酸化预处理-电动强化修复技术. 以国内某化工厂铬渣堆放场地Cr污染土壤为研究对象,通过改变土壤酸化条件,分析乙酸和柠檬酸的酸化时间、酸浓度(以c计)对电动修复Cr污染土壤中Cr去除率的影响,并对土壤中Cr的形态进行分析. 结果表明:①酸化预处理-电动强化修复技术可以显著提高Cr污染土壤中Cr的去除率,其中0.9 mol/L柠檬酸酸化5 d组Cr(T)和Cr(Ⅵ)的去除率由对照组的6.23%、19.01%分别升至26.97%、77.66%. ②土壤酸化可以将部分Cr由碳酸盐结合态向水溶态转化,进而提高Cr去除率;在适宜的酸浓度范围内,酸浓度越高,土壤释放的Cr越多,Cr去除效果就越好. ③与乙酸组相比,柠檬酸组Cr的去除率较高,因为柠檬酸本身也是一种络合剂,在酸化作用释放碳酸盐结合态Cr的基础上,柠檬酸能与Cr发生络合作用,进一步提升了Cr的去除率. 电动修复过程中迁移出土壤的Cr主要以醋酸可提取态、可还原提取态和可氧化提取态为主,残留Cr的生物可利用性降低.      

Response of soil catalase activity to chromium contamination

The impact of chromium(III) and (VI) forms on soil catalase activity was presented. The Orthic Podzol, Haplic Phaeozem and Mollic Gleysol from di erent depths were used in the experiment. The soil samples were amended with solution of Cr(III) using CrCl3, and with Cr(VI) using K2Cr2O7 in the concentration range from 0 to 20 mg/kg, whereas the samples without the addition of chromium served as control. Catalase activity was assayed by one of the commonly used spectrophotometric methods. As it was demonstrated in the experiment, both Cr(III) and Cr(VI) have an ability to reduce soil catalase activity. A chromium dosage of 20 mg/kg caused the inhibition of catalase activity and the corresponding contamination levels ranged from 75% to 92% for Cr(III) and 68% to 76% for Cr(VI), with relation to the control. Catalase activity reached maximum in the soil material from surface layers (0–25 cm), typically characterized by the highest content of organic matter creating favorable conditions for microorganisms.     

三种修复剂对铬污染土壤的修复效果

采用淋溶土柱的方式,探讨醋糟、醋糟+腐殖酸、醋糟+不锈钢尾渣三种修复剂对铬污染土壤的修复效果。结果表明:三种修复剂均能促进土壤Cr(Ⅵ)的还原,增强土壤对铬的固定能力,降低土壤的有效铬含量。其中,施加醋糟的效果要优于醋糟与不锈钢尾渣及腐殖酸的配施,且醋糟+不锈钢尾渣的修复效果要优于醋糟+腐殖酸。施加醋糟,Cr(Ⅵ)的还原率可达56.38%,总铬含量可增加95.08%;醋糟+不锈钢尾渣还原率可达47.94%,总铬含量可增加89.66%;醋糟+腐殖酸还原率可达到27.17%,总铬含量可增加39.78%。经过三种修复剂处理,土壤有机质含量及阳离子交换量显著增加,土壤氧化还原电位及有效铬含量显著下降。采用醋糟和醋糟+腐殖酸处理后可降低土壤pH值,而醋糟+不锈钢尾渣可提高土壤pH值。     

某铬渣堆场周边土壤地下水Cr~(6+)污染特征研究

通过采集某铬渣堆场周边不同距离、深度的土壤和地下水样品,研究了铬渣堆场周边土壤、地下水中六价铬的分布特征和污染状况,通过数据分析确定了铬渣堆场周边受铬污染的地下水和土壤的范围及污染程度,判断污染边界,为后续场地污染治理提供了基础资料。结果表明:铬渣堆场周边土壤地下水已受到严重铬污染,必须尽快采取有效措施对其进行治理修复,以保证当地的农业生产和人体健康。