秸秆生物质炭对淹水砖红壤中Cu~(2+)钝化效果的影响

秸秆生物质炭在旱作条件下可通过络合重金属阳离子、提高土壤pH值等途径降低重金属活性和有效性,但是淹水条件下生物质炭对重金属形态的影响研究较少。以30 g·kg~(-1)施用量将不同温度条件下制备的油菜和花生秸秆生物质炭及商品活性炭添加到广东徐闻砖红壤中,并添加5 mmol·kg~(-1)Cu(NO_3)_2和20 g·kg~(-1)葡萄糖,淹水培养49 d,采用连续提取法分级提取不同形态Cu~(2+)并研究其动态变化。结果表明,添加活性炭、400℃条件下制备的油菜秸秆炭和300、400、500℃条件下制备的花生秸秆炭后,淹水培养初期土壤溶液pH值比对照组明显增加,酸溶态Cu~(2+)含量显著降低,还原态和氧化态Cu~(2+)含量有所升高。随淹水时间增加,土壤pH值逐渐降低,导致生物质炭处理土壤中酸溶态Cu~(2+)含量显著升高,生物质炭对Cu~(2+)的钝化效果逐渐减弱并消失,还原态和氧化态Cu~(2+)含量降低。在49 d培养时间内残渣态Cu~(2+)含量变化不大。淹水条件下生物质炭对砖红壤中Cu~(2+)的钝化效果并不持久,甚至由于生物质炭中有机物质分解而产生更多有机酸,导致淹水后期生物质炭处理砖红壤pH值较对照低,反而提高了Cu~(2+)的活性和生物有效性。     

基于粒度的土壤团聚体中砷的形态分布特征

为明确土壤团聚体对砷分布和形态的影响,探讨污染农田中砷的可移动性及其环境风险,采集辽宁省某冶炼厂周边污染与非污染(对照)农田表土,采用湿筛法获得2 mm、2~0.25 mm、0.25~0.053 mm和0.053 mm 4个粒级的团聚体,分析明确了污染与对照土壤团聚体中全砷及污染土壤团聚体中各提取态砷的分布特征。结果表明,污染土壤0.25 mm粒级团聚体含量(78.49%)以及其中砷的分配量(80.83%)均显著高于对照土壤(64.33%、67.8%),其中0.25~0.053 mm粒级团聚体中砷的分配量最高(43.13%)。2 mm、0.25~0.053 mm以及0.053 mm粒级团聚体中各形态砷分布规律一致:残渣态(20.21~99.10 mg·kg~(-1))铁锰氧化物结合态(13.38~26.39 mg·kg~(-1))专性吸附态(5.19~8.86 mg·kg~(-1))非专性吸附态(1.13~2.94mg·kg~(-1))。而2~0.25 mm粒级团聚体中各形态砷为:残渣态(85.91 mg·kg~(-1))专性吸附态(28.48 mg·kg~(-1))铁锰氧化物结合态(25.63 mg·kg~(-1))非专性吸附态(6.00 mg·kg~(-1))。非专性吸附态和专性吸附态砷在0.25 mm粒级团聚体中的含量显著高于0.25 mm粒级团聚体。     

土壤溶解性有机物的动态变化对水溶态铜的影响

目前中国部分地区土壤铜污染严重,耕地点位超标率高达2.1%。重金属毒性及生物有效性由其形态决定,而并非其总量决定。水溶态铜含量活性最高,最容易被植物吸收利用,因而受到广泛关注。秸秆常用于土壤重金属污染原位钝化修复中。秸秆还田后会产生溶解性有机物,这部分周转最快、活性最高的土壤有机质对土壤中水溶态铜含量有重要影响。基于此,本研究选取中国3种地带性土壤(红壤、褐土和黑土),设计添加铜和秸秆的土壤培养试验,温室培养12个月,每4个月取样一次。测定土壤中水溶态铜、溶解性有机碳(DOC)、氮(DON)和溶解性有机物的紫外光谱特性。研究结果表明,(1)红壤、褐土及黑土的秸秆处理中DOC含量较对照显著增加292%—567%,107%—202%,114%—141%。培养后8个月,3种土壤中DON含量较对照显著下降。其中,红壤、褐土及黑土中DON含量下降的幅度分别为88%—90%,47%—93%,62%—88%。在培养的第8—12个月,红壤和褐土的秸秆处理中DON含量较对照分别显著增加28%,22%,说明微生物在激发效应过程中优先利用溶解性有机氮。(2)秸秆处理中溶解性有机物芳香环上取代基种类增加,芳香性增强,分子量增加;随时间推移,3种土壤中溶解性有机物的芳香性及分子量随时间逐渐下降。(3)由于溶解性有机物对铜离子的络合作用,有机物加入后3种土壤中水溶态铜含量较对照显著增加;多元线性逐步回归分析结果表明:在3种土壤中,DOC含量与水溶态铜含量呈显著正相关。该研究表明,相比于溶解性有机物的紫外光谱性质,溶解性有机物的含量对水溶态铜含量的影响更大。     

文山三七(Panax notoginseng)种植区三七与土壤中Pb、Cd、Cu和Zn的分布特征及评价

为了调查文山州三七(Panax notoginseng)主要种植区(丘北县、砚山县、文山县和广南县)土壤和三七Pb、Cd、Cu和Zn含量,通过GPS定位采集三七根区0~15 cm深度土壤样品和三七样品各30个,分析土壤中重金属总量和不同形态含量及三七中对应重金属含量,并进行空间分布分析。结果表明:(1)土壤Pb、Cd、Cu和Zn平均含量分别为55.56、0.36、43.53和119.62 mg·kg~(-1),超标率分别为6.67%、53.3%、13.33%和0。各形态Pb、Cu和Zn含量表现为残渣态有机物结合态铁锰氧化物结合态碳酸盐结合态可交换态。各形态Cd含量表现为铁锰氧化物结合态残渣态碳酸盐结合态有机物结合态可交换态。(2)三七和土壤Pb、Cd、Cu和Zn总量和不同形态含量均以丘北县最高,广南县最低。(3)三七根系Pb、Cd、Cu和Zn平均含量分别为2.93、0.35、5.21和11.11mg·kg~(-1),三七植株各部位重金属含量表现为根系剪口茎叶花果。调查区三七和土壤重金属含量存在空间差异,且以土壤Cd污染为主,应采取一定措施降低三七Cd含量。     

子牙新河下游湿地土壤重金属垂直分布及形态特征

2014年秋季在子牙新河下游湿地采集柱状土壤样品,分析了Cd、Zn、Cu、Pb的垂向分布特征,利用Tessier连续浸提法,分析了典型湿地N1、N3、B3的重金属形态.研究结果表明,Cd、Zn、Cu、Pb含量垂向分布差异性比较大,波动幅度比较大,多数点位Cd、Cu、Zn在11—19 cm深度处出现峰值,可能与过去金属的输入和周期性淹水有关.Zn、Cu、Pb形态分布为残渣态铁锰氧化物结合态有机物结合态可交换态碳酸盐结合态,Cd形态分布为铁锰氧化物结合态可交换态残渣态有机物结合态碳酸盐结合态,Cd的生物有效性较高.湿地淹水条件影响到湿地重金属Cd的交换态和铁锰氧化物结合态的垂直分布.Cd主要以铁锰氧化物结合态的形式存在于湿地土壤中,其百分含量占53.2%,而重金属Zn、Cu、Pb主要以残渣态的形式存在于湿地土壤中,其百分含量均高于60%.根据风险评价编码法(RAC)对重金属的化学形态进行风险评价,风险顺序为:CdZnCuPb,因此重金属Cd应引起足够的重视.     

零价铁与腐殖质复合调理剂对稻田镉砷污染钝化的效果研究

稻田土壤环境中,重金属镉和类金属砷的行为受pH和Eh的影响强烈,这导致了稻田镉砷复合污染治理难度大。该研究研制了零价铁与腐殖质(质量比为12.5?87.5)的复合土壤调理剂(简称复合调理剂),在水稻早稻和晚稻种植前,分别向试验小区施加零价铁、腐殖质、复合调理剂,研究稻田镉砷的同步钝化效果。结果表明,与对照(不施加零价铁与腐殖质中的任何一种)相比,施加2 250kg·hm-2复合调理剂,水稻各部位砷和镉的质量分数显著降低,早稻稻米中镉质量分数从(0.35±0.04)mg·kg~(-1)下降至(0.19±0.04)mg·kg~(-1),总砷从(0.99±0.11)mg·kg~(-1)下降至(0.38±0.04)mg·kg~(-1);晚稻稻米镉从(0.50±0.05)mg·kg~(-1)下降至(0.25±0.02) mg·kg~(-1),总砷从(1.14±0.15) mg·kg~(-1)下降至(0.48±0.07) mg·kg~(-1);单独施加腐殖质,早稻和晚稻稻米总镉质量分数下降至(0.30±0.11)mg·kg~(-1)和(0.34±0.02)mg·kg~(-1),总砷下降至(0.68±0.05)mg·kg~(-1)和(0.83±0.01)mg·kg~(-1);单独施加零价铁,早稻和晚稻稻米总镉质量分数分别下降至(0.32±0.01) mg·kg~(-1)和(0.49±0.02) mg·kg~(-1),总砷下降至(0.48±0.03)mg·kg~(-1)和(0.64±0.13) mg·kg~(-1)。施加复合调理剂可改善土壤理化性质,水稻产量、土壤pH值、水稻根表铁膜中铁、镉和砷的含量显著升高;而土壤孔隙水中亚铁离子、镉离子和三价砷离子的浓度,土壤中磷酸盐提取态砷和二乙基三胺五乙酸(DTPA)提取态镉的含量则显著下降。其中,施加复合调理剂对土壤磷酸盐提取态镉的降低率(早稻和晚稻分别为37.8%和34.1%)远高于单独施加零价铁和腐殖质的降低率的总和(早稻和晚稻分别为15.1%和12.3%),表明零价铁和腐殖质之间的交互作用对抑制镉进入水稻具有协同作用。零价铁与腐殖质复合调理剂具有同步钝化稻米镉砷的功能,可改良土壤,对环境友好。     

两种油料作物秸秆生物炭对土壤中铅的钝化修复

随着经济的发展和工业化进程的加快,土壤重金属污染问题日益严重,而利用比表面积大、孔隙结构丰富的环境友好型材料生物炭对重金属污染土壤进行钝化修复具有重要的现实意义。采用人工模拟铅污染土壤进行培养试验,以3%的比例分别施加油菜(Brassica campestris L.)秸秆生物炭(BRS)和胡麻(Sesamum indicum)秸秆生物炭(BFS),研究了两种生物炭对铅污染土壤中Pb形态变化的影响。通过施加生物炭后土壤pH、阳离子交换量(CEC)、土壤有机质(SOM)的变化,结合扫描电镜(SEM)、Brunauer-Emmett-Teller(BET)比表面积及孔径分析和X射线衍射(XRD)等表征手段对生物炭进行形貌和结构分析,探讨了两种生物炭对土壤铅的形态转化影响机制,为生物炭修复铅污染土壤提供科学依据。结果表明,与对照组相比,施加BRS和BFS后土壤pH值分别升高了0.79和0.98,CEC分别升高了13.97 cmol·kg~(-1)和15.92 cmol·kg~(-1),SOM分别升高了31.031 3 g·kg~(-1)和36.247 7 g·kg~(-1),但均未达到显著性差异;碳酸盐结合态铅含量降幅最为显著,分别为10.89%和9.7%,可交换态、铁锰氧化物结合态和有机态铅含量略有降低,而残渣态铅含量增幅较大,分别达到了18.01%和17.56%。铅形态变化是土壤pH升高、CEC及SOM含量增加共同作用的结果。可交换态、碳酸盐结合态铅含量与土壤pH、CEC、SOM达到极显著相关。综上,两种生物炭对铅污染土壤具有良好的钝化修复效果。     

贵州草海湿地不同水深梯度下沉积物铁形态分布特征

为了研究水文条件对湿地沉积物中铁赋存形态分布的影响,采用Tessier五步连续提取法对贵州草海不同水深梯度下沉积物中铁各形态进行研究.结果表明,草海湿地沉积物中总铁含量在22.8—46.2 g·kg~(-1)之间,平均值为37.06 g·kg~(-1),随着水深升高整体呈下降趋势.草海湿地沉积物中,各形态铁含量大小为残渣态(RES-Fe:7.16—41.22 g·kg~(-1))有机结合态(OM-Fe:1.68—13.94 g·kg~(-1))铁锰氧化物结合态(RED-Fe:2.29—6.96 g·kg~(-1))碳酸盐结合态(CARB-Fe:0.004—0.095 g·kg~(-1))可交换态(EXC-Fe:0.002—0.004 g·kg~(-1));各形态铁含量对水深变化响应不一致,RES-Fe、EXC-Fe和Tot-Fe含量随水深加深而减少,RED-Fe和OM-Fe含量随水深加深而增高,CARB-Fe含量无明显变化规律;水文条件影响铁形态组成,季节性积水的S1和S2样点铁含量较高,仅以RES-Fe为主,占总量的87%—91%,而积水较深且长期淹水的S3和S4铁含量较低,以OM-Fe和RES-Fe为主,二者之和占总量的81%—85%.湿地沉积物中铁含量及其形态组成分布会因为水深变化而不同,铁的生物有效性也会因此发生改变,抬升水位有利于提高铁的生物有效性.     

矿物质钝化剂对铅铜复合型污染土壤的修复作用

为了重金属污染土壤的修复提供参考,以惠阳区某铅锌矿废渣场附近土壤为研究对象,采用人工合成的含多种成分(主要为Ca_2Al_2SiO_7、Ca_2Mg Si_2O_7和Ca_3MgSi_2O_8)的矿物质钝化剂为修复材料,研究其对铅、铜复合型污染土壤p H、重金属浸出浓度、铅和铜的形态及矿质元素(K、Ca、Mg和Si)含量的影响。试验结果表明:该矿物质钝化剂的施用升高了0.33~2.62个单位的土壤p H值,对土壤修复持效性好;在施用量为4 g·kg~(-1)时,钝化剂对Pb和Cu的稳定效率高达100%;钝化剂的施用使弱酸提取态Pb和Cu的含量分别减少了39.01%~44.02%和46.71%~53.07%,降低了重金属在土壤环境中的生物有效性;添加矿物质钝化剂使土壤中有效钾、有效硅、交换性钙和交换性镁的含量增加。由相关性分析可知,矿质元素含量与弱酸提取态重金属之间呈显著负相关关系(P0.05)。因此,该矿物质钝化剂能抑制土壤酸化,降低土壤中铅和铜的生物有效性,对铅、铜复合型污染土壤具有很好的修复作用。     

巯基-蒙脱石复合材料对不同程度Cd污染农田土壤修复研究

为研究巯基-蒙脱石复合材料对重金属镉不同污染水平农田土壤的钝化效果,通过盆栽和大田试验,对不同Cd污染水平土壤中施加巯基-蒙脱石复合材料及巯基混合修复材料,并种植小白菜(Brassica chinensis)。结果表明,(1)向镉高污染水平(Cd 3.25 mg?kg~(-1))土壤施加0.1%、0.5%、1%、2%巯基-蒙脱石复合材料后,小白菜Cd含量分别降低27.2%、62.8%、73.0%和88.4%,且当添加量为1%时,小白菜Cd含量为0.19 mg?kg~(-1),低于《食品安全国家标准》(GB2762—2012)中的限量值0.2mg·kg~(-1);同时当添加量为1%、2%时,土壤Cd水溶态含量分别比空白对照降低18.2%、12.4%,Cd离子交换态含量分别比空白对照降低23.8%、28.6%。(2)按0.5%、1%、2%添加巯基混合修复材料后,镉高污染水平土壤中小白菜Cd含量分别降低41.4%、69.1%、80.6%;镉中污染水平(Cd 1.43 mg?kg~(-1))土壤中小白菜Cd含量分别降低47.5%、72.1%、85.2%;镉低污染水平(Cd 0.62 mg?kg~(-1))土壤中小白菜Cd含量分别降低18.3%、52.5%、79.4%。后效试验表明,在种植第二季小白菜时,修复材料的钝化效果仍然相当显著。田间试验表明,添加修复材料显著降低了小白菜对Cd的累积。由此说明,钝化材料降低了土壤中Cd的活性,有效地固定了土壤中的Cd,抑制了小白菜对镉的吸收。该研究可为不同程度Cd污染农田钝化修复技术提供新的途径。     

凹凸棒粘土对镉污染农田的原位钝化修复效果研究

原位钝化修复在重金属污染土壤修复中有着不可替代的作用,而修复材料在污染农田中的长期应用效果一直是人们关注的焦点。通过野外大田钝化修复试验,研究了不同添加剂量(0、1.25、1.75、2.50、3.25 kg·m~(-2))凹凸棒粘土对镉(Cd)污染土壤理化性质及对水稻(Oryza sativa L.)和小麦(Triticum aestivum L.)吸收Cd的影响,采用梯度扩散薄膜技术(DGT)评价修复前后土壤中生物可利用态Cd含量的变化。结果表明,施用凹凸棒粘土显著抑制水稻和小麦籽粒中Cd富集量,第一季降幅分别为68.8%~83.3%与54.7%~75.5%,其中2.5 kg·m~(-2)施加剂量对Cd污染土壤的修复效果最佳。施加凹凸棒粘土同样抑制了作物对Zn、Ni等其他重金属的吸收,而对Se吸收影响并不显著。施加凹凸棒粘土显著提高了土壤p H、阳离子交换量(CEC)和土壤细颗粒含量,相关性分析表明,水稻和小麦籽粒中Cd含量与土壤p H呈极显著负相关性(相关系数分别为-0.72和-0.64),推测土壤p H的升高是导致水稻、小麦籽粒中重金属含量降低的一个重要原因。不同施用量凹凸棒粘土均在一定程度上降低了土壤DGT提取态Cd含量,分别下降了82.8%、85.1%、84.4%和67.1%。连续3年原位钝化修复效果跟踪观察结果表明,凹凸棒粘土可持续降低水稻和小麦籽粒中Cd含量,1.25 kg·m~(-2)和1.75 kg·m~(-2)处理组产出的水稻籽粒中Cd含量由2014年的0.140 mg·kg~(-1)与0.215 mg·kg~(-1)分别降低为2016年的0.094 mg·kg~(-1)和0.120 mg·kg~(-1)。综上,凹凸棒粘土在修复Cd污染农田土壤方面具有广阔的应用前景。     

胡敏素和磷酸盐联用对土壤中铜的钝化

本文研究了胡敏素和磷酸二氢钾(KH_2PO_4)单独施用以及胡敏素和KH_2PO_4联用等不同情况下,污染土壤中重金属Cu形态的动态变化;采用TCLP(Toxic characteristic leaching procedure)法评价了不同配比钝化剂对污染土壤中Cu的钝化作用,以土壤中典型的根系分泌物酒石酸作为重金属解吸剂来模拟研究土壤中小分子有机酸对Cu钝化后的产物形态变化的影响.结果表明,土壤添加胡敏素和KH_2PO_4能够不同程度地升高土壤pH值,二者联用使酸性土壤pH值从4.90升高到5.22—5.30;添加不同比例的胡敏素和KH_2PO_4均降低了土壤TCLP提取态和酸提取态Cu含量,且P/Cu摩尔比为4∶1时,土壤TCLP提取态和酸提取态Cu含量分别降低了67.8 mg·kg~(-1)和104.5 mg·kg~(-1),而残渣态的Cu含量增加了17.3 mg·kg~(-1).胡敏素和KH_2PO_4联用的效果显著优于二者单独使用;土壤溶液中存在的根系分泌物成分酒石酸对土壤中的Cu具有解吸作用,解吸率随酒石酸浓度增加而提高.胡敏素和KH_2PO_4的联用减少了Cu的解吸,降低了Cu的迁移性.     

镉在海雀稗体内的分布及化学形态特征

通过盆栽试验,研究了不同浓度(0、1、10、50、100、200 mg·kg~(-1))镉处理下,海雀稗地上部与地下部的生物量受镉胁迫的影响及其体内镉的富集特征,进一步分析低镉处理(1 mg·kg~(-1))和高镉处理(50 mg·kg~(-1))镉在海雀稗根、茎、叶中的化学形态及根、叶中镉的亚细胞分布特征.结果表明,镉浓度≤50 mg·kg~(-1),海雀稗地上部、地下部生物量和耐性系数都未显著下降,海雀稗根部对镉的积累远大于地上部分;海雀稗根系细胞壁中镉含量分配比例50%,其次为可溶部分,高镉处理中细胞壁、可溶部分中镉的分配比例比低镉处理增加6.14%、0.32%,细胞膜部分和原生质体部分镉分配比例下降;海雀稗镉形态主要为氯化钠、醋酸提取态,高镉处理降低了毒性较高的水提取态和乙醇提取态的比例总和,根中氯化钠和盐酸提取态,茎、叶中醋酸提取态、氯化钠提取态增加.研究表明,海雀稗中毒性较低、活性较弱的盐酸提取态、醋酸提取态和氯化钠提取态Cd分配比例增加,根中细胞壁固持和液泡区隔化可能是海雀稗应对镉胁迫的重要耐性机制.     

贵州草海不同土地利用方式表层土壤重金属污染现状评估

土壤重金属污染问题日益加剧,而土壤重金属来源解析及污染评价对其污染防治具有重要意义.以贵州草海沼泽地、耕地和林地表层土壤(0—20 cm)为研究对象,采用电感耦合等离子发射光谱仪(ICP-OES)和原子荧光测定仪(AFS)测定土壤中Zn、Cr、Pb、Ni、Cu、As等6种重金属元素含量,并对其进行源解析及污染现状评估.结果表明,草海整体研究区表层土壤元素含量为Zn(144.75 mg·kg~(-1))Cr(93.03 mg·kg~(-1))Pb(45.33 mg·kg~(-1))Ni(45.08 mg·kg~(-1))Cu(29.48 mg·kg~(-1))As(25.19 mg·kg~(-1)),其中Zn、Pb、Ni、As含量高于贵州背景值,分别高于背景值的45.48%、28.78%、25.97%、15.29%.元素As在耕地和林地,元素Cr、Cu、Pb在沼泽地和林地,以及元素Zn在沼泽地、耕地和林地都具有显著差异(P0.05),而Ni在3种土地利用方式中均无显著差异(P0.05).3种土地利用方式中,元素Zn、Pb、Ni、As可能主要来源于工业、农业、交通运输等人为源,而Cr、Cu来源于母岩风化、植被凋落物等自然源.土壤重金属污染评价表明,贵州草海不同土地利用方式表层土壤重金属污染处于轻微状态,未造成严重的潜在生态风险.本研究能够为贵州草海土地利用的合理规划、土壤资源保护和重金属污染防治提供数据支持.     

氮肥形态对李氏禾富集铜的影响及生理响应

土壤重金属污染是环境和生态领域研究的热点及难点。超富集植物受到土壤各种特性的影响,需要采取强化措施来提高植物修复效率。该文旨在加深对李氏禾(Leersia hexandra Swartz)累积铜的认知,为植物修复铜污染土壤提供理论数据。在土壤中铜污染水平分别为低(100 mg·kg~(-1))、中(300 mg·kg~(-1))、高(500 mg·kg~(-1))时,研究不同氮肥(NH_4)_2SO_4、CO(NH_2)_2、Ca(NO_3)_2、NH_4NO_3处理对超富集植物李氏禾累积铜、植物生长的影响以及生理响应,氮肥按肥土质量比0.3‰以水溶液的形式每周添加1次,李氏禾生长两个月后,收获,进行植株分析。结果表明:在土壤铜污染水平为500 mg·kg~(-1)时,施加Ca(NO_3)_2后李氏禾根、茎、叶中的铜富集量达到最大,分别为6 167.15、1 251.99和975.92 mg·kg~(-1),约为对照处理组的2.5~4.0倍,相对于其他各氮肥处理和对照组差异达显著。在低、中、高Cu污染水平下,施加(NH_4)_2SO_4处理组李氏禾株高均显著高于其他处理组,分别为68.5、65.2和65 cm;CO(NH_2)_2组李氏禾生物量分别为12.75、13.45和11.63 g·10 plants-1;叶绿素质量浓度分别为24.139、22.615、23.752 mg·L~(-1);可溶性蛋白质量分数分别为21.704、23.506和20.940 mg·g~(-1);金属硫蛋白质量分数分别为9 131.06、10 014.02和11 018.04 pg·g-1,均高于其他处理组;而NH_4NO_3处理组李氏禾叶片中丙二醛(MDA)物质的量浓度最少,分别为0.893、0.957和0.859mmol·L~(-1),有效地缓解了铜对李氏禾的损伤。因此,适量施加氮肥可以有效提高李氏禾的生物量以及根、茎、叶各部分铜累积量,增强了李氏禾对铜污染土壤的修复效果。     

生物炭与磷肥配施对棕壤中Cd形态及其有效性的影响

通过实验室模拟Cd污染棕壤,探讨单施不同量(20和40 g·kg~(-1))花生秸秆生物炭(PB)和棉花秸秆生物炭(CB)、20 g·kg~(-1)磷肥(P)以及两者配施对污染土壤p H值及5种形态Cd含量变化的影响,分析生物炭、磷肥及其联合作用对棕壤Cd生物有效性的影响机制。结果表明,单施磷肥可显著降低土壤p H值(较CK降低14.64%),单施生物炭以及两者配施均可提高土壤p H值(较CK增加0.99%~24.67%),以单施40 g·kg~(-1)花生生物炭处理土壤p H值增幅最显著。单施磷肥显著降低土壤可交换态、碳酸盐合态和铁锰氧化物结合态Cd含量,增加有机结合态和残渣态Cd含量;单施生物炭和配施处理均可使土壤可交换态Cd含量显著减少,碳酸盐结合态Cd含量显著增加(49.76%)。在相同施炭量(20 g·kg~(-1))下,配施处理土壤有效态Cd含量的降幅高于单施处理,且花生秸秆生物炭与磷肥配施处理效果优于棉花生物炭与磷肥配施,Cd活性系数分别为0.150和0.236,即20 g·kg~(-1)花生秸秆生物炭+20 g·kg~(-1)磷肥(P+PB_2)混合处理最有利于降低土壤Cd生物有效性。     

稻季磷锌处理对水稻和伴矿景天吸收镉的影响

超积累植物与农作物轮作或间套作是实现重金属污染土壤边生产边修复的重要方式。通过水稻和伴矿景天(Sedum plumbizincicola)轮作的盆栽试验来研究Cd污染酸性红壤上稻季增施P和Zn对水稻和后茬伴矿景天吸收Cd的影响。结果表明,稻季高P处理(400 mg·kg~(-1))土壤CaCl_2提取态Cd含量较对照(100 mg·kg~(-1))有所降低,水稻秸秆Cd含量无明显影响,但秸秆向籽粒的转运系数显著降低;稻季Zn处理降低了土壤CaCl_2提取态Cd含量,糙米Cd含量由0.21 mg·kg~(-1)(对照)降低至0.15 mg·kg~(-1);稻季增施P和Zn对后茬伴矿景天生长及地上部Cd含量未产生明显影响;Zn处理促进了稻米和伴矿景天对Zn的吸收。稻季适当增施P和Zn降低了水稻Cd积累风险,而对后茬伴矿景天Cd吸收修复无影响,可作为Cd污染土壤水稻与伴矿景天轮作边生产边修复的调控手段。     

喀斯特山地Ni-Mo废弃矿区周围镉污染及农作物富集特征

为研究典型喀斯特山地贵金属矿区耕地土壤重金属镉污染,及上附农作物的富集特征.选取遵义某Ni-Mo矿区为研究对象,采集了周边耕地土壤及农作物样品.采用ICP-MS检测其中Cd的含量,利用改进型连续提取法分步提取重金属形态,并评价土壤污染和农作物的富集水平.结果显示,研究区土壤Cd的平均含量为1.68 mg·kg~(-1),且在旱地和水田土壤中含量分别为1.57 mg·kg~(-1)和2.16 mg·kg~(-1).残渣态是主要的存在形式,水田土壤酸溶态高于旱地.农作物中Cd的含量范围为0.022—1.276 mg·kg~(-1),其含量变异系数在0.19—0.73之间,属中高度变异.评价结果表明研究区耕地土壤普遍存在Cd的污染,不同耕地使用方式影响农作物对Cd积累.6种农作物对Cd的生物富集系数都小于1,其中主食类农作物的生物富集作用小于副食类;此外Cd在农作物辣椒中存在富集现象,在水稻中程度较低.     

柠檬酸对生物炭钝化污染土壤中重金属稳定性的影响

为了研究生物炭(BC)对重金属复合污染土壤的钝化效果以及环境条件变化后钝化产物的稳定性.在受Cd、Pb和Zn污染的土壤中添加不同比例的生物炭进行土培实验,两个月后,添加不同浓度的柠檬酸模拟植物根际环境条件,分析土壤环境条件变化后重金属钝化产物的稳定性.结果表明,与对照组相比,添加生物炭(5%和8%)显著提高了土壤的pH值、阳离子交换容量(CEC)、土壤有机质(SOM),而有效态重金属和重金属毒性浸出浓度均显著降低,且后者低于其国际标准.添加柠檬酸后,土壤pH值随柠檬酸浓度的增加呈现下降趋势;生物炭的添加比例一定时,有效态Cd(DTPA-Cd)和Cd的毒性浸出浓度(TCLP-Cd)随柠檬酸浓度的增加呈现先降低(2 mmol·kg~(-1))后升高(10、20 mmol·kg~(-1))的趋势,而有效铅(DTPA-Pb)和有效态锌(DTPA-Zn)随柠檬酸浓度的增加而上升.柠檬酸浓度一定时,有效态重金属和重金属毒性浸出浓度随生物炭的添加比例的增加而降低,当生物炭的添加比例大于5%时,TCLP-Cd和TCLP-Zn虽有所上升(与无柠檬酸相比),但均低于其国际标准.可见,生物炭可对重金属污染土壤进行有效修复,但随着环境条件的变化,被钝化的重金属会发生解吸和溶解释放,从而增强其生物有效性和环境风险,但当生物炭的添加比例较高时,会一定程度抑制重金属的解吸和溶解释放,Cd和Zn的环境风险仍处于可接受的安全水平.     

水稻秸秆生物炭对污染土壤中镉生物有效性的影响

为探索生物炭对污染土壤中镉的钝化效果,采用室内培养的方法,研究了质量分数分别为0.5%、1.5%和3.0%的水稻秸秆生物炭(400℃热解)对镉污染土壤中DTPA(二乙基三胺五乙酸)提取态镉含量的影响及镉随时间的变化规律,探究土壤pH与有机碳含量与土壤DTPA提取态镉含量的相关关系,并选择3.0%生物炭进行玉米盆栽试验以探讨生物炭施入污染土壤后对玉米生长及其吸收富集重金属镉的影响。研究结果表明:添加0.5%生物炭总体上降低了土壤中DTPA-Cd含量,但效果不显著(P0.05);添加1.5%和3.0%生物炭都显著降低了土壤DTPA-Cd含量(P0.05),且添加3.0%生物炭降低效果最佳。生物炭可通过提高酸性土壤pH值以及有机碳含量来降低镉的生物有效性。在为期63 d的土培试验过程中,土壤DTPA-Cd含量在初期的降低速率最快,之后又小幅度上升,在10 d后达到动态平衡。在为期7周的玉米盆栽试验中,生物炭极显著提高了玉米生物量、降低地上部的镉含量,并抑制其对镉的富集作用(P0.01),同时也显著降低了地下部镉含量,并抑制其对镉的富集作用(P0.05);与对照相比,施用质量分数为3.0%的生物炭使得玉米地上部和根部镉含量的降低幅度分别为60.58%、25.43%。从转移系数来看,生物炭可显著抑制镉从玉米根部转移到地上部(P0.05),转运系数降低47.22%。本试验结果显示,在重金属污染土壤中投加生物炭可显著降低镉的生物有效性,减弱了土壤重金属镉对食品安全的负面影响。