叶面喷施铈硅复合溶胶抑制生菜砷积累效应研究

采用水热合成法,利用正硅酸乙酯和硝酸铈分别制备了二氧化硅和二氧化铈溶胶。通过土培盆栽试验,在广东省汕头市莲花山钨矿区砷污染土壤上种植意大利生菜,研究了叶面喷施不同浓度二氧化硅、二氧化铈以及不同掺杂比的铈硅复合溶胶对生菜地上部生物量、叶绿素含量、砷含量以及生菜地上部砷积累量的影响。结果表明：叶面喷施不同浓度铈、硅溶胶及不同掺杂比的铈硅复合溶胶均可以缓解生菜砷毒害,表现为生菜的地上部鲜重升高了9%～58.8%,砷含量降低了23%～48%。叶面喷施低浓度的二氧化铈掺杂5mmol·L-1二氧化硅复合溶胶可以增加生菜叶片叶绿素含量,进一步提高二氧化硅缓解生菜砷毒害效果。其中以叶面喷施5mmol·L-12%铈掺杂二氧化硅复合溶胶生菜地上部鲜重最高为对照的1.6倍;砷含量最低为对照的51.4%。叶面喷施铈、硅复合溶胶不仅可以降低生菜可食用部位砷浓度,而且可以减少生菜地上部吸收积累砷总量,从而降低了砷通过食物链对人体健康的危害。与传统土壤施用硅肥相比,叶面施用硅溶胶具有经济高效的优点,为土壤砷污染控制提供了一种新的选择。     

零价铁原位控制底泥磷释放及联合磁性分离除磷技术

水体富营养化是常见的世界性水体生态系统障碍问题之一,给人类生产、生活造成了广泛而严重的影响,同时也是造成世界各地结构性缺水的重要原因之一。底泥磷释放是水体富营养化的重要原因,但目前常用的控磷技术往往成本较高,内源磷再释放风险仍然较大。该研究按铁-泥质量比1.00%、3.33%、5.00%、10.00%,分别向富磷底泥投加的铁粉来模拟零价铁控磷过程,通过分析3、7、14、21、28、35d内底泥磷形态的变化趋势,研究零价铁控磷过程及磁性分离除磷技术的应用前景。结果表明:底泥中水溶性磷、弱结合态磷是水体磷元素的主要来源,零价铁对底泥中高生物活性的弱吸附态磷(NH4Cl-P)去除率最高可达75%,对水溶性磷的去除率可达90%以上,向富磷底泥投加零价铁能够原位富集、降低内源磷生物有效性,阻断底泥向水体释磷的过程;零价铁原位控制底泥磷释放主要依赖于零价铁氧化形成的铁离子和铁氧化物与磷酸根的沉淀和共沉淀过程,加入零价铁后水溶性磷和弱结合态磷主要向铁结合态(Fe-P)转化,联合外加磁场后大部分可随铁粉拔出,最终达到安全高效地去除水体和底泥表层中高生物有效性磷的目的。该方法可以有效解决挖掘清淤、疏浚等控磷方法高成本、易反复的问题,为高效原位治理水体富营养化,保障湖泊、水库生态环境安全提供有价值的技术方法。     

基于矿物晶体结构的场地重金属污染土壤结构化固定处置

重金属污染企业搬迁遗留场地的重金属污染问题是当前城市土地安全开发需解决的迫切环境问题。以广州市某钢铁企业搬迁遗留场地重金属污染土壤处置为例，系统研究污染重金属晶体结构化固定过程机制。对遗留场地土壤通过采样调查发现，在场地某些区域的土壤中，重金属Ni和Cd的浓度超过GB 15618-1995《土壤环境质量标准》二级标准，二次开发存在一定的环境风险。通过研发以氧化铝为基质的黏土固定剂，以一定比例与污染土壤混合后压实成型，在1100℃的温度下煅烧，通过X-射线衍射研究发现，烧结体中重金属以尖晶石晶体结构成分的形式固定。进一步采用TCLP毒性浸出程序研究烧结体中重金属的浸出风险，结果发现，烧结体中滤出液中重金属浓度均远低于GB 3838-2002《地表水环境质量标准》三类水标准值，获得烧结体中重金属浸出风险低。实现了重金属污染土壤的无害化处置，对于目前重金属污染企业遗留场地土壤处置具有重要意义。     

农田土壤重金属污染阻控技术研究进展

土壤重金属污染阻控技术主要是指通过化学行为将重金属钝化在土壤中,或利用植物生理作用,喷施各种阻隔剂抑制重金属在植物体内的流动,或通过水分管理、深耕等农艺措施调控重金属进入植物体内的行为。其中,钝化技术主要是向土壤中添加钝化剂,通过吸附、沉淀、络合、离子交换和氧化还原等一系列反应,降低重金属污染物的生物有效性和可迁移性,从而达到修复目的的方法;阻隔技术通常指通过向农作物喷施肥料以调节其生理代谢,从而降低农作物对重金属的吸收或降低重金属向作物可食用部位的转运。而作物从土壤中吸收重金属,不仅取决于土壤中重金属的含量,还受到土壤性质、肥料种类、作物种类、水分条件及耕作制度的影响,因此,合理改善上述条件,可有效抑制重金属活性,降低其生物有效性。土壤重金属污染阻控技术具有处理成本低廉、效果明显、操作简单和不影响农作物生产等优点,是土壤重金属污染治理的重要手段之一,是当前世界范围内的研究热点,亦是一种治理土壤重金属污染的环境友好技术。文章主要介绍和评述了土壤重金属污染阻控技术的原理、类型、技术优点及进展情况,并对今后的研究重点进行了简要的讨论。     

水库疏浚底泥农用对芥菜生长和品质的影响

疏浚底泥重金属污染是限制底泥农用的主要因素。采用土培盆栽试验,研究了底泥与土壤按不同质量比混合,对芥菜生物量、重金属、硝酸盐、维生素C（Vc）、以及可溶性糖含量的影响;并研究了m（底泥）：m（土壤）=2：1时,施加20mg·kg-1的碳酸钙对土壤有效态重金属含量影响,以及对芥菜生物量和品质的影响。结果表明：加入水库底泥可以显著促进芥菜的生长,随着底泥加入比例的增加,芥菜地上部生物量表现出先上升后降低的趋势,以m（底泥）：m（土壤）=2：1芥菜地上部生物量最高,是对照的1.71倍。底泥处理均能显著地增加芥菜地上部重金属含量,其中以全底泥处理芥菜地上部鲜质量Zn、Cd质量分数最高,分别是53.3、0.595mg·kg-1,是食品卫生标准的2.67、2.98倍。施用底泥可以提高芥菜地上部Vc、降低其硝酸盐含量。在m（底泥）：m（土壤）=2：1的土壤上,施入20mg·kg-1的碳酸钙处理可以显著降低土壤有效态重金属质量分数,有效态Cu、Zn、Pb、Cd质量分数分别下降到对照的58.7%、75.4%、59.8%、44.0%,从而有效地降低了芥菜对重金属的吸收积累,施加碳酸钙处理后,芥菜地上部Cu、Zn、Pb、Cd分别下降66.1%、83.2%、70.5%、53.1%。施加碳酸钙处理不仅可以促进芥菜生长还可以提高芥菜品质,与对照相比施加20mg·kg-1的碳酸钙处理后,芥菜生物量、可溶性糖质量分数、Vc质量分数分别增加了3.2%、6.0%、27.5%,而地上部硝酸盐质量分数降低了24.4%。     

铁基生物炭钝化Cd大田试验研究

近年来,稻田Cd污染引起的环境及健康问题日益突出。应用钝化技术对土壤中有效性Cd进行钝化对稻田生态系统中Cd的生物地球化学循环具有重要的理论和实际意义。在广东省韶关市仁化县董塘镇红星村一受Cd污染的稻田上,设置大田试验,研究铁基生物炭对Cd在大田土壤-水稻系统迁移的影响以及对作物产量的影响。试验共设6个处理:(1)空白对照;(2)每一季水稻插秧前,一次性施加1500 kg·hm^-2的普通生物炭;(3)每一季水稻插秧前,一次性施加75 kg·hm^-2的零价铁(Fe0);(4)每一季水稻插秧前,一次性施加1500 kg·hm^-2、ω(Fe)=1%的铁基生物炭(ω(Fe)=1%in Fe-Biochar);(5)每一季水稻插秧前,一次性施加1500 kg·hm^-2、ω(Fe)=3%的铁基生物炭(ω(Fe)=3%in Fe-Biochar);(6)每一季水稻插秧前,一次性施加1500 kg·hm^-2、ω(Fe)=5%的铁基生物炭(ω(Fe)=5%in Fe-Biochar)。结果表明:(1)施用生物炭、铁粉和铁基生物炭土壤钝化调理剂可以增加水稻产量,显著降低籽粒重金属Cd含量;(2)施用铁基生物炭可以显著增加水稻根表铁膜Fe含量,同时显著增加水稻根表铁膜固定的Cd量,抑制重金属Cd向籽粒的运输累积。综合考虑施用成本和钝化效果,对于Cd污染稻田,建议施用1500 kg·hm^-2、ω(Fe)=3%的铁基生物炭材料。