海泡石及其复配材料钝化修复镉污染土壤

选取湖北大冶Cd污染土壤,采用室外盆栽实验,研究了海泡石、酸改性海泡石以及二者与石灰、磷酸盐配合使用对油菜生物量、体内Cd含量以及土壤pH和有效态Cd含量的影响。结果表明,不同钝化剂处理均能有效提高油菜地上部和根部生物量,最大分别提高1.03和1.43倍,复合处理以及改性海泡石单一处理的增产效果优于海泡石单一处理。不同钝化剂处理均能显著降低油菜地上部和根部Cd含量,最大分别降低66.40%和22.68%。钝化剂复合处理比单一处理对降低油菜Cd吸收的效果显著,6%的钝化剂添加量较为合适。钝化剂复合处理以及海泡石单一处理均能显著提高土壤pH。不同钝化剂处理均能显著降低土壤有效态Cd含量,钝化剂复合处理对土壤Cd有效性的影响要比单一处理显著。综合实验结果,海泡石与磷酸盐复合处理对土壤Cd污染的钝化修复效果最佳。     

污灌区镉污染土壤钝化修复及其生态效应研究

采用盆栽试验,研究了海泡石对Cd污染污灌区土壤的钝化修复效应及其对土壤环境质量的影响.结果表明,施用海泡石显著地降低了土壤有效态Cd含量(P<0.05),可交换态Cd比例下降了0.8%~3.8%,而残渣态Cd比例增加了0.5%~9.8%.投加海泡石明显地促进菠菜生长,与对照相比,地上部和根部干重分别增加了0.94~2.11倍和1.63~5.21倍.添加海泡石后,土壤过氧化氢酶、脲酶和蔗糖酶的活性分别增加了5.1%~15.4%、14.2%~28.8%和23.5%~34.0%,细菌和真菌的数量分别增加了15.5%~91.7%和45.6%~96.5%.菠菜体内Cd含量、富集系数和转移系数随土壤中海泡石添加量的增加而降低,与对照相比,地上部和根部Cd含量分别降低了19.9%~45.6%和51.2%~70.2%,且在海泡石投加浓度达到5%时,菠菜可食部Cd含量达到国家食品卫生标准的要求.     

海泡石和磷酸盐对镉铅污染稻田土壤的钝化修复效应与机理研究

采用盆栽实验,研究了海泡石、酸改性海泡石以及二者与磷酸盐联合使用对镉铅复合污染稻田土壤的钝化修复效果,并通过培养实验和重金属形态分析探讨了不同钝化剂处理的作用机理。结果表明：添加海泡石可以显著提高污染土壤pH值,而磷酸盐和改性海泡石则对土壤pH值无显著影响。钝化处理能显著降低土壤TCLP提取态Cd、Pb的质量分数,最大降低率分别可达23.3%和47.2%,钝化剂复配处理对土壤TCLP提取态重金属的抑制效果优于单一处理。施用海泡石和磷酸盐,通过提高土壤pH值、物理化学吸附以及生成矿物沉淀等作用,可以促进污染土壤中的Cd、Pb由活性高的交换态向活性低的残渣态转化,从而显著降低Cd、Pb的生物有效性和迁移能力。添加钝化剂可以显著提高水稻各部位的产量,稻谷和稻草的最大增产率分别为34.3%和26.6%;钝化剂复配处理对水稻的增产作用明显优于单一处理。施用钝化剂可以显著降低水稻各部位的Cd、Pb质量分数,最大可使精米的Cd、Pb质量分数分别降低35.8%和40.9%,钝化剂复配处理对水稻吸收Cd、Pb的抑制作用明显优于单一处理,海泡石和磷酸盐复配处理中精米的Cd、Pb质量分数符合国家食品卫生标准要求。综合分析不同钝化处理的增产作用、降低作物Cd、Pb吸收以及土壤Cd、Pb可迁移性的作用可知,海泡石与磷酸盐复配处理对稻田土壤Cd、Pb复合污染的钝化修复效果最佳。     

不同锰处理对镉胁迫下2种油菜重金属累积和根系形态的影响

采用水培试验,研究Cd胁迫(10μmol·L~(-1))条件下,不同浓度Mn(0,0.1,1,10,100μmol·L~(-1))处理对2种镉累积能力不同的油菜生物量、Cd和Mn含量以及根系形态参数的影响。结果表明,与正常营养处理Mn1相比,缺Mn和Mn过量处理显著降低2种油菜的地上部和镉低积累油菜"华骏"的根部生物量,而对普通油菜"寒绿"的根部生物量没有显著影响。与Mn1处理相比,缺Mn处理下2种油菜的Cd累积总量和"华骏"地上部Cd含量显著降低;Mn过量处理下2种油菜根部和地上部Cd含量均呈升高趋势,2种油菜的Cd累积总量无显著变化或显著降低。随Mn处理浓度升高,2种油菜地上部和根部Mn含量显著升高,缺Mn处理下2种油菜根部的Mn含量低于Mn缺乏的临界值。与Mn1处理相比,缺Mn处理下"华骏"的根长、表面积、体积、平均直径和根尖数显著降低;Mn过量处理下"寒绿"的根长以及"华骏"的根系表面积、体积显著降低;缺Mn处理下2种油菜细根表面积所占的比例增加,粗根表面积比例降低;Mn过量时,"寒绿"的粗根表面积比例增加,细根比例降低,而"华骏"则相反。总的来看,缺Mn处理影响油菜根系和地上部生长,减少地上部Cd含量和植株Cd累积总量;Mn过量处理下油菜生长也受到抑制,但是油菜地上部和根部Cd含量有所升高;2种油菜的根系形态学参数在不同Mn处理下变化规律不同,表现出不同的响应策略。     

Cd-Pb复合污染土壤钝化修复效率与生物标记物识别

为验证重金属钝化修复效率与植物生理生化特征的关系,采用盆栽试验研究了在Cd-Pb复合污染土壤中添加海泡石后,水稻幼苗叶片和根系中SOD(超氧化物歧化酶)活性、POD(过氧化物酶)活性、w(SP)(SP为可溶性蛋白)、C_MDA(丙二醛含量)、叶片光合色素含量以及稻草和糙米中w(Cd)、w(Pb)的变化情况. 结果表明:添加海泡石后,水稻幼苗叶片和根系SOD活性、根系POD活性均随海泡石添加量的增加呈先增后降趋势,叶片POD活性随海泡石添加量的增加而增大,其中,当海泡石添加量为1.0%时,其最大增幅达33.6%;与之相反,叶片C_MDA、叶片和根系w(SP)均随海泡石添加量的增加而降低,分别比对照处理降低8.0%~30.0%、6.3%~22.3%和17.7%~25.5%. 不同添加量海泡石处理下,稻草和糙米中w(Pb)分别降低20.5%~43.6%和18.7%~43.5%,w(Cd)分别降低8.3%~23.9%和21.2%~55.2%. 幼苗w(Chl)(Chl为叶绿素)、w(SP)与糙米w(Cd)之间,以及叶片C_MDA与糙米w(Cd)、w(Pb)间均呈显著正相关(P<0.05),而叶片POD活性与糙米w(Cd)之间呈极显著负相关(P<0.01),水稻幼苗叶片w(Chl)、w(SP)、C_MDA和POD活性可以作为评估海泡石钝化修复Cd-Pb复合污染钝化修复效率的分子生物标记物.      

海泡石对镉-铅复合污染钝化修复效应及其土壤环境质量影响研究

通过盆栽试验,开展了海泡石钝化修复Cd-Pb复合污染土壤对p H、重金属形态含量、水稻体内重金属累积特征以及土壤酶活性和微生物数量的影响研究.结果表明,添加海泡石提高了土壤p H值,污染土壤中Cd和Pb由活性较高的可提取态向活性低的有机结合态、铁锰氧化物结合态以及残渣态转化,可溶态Cd和Pb含量分别较对照降低了1.4%~72.9%和11.8%~51.4%.水稻体内各部分重金属含量总体上随海泡石含量增加而减少.与对照相比,水稻茎、叶、糙米和稻壳中Cd含量最大可降低39.8%、36.4%、55.2%和32.4%,而相对应部位的Pb含量最大降幅也分别达到了22.1%、54.6%、43.5%和17.8%.添加海泡石后在一定程度上改善了土壤环境质量,过氧化氢酶和脲酶活性、细菌和放线菌数量有所增加,蔗糖酶活性和真菌数目较对照有所降低,但不显著(P>0.05).p H、可溶态Cd、Pb含量以及脲酶和蔗糖酶活性与水稻体内Cd、Pb含量之间存在显著的相关关系,可以用来评价土壤Cd-Pb复合污染钝化修复效率.     

钝化剂与肥料对油菜和孔雀草间作体系的影响

通过盆栽实验,采用镉（Cd）低积累油菜单作和低积累油菜-超富集植物孔雀草间作两种种植模式,设置施用巯基坡缕石和硫酸钾以及叶面喷施硫酸锰的调控处理,研究不同处理对单作和间作模式下植物生长与Cd累积以及土壤Cd形态的影响.结果表明：施用巯基坡缕石可显著降低油菜和孔雀草地上部Cd含量、油菜Cd累积量、Cd提取率以及土壤有效态Cd含量.施用0.4g/kg的硫酸钾显著增加孔雀草Cd累积量,降低间作油菜地上部Cd含量,使间作油菜根际土壤可交换态Cd比例减少,残渣态Cd比例增加.喷施0.6g/L的硫酸锰使单作油菜地上部Cd含量、Cd累积量以及Cd提取率显著降低.从降低油菜地上部Cd含量保障安全生产,同时不影响Cd植物提取修复角度综合考虑,在间作模式下,施用0.4g/kg的硫酸钾处理调控效果最佳.     

土施和喷施锌肥对镉低积累油菜吸收镉的影响

采用盆栽试验,研究了土施和喷施不同用量Zn SO4对镉(Cd)低积累油菜生长、Cd吸收及微量元素含量的影响,并通过分析Cd在油菜体内的累积分配规律及土壤Cd有效性变化来揭示其作用机理.结果表明,土施锌(Zn)肥可以显著提高Cd低积累油菜的地上部生物量,最大可使其比对照处理增加71.4%;而喷施Zn肥对Cd低积累油菜地上部生物量没有显著影响.土施和喷施Zn肥都可显著降低Cd低积累油菜的地上部Cd含量,最大降幅为41.4%;在Zn肥用量相差8~10倍的情况下,二者降低油菜地上部Cd含量的效果无显著差异.土施Zn肥可使Cd低积累油菜地上部Cu和Fe含量显著升高,而喷施Zn肥对其没有显著影响,土施和喷施Zn肥都使Cd低积累油菜地上部Mn含量显著降低.土施Zn肥可显著提高土壤有效态Zn含量,但对土壤有效Cd含量没有显著影响;土施和喷施Zn肥可以显著降低油菜根部Cd净吸收量和Cd转运系数,油菜地上部Cd含量与根部Cd净吸收量呈显著的正相关关系(p0.01),而与Cd转运系数无显著的相关性,这表明施用Zn肥降低油菜地上部Cd含量主要是由于抑制根部Cd吸收引起的.总之,喷施Zn肥是调控Cd低积累油菜安全生产的较好措施.     

海泡石对镉污染红壤的钝化修复效应研究

采用盆栽试验,研究了海泡石对土壤pH值,镉(Cd)有效态含量以及对菠菜的生物量与品质安全性的影响.结果表明,在1.25、2.5和5mg.kg-1Cd污染土壤中,投加海泡石显著地提高土壤pH值(p<0.05).土壤有效态Cd含量则随海泡石投加量的增加而降低,与未投加海泡石处理相比,分别减少了11.0%～44.4%、7.3%～23.0%和4.1%～17.0%.施加海泡石缓解了Cd对菠菜的胁迫效应,植物地上部生物量有所增加,然而海泡石处理显著抑制了菠菜对Cd的吸收,其地上部Cd含量(干重)分别比对照处理下降了78.6%～300.4%、44.6%～169.0%和18.1%～89.3%.在Cd含量为1.25mg.kg-1的土壤中,当海泡石投加量≥1%时,菠菜可食部Cd含量(鲜重)低于0.2mg.kg-1(FW)(国家食品中污染物限量标准Cd含量阈值,GB2762—2005);而在2.5和5mg.kg-1Cd污染土壤中,当海泡石投加量达到5%时,菠菜可食部Cd含量才满足污染物预防品种的Cd含量标准,可以安全食用.     

叶用油菜和孔雀草间作对植物生长和镉累积的影响

为揭示镉（Cd）低积累作物与超富集植物间作对Cd污染土壤安全利用和提取修复的作用,通过盆栽试验,将两种Cd累积能力不同的叶用油菜（Brassica chinenesis L.,低积累油菜华骏和普通油菜寒绿）与4种孔雀草（Tagetes patula L.,矮杆红花、矮杆黄花、高杆红花和高杆黄花）间作,研究间作措施对两类植物生长、光合作用参数、Cd累积以及土壤有效态Cd和可溶性有机碳（DOC）含量的影响.结果表明,与单作相比,间作后油菜生物量显著降低,孔雀草生物量显著升高.间作处理中油菜叶片的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率较单作均显著降低.华骏与矮杆红花间作时,华骏地上部Cd含量较单作显著降低14.5%,矮秆红花地上部Cd含量显著增加36.5%;其余间作处理下油菜地上部Cd含量均显著升高或无显著变化,而孔雀草地上部Cd含量无显著变化.间作处理下,油菜地上部Cd累积量较单作处理显著降低,孔雀草地上部Cd累积量显著升高.间作处理下土壤Cd提取率与孔雀草单作处理无显著差异.油菜地上部Cd含量与土壤有效态Cd以及DOC含量分别呈极显著和显著的正相关关系.总之,Cd低积累油菜华骏与孔雀草矮杆红花间作组合表现最佳,在Cd污染菜地土壤的修复和安全利用中有较好的应用价值.