活化剂与植物联合修复Cd污染土壤的田间研究

为了探究活化剂与植物联合修复Cd污染土壤的效果,文章通过选择5种活化剂,柠檬酸、木醋液、聚天冬氨酸(PASP)、羟基乙叉二磷酸(HEDP)和FeCl3,与经济作物油菜联合,开展低浓度污染农田小区实验,研究活化剂与植物联合修复镉污染农田土壤的可行性。结果表明:5种活化剂均促进了油菜对Cd的吸收,且5种活化剂的促进效果为:木醋液>柠檬酸>FeCl_3>HEDP>PASP。活化剂还促进了植物中Cd从地下部分向地上可收割部分的转移,使油菜中Cd含量从根>茎>籽转变为茎>根>籽,同时使Cd的残渣态向酸溶态和可还原态转化转化,促进植物吸收。此外,由于土壤污染浓度较低,且油菜籽粒对Cd富集较小,所以菜籽油Cd暴露量在安全范围内,食用安全风险低,具有良好的经济价值。     

钝化土壤根际pH值和O2精细变化特征研究

采用自主构建的平面光极技术(PO),以凹凸棒石黏土钝化土壤-根系微界面为研究对象,精细刻画土壤-根系微界面p H值和O₂的同步变化特征.研究结果首次直观和定量证实,不同钝化土壤剖面p H值和O₂在毫米尺度呈高度的空间异质性并具有显著的差异(P<0.01).添加凹凸棒石黏土使土壤p H值升高但对O₂微环境影响不显著,钝化土壤-根系2～5mm范围内p H值降低0.31～0.87个单位,而O₂含量增加至58.56～82.01μmol/L,靠近根基部位为根系分泌有机酸和O₂的热点区域,与CK相比,中、高Cd污染钝化土壤-根系微界面酸化和释氧能力较强,在一定程度上会促进钝化Cd的再活化和水稻根系的吸收.     

区域农田土壤镉风险的机理式定量预测模型研究——以江苏省为例

大面积区域土壤风险的精准定量评价和预测一直是研究的热点和难点,以往经验式为主的模型在普适性上存在较大局限.基于土壤理化性质和热力学化学平衡的机理式多表面形态模型(Multi-surface Speciation Model,MSM)已在实验室和小区域尺度成功预测土壤Cd的溶出,但能否应用于更大区域的环境风险评价还未可知.基于此,本研究收集了3354个江苏省表层土壤Cd样品和155个含有理化性质的表层土壤剖面,利用图斑赋值方法得到3354个具有完整理化性质和全量Cd含量的土壤样品数据,在此基础上利用MSM预测各样品的有效态Cd含量,并根据江苏省典型区域MSM-Cd阈值开发了基于MSM的江苏省土壤Cd污染生态风险评价预警模型和敏感性模型,并绘制了江苏省土壤Cd污染风险现状图和土壤Cd敏感地图.结果表明,MSM-Cd比总Cd可更准确预测高污染地区和非污染区域,同时发现增加土壤pH是降低Cd生态风险的最有效途径,而pH是影响土壤Cd敏感度的最重要原因.研究表明,基于MSM的土壤Cd风险预测模型可实现区域土壤风险的精准定量化评估与预测,为土地质量管理和风险管理提供决策依据的实用技术支持.     

不同活化剂对镉、铅单一及复合污染土壤的修复效果影响

选取柠檬酸(CA)、木醋液(WV)、聚天冬氨酸(PASP)、羟基乙叉二磷酸(HEDP)和FeCl_3作为活化剂,以镉、铅单一和复合污染土壤为研究对象,采用振荡淋洗法结合形态分析技术研究活化剂对重金属污染土壤的修复效果。结果表明:(1)重金属单一污染时,5种活化剂对镉、铅均有一定的淋出效果,淋出效率均随活化剂浓度的增大而增大。活化剂通过淋洗实验主要淋出酸溶态和可还原态重金属。(2)重金属复合污染时,金属离子间的竞争作用会不同程度地影响重金属在土壤中的存在形态,进而影响重金属的淋出效率,多数情况下,铅的存在会促进镉的淋出,但镉的存在会抑制土壤铅的释放。     

重金属-柠檬酸-针铁矿三元体系的表面络合模型研究

根际环境产生的柠檬酸等小分子有机酸可能影响重金属的溶出效应.本文研究了4种重金属Cd、Pb、Cu、Ni及柠檬酸在针铁矿表面的三元体系吸附行为,结果发现柠檬酸促进了4种重金属酸性条件下在针铁矿表面的吸附量,而Cu、Ni促进了柠檬酸碱性条件下的吸附.结合红外光谱图发现,重金属-柠檬酸-针铁矿主要存在以下2种三元体系形态,即以柠檬酸为"桥键"的≡Fe2CitMe形态和以重金属为"桥键"的(≡FeOH)2MeCit形态.采用电荷分配-多位点表面配合(CD-MUSIC)模型成功预测了的三元体系重金属及柠檬酸在针铁矿表面的吸附行为,模型结果发现柠檬酸的存在显著改变了重金属的吸附形态,其中≡Fe2CitMe为Cd、Pb、Ni三元体系中酸性条件下的主要形态,(≡FeOH)2CuCit为Cu的主要形态.研究补充完善了根际环境的土壤形态模型数据库,为预测重金属的溶出及生物有效性的模型研究提供了基础数据.     

长江南京段近岸沉积物和土壤中重金属分布特征分析

通过测定沉积物和土壤中Cd、Pb、Cr、Zn、Cu、Ni 6种重金属元素的平均含量,计算其富集因子,分析长江南京段近岸沉积物和土壤中重金属的空间分布特征,结果表明,几种重金属在沉积物中的富集次序为:CdPbCr1NiCuZn,在土壤中为:CdZnCu1CrPbNi,除Zn和Cu外,其他几种金属在沉积物中的富集程度高于土壤,同时Cd的含量超过土壤环境质量三级标准。以Cd和Pb为例分析了重金属含量与沉积物粒级之间的关系,回归分析显示,Cd、Pb的含量与颗粒物的粒级呈显著的相关性,与细颗粒物的含量有密切关系,细颗粒携带的重金属,在长江水力分选作用下到达下游,成为沉积物中重金属的主要来源。     

骆马湖现代沉积物137Cs和210Pbex的测定分析与环境指示意义

选取骆马湖进湖口、湖中心和出湖口3个位置的沉积物柱芯样品,采用放射性核素137Cs、210Pbex纪年技术定年,对其垂向分布特征及沉积速率指标变化对比分析,并测定沉积物中重金属垂直剖面分布。结果表明：137Cs数值较低,不足以建立137Cs计年时标;210Pbex比活度随深度增加大致呈指数降低,采用210Pbex CIC模式计算获得3个采样点的平均沉积速率及对应的沉积年代区间,进湖口相比湖中心和出湖口沉积速率较低,这与人为活动和水流因素有关;近50年来,骆马湖重金属污染物蓄积峰值总体出现在1975—1977年及1989—1994年两个时期,在2008年之后重金属的蓄积特征呈现逐渐增加趋势