土壤改良剂及其组合原位钝化果园土壤中的Pb、Cd

采用土壤改良剂及其组合,研究了重庆市金果园2个园区土壤中Pb、Cd的原位钝化效果.实验包括8种处理:对照、生石灰、过磷酸钙、有机肥、生石灰+过磷酸钙、生石灰+有机肥、过磷酸钙+有机肥、生石灰+过磷酸钙+有机肥.结果表明,除单施过磷酸钙外,其它改良剂处理都能降低枇杷园和桃园土壤酸度.与对照比较,单施生石灰可显著提高枇杷园和桃园土壤pH,处理120 d时土壤pH分别提高0.93和0.79个单位.改良剂处理均能降低土壤中Pb、Cd的生物有效性,进而降低果品中的Pb、Cd含量.配施生石灰和过磷酸钙可显著降低枇杷园和桃园土壤有效态Pb含量,处理150 d时分别下降3.46%和3.56%,枇杷和桃子中Pb含量分别下降18.3%和14.44%.单施生石灰可显著降低枇杷园土壤有效态Cd含量,处理150 d时下降10.95%;配施生石灰、过磷酸钙和有机肥能显著降低桃园土壤有效态Cd含量,处理150 d时下降7.09%.施加改良剂可进一步降低枇杷中的Cd含量,单施生石灰使枇杷和桃子中的Cd含量分别下降30.91%和24.62%.     

磷酸盐、腐殖酸与粉煤灰联合钝化处理模拟铅镉污染土壤

本研究利用过磷酸钙、腐殖酸、粉煤灰及其复配组合钝化处理人工模拟Pb、Cd污染土壤,并采用CaCl_2浸取法、三乙三胺五乙酸(DTPA)浸取法以及BCR形态分级实验评价钝化效果,利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜能谱(SEMEDS)分析土壤表面微观形态与结构,进一步探究其钝化机制.结果表明,除了腐殖酸单一处理,其他不同钝化处理均能降低土壤CaCl_2和DTPA提取态Pb、Cd含量,其中先添加过磷酸钙和腐殖酸,然后再添加粉煤灰的联合处理实验组效果最佳.土壤pH值与CaCl_2、DTPA提取态Pb含量存在微弱的正相关关系,与CaCl_2、DTPA提取态Cd含量存在负相关关系,速效磷含量与二者都存在显著的负相关关系,说明速效磷含量是控制土壤Pb、Cd活性的主要因素.施用磷酸盐、腐殖酸和粉煤灰可以促进Pb、Cd由活性较高的弱酸提取态向活性低的残渣态转化,从而有效降低Pb、Cd的迁移能力.XRD和SEM-EDS分析表明,过磷酸钙钝化重金属的机制主要是通过离子交换作用将重金属转化为难溶的Ca-重金属混合磷酸盐,3种钝化剂联合作用机制主要通过溶解/沉淀以及表面吸附作用将重金属转化为稳定的磷酸铅沉淀[Pb_3(PO_4)_2]或者混合重金属矿物[PbFe_3(SO_4)(PO_4)(OH)_6],从而有效钝化重金属.     

矿渣基改性剂对城市污泥重金属稳定化

以城市生活污泥为研究对象,采用矿渣基改性剂在不同投加量和养护时间条件下对其改性,并通过重金属的稳定效率及形态变化分析和评价污泥中Cr、Cu、Zn、Pb、As和Cd等重金属的固化效果.结果表明：随养护时间或投加量的增加,重金属稳定效率不断提升,在养护14 d后,改性剂的投加量为50%时达到最大,其中Cu最高为69.62%,Cr最低为48.68%,且皆在投加量为5%~20%时增长最快.通过对投加量、养护时间和稳定效率回归分析,发现Cu的拟合相关系数最高为0.97,改性剂的掺量与养护时间两个影响因素相互作用极强,对重金属稳定效率的增加均有显著的影响.此外,污泥改性后Pb和As以残渣态为主;Cu和Cr以可氧化态和残渣态为主;Zn和Cd以可还原态和可提取态的形式为主.随养护时间或投加量增加,各重金属的残渣态有7%~86%的增加,这表明矿渣基改性剂可有效固化污泥中重金属,使污泥等固体废物再利用.     

磷酸盐对铅镉复合污染土壤的钝化修复研究

通过模拟实验,研究磷酸二氢钾、磷酸二氢钙和磷酸二氢铵3种磷酸盐对铅镉复合污染土壤的钝化效果,采用重金属形态分析和X-射线衍射法(XRD)探讨了钝化剂的修复机制。结果表明:3种磷酸盐处理可使土壤TCLP提取态Pb、Cd含量显著降低,其中磷酸二氢钙钝化效果最好,且随着投加量的增加,在n(P)/n(Pb+Cd)=5∶1时,钝化效率最高,对Pb、Cd的钝化率分别达到69.81%、35.18%。施加磷酸盐可使污染土壤中Pb、Cd从可交换态和碳酸盐结合态向残渣态转化,显著降低Pb、Cd的生物可利用性。X-射线衍射仪(XRD)检测发现,钝化后的土壤中有羟基磷铅矿、磷酸铅、磷酸镉等矿物晶体生成,表明3种磷酸盐对土壤中铅镉的钝化机理主要是生成难溶性磷酸盐沉淀和羟基磷铅镉矿物。     

不同钝化剂对重金属污染土壤稳定化效应的研究

利用腐殖质、硫酸铵、石灰、过磷酸钙及其复配组合对污染土壤中的重金属进行快速钝化处理,根据稳定效率和钝化剂的钝化能力Cap值对钝化材料进行筛选,并采用BCR形态分级实验(European Communities Bureau of Referent,欧共体标准测量与检测局提取法)研究钝化前后土壤中重金属的形态变化.结果表明:1在单一钝化材料实验中,2%石灰稳定效果最好;在复配实验中,以2%腐殖质+2%石灰稳定效果最好,Pb、Cu、Cd、Zn稳定效率分别达98.49%、99.40%、95.86%、99.21%.2钝化能力Cap值顺序:石灰腐殖质+石灰硫酸铵+石灰磷肥硫酸铵+磷肥腐殖质+磷肥腐殖质硫酸铵.3BCR形态分级实验表明,腐殖质+石灰复合钝化剂对重金属的稳定化效应优于单一石灰处理.此外,当2%腐殖质先添加时Cd被活化,使Cd在随后加入的2%石灰处理下更容易转换为了稳定性较高的有机结合态和残渣态.     

生物炭和磷肥复合修复有色矿区重金属污染土壤的效果

以有色矿区污染土壤为研究对象,考察了生物炭和磷肥单施及复合施用对土壤重金属的钝化修复效果。单施生物炭或与磷肥复合处理土壤pH显著升高。单施磷肥及与生物炭复合处理显著提高了土壤TCLP提取态磷。生物炭和磷肥是较好的钝化土壤中Pb、Zn和Cd的修复材料,尤以P+HB处理的效果最好,使土壤TCLP提取态Pb、Zn和Cd分别降低39.4%、18.3%和41.8%,降低了重金属的迁移性和生物有效性。Pb的酸可提取态和可还原态主要向残渣态转化,而Zn和Cd主要向可氧化态转化。生物炭和磷肥复合对污染土壤中Pb、Zn和Cd的钝化有协同作用。     

不同钝化剂对土壤有效态铅和镉含量的影响

通过向土壤中添加蚕沙、熟石灰和磷酸二氢钾,研究不同钝化处理对土壤有效态重金属含量、pH值及有机质含量的影响。结果表明:添加蚕沙和熟石灰都能使土壤中高植物有效性的有效态Pb和有效态Cd大幅下降;其中以单施蚕沙处理效果最优,其对Pb和Cd的钝化效率分别达到36.5%和39.2%,而蚕沙+熟石灰处理钝化效果次之,分别为24.3%和26.9%。磷酸二氢钾的钝化作用不明显。添加熟石灰对土壤pH值影响最大,而蚕沙大幅增加了土壤中有机质含量。经统计分析,土壤pH值、有机质含量都与土壤有效态Pb、Cd含量之间呈负相关,说明通过提高土壤pH值及有机质含量,降低土壤重金属活性是土壤重金属钝化的主要机理。     

不同钝化剂对土壤有效态铅和镉含量的影响

通过向土壤中添加蚕沙、熟石灰和磷酸二氢钾,研究不同钝化处理对土壤有效态重金属含量、pH值及有机质含量的影响.结果表明:添加蚕沙和熟石灰都能使土壤中高植物有效挂的有效态Pb和有效态Cd大幅下降;其中以单施蚕沙处理效果最优,其对Pb和Cd的钝化效率分别达到36.5％和39.2％,而蚕沙+熟石灰处理钝化效果次之,分别为24.3％和26.9％.磷酸二氢钾的钝化作用不明显.添加熟石灰对土壤pH值影响最大,而蚕沙大幅增加了土壤中有机质含量.经统计分析,土壤pH值、有机质含量都与土壤有效态Pb、Cd含量之间呈负相关,说明通过提高土壤pH值及有机质含量,降低土壤重金属活性是土壤重金属钝化的主要机理.     

沼液秸秆联用对滨海围垦田土壤重金属迁移及形态变化的影响

为揭示秸秆还田措施下沼液替代化学氮肥施用对土壤中重金属环境风险的影响,本文以江苏滨海典型围垦农田（稻麦轮作）为对象,设置不加沼液和不加秸秆（CK）、加沼液但不加秸秆（B）、加秸秆但不加沼液（S）和沼液秸秆联用（BS）这4个处理的田间小区试验,观测不同土层中土壤Cu、Zn、Cd和Pb的迁移及形态变化特征,并评估其环境风险.结果表明：①BS处理下稻麦田表层（0~20 cm）土壤中Zn和Pb的总量显著下降（P<0.05）.稻田土壤中4种重金属由表层向中下层（20~60 cm）相对迁移6%~11%,麦田土壤中Cu、Cd和Pb从表层向下迁移25%~33%.这表明,沼液秸秆联用加速了表层土壤中重金属的垂向下移.②BS处理下,稻田表层土壤中Cu的弱酸提取态所占质量分数下降8.8%,Zn、Cd和Pb的残渣态降低7.0%~14.2%.这表明Cu被钝化,但Zn、Cd和Pb有活化趋势.相比较而言,麦田表层土壤中Cu的残渣态降幅为弱酸提取态的2.8倍,表明Cu被活化.与此同时,Cd的残渣态升高,Pb的弱酸提取态降低,Cd和Pb被钝化.③重金属生态风险评估表明,BS处理下稻麦田土壤均未发现重金属生态风险,并且,其风险指数明显低于B和S处理（P<0.05）.因此,沼液秸秆联用有助于显著降低滨海围垦田土壤重金属污染风险.     

镁基膨润土和水泥对砷铅复合污染土壤的钝化效能与机理研究

利用镁基膨润土（MB）和水泥（SN）作为钝化剂修复化工厂砷（As）、铅（Pb）复合污染土壤,探索了两种钝化剂对土壤pH值、有机碳含量（OC）、阳离子交换量（CEC）、浸出毒性及重金属形态分布的影响,结合钝化前后土壤形貌的变化,初步揭示了钝化机理.结果表明,两种钝化剂均可使土壤pH值显著升高,有机碳含量增加,阳离子交换能力增强.钝化30 d后,MB-5对As、Pb的钝化率分别达到67.09%和65.93%;SN-5对As、Pb的钝化率分别达到65.76%和65.04%.经两种钝化剂处理后,Pb的弱酸提取态和可还原态向更加稳定的可氧化态和残渣态转化.MB处理使土壤As由可交换态、可氧化态向无定形铁结合态、结晶性铁结合态转化,SN处理使土壤As向残渣态转化.两种钝化剂均可使土壤的微观形态从片状转变为碎屑状、增加团聚颗粒.与SN相比,MB更能促使土壤As（Ⅲ）向As（V）转化,从而显著降低土壤毒性.     

组配改良剂对稻田土壤中镉铅形态及糙米中镉铅累积的影响

通过田间实验,研究了镉(Cd)和铅(Pb)复合污染稻田土壤中施加组配改良剂(LS,石灰石+海泡石)对黄华占和丰优9号2种水稻种植土壤中p H、Cd和Pb形态转化以及水稻糙米中Cd和Pb累积量的影响.结果表明,施加LS,通过提高2种水稻土壤的p H值,可以有效地改变土壤中Cd和Pb的存在形态,使土壤Cd和Pb由酸可提取态不同程度地转化为铁锰氧化态和有机结合态.LS施加量为2.0~8.0 g·kg-1时,使黄华占水稻土壤中Cd和Pb的酸可提取态含量分别降低19.6%~23.8%、7.7%~14.3%,丰优9号水稻土壤中Cd和Pb的酸可提取态含量分别降低7.6%~31.1%、11.7%~24.8%,且降低效果为CdPb.LS还能显著降低2种水稻糙米中Cd和Pb含量,LS施加量为2.0~8.0 g·kg-1时,黄华占和丰优9号2种水稻糙米中Cd含量分别降低了56.5%~67.2%、29.0%~38.7%,Pb含量分别降低了9.8%~34.2%、6.8%~45.4%,同种水稻Cd和Pb含量降低效果为CdPb.研究表明,土壤中Cd和Pb酸可提取态含量能很好地反映土壤中Cd和Pb的生物有效性和迁移性.     

塔宾曲霉胞外聚合物协同膨润土钝化处理铅污染土壤

钝化修复技术因投入低、见效快、操作简单等特点,对中低浓度土壤污染的修复具有优越性。微生物胞外聚合物（EPS）具有优异的重金属吸附能力,用EPS溶液协同膨润土钝化处理铅污染土壤,考察了EPS用量、酸雨处理、钝化处理时间对钝化效果的影响。结果表明:EPS对铅（Ⅱ）吸附容量为241 mg/g。在钝化实验中随着EPS用量增加,钝化效果先增强后减弱,加入膨润土后能与EPS产生协同钝化效果,最多能增加59%的残渣态铅,酸雨处理和延长处理时间均能增加钝化效果。针对不同污染途径进行的多种评估结果表明,EPS与膨润土能有效降低土壤中可提取态铅的比例。     

铁锰改性椰壳炭对土壤镉形态及水稻吸收积累镉的影响

为研究椰壳炭（coconut shell biochar,简称"CSB"）及铁锰改性椰壳炭（Fe-Mn modified coconut shell biochar,简称"FM-CSB"）对土壤中Cd的钝化效果及对水稻吸收积累Cd的影响,采用室外水稻盆栽试验,比较了施加质量比为0.5%的CSB与质量比为0.05%、0.1%、0.2%、0.5%的FM-CSB对南方酸性污染稻田土壤pH、Cd的形态变化及水稻各部位吸收积累Cd的差异性.结果表明:与CK相比,施加CSB与FM-CSB均能提升土壤pH,当FM-CSB施加量高于0.1%时效果显著（P < 0.05）,施加0.5% FM-CSB处理效果最好,且优于添加0.5%的未改性CSB处理.相比于CK处理,施加CSB与FM-CSB处理均可使土壤中w（弱酸可溶态Cd）随着水稻的生长而逐渐降低,而w（可还原态Cd）、w（可氧化态Cd）与w（残渣态Cd）则呈升高趋势,其中0.5% FM-CSB处理对土壤中w（弱酸可溶态Cd）的降低效果最佳.随着FM-CSB添加量的增加,水稻各部位及稻米中w（Cd）均逐渐降低,施加0.5% FM-CSB时的降Cd效果最佳,可使水稻根、茎、叶、壳与糙米中w（Cd）比CK分别下降48.66%、54.64%、45.11%、31.64%与48.94%,并增产39.33%,而施加量同为0.5%时的FM-CSB处理下的降Cd效果显著高于未改性的CSB.研究显示,施加0.5% CSB与0.05%~0.5%的FM-CSB均可钝化土壤中Cd并降低水稻对Cd的吸收,且施加相同量的FM-CSB对Cd的钝化效果优于CSB.可见,FM-CSB可钝化土壤中Cd、降低其生物有效性,并减少Cd在水稻各部位的积累.      

外源添加磷和有机酸模拟铅污染土壤钝化效果及产物的稳定性研究

有机酸可提高土壤磷有效性,且能影响对重金属的固定,其在磷活化和重金属钝化方面具有非常复杂的功能.本研究以模拟铅污染土壤为对象,外源添加磷和柠檬酸,采用BCR三步连续提取法、0.01 mol·L-1CaCl2提取和毒性淋溶提取法(TCLP)评价有机酸存在下磷对模拟铅污染土壤的钝化效果;以苹果酸、NaNO3溶液为解吸剂探讨磷-柠檬酸-铅体系的稳定性.结果表明,无柠檬酸时,酸提取态Pb含量随磷浓度的增加而降低;加磷100 mg·kg-1、400 mg·kg-1时,酸提取态Pb含量随柠檬酸浓度增加而显著增加.残渣态Pb与酸提取态Pb的变化趋势相反,说明磷能降低土壤铅的生物有效性,柠檬酸则作用相反.有机酸浓度一定时,随磷浓度增加,0.01 mol·L-1CaCl2提取和TCLP提取的铅含量均呈降低趋势,表明磷具有钝化铅污染土壤的效果;但磷浓度一定时,它们提取铅含量随柠檬酸浓度增加表现出相反的变化趋势.土壤铅的解吸率随苹果酸浓度增加、pH值减小、离子强度增加而提高,且只添加磷处理的土壤铅解吸量较添加磷和柠檬酸共同处理的土壤少,前者钝化的铅稳定性更高.     

水热炭对水土环境中重金属铅的固持

以纯米糠为前体制备水热炭,通过扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱仪和元素分析仪等手段表征其物理化学性质;研究时间、p H、Pb~(2+)初始浓度等因素对其吸附Pb~(2+)的影响,以及其对污染土壤中Pb存在形态的影响。结果表明,纯米糠水热炭表面呈现多孔和网状结构,且含有丰富的表面含氧官能团,对溶液中Pb~(2+)有很强的吸附作用,p H=5时吸附效果最好,吸附24 h基本达到平衡。当Pb~(2+)初始浓度为80 mg/L,水热炭投加量为0.75 g/L时,水热炭对Pb~(2+)的吸附量可达72.44 mg/g。将水热炭投加到Pb污染土壤中,能有效降低弱酸提取态Pb含量,提高残渣态Pb含量,使Pb向更加稳定的状态转化。     

水分条件对生物炭钝化水稻土铅镉复合污染的影响

采用培养试验,探究30% WHC、淹水和干湿交替等3种水分条件下,向Pb和Cd污染水稻土以1%添加量施入水稻秸秆生物炭后重金属的形态变化,为生物炭修复重金属复合污染稻田的水分管理提供科学依据.结果表明,添加生物炭后,淹水和干湿交替可显著提高土壤pH值、可溶性有机碳（DOC）和无定形氧化铁含量（Fe_o）.培养结束后,在添加生物炭的处理中,相较于30% WHC,淹水和干湿交替条件下TCLP提取态Pb含量分别下降31.87%和20.33%,TCLP提取态Cd含量分别下降25.29%和16.07%.淹水条件下弱酸提取态Pb和Cd下降幅度分别为24.78%和20.14%,且弱酸提取态Cd含量随时间逐渐降低.在3种水分条件下,Pb和Cd有效性降低顺序为：淹水 > 干湿交替 > 30% WHC.相关分析结果显示,土壤pH和无定形氧化铁含量均与有效态Pb和Cd呈显著负相关,表明淹水条件下添加生物炭可通过提高土壤pH和无定型氧化铁含量来有效钝化Pb和Cd,具有促进复合重金属污染酸性水稻土中重金属向稳定态转化的协同机制.     

组配改良剂对污染稻田中铅、镉和砷生物有效性的影响

选取湖南某矿区重金属和砷复合污染稻田土,以盆栽实验研究了施用组配改良剂LMF(碳酸钙+偏高岭土+钙镁磷肥)对土壤中Pb、Cd和As的生物有效性和水稻糙米中Pb、Cd和As累积效应的影响.结果表明:施用LMF能显著增加供试土壤pH值、交换性盐基总量(TEB)和阳离子交换量(CEC),对盐基饱和度(BS)和有机质(OM)含量无显著影响.施用LMF能显著降低土壤中Pb、Cd的交换态和酸可提取态含量,以及降低Pb的TCLP提取态含量,对Cd的TCLP提取态含量无明显效果.LMF施用使土壤中As的交换态和TCLP提取态含量呈现先下降后上升的趋势,且均在施用量为2 g·kg-1时含量最低.随着LMF施用量的增加,水稻糙米中Pb、Cd的含量分别降低了8.44%~99.6%、27.5%~74.1%,而水稻糙米中As含量呈现出先下降后上升的趋势.除Cd的TCLP提取态和酸可提取态外,Pb、Cd和As的其它提取态含量与其在水稻糙米中的含量均呈现出显著正相关关系(p0.05或p0.01).     

复合改良剂对稻田Cd、As活性与累积的协同调控

为同时降低水稻糙米中Cd、As含量,以达到国家标准食品污染物限量标准,选取湘南某矿区Cd-As复合污染稻田土壤,以盆栽实验研究复合改良剂QFJ(羟基磷灰石+沸石+酸改性炭化秸秆)对土壤中Cd、As生物有效性及对水稻各部位累积Cd、As的影响,探讨QFJ对土壤Cd、As生物活性与稻米Cd、As累积的协同调控.结果表明:施用QFJ降低了水稻糙米中的Cd、As含量,施加量2g/kg时,糙米中Cd、As含量分别为0.19mg/kg和0.14mg/kg,均低于对照组的0.49mg/kg和0.27mg/kg,且同时低于0.2mg/kg,达到了国家标准食品污染物限量标准.施用QFJ提高了土壤pH值0.02~0.68单位,增加了土壤CEC、OM含量,同时土壤中Cd 的酸可提取态、交换态及TCLP提取态含量分别降低了7.3%~32.5%、12.6%~39.8%和40.7%~60.1%,对As的交换态和TCLP提取态含量的影响趋势是先降低后增大.糙米中Cd含量与土壤中Cd的3种提取态含量存在极显著正相关关系,As含量与其土壤中TCLP提取态含量存在极显著正相关关系.当QFJ施加量在2g/kg水平时,土壤中Cd、As的生物活性可协同控制在较低水平,从而同时降低了糙米中Cd、As含量.施用QFJ使得Cd在水稻根表铁膜中的含量呈增大趋势,在水稻其他部位含量呈减小趋势;As在谷壳中含量呈减少趋势,在其他各部位呈先减小后增大的趋势.水稻吸收的Cd和As大部分累积在根部和茎叶部,各部位Cd累积率大小是白根 > 茎叶 > 糙米 > 谷壳,As是茎叶 > 白根 > 糙米 > 谷壳.根据Cd-As污染程度不同,可考虑施用2~4g/kg QFJ以达到水稻的安全生产.     

石灰对生物炭和腐殖酸阻控水稻Cd吸收的效应

采用田间试验,研究了石灰-生物炭和石灰-腐殖酸两种联合修复剂及其不同施用量对酸性土壤中稻米Cd含量、产量和品质的影响,并对不同处理修复效果进行综合评估.结果表明,两种联合修复剂能显著降低稻米Cd含量17.39%~45.96%,降低土壤有效Cd含量18.29%~29.88%,.生物炭、腐殖酸施用量分别为5000,6000kg/hm²时,稻米Cd的降低效果最佳.石灰-生物炭处理中,降低稻米Cd含量的主要因子为土壤pH和土壤有效Cd含量（P<0.05）,而石灰-腐殖酸处理则为土壤有机质含量与土壤有效Cd含量（P<0.05）.施加修复剂后稻米产量可达6637~7890kg/hm²,直链淀粉含量达到19.47%~27.26%;当腐殖酸施用量为7500kg/hm²时可使稻米产量提高10.97%,而石灰-生物炭处理对稻米产量无显著影响;采用层次分析法确定了稻米Cd含量、稻米产量、稻米品质和修复费用在修复效应评估中所占权重为0.608、0.150、0.102、0.140,综合评估结果显示土壤-水稻系统Cd阻控效应的联合修复技术为：在施用1200kg/hm²石灰的基础上同时施加6000kg/hm²腐殖酸.