几种固定剂对镉污染土壤的原位化学固定修复效果

在野外现场条件下,开展了硅肥、钙镁磷肥、石灰和骨炭粉等多种材料对镉污染土壤的固定修复研究.结果表明,施用这几种固定剂后不同程度地抑制了玉米(Zea mays L.)对Cd的吸收,其中骨炭粉和石灰的效果最好,在0.5%的施用量下,这两种固定剂可使玉米可食部位Cd含量降低到安全限量标准水平.而其它处理在本研究条件下未能使作物Cd含量降低到安全范围.固定剂抑制植物吸收Cd的效果从大到小顺序依次为:骨炭粉≈石灰>硅肥≈钙镁磷肥>高炉渣≈钢渣.形态提取分析表明,施用固定剂处理使土壤Cd的水溶态、可交换态和碳酸盐结合态减少,而有机结合态和残渣态增加,说明促进Cd从有效态向缓效/迟效态转化是固定剂抑制植物吸收Cd的重要机制.     

石灰、硅钙镁改良剂对不同土壤-水稻系统Cd吸收累积的影响

为研究改良剂(石灰、硅钙镁肥)对典型稻田土壤-水稻系统Cd吸收累积的影响,选取河沙泥(潮土母质发育)和紫泥田(紫色砂页岩母质发育)模拟制备成中度Cd污染土壤,施加不同用量的石灰和硅钙镁肥,进行水稻盆栽试验,分析土壤pH、土壤Cd形态以及水稻各部位Cd含量变化,探讨不同改良剂对不同土壤-水稻系统Cd吸收累积的影响.结果表明,施用石灰和硅钙镁肥能显著提高河沙泥土壤pH值,分别提高0.62—0.79个单位、0.35—0.46个单位,但对紫泥田pH值无显著影响.向河沙泥中施用石灰能降低其土壤酸提取态Cd含量,且在S3.0处理时降幅最大;而紫泥田施用硅钙镁肥能显著降低其酸提取态Cd.施用石灰和硅钙镁均能降低河沙泥水稻糙米Cd含量,分别降低23.5%—35.9%、9.5%—21.9%,且随着施用量的提高,糙米Cd含量降低幅度逐渐增大;施用硅钙镁肥能显著降低紫泥田糙米Cd含量,下降幅度为23.5%—34.1%.同种改良剂对水稻Cd吸收累积的影响因土壤类型不同而存在差异,向河沙泥中施用石灰和紫泥田中施用硅钙镁能最大程度抑制水稻对Cd的吸收累积,降低糙米Cd含量,提高稻米品质.     

施用石灰对Pb、Cd、Zn在土壤中的形态及大白菜中累积的影响

重金属的不同形态对于作物吸收重金属及受害具有十分密切的关系,通过施用石灰改变重金属的形态、毒性以及对作物的影响具有重要的意义。以大白菜(Brassica pekinensis)为研究对象,通过盆栽试验,探讨了在铅、镉和锌污染土壤上,施用石灰对土壤中不同形态镉、铅和锌含量及在大白菜中累积的影响。结果表明,施用石灰后,土壤中碳酸盐结合态Pb、Cd和Zn含量明显减少,铁、锰氧化物结合态和有机物结合态Pb、Cd和Zn含量明显增加;对大白菜吸收Pb、Cd和Zn均起到较好的抑制作用,石灰用量为5g·kg-1土时,对大白菜吸收Pb、Cd和Zn的抑制效果最好。     

施用改良剂对岩溶地区矿山污染农田土壤中锌生物有效性的影响

以玉米（ZeamaysL．）为研究对象,采用盆栽试验,观测在重金属锌污染的土壤（总锌含量为1412．1mg·kg0）上施用不同改良剂（石灰、石灰＋泥炭、石灰＋胡敏酸钠、石灰＋泥炭＋硅肥、石灰＋胡敏酸钠＋硅肥,分别简称S、SN、SH、SNG、SHG）对土壤锌形态、生物有效性及其在作物中富集的影响。结果表明,施用各种改良剂均显著提高土壤pH值,显著降低土壤弱酸可溶态锌和可还原态锌含量,提高可氧化态锌和残渣态锌含量;提高玉米生物量和产量,增产效果为SHG〉SNG〉SH〉SN〉S。施人改良剂可显著降低锌在玉米不同部位的吸收和转运,植株根、茎、叶、籽粒锌富集明显下降,以SHG、SNG的效果最明昂．S的效果最小。     

田间条件下不同组配钝化剂对玉米(Zea mays)吸收Cd、As和Pb影响研究

选取4种钝化材料(硅藻土、生物炭、沸石粉和石灰)开展田间试验,研究不同配施处理对玉米(Zea mays)籽粒吸收Cd、As和Pb与土壤有效态Cd、As和Pb的影响,以期筛选出钝化修复效果最佳的组配钝化剂。结果表明,(1)施用钝化剂均能有效促进玉米生长,增加植株株高、叶面积、玉米地上部与地下部质量,显著提高玉米产量。(2)不同处理均能明显降低土壤Cd、As和Pb有效态含量。其中,BLD处理对土壤有效态Cd降低效果最明显,YR+BLZ处理次之,与对照相比,土壤有效态Cd分别降低71.00%和67.85%;BDZ处理对土壤有效态As含量降低效果最明显,其次为BLD处理,较对照分别降低65.63%和59.73%;YR+BLD处理对土壤有效态Pb含量降低效果最好,BDZ处理次之,有效态Pb含量较对照分别降低70.64%和69.64%。(3)不同处理对玉米籽粒吸收和积累Cd、As和Pb产生不同程度的影响。与对照相比,不同处理导致玉米籽粒Cd含量降低82.63%~89.17%,As含量降低27.58%~49.47%和Pb含量降低9.64%~46.86%。(4)施用钝化剂均能显著提高土壤p H值,其中BLD、YR+BLD、JD+BLD处理的p H值升高效果最为明显,较对照分别提高1.05、1.04和1.04个单位;施用钝化剂能显著提高土壤有机质含量,YR+BDZ和YR+BLD处理有机质含量较高,较对照分别提高54.68%和46.04%,本试验结果表明,在钝化修复镉砷复合污染的旱地土壤时,低累积玉米品种与组配钝化剂联合使用能够获得较好的修复效果。     

广西刁江流域Cd和Pb复合污染稻田土壤的钝化修复

采用田间小区试验,研究施用海泡石、石灰和磷酸盐对广西刁江流域Cd和Pb复合污染稻田土壤的钝化修复效应,并通过土壤重金属形态分析探讨不同钝化剂的作用机理。结果表明,添加钝化剂可显著提高稻谷和秸秆产量,最大增产率分别可达25．4％和28．3％,其中海泡石与磷酸盐复配处理增产效果最佳。施用钝化剂可以有效降低水稻各部位重金属含量,水稻糙米Cd和Pb含量最大降幅可达65．12％和61．86％;钝化剂复配处理对水稻地上部Cd和Pb含量的降低效果明显优于单一处理,其中海泡石和磷酸盐或石灰复配处理糙米cd含量符合GB2762--2005《食品中污染物限量》。不同钝化处理均能显著降低土壤TCLP（毒性特性浸出程序）提取态cd和Pb含量,最大降幅分别为28．86％和45．60％,其中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钝化处理。总体而言,海泡石与磷酸盐复配处理对广西刁江流域重金属复合污染稻田土壤的钝化修复作用最佳。     

土壤理化性质对发电厂周边土壤Cd生物有效性的影响

该研究旨在通过对土壤理化性质与Cd有效性之间的关系的研究,甄别影响Cd在土壤-水稻系统迁移转化的主要因素,为稻田Cd的污染控制提供科学依据。采集韶关发电厂周边的土壤样品和相应的水稻样品,分析土壤和水稻样品的Cd含量,以及土壤中Cd的各种形态和土壤理化性质,并分析它们之间的相关性。结果显示,(1)随着土壤中无定形铁氧化物以及游离态铁氧化物含量的增加,土壤中的Cd的生物有效性降低,表明土壤中铁形态深刻地影响着Cd的生物有效性。(2)土壤中硅的形态也是影响Cd在土壤-水稻体系迁移的重要因素,土壤中有效态硅和无定型硅具有抑制水稻吸收Cd的作用。(3)土壤pH降低会促进结合在土壤固相中的Cd(如碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态)发生溶解,因而随着土壤pH值的降低,土壤中生物可利用性的Cd含量会逐渐加大,表明土壤pH是影响Cd在土壤-水稻体系迁移的重要因素。综上,土壤理化性质对土壤中Cd的生物可利用性有重要影响,进而影响了水稻对Cd的吸收和积累。     

施用磷肥对南方酸性红壤镉生物有效性及土壤酶活性影响

采用盆栽试验,研究了普钙和钙镁磷肥对油菜生物量和Cd含量、土壤p H值和Cd有效态含量以及土壤酶活性的影响.结果表明,施加普钙和钙镁磷肥后,油菜生物量分别比对照处理增加41.8%—60.5%和90.2%—171.6%,油菜地上部Cd含量分别降低达54.3%—86.7%和74.4%—79.6%,其中当普钙和钙镁磷肥施加量为中高剂量时,油菜地上部Cd含量降低至0.18 mg·kg-1和0.10 mg·kg-1,符合国家食品安全标准《食品中污染物限量》(GB 2762—2012)规定的叶菜蔬菜中Cd的最大限量值.施加普钙和钙镁磷肥均降低了土壤中Cd有效态,与对照相比,土壤中HCl提取态Cd含量分别降低0.9%—21.2%和33.8%—43.9%,CMP处理下TCLP(Toxicity characteristic leaching procedure,TCLP)提取态Cd含量降低33.0%—43.0%.施加高剂量普钙和中剂量钙镁磷肥时,土壤过氧化氢酶活性与对照相比分别增加了202.5%和52.6%,施加不同剂量的普钙均显著降低土壤脲酶活性,降低率达28.2%—65.9%,而添加普钙和钙镁磷肥对蔗糖酶活性均无显著性影响.土壤p H与油菜生物量以及土壤脲酶成极显著正相关关系,与TCLP-Cd成显著负相关关系.油菜生物量与土壤有效态Cd含量和油菜体内Cd含量存在负相关关系,其中与HCl提取态Cd及地上部Cd含量存在显著负相关关系.     

秸秆还田下改良剂对水稻生长和Cd吸收积累的影响

土壤中的镉（Cd）易在水稻中积累而威胁人体健康,秸秆还田下不同化学改良剂对水稻Cd 吸收累积特性的影响效应值得关注.选取成都平原德阳市旌阳区Cd 污染稻田为研究对象,开展小区试验,研究秸秆（油菜、小麦）直接还田下添加石灰、钙镁磷肥、海泡石3 种改良剂对水稻生长和Cd 吸收累积的影响.结果表明：与对照相比,油菜秸秆＋钙镁磷肥和小麦秸秆＋海泡石处理均能增加水稻株高、分蘖数和产量,其中产量提高了6.34%和12.64%,达显著水平（P〈0.05）.秸秆还田下,配施改良剂（石灰、钙镁磷肥、海泡石）均能显著降低（P〈0.05）水稻糙米Cd 含量,较对照降幅分别为21.65%-36.75%（油菜秸秆还田）和21.11%-33.87%（小麦秸秆还田）.油菜秸秆＋改良剂（石灰、钙镁磷肥、海泡石）促进了土壤Cd 向茎叶的累积,较对照增加1.31-2.41 倍,这对水稻秸秆（茎叶）还田利用有不利影响.小麦秸秆＋石灰或海泡石处理均显著降低了茎秆、谷壳Cd 积累,较对照降幅为6.28%-19.63%和70.16%-78.68%.综合水稻产量及其对土壤Cd 吸收累积效应,油菜秸秆配合改良剂（海泡石、石灰和钙镁磷肥）、小麦秸秆＋海泡石是较为理想的秸秆还田与改良剂配合处理技术.     

硅肥施用对重金属污染土壤甘蔗镉吸收的影响研究初探

长期采用受铁矿尾矿水污染的河水进行灌溉的农田,其土壤存在一定重金属镉污染,且土壤酸化严重,有效硅活性低。甘蔗是需硅量较大的植物,因此在甘蔗种植过程中施用碱性硅肥既可补充硅营养又可通过硅肥控制镉的吸收。本试验通过硅肥不同施用量及基肥、基肥＋追肥的施用方式的比较,结果表明：在甘蔗种植中一次性施用硅肥1500 kg·hm-2,可以使土壤中活性较高的弱酸提取态镉占镉总量的比例从38.45%下降到32.51%,而甘蔗不能利用的残渣态镉的占比从11.19%提高到14.78%;硅肥分为基肥与追肥两次施用的方式,其对土壤镉的形态的影响也存在相似的规律,且变化趋势更加显著,弱酸提取态镉占比从40.93%下降到35.47%,降幅更加显著;同样残渣态镉则随着硅肥施用量的增加而增加,其占比从16.26%增加到22.66%;施用硅肥能有效降低甘蔗汁中镉的含量,从一次性作为基肥施用的结果来看,每公顷施用375~1500 kg硅肥,其蔗汁中镉含量随施肥量增加而下降,从168.54μg·L-1降至57.87μg·L-1,降幅为28.26%~60.30%;蔗渣中镉含量也有相似的变化趋势,从468.36μg·kg-1降至377.77μg·kg-1,降幅为7.86%~19.34%;采用基肥＋追肥施用硅肥,无论是蔗汁还是蔗渣,其镉的含量同样随硅肥施用量的增加而下降,蔗汁镉含量的降幅更大,最高可降81.18%,从而达到降低甘蔗汁及蔗渣中镉含量水平的目的。     

莲花山矿区土壤-农作物系统中重金属调控

以广东省莲花山钨矿区耕地为研究点,研究土壤金属含量分布、形态特征及其调控措施。分析耕地土壤中Zn、Cu、Mn、Ni、Pb、Cd、As含量特征,以碱石灰、MnO2、Fe2O3和钙镁磷肥作为改良剂,对矿区污染耕地土壤进行改良,并种植萝卜Raphanus sativus,分析各改良剂对土壤金属形态及其在土壤-农作物界面迁移的影响。研究表明,矿区耕地土壤酸化, Zn、Mn、Pb、Cd和As超过土壤背景值,其中Cd和As污染严重,分别超过背景值的10.2-16.7倍和1.1-1.3倍。碱石灰有效降低耕地土壤pH值,降低土壤Zn、Cu、Mn、Ni、Pb、Cd可溶态含量,减少其在萝卜中积累。萝卜对Pb、Zn、Cd、Cu、Ni累积量与其可溶态含量相关性显著,与总量相关性不显著。Fe2O3、MnO2、钙镁磷肥对耕地土壤Zn、Cu、Ni、Mn、Pb、Cd 生物有效性及其在农作物中累积量无显著影响。矿区耕地土壤分别添加碱石灰、Fe2O3、MnO2,土壤中砷松散结合态含量降低,农作物砷累积量减少。钙镁磷肥对土壤砷形态无显著影响,但能显著降低萝卜中砷的累积量。碱石灰分别与Fe2O3、MnO2、钙镁磷肥相结合改良耕地土壤,比单一改良剂更能有效降低萝卜中砷的累积量。萝卜中砷累积量与松散结合态存在显著正相关性,与Ca-As存在显著负相关性。碱石灰分别和Fe2O3、钙镁磷肥同时加入土壤,能同时地有效降低Zn、Cu、Mn、Ni、Pb、Cd、As的有效性,及其在农作物累积量,因此,这2种改良方式是莲花山矿区土壤金属固定的有效措施。     

大田条件下不同钝化剂对空心菜吸收镉的影响及机理

通过大田试验,研究4种钝化剂（赤泥、海泡石、钙镁磷肥和磷矿粉）对两茬空心菜（Ipomoea aquatica Forsk.）生长和镉吸收的影响。钝化剂施用量为：赤泥（0.5%和1.0%）、海泡石（0.3%和0.5%）、磷矿粉（450和900 kg.hm-2）、钙镁磷肥（450和900 kg.hm-2）。结果表明,各钝化剂均能显著降低土壤有效态镉质量分数,钝化能力大小表现为海泡石〉赤泥〉钙镁磷肥〉磷矿粉;钝化剂提高了空心菜地上部生物量,第1茬时（50 d）,施用高量赤泥、低量海泡石和高量钙镁磷肥处理生物量增加最为明显,地上部分别增加78.7%、75.2%和76.6%。第2茬（80 d）,高量赤泥与高量磷矿粉处理增加最高,地上部分别增加24.6%和34.5%。钝化剂对空心菜镉吸收影响不同,第1茬时对根系和地上部分别起促进和抑制作用,施用高量赤泥和高量海泡石最能抑制地上部镉累积,镉质量分数分别降低27.3%和23.2%。第2茬时,除海泡石外,钝化剂均显著抑制了根系和地上部的镉吸收,高量磷矿粉和赤泥效果最佳。总体来看,赤泥是保障农产品安全的最佳钝化材料,海泡石效果最差。     

不同磷肥对棕壤吸附铜的影响

采用等温平衡法研究3种性质不同的磷肥（磷酸二铵,钙镁磷肥和磷矿粉）对棕壤铜吸附量的影响,并应用Freundlich方程Cs=KfCen分析土壤铜的吸附特征。结果表明,与不施磷肥处理（对照）相比,当n（磷）：n（铜）=1：1时,钙镁磷肥和磷矿粉增加棕壤对铜的吸附量,分别增加107%和158%;不同用量的磷酸二铵均会降低棕壤对铜的吸附能力;增加非水溶性磷肥（钙镁磷肥和磷矿粉）的施用量,能增加棕壤对铜的吸附量,提高棕壤的吸附能力;高量磷矿粉的作用效果最为明显。由此可知,为降低农产品质量安全风险,铜污染棕壤上不宜施用磷酸二铵,但可选用磷矿粉作为肥源。     

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。     

土壤调理剂对稻米中镉含量及其品质的影响

近年来土壤调理剂被大量投入到重金属污染农田治理修复中,大部分产品使用后可以达到农产品质量安全的效果,但对农产品品质影响方面关注较少。选取市面上销量较大的4种(A、B、C、D)土壤调理剂,通过早、晚两造水稻大田验证试验结果来评价调理剂对水稻生长的影响,对指导实际安全生产具有重要的意义。结果表明,施用土壤调理剂可以增加水稻产量,增幅在2%—6%之间;使稻米的镉含量降低18%—48%,调理剂的增产控Cd效果表现为早稻均优于晚稻。稻米中直链淀粉含量有不同程度的增加,晚稻效果更加明显,含量均处于国家优质米直链淀粉含量(14%—20%)之间。各处理稻米蛋白质含量均有提高,晚稻稻米中蛋白质含量整体高于早稻。施用调理剂可以增加稻米矿物质元素Ca、Mg、Cu、Zn、Fe、Mn在稻米中的积累,其中调理剂C对提高早稻稻米Ca、Cu、Zn含量效果最好;调理剂B对提高早稻稻米Mg、Fe、Mn含量效果最好,且也有利于提高晚稻稻米Fe含量;调理剂A对提高晚稻Ca、Mg、Zn、Mn效果最好;调理剂D对提高晚稻稻米铜元素含量效果最好。相关性分析结果表明,稻米中6种矿物质元素Ca、Mg、Cu、Zn、Fe、Mn均与稻米中Cd含量呈现负相关关系,并达到显著或极显著水平,说明提高稻米中矿物质元素含量能有效抑制镉向稻米中转移。     

Influence of fertilizer and sewage sludge compost on yield and heavy metal accumulation by lettuce grown in urban soils

Previous research has demonstrated that many urban soils are enriched in Pb, Cd and Zn. Culture of vegetable crops in these soils could allow transfer of potentially toxic metals to foods. Tanya lettuce (Lactuca sativa L.) was grown in pots of five urban garden soils and one control agricultural soil to assess the effect of urban-soil metal enrichment, and the effect of soil amendments, on heavy metal uptake by garden vegetables. The amendments included NPK fertilizer, limestone, Ca(H₂PO₄)₂, and two rates of limed sewage sludge compost. Soil Cd ranged from 0.08 to 9.6 mg kg^–1; soil Zn from 38 to 3490 mg kg^–1; and soil Pb from 12 to 5210 mg kg^–1. Lettuce yield on the urban garden soils was as great as or greater than that on the control soil. Lettuce Cd, Zn and Pb concentrations increased from 0.65, 23, and 2.2 mg kg^–1 dry matter in the control soil to as high as 3.53, 422 and 37.0 mg kg^–1 on the metal-rich urban garden soils. Adding limestone or limed sewage sludge compost raised soil pH and significantly reduced lettuce Cd and Zn, while phosphate fertilizer lowered soil pH and had little effect on Zn but increased Cd concentration in lettuce. Urban garden soils caused a significant increase in lettuce leaf Pb concentration, especially on the highest Pb soil. Adding NPK fertilizer, phosphate, or sludge compost to two high Pb soils lowered lettuce Pb concentration, but adding limestone generally did not. On normally fertilized soils, Pb uptake by lettuce was not exceptionally high until soil Pb substantially exceeded 500 mg kg^–1. Comparing garden vegetables and soil as potential sources of Pb risk to children, it is clear that the risk is greater through ingestion of soil or dust than through ingestion of garden vegetables grown on the soil. Urban dwellers should obtain soil metal analyses before selecting garden locations to reduce Pb risk to their children.     

重金属污染高风险农用地水稻安全种植技术研究

在农田土壤污染较为严重的情况下生产安全高品质的稻米是目前农业生产面临的一大挑战。重金属低积累水稻品种,不但能有效降低水稻稻米中重金属的含量,而且有经济成本低、且环境友好等特点,但在重金属高风险污染区仅仅使用低积累品种无法达到安全生产的目的。以重金属污染高风险农田土壤为研究对象,开展重金属低积累水稻品种筛选和化学修复手段结合的农田安全利用技术研究。结果表明:通过对23个不同品种水稻在高风险重金属污染农田土壤中种植重金属含量比较分析,表明不同水稻品种对Cd吸收能力差异较大,五优321、广8优占、丰优428、粤晶丝苗2号、粤金银占、合美占等6个水稻品种对Cd吸收能力较弱,但在该地区土壤重金属含量水平下,Cd质量分数仍高于0.2 mg·kg^-1,Pb和As含量均不超标;在此结果基础上结合土壤污染特点,采取3种污染物控制技术降低稻米中Cd含量,五优321品种与石灰、石灰Se配施等配合施用均有较好的效果,可以作为此类污染区域重点推广品种;喷施Se叶面肥能显著增加稻米中Se含量,提升稻米品质,且Se与石灰配合施用,增Se效果要好于单独施Se肥。采用化学钝化剂联合低累积水稻品种,稻米中Cd含量降低40%-70%。该研究采用大田原位试验,其结果可以对当地污染农田土壤的安全利用更具指导意义。