植物套种及化学强化对重金属污染土壤的持续修复效果研究

为了研究植物套种和螯合剂施用对重金属污染土壤的长期修复效果以及对地下水可能的环境风险,采集广东省乐昌市铅锌矿开采造成的重金属污染土壤,通过渗滤池(0.9 m×0.9 m×0.9 m)进行了7次植物种植试验(约2.5 a),共设置了单种超富集植物东南景天(Sedum alfredii)、单种低累积玉米(Zea mays,cv.Yunshi-5)、东南景天和玉米套种、以及套种+MC(混合螯合剂,柠檬酸∶味精废液∶EDTA∶KCl摩尔比=10∶1∶2∶3,5 mmol·kg-1)4个处理,连续监测植物、土壤和渗滤液的重金属含量变化.结果表明,东南景天和玉米套种只适合在春夏季进行,套种显著提高植物对Zn和Cd的提取效率;在秋冬季,套种或混合螯合剂均影响东南景天生长,降低了东南景天对Zn和Cd的提取;总体上单种东南景天处理对污染土壤的Zn和Cd的总提取量最大.然而,土壤Zn、Cd和Pb含量降低幅度最大的为套种+MC处理,与初始值相比降低幅度分别为28%、50%和22%,该处理土壤重金属含量的降低,主要归于混合螯合剂作用下重金属向下层土壤迁移.渗滤水监测结果表明,在试验期内,施加混合螯合剂提高渗滤水重金属浓度,但未明显超过地下水Ⅲ级标准.     

生物螯合剂EDDS与非生物螯合剂EDTA联合施用下植物提取土壤重金属及潜在环境风险

本文通过盆栽试验研究单一螯合剂EDTA、EDDS以及复合螯合剂的不同EDTA/EDDS配比对玉米和油菜作物重金属Pb、Cu、Cd的富集程度,并且通过淋滤实验分析各种螯合剂处理的土壤淋滤液重金属含量和土壤营养元素流失情况。结果表明:螯合剂的存在明显增加了植物重金属Pb、Cu、Cd的富集系数。植物重金属Pb富集系数在添加复合螯合剂配比3(EDTA/EDDS=1:2)时,达到最高;重金属Cu富集系数在添加复合螯合剂配比2(EDTA/EDDS=2:1)时,达到最高7.3;重金属Cd富集系数在添加单一螯合剂EDTA时达最高。土壤重金属淋滤液浓度在添加复合螯合剂不同EDTA/EDDS配比时比单一施用螯合剂要低。玉米组淋滤液中TN平均浓度高低依次为EDTA > EDDS > 配比3 > 配比1 > 配比2。油菜组淋滤液中TN平均浓度高低依次为EDTA > EDDS > 配比1 > 配比2 > 配比3。玉米组TP平均流失浓度高于空白对照组TP平均流失浓度72%,油菜组TP平均流失浓度高于空白对照组TP平均流失浓度54%。     

NTA与EDTA联合施用对茼蒿富集土壤重金属的影响

为了解非生物螯合剂EDTA与生物螯合剂NTA协同施用对土壤重金属污染修复的效果,采用盆栽方法,研究不同配比螯合物EDTA和NTA施用下,茼蒿对土壤重金属(Pb、Cu和Cd)富集的程度;同时评估了螯合物对茼蒿叶绿素、维生素C含量以及土壤营养元素流失程度的影响。结果表明:处理(EDTA/NTA=2∶1)时,茼蒿根部重金属Pb、Cd含量均最高。处理(EDTA/NTA=1∶1)时,显著促进茼蒿植株对重金属Cu吸收和地上部转运,螯合剂用量最少,协同作用最好。不同配比的螯合剂处理均对茼蒿产生抑制作用,同时降低茼蒿生理指标叶绿素、维生素C含量。在处理(EDTA=1),叶绿素SPAD、维生素C含量分别达到最低值36 mg/100 g和38 mg/100 g。对于淋滤液中营养元素TN而言,处理(NTA=1、EDTA/NTA=1∶2)中TN随着时间推移逐渐减少,第十天均显著低于第一天淋滤液中浓度(p<0.05);第十五天TN流失量在处理(NTA=1)下降最多,达到51.6%,活化效果显著下降。淋滤液中营养元素TP,螯合剂活化效果高低依次为:处理(EDTA/NTA=1∶1)>处理(EDTA=1)>处理(EDTA/NTA=2∶1)>处理(EDTA/NTA=1∶2)>处理(NTA=1)。结合茼蒿生理指标、重金属提取效果以及氮磷流失量,推荐最佳的螯合剂施用配比为处理(EDTA/NTA=2∶1)。     

紫色土稻田磷素淋失特征及其对地下水的影响

采用原状土壤渗漏计在水稻生育期定期采集不同土壤剖面深度的渗漏水,研究了在不同施磷水平下水稻生育期磷素淋失动态和渗漏淋失量及其对地下水的潜在影响,并分析了土壤Olsen-P含量与磷素渗漏量之间的关系,旨在为紫色土区稻田磷肥的合理施用和控制磷对地下水污染提供科学依据.结果表明,在水稻生长期紫色土的磷素渗漏整体呈下降趋势.前期磷素渗漏淋失量高且变幅较大,在施磷后第5d各土层渗漏水中磷素浓度最高;施肥60 d后稻田磷素渗漏淋失负荷显著降低.不同土层和各处理趋于一致.稻田磷素的渗漏淋失受磷肥用量和土壤性质的影响,随着磷肥用量的增加稻田磷的渗漏淋失量增加,3种类型紫色土磷素渗漏淋失量为中性紫色土>钙质紫色土>酸性紫色土.施磷(P2O5)90～180kg·hm-2处理,40cm土层渗漏水中磷的平均浓度在中性、钙质、酸性紫色土上分别为0.13～0.142 mg·L-1、0.097～0.131mg·L-1和0.083～0.109mg·L-1,比不施磷处理高33.1%～38.7%、24.7%～44.3%和34.9%～50.4%,在60cm和100cm深处也有相似的特征.3种类型紫色土的土壤Olsen-P含量与磷素渗漏淋失量之间符合指数关系.渗漏水中磷素浓度随土壤剖面深度的增加而降低.淹水种稻初期是磷向下迁移最强和淋失量最高的时期,3种紫色土在施肥后的60d内对地下水质量产生潜在不良影响.整个水稻生育期磷渗漏量较低,最高磷渗漏量为0.262kg·hm-2.     

螯合剂GLDA对象草修复镉污染农田的影响

为探明螯合剂谷氨酸二乙酸四钠(GLDA)对象草修复镉(Cd)污染农田的影响,通过田间小区试验,于60 d内以不同方式(总施加量585、 1 170和2 340 kg·hm~(-2)分别等分为1～4次施加,分2～4次施加的时间间隔分别为30、 20和15 d)向已种植60 d象草的Cd污染农田(总Cd:0.62 mg·kg~(-1))施加GLDA,分析了象草地上部生物量、Cd含量和Cd提取量以及土壤pH和可溶性有机碳(DOC)质量浓度等指标.结果表明,少量且分多次施加GLDA能显著提高象草地上部生物量和Cd含量,其中分施次数和总施加量分别是生物量和Cd含量的关键影响因子; Cd提取量在总施加量585 kg·hm~(-2)分4次施加时最高,为16.78 g·hm~(-2),较CK(不施加GLDA)显著提高275.39%;土壤pH、DOC质量浓度和DTPA-Cd含量与总施加量和分施次数存在显著正相关关系; DOC质量浓度是影响DTPA-Cd含量的主要因素;土壤总Cd含量在总施加量585 kg·hm~(-2)分4次施加时可较种植象草前土壤降低3.23%.因此,在利用象草修复Cd污染农田时,施加GLDA具有重要意义,且需合理选择施加方式.     

套种和化学淋洗联合技术修复重金属污染土壤

联合不同的重金属污染土壤修复技术可以弥补单一措施的不足,其中植物提取联合化学淋洗技术就是有效的途径之一.本研究通过盆栽试验,在东南景天和玉米套种情况下,用不同浓度和种类的混合试剂对土壤进行化学淋洗,测定淋洗液中重金属含量、植物的吸收量以及土壤重金属的剩余量.结果表明,第1季10 mmol.L-1的混合试剂对套种系统淋洗,Zn、Cd的总去除量(植物提取量和淋洗量)最高,两季合计对Zn、Cd的总去除率分别达到6.0%、40.46%,大于单一植物提取.土壤测定结果表明,通过两季(约9个月)套种植物联合淋洗技术处理后,土壤重金属Cd、Zn和Pb的降低率分别达到27.8%～44.6%、12.6%～16.5%和3.6%～5.7%.50 mmol.L-1的混合试剂对套种系统淋洗,会影响后季东南景天的生长,而且淋洗结束后用清水淋洗产生的淋出液浓度高于其他低浓度处理,风险较大.EDDS(乙二胺二琥珀酸)混合试剂亦能促进东南景天吸收Zn和Cd,但不能有效淋洗出土壤中的Pb.在该套种+淋洗联合技术中,Zn、Cd的去除主要靠植物提取,Pb的去除主要靠淋洗,套种+淋洗加快土壤修复,而且可能解决Zn/Cd/Pb复合污染问题.     

复合淋洗条件下农用地耕作层土壤去镉效率及其功能调节

为探究中（重）度重金属元素镉（Cd）污染农用地土壤淋洗修复的可行性,采用土柱模拟原位淋洗的方法,选择柠檬酸（CA）+氯化铁（FeCl₃）复合淋洗剂,在最佳浓度组合及淋洗剂添加量下,探究Cd在耕作层及其以下剖面层的分布特征,同时考察淋洗过程对土壤健康质量的影响及生物质炭的调节效果.结果表明:（1）0.1 mol·L^-1 CA与0.01mol·L^-1 FeCl₃是最佳浓度组合,此浓度组合下,当淋洗剂添加量为9孔隙体积时,淋洗后20 cm土柱中Cd含量低于供试土壤相应pH值的风险筛选值0.4 mg·kg^-1（GB 15618-2018）.（2）最佳淋洗条件下,60 cm土柱中Cd的纵向分布结果表明,淋洗后随土层深度增加总Cd含量依次递增,且土柱淋出液中含有一定量Cd,淋洗过程促进了Cd向下迁移.复合淋洗后土壤有效态Cd含量也随土层深度的增加而增加,这部分归因于不同土层可交换态及碳酸盐结合态Cd含量的变化.（3）CA+FeCl₃复合淋洗可导致土壤部分健康指标及酶活...     

模拟酸雨入渗对土壤重金属释放规律的研究

文章以大冶市周围农用地土壤为研究对象,利用自制淋滤装置,研究酸性降雨淋滤土壤的过程中,不同层位土壤中铜(Cu)、铅(Pb)和镉(Cd)的释放规律及形态变化特征。结果显示,在模拟pH为4.5及5.5酸性降雨淋滤过程中,Cu和Cd的释放都经历了快速及缓慢释放2个阶段,当pH为4.5时,Cu、Cd、Pb的最大释放浓度分别为0.32、0.30、4.61 mg/L;而当pH为5.5时,Cu、Cd、Pb的最大释放浓度分别为0.26、0.26、1.17 mg/L。说明Pb在土壤中的释放受p H的影响程度大于Cu和Cd。经历淋滤后,不同层位中重金属的含量也表明,受酸性降雨入渗影响,重金属垂向迁移距离为0～20 cm。重金属形态特征显示残渣态和可还原态表现为下降,酸可提取态和可氧化态呈现上升。利用Hydrus-1D模型进行酸雨淋滤数值模拟,结果发现Cd迁移浓度值曲线与实测值曲线在趋势上一致,说明实验结果可验证。淋滤液中Pb及Cd浓度均超过中国地下水Ⅲ类质量标准限值,说明在酸性降雨作用下大冶市农用地表层土壤中重金属可能会对地下水环境产生污染风险。     

几种修复措施对Cd淋失及土壤剖面运移影响

采集典型Cd超标稻田土壤开展室外盆栽实验,选取石灰、生物炭、苎麻、苎麻+有机酸EDTA添加强化富集植物等当前具有大田推广潜力的重金属超标土壤修复措施为研究对象,分析降雨、土壤双重酸性环境不同修复措施下土壤剖面有效态Cd含量变化及其径流流失特征.结果表明,生物炭(2%质量分数添加量)相比其他处理可显著提高土壤p H,苎麻添加EDTA则明显降低了土壤p H.同次降雨事件中,苎麻处理所产生的径流水样中水溶态Cd质量浓度显著高于水稻降雨排水,水稻生物炭添加处理径流水Cd质量浓度明显低于石灰添加及其他各处理,苎麻添加EDTA后径流水Cd质量浓度比苎麻显著升高,石灰处理(0.3%质量分数添加量)对土壤p H、径流水Cd质量浓度影响不明显.实验周期内,径流水Cd的质量浓度呈现春季高于夏季的特征.生物炭添加可显著降低0~20 cm土层有效态Cd含量且具一定持续效应,EDTA添加则显著提高了0~20cm土层有效态Cd的含量,而添加一段时间后含量则明显降低,但20~40 cm土层有效态Cd含量则略高于其他处理,具有一定的次表层土壤Cd活化效应.综上,生物炭等碱性固化材料添加修复措施可降低Cd污染土壤对地表受纳水体、土壤剖面下移的污染风险,而有机酸强化植物修复技术对地表水、深层土壤Cd污染风险较大,因此有机酸强化植物修复措施在大田推广时应充分考虑重金属的二次污染风险.     

合山市东矿矿区煤矸石淋滤液特征及其环境影响分析

以广西合山市东矿矿区的一座大型煤矸石堆为研究对象,通过采集煤矸石堆上的煤矸石样品进行浸溶试验,对煤矸石矿物化学成分以及煤矸石浸溶液、淋滤液中水化学成分进行了测试并对环境的影响进行了对比分析。结果表明:在煤矸石浸溶试验过程中,浸溶液水样pH值一直处于6.3~6.6之间,略显酸性,浸溶初期10h内,只有Cd、As和Pb浓度相对较高;背景样的pH值为7.89,略显碱性,其中SO2-4、Cd、Ni、Pb浓度分别为9.097 9mg/L、0.000 1mg/L、0.001 5mg/L、0.000 5mg/L,As浓度小于仪器检测限,故没有检测出来,并且背景样中的各项指标均符合《地表水质量标准》中的一类标准;而3个煤矸石淋滤液水样pH值处于5.5~6.5之间,都显酸性,并且淋滤液水样中SO2-4、Cd、Ni、Pb、As的浓度均远远超出了背景样,其中超出最多的为D-1样品中的SO2-4浓度为背景样的207倍,超出最少的为D-3样品中的Cd浓度为背景样的7倍;煤矸石淋滤液中重金属Cd、Ni、Pb、As的浓度都超过了背景样及雨水样,对环境的危害较大,若煤矸石继续堆积在矿区还将进一步危及水体、恶化水质。     

模拟酸雨对钝化剂修复镉污染土壤效果研究

采用土柱试验和盆栽试验方法,研究模拟酸雨淋溶和水淋溶1a期间,海泡石、生物炭和有机肥对四川(SC)和湖南(HN)镉(Cd)污染农田土壤稳定效果及小白菜富集Cd的影响.结果表明:与水淋溶相比,酸雨淋溶降低SC和HN土壤淋出液pH值,增加淋出液电导率(EC)、可溶性有机碳(DOC)和Cd含量,其中SC和HN土壤淋出液Cd含...     

Co-transport of dissolved organic matter and heavy metals in soils induced by excessive phosphorus applications

To evaluate the e ects of long-term applications of phosphorus fertilizers on mobility of dissolved organic matter (DOM) and heavy metals in agricultural soils, a sandy soil and a loamy soil were spiked with ammonium phosphate at application rates of 0, 25, 50, 100, 250, and 500 mg P per kilogram of soil. A series of 15-cm long soil columns were constructed by packing incubated soils of varying concentrations of P. The soil columns were consecutively leached by simulated rainfalls for six cycles. The contents of water extractable organic carbon in both sandy and loamy soils increased significantly with increasing rates of P applications. Relatively high rates of P applications could induce a marked increase in DOM concentrations in the leachates, the e ects were larger with the sandy soil rather than with the loamy soil. Applications of P changed the partitioning of trace metals in the soil solids and the soil solutions. The increased P application rates also seemed to elevate the leaching of Cu, Cd, and Zn from soils. The concentrations of Cu, Cd, and Zn in the leachates were positively correlated with DOM, probably due to the formation of metal-DOM complexes. In contrast, Pb concentrations in the leachates were negatively correlated with DOM, and decreased with increasing rates of P applications. The boosted leaching of DOM induced by high rates of P applications was probably due to the added phosphate ions competing for adsorption sites in the soil solids with the indigenous DOM.     

铁锰双金属材料在不同pH条件下对土壤As和重金属的稳定化作用

pH是影响土壤As和重金属赋存形态及稳定化过程的重要因素,本文以人工合成的铁锰双金属材料(FMBO)为研究对象,研究了其在不同pH条件下对3种As和重金属复合污染土壤的稳定化作用,同时探讨了材料添加对土壤pH和酸碱缓冲性的影响.结果表明,As、Pb元素分别在土壤pH 3~9的中性偏酸性条件、pH 5~10的中性偏碱性条件下较为稳定,Cd、Zn、Cu在pH为7~11的碱性条件下浸出浓度较低.在碱性条件下,FMBO材料自身稳定性及稳定化作用均优于酸性条件,在As和重金属稳定的最适pH范围内,随着材料添加量增加,稳定化效率逐渐升高,其对As、Pb、Cd、Zn、Cu的稳定化效率最高分别能达到92.7%、100%、97.0%、88.7%、82.7%.添加FMBO材料可使土壤pH值升高,并能够提高土壤的酸缓冲能力,对As和重金属的长期稳定性有促进作用,而对土壤碱缓冲作用影响较小.从浸出元素的相关关系可以看出,Fe元素对土壤中As的稳定性有重要作用,Pb、Cd、Zn、Cu的稳定性受土壤pH影响较大.     

土壤重金属污染风险筛选值划分方法:以Cd为例

《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB 15618-2018)给出了我国土壤环境质量的风险筛选值,但由于不同地区土壤组分及理化性质等方面的差异,使得该值对某些地区存在局限性.基于《食品安全国家标准食品中污染物限量》(GB 2762-2017)中给出的农作物中污染物的限值,以渝东南主要农耕区土壤中Cd为例、元素生物有效态的含量为基础划分建议筛选值.此方法可为重金属生物有效性较高、较低或Se元素含量丰富等典型地区完善土壤重金属及健康元素阈值提供借鉴和参考.     

Assessment and mapping of environmental quality in agricultural soils of Zhejiang Province, China

Heavy metal concentrations in agricultural soils of Zhejiang Province were monitored to indicate the status of heavy metal contamination and assess environmental quality of agricultural soils. A total of 908 soil samples were collected from 38 counties in Zbejiang Province and eight heavy metal （Cd, Cr, Pb, Hg, Cu, Zn, Ni and As） concentrations had been evaluated in agricultural soil. It was found 775 samples were unpolluted and 133 samples were slightly polluted and more respectively, that is approximately 14.65% agricultural soil samples had the heavy metal concentration above the threshold level in this province by means of Nemerow＇s synthetical pollution index method according to the second grade of Standards for Soil Environmental Quality of China （GB15618- 1995）. Contamination of Cd was the highest, followed by Ni, As and Zn were lower correspondingly. Moreover, Inverse Distance Weighted （IDW） interpolation method was used to make an assessment map of soil environmental quality based on the Nemerow＇s pollution index and the soil environmental quality was categorized into five grades. Moreover, ten indices were calculated as input parameters for principal component analysis （PCA） and the principal components （PCs） were created to compare environmental quality of different soils and regions. The results revealed that environmental quality of tea soils was better than that of paddy soils, vegetable soils and fruit soils. This study indicated that GIS combined with multivariate statistical approaches proved to be effective and powerful tool in the mapping of soil contamination distribution and the assessment of soil environmental quality on provincial scale, which is beneficial to environmental protection and management decision-making by local government.     

江阴市部分乡镇工业集中区土壤重金属环境质量评价

选取了江阴市工业企业较集中的青阳镇工业园区、周庄镇工业园区以及利港镇工业园区,并选取了有代表性的化工、机械制造以及电子材料企业周边土壤作为重要检测样品点,通过检测得出结论：土壤pH指标符合土壤环境质量标准.GB15618-1995,土壤表层土以及中层土都受到重金属污染,深层土在警戒线附近。     

餐厨垃圾厌氧消化水解机理及动力学模型研究

对餐厨垃圾厌氧消化水解产物溶出规律进行了研究,证实扩散限制作用是导致水解速率出现滞后现象的主要原因.在考虑扩散作用影响的前提下,对餐厨垃圾水解机理作了必要补充阐述,并根据补充后的水解机理建立了餐厨垃圾水解分段动力学模型,并在模型中引入了扩散阻力系数.通过试验求得不同粒径(20mm、40mm、60mm)餐厨垃圾的扩散阻力系数分别为1.42、2.12、2.78.进一步分析表明,扩散阻力系数的变化基本符合指数函数规律,可将分段模型合并为统一的经验动力学模型.模型验证结果表明,预测值与实验值较为接近,能够描述餐厨垃圾的水解过程.     

湖南攸县典型煤矿和工厂区水稻田土壤镉污染特征及污染途径分析

为了解湖南攸县水稻田土壤镉污染特征及污染途径,选择煤矿区、煤矿工厂区和工厂区三类典型样地进行农田土壤、灌溉水渠底泥及典型含Cd工业产品和副产品如煤、煤矸石和水泥等介质中Cd含量的分析研究.结果表明:1三类样地农田和表层自然土壤以及灌溉渠底泥中的平均Cd含量都超过了土壤环境质量标准0.3 mg·kg-1,煤矿区和煤矿工厂区的煤矸石Cd含量以及工厂区的水泥Cd含量都与相应自然土壤中含量相似,工厂区Cd的大气沉降通量较高;2三类样地土壤Cd剖面垂直分布差异明显,煤矿区和煤矿工厂区0~40 cm剖面的农田土壤Cd较自然土壤高,煤矿区农田和自然土壤中的Cd垂直向下迁移的潜力较高;3煤矿工厂区和工厂区点源下风向农田表土Cd含量明显比上风向低;4攸县煤矿区和煤矿工厂区农田土壤Cd的灌溉水输入途径较为重要,而煤矿工厂区和工厂区农田土壤Cd的大气输入途径也较为明显.