几种改良剂对矿区土壤中As化学形态和生物可给性的影响

通过室内土培实验,分析添加赤泥、沸石、油菜秸秆、磷矿粉和生物炭等5种改良剂对矿区土壤As的化学形态和生物可给性的影响.结果表明,土壤As主要以残渣态为主.改良剂对As化学形态的影响随着培养时间的不同而不同.培养30 d后,5%赤泥和5%沸石处理分别导致土壤中酸可提取态As的含量比对照处理降低12.0%和5.1%.培养30 d和60 d,5%的油菜秸秆、5%的磷矿粉和5%的生物炭处理均显著提高了土壤中酸可提取态As的含量,增强了土壤中As的移动性.5种改良剂对土壤As的生物可给性也有影响.培养30 d和60 d后,5%的赤泥处理显著降低了As的生物可给性,5%的油菜秸秆、5%的磷矿粉和5%的生物炭处理均显著提高了As的生物可给性.培养30 d后,5%的沸石处理导致土壤生物可给性As的含量比对照降低7.5%;培养60 d后,5%的沸石处理对As的生物可给性没有影响.研究表明,赤泥和沸石是修复As污染土壤的潜力改良剂.     

改良剂对土壤Sb赋存形态和生物可给性的影响

采用室内土壤培养法研究不同改良剂(骨炭、生物调理剂、沸石、石灰、油菜秸秆、生物炭、堆肥和赤泥)对土壤Sb化学形态转化和生物可给性的影响.结果表明,除堆肥处理外,添加5%的其他7种改良剂均显著地提高了土壤的p H值,其中石灰处理p H最为明显.BCR分级提取表明,土壤Sb主要以残渣态形式存在.添加生石灰、骨炭和生物调理剂显著地提高了土壤Sb的移动性,而添加赤泥、生物炭和堆肥却显著地降低了土壤Sb的移动性.添加不同的改良剂对土壤Sb的生物可给性也有影响,但是受不同培养时间影响较大.培养2个月后,添加5%的堆肥、5%赤泥和5%生物炭处理导致土壤Sb的生物可给性含量分别比对照降低38%、23%和20%;而添加5%的石灰、5%油菜秸秆和5%的生物调理剂处理导致土壤Sb的生物可给性含量分别比对照提高1.07倍、1.06倍和1.11倍.堆肥、赤泥和生物炭是钝化Sb污染土壤的潜力材料.     

改良剂对土壤Pb、Zn赋存形态的影响

采用室内模拟培养修复方法研究海泡石、骨炭、油菜秸秆和生石灰对土壤Pb、Zn赋存形态的影响,结果表明,酸性土壤中添加这4种改良剂均显著性地提高土壤的pH.添加油菜秸秆和生石灰处理可显著地降低土壤酸可提取态Zn含量,培养2个月后,土壤酸可提取态Zn含量分别比对照降低17.4%和34.6%.4种改良剂中,除了海泡石外,油菜秸秆、骨炭和生石灰处理均可以显著地降低土壤中酸可提取态Pb含量.添加油菜秸秆、骨炭和生石灰可使土壤可交换态Pb比对照分别降低87.1%、82.6%和25.6%(培养1个月),93.7%、73.3%和39.0%(培养2个月).油菜秸秆和骨炭是具有修复Pb污染土壤的潜力材料.     

改良剂对土壤As钝化作用及生物可给性的影响

采用室内土壤培养法研究不同改良剂(硫酸亚铁、骨炭、生物调理剂、磷酸二氢钙和堆肥)对土壤As化学形态转化和生物可给性的影响.结果表明,除堆肥和磷酸二氢钙处理外,其他3种改良剂均显著地提高土壤的p H值.BCR分级提取表明,土壤As主要以残渣态形式存在.添加磷酸二氢钙显著地提高了土壤As的移动性,而添加硫酸亚铁、骨炭、生物调理剂和堆肥却显著地降低了土壤As的移动性.培养1个月后,添加硫酸亚铁、骨炭和生物调理剂导致土壤酸可提取态As含量分别比对照处理降低86.65%、76.88%和34.19%.添加不同的改良剂对土壤As的生物可给性也有影响,除磷酸二氢钙处理外,硫酸亚铁、骨炭、生物调理剂和堆肥均显著性地降低了土壤As的生物可给性,其中硫酸亚铁处理对As的固定效果最好.培养2个月后,添加硫酸亚铁处理导致土壤As的生物可给性含量分别比对照降低90.76%,而添加磷酸二氢钙处理导致土壤As的生物可给性含量分别比对照提高1.81倍.硫酸亚铁、骨炭和生物调理剂可作为钝化As污染土壤的潜力材料.     

改良剂对铜镉污染土壤的修复效果及健康风险评估

为了解磷灰石、石灰、木炭对贵溪冶炼厂周边重金属污染土壤的修复效果,通过化学浸出等方法研究了修复后第1年(2010年)和第4年(2013年)土壤中Cu和Cd的可浸出性、有效态(CaCl_2)和生物可给性。结果表明,添加磷灰石、石灰和木炭显著增加了土壤p H值,降低土壤交换性酸和交换性铝含量。改良剂的添加降低了土壤中Cu和Cd的可浸出性和有效态,且磷灰石和石灰处理效果优于木炭,但随着时间推移处理效果减弱。磷灰石和石灰处理1 a后土壤的Cu生物可给性较对照分别降低28.6%和23.1%,Cd生物可给性分别降低21.7%和22.8%,第4年Cu和Cd的生物可给性均有上升趋势。另外,改良剂处理后Cu和Cd的风险系数(QH)均小于1,儿童的风险系数均大于成人。总体上,磷灰石处理在降低Cu和Cd可浸出性、有效态和生物可给性方面具有更好的效果。     

秸秆生物炭对矿区污染土壤重金属形态转化的影响

以小麦秸秆制备的生物炭作为修复材料,通过室内培养试验研究不同生物炭施用量(w分别为0、1%、2%和5%)对矿区复合污染土壤Cu、Zn、Cd和Pb赋存形态的影响。结果表明,经过150 d的培养,施用生物炭可明显提高土壤p H值和有机碳含量,比对照分别增加0.96%~2.62%和9.1%~38.6%。土壤中酸提取态Cu、Zn和Cd含量随生物炭施用量的增加而降低,与不施用生物炭相比下降幅度分别为7.0%~16.9%、6.7%~11.8%和5.3%~9.6%,酸提取态Pb含量无明显变化。生物炭可不同程度地减少可还原态Cd和可氧化态Cu、Zn、Pb含量。施用生物炭处理残渣态Cu、Zn、Cd和Pb含量明显提高,与不施用生物炭相比增加幅度分别为10.6%~46.8%、5.9%~15.7%、40.9%~191.9%和1.5%~2.6%。相关性分析表明,土壤p H值、有机碳含量与酸提取态和残渣态重金属含量显著相关。综合而言,生物炭能够促进供试污染土壤Cu、Zn、Cd和Pb由酸提取态、可还原态和可氧化态向残渣态转化。     

电气石和沸石对土壤-小麦幼苗系统中重金属行为的影响

为探明电气石对重金属污染土壤的修复能力,本文采用盆栽方法研究了电气石对小麦幼苗的生长及对重金属积累的影响,并与常用改良剂沸石进行修复效果的比较.结果表明,添加电气石和沸石均能有效提高小麦幼苗的株高、干重和叶绿素含量,其中干重最大能提高1.56倍;电气石和沸石处理均能有效降低小麦幼苗对Cd、Cu、Pb、Zn的积累,总体体现为电气石修复效果优于沸石,添加电气石组Cd、Cu、Pb、Zn最大分别降低37.93%、41.45%、16.35%和20.65%.因此,新型材料电气石可用于重金属污染土壤的修复.     

磷灰石等改良剂对土壤-黑麦草系统中铜行为的影响

以黑麦草作为修复植物,开展了石灰、磷灰石、木炭、猪粪等4种改良剂对重金属Cu污染土壤的田间原位修复研究.结果表明,改良剂提高了土壤pH值并促进土壤Cu从可利用态向潜在可利用态和不可利用态转化,以降低对生物和环境的直接毒害作用,促进黑麦草的生长.以黑麦草生物量和Cu富集量作为评价指标,添加改良剂的4种处理修复Cu污染土壤...     

不同钝化剂对土壤环境中重金属有效性和微生物群落的影响

以云南省澜沧拉祜族自治县铅矿区农田污染土壤为研究对象,采用土培实验的方法,研究生物炭、腐殖土和海泡石单施及配施条件下,土壤Pb、Zn和Cd有效态含量、重金属形态分布及微生物群落的变化.结果表明,腐殖土和生物炭改良剂均能有效地降低生物有效态Pb、Zn和Cd的含量,低剂量海泡石的添加修复效果不明显.其中,腐殖土的施入使土壤...     

纳米羟基磷灰石对铅镉污染土壤重金属生物可给性的影响研究

通过实验室模拟的方法,分别制备3种污染处理土壤:Pb污染土壤、Cd污染土壤与Pb-Cd复合污染土壤,然后分别向3种污染处理土壤中添加纳米羟基磷灰石,培养180 d,定期采样,并采取两种体外仿生消化方法——PBET法(Physiologically-Based Extraction Test)和USPM法(United States Pharmacopeia Methodology)模拟胃液测定土壤中Pb、Cd的生物可给性,通过对比分析,评价纳米羟基磷灰石对污染土壤重金属生物可给性的影响。研究结果表明,纳米羟基磷灰石显著降低了PBET法对土壤Pb、Cd的提取量,与对照相比,分别下降了44.84%和42.96%。Pb-Cd复合污染明显提高了PBET法对土壤Cd的提取量,但纳米羟基磷灰石处理与复合污染均没有显著影响USPM法对土壤Pb、Cd的提取量。PBET法对土壤Pb、Cd的提取结果与土壤p H值和修复处理呈显著负相关关系;而USPM法对土壤Pb、Cd的提取结果与培养时间呈显著负相关关系。PBET法与USPM法对土壤重金属的提取结果之间不存在显著相关关系,且USPM法对土壤重金属的提取能力显著高于PBET法。USPM法对土壤Pb、Cd的提取量平均分别为PBET法的2.4倍和1.9倍。     

EGTA淋洗和KH2PO4钝化联合修复重金属污染土壤

为进一步削减螯合淋洗后土壤残留重金属的环境风险,采用淋洗与钝化相结合的方法修复重金属污染土壤.研究了乙二醇双(2-氨基乙基醚)四乙酸(EGTA)淋洗、磷酸二氢钾(KH_2PO_4)钝化及两者联合修复对土壤重金属洗脱率的影响,并分别采用TCLP法和BCR法分析重金属浸出浓度及化学形态分布,构建了涵盖土壤重金属残留量、生物有效性和毒性的环境风险评价方法,对淋洗、钝化及其联合修复效果进行了评价.结果表明,EGTA对Cu和Cd具有较好的洗脱效果,降低了土壤Cu、Zn和Cd浸出浓度,提高了Pb浸出浓度,削减了可还原态Cu残留量、弱酸提取态和可还原态Zn残留量、可还原态Pb残留量以及弱酸提取态、可还原态Cd残留量.随着KH_2PO_4投加量的增加,Pb、Cd和Cu浸出浓度呈下降趋势,Zn浸出浓度先上升后下降.KH_2PO_4对重金属形态分布的影响主要表现为降低弱酸态或可还原态重金属占比,提高残渣态重金属占比.EGTA和KH_2PO_4联合修复显著降低了4种重金属的可还原态残留量和弱酸提取态Pb、Cd残留量,大幅度削减了Cd和Cu的浸出浓度和环境风险.Zn污染土壤宜淋洗修复,Pb污染土壤宜钝化修复,Cd和Cu污染土壤深度修复宜淋洗/钝化联合处理.     

四种改良剂对Cu、Cd复合污染土壤中Cu、Cd形态和土壤酶活性的影响

以黑麦草（Lolium perenne L.）作为修复植物进行田间试验,研究了石灰、磷灰石、蒙脱石、凹凸棒石4种改良剂对铜镉复合污染土壤中Cu、Cd形态和土壤酶活性的影响。结果表明,改良剂提高了污染土壤pH,降低了土壤可交换态（EX）Cu、Cd含量;改良剂提高了土壤脲酶、酸性磷酸酶和过氧化氢酶活性,每种改良剂对土壤酶活性增加幅度随其添加剂量增加而增大;土壤酶活性与土壤EX态Cu、Cd含量呈显著或极显著负相关关系,与土壤pH呈显著或极显著正相关关系;高剂量石灰（石灰占污染土壤耕作层质量的0.4%）和高剂量磷灰石（磷灰石占污染土壤耕作层质量的2.32%）处理钝化污染土壤中Cu、Cd及提高土壤酶活性效果最好。     

赤泥和骨炭对污染土壤As化学形态及其生物可给性的影响

通过室内土壤培养实验,研究添加赤泥和骨炭对污染土壤As化学形态及其生物可给性的影响.结果表明,培养3个月后,添加5%赤泥促进了土壤中As从结晶铁铝水化氧化物结合态向专性吸附态和残渣态的转化;添加5%骨炭促进了土壤中As从结晶铁铝水化氧化物结合态向专性吸附态和非专性吸附态的转化.培养3个月后,土壤中生物可给性As含量随着赤泥和骨炭用量的增加而显著增加.当赤泥和骨炭用量为5%时,土壤中生物可给性As含量分别比对照提高6.25倍和12.31倍.添加赤泥和骨炭增强了土壤中As的移动性,提高了As对人体的健康风险.     

4种改良剂对土壤-黑麦草系统中镉行为的影响

以黑麦草（Lolium perenne L.）作为修复植物,开展了石灰、磷灰石、木炭、猪粪4种改良剂对重金属Cd污染土壤的田间原位修复试验研究。结果表明：改良剂提高了土壤pH值并促进土壤Cd从生物可利用性高的形态向迟效态转化,降低对生物和环境的直接毒害作用,促进黑麦草的生长。以黑麦草生物量和Cd富集量的增加作为评价指标,4种改良剂修复Cd污染土壤效果依次为：石灰〉磷灰石〉木炭〉猪粪。石灰处理中黑麦草Cd富集量为13.11 mg,与其他处理均呈现显著差异。污染土壤重金属Cd的化学形态与黑麦草对Cd的吸收密切相关。黑麦草地上部分Cd质量分数,与土壤B-2态Cd呈极显著正相关关系,相关系数为0.730。黑麦草地下部分Cd质量分数,与B-2、B-3态Cd均呈极显著正相关关系,相关系数分别为0.756、0.786;黑麦草地上部分和地下部分Cd质量分数均与B-4态Cd呈极显著负相关关系,相关系数分别为0.757和0.708。     

生物炭、沸石与膨润土混施对玉米生长和吸收Cd、Pb、Zn的影响研究

矿区周边农田土壤重金属污染严重威胁着粮食安全,利用原位钝化修复技术,在农业生产的同时进行重金属污染农田土壤治理,收获符合卫生标准的农产品,具有重要的现实意义。选取生物炭、沸石粉和膨润土3种钝化剂开展田间试验,研究不同用量钝化剂单施及混施对玉米(Zea mays L.)生长、玉米籽粒吸收Cd、Pb、Zn与土壤有效态Cd、Pb、Zn等的影响,旨在为Cd-Zn复合污染农田安全生产和阻控提供数据支持。结果表明:单施及混施不同用量钝化剂均能促进玉米株高、叶面积和生物量增加,显著提高玉米产量(P0.05),钝化剂处理较对照CK增产3.41%-31.69%。不同钝化剂处理可提高土壤pH值和有机质含量,明显降低土壤中的有效态Cd、Pb、Zn含量,与CK相比,单施及混施不同用量钝化剂导致土壤有效态Cd、Pb、Zn分别降低23.02%-45.24%、4.86%-21.46%、16.38%-32.60%,其中5%SFP(5%生物炭+5%沸石粉+5%膨润土)处理降低效果最显著,2%SFP处理次之;单施及混施不同用量钝化剂都能降低玉米籽粒对Cd、Pb、Zn的吸收,其中5%SFP处理能明显降低玉米籽粒中Cd、Pb、Zn含量,较CK分别降低68.18%,39.49%,31.83%。综合表明,在原位钝化修复Cd-Zn复合污染农田土壤时,钝化剂混合施用的效果好于单施,以5%SFP混合施用的效果最佳。     

生物炭和熟石灰对土壤镉铅生物有效性和微生物活性的影响

以南京近郊某蔬菜基地土壤为研究对象,采用盆栽试验方法,研究熟石灰和生物炭两种钝化剂对镉铅复合污染土壤修复效果以及对土壤微生物活性的影响.结果表明,施加熟石灰和生物炭能够增加土壤pH和有机碳等养分含量,促进Cd、Pb由酸溶态向还原态和残渣态转化,降低Cd、Pb有效态含量.与对照处理相比,熟石灰和生物炭5.0%用量下,Cd有效态含量(DTPA、TCLP和CaCl_2等3种提取态)分别下降37.74%—41.46%和22.22%—31.71%,Pb有效态含量分别下降45.59%—52.82%和35.47%—41.94%.生物炭的施用提高了土壤微生物量碳氮和微生物群落功能多样性,促进微生物对碳源的利用能力,其中生物炭5.0%用量下土壤微生物活性最高.熟石灰和生物炭的添加显著降低小白菜可食部位和根部对Cd、Pb的富集,与对照处理相比,可食部位Cd、Pb含量分别下降7.14%—47.62%和45.93%—74.82%,但所有添加钝化剂处理小白菜可食部位含量均超出国家安全食用标准.     

腐殖酸和含磷物质对模拟铅污染农田土壤的钝化效应

利用磷酸二氢铵、过磷酸钙、羟基磷灰石与腐殖酸单独以及复配施用对模拟铅(Pb)污染农田土壤进行钝化处理,采用乙二胺四乙酸二钠盐(EDTA)浸提法、生物可利用性提取(physiologically based extraction test,PBET)评价Pb污染土壤的钝化效果,并通过BCR形态分级实验研究钝化前后土壤Pb形态的变化,探讨不同钝化剂的修复机理.结果表明,施用不同的钝化剂均能降低土壤EDTA和PBET提取态Pb的质量分数,腐殖酸与磷酸盐复配施用的效果优于单一钝化剂处理,腐殖酸与羟基磷灰石(P/Pb物质的量比为2.4)复配施用时效果最明显,土壤EDTA和PBET提取态Pb的质量分数分别降低了29.7%、18.1%;BCR形态分级实验表明,添加钝化剂可有效减少土壤活性较高的弱酸提取态Pb的含量,增加活性较低的残渣态Pb含量,与单一钝化剂处理相比,腐殖酸和磷酸盐复配施用效果更好,尤其是与难溶性的羟基磷灰石复配施用效果最显著.     

硫磺对土壤中Pb和Zn形态的影响

研究了添加硫磺对Pb和Zn污染土壤的pH值、土壤中SO4^2-含量、土壤中Pb和Zn的NH4OAc浸提态含量及土壤中Pb和Zn的BCR(欧共体标准物资局)三步分级提取态含量的影响．结果表明：Pb和Zn污染土壤中添加硫磺后,土壤pH值降低,土壤中SO4^2-含量增加,土壤中Pb和Zn的NH4OAc浸提态含量随施硫水平的增加而增加;在对Pb和Zn的BCR三步分级提取态含量分析中,添加硫磺后,二者的B1态都有增加,Zn的B1态增加的比例要高于Pb,二者的B2和B3态都有不同程度的变化．     

钝化剂对好氧高温堆肥处理猪粪重金属含量及形态的影响

采用连续提取法研究猪粪好氧堆肥处理中钝化剂对重金属含量及形态的影响.结果表明:堆肥处理后,猪粪中重金属Zn、Cu、Pb、Cr和As普遍升高,重金属Hg明显降低;堆肥处理能促进猪粪中重金属Zn、Cu、Pb、Cr、As和Hg的形态向活性低的方向转化,降低重金属的生物有效性.在3种重金属钝化剂处理中,沸石处理对降低猪粪中重金属Zn的生物有效性效果最好;海泡石处理对降低猪粪中重金属Cu和Cr的生物有效性效果最好;膨润土处理对降低猪粪中重金属Pb和Hg的生物有效性效果最好.因此沸石、海泡石和膨润土处理有利于降低猪粪施用中的重金属污染风险.     

北京某环路两侧土壤重金属污染风险评价

为了解北京市某环路两侧土壤重金属污染现状,对其22处采样截面的44个样品中的Cr、Ni、Cu、Zn、Cd和Pb总量进行测定,并用改进的BCR法对重金属形态进行分步提取和测定.结果表明,Cr、Pb和Cd的总量分别是北京地区土壤背景值的7.48、6.65和5.13倍;从提取形态来看,6种重金属主要以活性较低的还原态、氧化态和残渣态存在.采用4种评价方法从不同角度对研究区域土壤中重金属的污染风险进行了评价.基于总量的地累积评价结果显示,Cr、Pb和Cd污染级别最高,Ni、Cu和Zn次之;潜在生态风险指数法评价结果为Cd>Pb>Ni>Cr>Cu>Zn;基于形态学的评价方法 RAC风险评价法得到生物可利用性顺序为Zn>Cd>Ni>Cu>Pb>Cr;而次生相与原生相比值法的结论是生物潜在可利用性依次为Zn>Pb>Cd>Cu>Ni>Cr.