应用籽粒苋修复镉污染农田土壤的潜力

针对农田土壤镉污染问题,采用超富集植物籽粒苋并配施不同组合的外源活化剂进行盆栽实验和田间实验,并测定籽粒苋及根系土壤中镉含量并计算富集系数。结果表明,在盆栽实验的不同处理组中,施加磷酸二氢钾(0.74 mmol·kg^-1)、EDTA(2 mmol·kg^-1)和柠檬酸(4 mmol·kg^-1)最有助于提高籽粒苋对Cd的提取修复效率。田间实验中添加活化剂(EDTA和柠檬酸)后籽粒苋的根、茎和叶组织对Cd的富集能力分别是不添加活化剂处理组的2.10、1.84和2.76倍;与对照组相比,籽粒苋的根、茎和叶部分的Cd含量都显著提高(P < 0.05),这说明外源活化剂促进了籽粒苋对土壤中Cd的吸收,提高了修复效率。每年种植两茬籽粒苋并添加活化剂,Cd的去除率可达4%~10%。种植超富集植物并配施活化剂既可以提高修复效率,又可以节约修复成本。     

铝酸盐材料对镉污染土壤的稳定化修复及其机理

为研究铝酸盐材料对于修复Cd污染土壤的可行性,以常见的硅酸盐材料为参照,比较了两者对土壤中Cd的稳定化效果,并对相关反应机制进行了讨论。结果表明：当土壤中Cd的质量分数为54.6 mg·kg⁻¹时,铝酸盐和硅酸盐材料使Cd的7 d浸出质量浓度分别降低58.07%~77.75%和63.46%~93.02%,180 d浸出质量浓度分别降低28.72%~79.23%和41.08%~86.63%;当土壤中Cd的质量分数为2 940.03 mg·kg⁻¹时,铝酸盐和硅酸盐材料使Cd的7 d浸出质量浓度分别降低76.97%~93.15%和19.05%~94.38%,180 d浸出质量浓度分别降低56.56%~88.87%和-32.68%~49.79%。这说明铝酸盐材料对土壤中Cd的稳定化效果优于硅酸盐材料。在CdCl₂溶液中(94.02 mg·L⁻¹),铝酸盐和硅酸盐材料分别使Cd质量浓度降低了99.92%~99.93%和99.68%~99.92%,并使pH分别增大了6.56~6.81和7.01~7.69。通过SEM-EDS、FTIR、XRD和XPS等分析手段发现,铝酸盐材料可通过水化反应生成Ca—Si—H和Ca—Al—Si—H凝胶,以实现对Cd的物理包裹和吸附,并可通过使pH增大而生成Cd(OH)₂、CdO或CdCO₃沉淀,进而实现了对Cd的稳定化。本研究表明铝酸盐材料较硅酸盐材料对Cd的稳定化更为高效且长效,可为Cd污染土壤修复提供参考。     

有机酸对成都平原镉污染土壤的淋洗效果

以成都平原某化工厂附近受Cd污染的2种土壤为对象,采用振荡淋洗技术,研究了有机酸在不同浓度、固液比、振荡时间和复合淋洗条件下对重金属Cd的去除效果。实验结果表明：柠檬酸和酒石酸对Cd含量为22.78 mg·kg-1的SLT-01土壤具有更好的去除效果,分别达到73%和62%,而乙酸和草酸的去除能力较低;随着固液比的降低,有机酸对Cd的去除率逐步提高;随着时间的增加,Cd的去除率波动增加;柠檬酸和酒石酸复合淋洗并没有提高Cd的去除率;振荡淋洗前后土壤结构未发生明显变化。综合考虑土壤中Cd的去除效果和成本,选择柠檬酸作为最佳淋洗剂;最佳实验条件：溶液浓度为0.10 mol·L-1,固液比为1∶20,淋洗时间为8 h。     

腐殖质纳米颗粒对镉污染土壤的修复

外源腐殖质可改变土壤镉（Cd）的含量和状态。以风化煤为原料制备的不溶性胡敏酸为吸附剂,对比研究了其对冶炼厂周边污染土壤及人工模拟污染土壤中Cd的钝化效果。再以泥炭为原料,制备富里酸钾为主的水溶性腐殖酸钾为淋洗剂,用于活化、去除上述2种土壤中的Cd。结果表明,胡敏酸在砂质的人工模拟污染土壤中钝化效果更好,2%的剂量可使土壤中CaCl2提取态Cd的浓度（0.103 mg·L-1）降低19.7%。腐殖酸钾去除土壤Cd的效率随淋洗剂浓度增加而提高,在10 g·L-1的浓度时,单次淋洗可去除高达38.1%的Cd。傅里叶变换红外光谱分析表明,腐殖质与Cd反应后形成了羧酸盐。因此,腐殖质纳米颗粒既可以钝化土壤中的Cd,也可以活化土壤中的Cd,从而达到修复Cd污染土壤的目的。其关键在于根据钝化或活化的目标,选择溶解度适当的腐殖质材料。     

龙葵-镉抗性菌株修复镉污染土壤

为研究镉抗性菌株对龙葵修复镉污染土壤的效应,开展龙葵室外盆栽试验。从镉污染土壤、龙葵根际土壤和标准菌株中共筛选出3株抗镉产铁载体菌株,经16S rRNA基因序列对比分析,以上3株菌株分别被鉴定为贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus velezensis)、苍黄假棍状杆菌(Pseudoclavibacter helvolus)和荧光假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)。试验中,研究了此3株菌株单种及其复合接菌处理对龙葵生长和富集镉能力以及土壤修复效率的强化作用。结果表明,与空白对照相比,复合接种苍黄假棍状杆菌和荧光假单胞菌显著(P<0.05)提高龙葵地上部分干质量(提高31.07%)、地下部分干质量(提升75.59%)、龙葵镉总积累量(提高30.28%)、地上部分镉积累量(提高31.53%)、转运系数(提高39.47%)和土壤修复效率(提高67.83%)。此外,接种以上复合菌株后土壤镉去除量的86.16%随淋溶流失,13.84%由龙葵吸收。     

公路两侧土壤中铅和镉污染以及存在形态分布的分析

测定了土壤中铅、镉总量,并采用五级连续浸提法和石墨炉原子吸收分光光度法对北京市3条典型公路两侧的土壤样品中铅和镉的存在形态分布进行了测定.结果表明,所选3条公路出京方向右侧的土壤铅和镉污染严重,其铅、镉总量分别是北京地区土壤铅和镉含量背景值的1.62～6.69、5.97～18.74倍.土壤中铅主要以铁锰氧化物结合态、碳酸盐结合态、有机结合态和残渣态等形式存在,镉主要以铁锰氧化物结合态和残渣态形式存在,而活性强的离子交换态浓度均较低.不容忽视的是,铅和镉的碳酸盐结合态在碱性条件下稳定,但是具有遇酸释放的隐患.     

不同镉污染农田土壤上秸秆和炭化秸秆分解动态及其对土壤镉的吸附特征

通过温室土壤培养实验,研究不同镉污染农田土壤上不同的作物秸秆和炭化作物秸秆还田后的分解动态和还田秸秆材料对污染土壤中镉的吸附特征,探讨秸秆和炭化秸秆还田做为重金属镉污染农田土壤修复剂的可行性。实验结果表明,还田的油菜秸秆和玉米秸秆在2种镉污染水稻土壤上6个月分解了43％-65％,秸秆炭化后还田则很稳定,2种镉污染土壤上还田6个月时累计分解量小于5％。2种镉污染土壤上还田的秸秆和炭化秸秆随还田时间延长镉含量逐渐增加。模拟镉污染土壤上,相同时期油菜秸秆中镉含量显著高于玉米秸秆,油菜秸秆炭中镉含量显著高于玉米秸秆炭。在镉污染土壤上,还田的玉米秸秆、油菜秸秆、玉米秸秆炭和油菜秸秆炭对土壤镉的净吸附量相近,均小于1．1μg／g。在模拟镉污染土壤上还田的油菜秸秆和油莱秸秆炭对土壤镉净吸附量最高分别达到2．74μg／g和7．03μg／g,分别是玉米秸秆和玉米秸秆炭的2倍,且显著高于其在镉污染土壤上的净吸附量,具有高的吸附能力。     

热改性坡缕石对土壤镉污染的钝化效果及对土壤镉生态毒性的影响

Cd在土壤中易被农作物吸收和富集,使农作物产量、品质降低,进而造成食品安全威胁。通过钝化实验与盆栽实验,研究了热改性坡缕石对土壤中重金属Cd的钝化效果与植物富集的影响;并结合重金属生物有效态、修复效率和植物内重金属生物吸收因子对Cd钝化效果和Cd生态毒性进行了评价。结果表明,添加4%热改性坡缕石可显著改善土壤理化性质,使土壤中生物有效态Cd质量分数(DTPA与TCLP提取态)分别由1.34 mg·kg⁻¹(DTPA)和1.29 mg·kg^-1(TCLP)降至0.58 mg·kg⁻¹和0.57 mg·kg⁻¹,同时可促使Cd由酸溶态转化为稳定性较强的可氧化态与残渣态。4%热改性坡缕石处理组,可显著改善玉米幼苗生长状况,使幼苗根长和株高分别增加了37.84%和35.60%,根、茎鲜重分别增加了11.41%和86.12%;同时,亦使生物吸收因子降低了44.00%,提升了土壤修复效率。热改性坡缕石具有规模化应用于土壤重金属污染原位修复的潜力。     

水葱修复土壤镉污染潜力的研究

野外观察与研究发现水葱(Scirpus tabernaemontani G.)可以耐受土壤中高浓度的重金属污染,并对镉(Cd)有很高的生物富集量.实验室水培试验研究了两个主要因素,营养液pH与Cd含量,对水葱生物量以及Cd富集效果的影响.结果表明,它可耐受高浓度Cd (30 mg/L)和大范围pH变化 (3.7～7.7).当营养液pH为4.7, Cd为25 mg/L时,水葱富集的Cd达到最大值:地上部分264.71 mg/kg,地下部分234.39 mg/kg,平均转运系数1.13.这显示了它用于植物修复Cd污染土壤的潜力.     

交流电场频率对柳树-东南景天混栽修复镉污染土壤的影响

单一植物吸收的方法修复镉 (Cd) 污染土壤效果欠佳,交流电场联合植物可以更好地提高土壤Cd污染的治理效率。通过优化电场频率等参数可以提高土壤Cd的移动性,促进植物吸收土壤Cd。采用土壤盆栽试验的方法,研究交流电场频率 (50、300 Hz) 对竹柳3号和东南景天混种条件下土壤理化性质、Cd有效性、植物生长和Cd吸收积累能力的影响。与对照 (没有施加电场) 相比,300 Hz电场处理的土壤pH值显著降低了0.13。电场频率的提高显著提升了土壤Cd的有效性,300 Hz频率电场处理的土壤有效态Cd质量分数显著高于对照35.00%。交流电场促进了植物生长,柳树和东南景天的株高、生物量、叶片SPAD值及根系形态指标在外加50、300 Hz交流电场时均得到提高。交流电场降低了柳树各部分和东南景天地下部Cd质量分数,其中50 Hz处理柳树叶片、枝条、树干、根系和东南景天地下部Cd质量分数较对照分别降低22.16%、29.82% (P<0.05) 、1.49%、15.91% (P<0.05) 、31.81% (P<0.05) 。相反,电场频率的提高有利于东南景天地上部Cd质量分数增加,50、300 Hz处理东南景天地上部Cd质量分数较对照分别增加43.37%、55.18% (P<0.05) 。交流电场提高了植物对土壤Cd吸收积累,但不同的电场频率对植物Cd修复效率影响不同,50、300 Hz交流电场下植物地上部分总Cd积累量较对照分别显著增加24.04%、21.24%。从这2种植物上看,50 Hz交流电场更能提高柳树Cd修复效率,300 Hz交流电场更提高能东南景天Cd修复效率。本试验装置成本较低,修复效果较好,对于电场频率增强植物修复Cd效率具有很大参考价值,有较好的应用前景。     

胡敏素-赤铁矿复合物对外源添加镉污染富硒土壤的钝化

以本地富硒土壤提取的胡敏素(humin,HM)、制备的赤铁矿(hematite,α-Fe₂O₃)和胡敏素-赤铁矿复合物(HM-α-Fe₂O₃)作为钝化剂,对富硒土壤中的镉(Cd)进行钝化研究。结果表明,有效态Cd浓度与pH呈显著负相关(r=−0.729)(0.01<P<0.05)。与空白对照组(CK)处理对比,添加3种不同水平用量的HM(H1~H3),α-Fe₂O₃(F1~F3)和HM-α-Fe₂O₃ [(F-H)1~(F-H)3]处理并培养60 d后,土壤中有效Cd浓度分别降低14.21%~22.96%、21.25%~37.55%和13.45%~27.75%;可交换态Cd的浓度分别降低17.77%~23.34%、33.93%~45.39%和18.56%~22.07%。比较不同钝化剂的钝化效果,发现单独钝化剂中最佳处理组为F2(20 d),有效态Cd浓度的降低幅度最大(37.55%),但施加量也最大,易导致土壤碱性化;HM钝化剂在5 d达到最佳效果(H2);HM-α-Fe₂O₃中最佳处理组为(F-H)3(60 d),有效态Cd浓度的降低量与钝化剂用量、钝化时间都呈极显著正相关(r=0.631,0.428)(P<0.01),说明其钝化效果与钝化剂用量、钝化时间呈现较好的线性增长关系,施用率低且效果明显。因此,HM适用于短期修复,而HM-α-Fe₂O₃适用于长期修复。HM与α-Fe₂O₃复合应用为充分利用土壤腐殖质和控制重金属流动性提供了新途径。     

中国镉矿的区域分布及土壤镉污染风险分析

系统地分析和评价了中国镉矿的区域分布及长期采选冶活动所带来的土壤镉污染风险。研究结果表明,截至2005年底,中国累计探明镉资源储量约为719.47kt,保有镉资源储量约为587.37kt,且多与铅矿、锌矿等以共、伴生形式存在。中国镉矿主要分布在中部、西南部及华东地区,这些地区的镉资源探明储量占中国累计探明总储量的88.0%,保有储量占中国总保有储量的87.1%。据统计,中国镉采出量约为136.10kt,主要集中在西南地区,其镉采出量占中国总采出量的59.4%。镉污染事件主要发生在镉矿相对丰富及采选冶活动较密集的云南、广东、湖南、贵州等地区,大部分矿冶区及周边土壤呈现重度镉污染,农作物中含镉量超出《食品中污染物限量》(GB 2762—2005)中限值。     

热解条件对茶叶渣生物炭特性及镉污染土壤钝化效果的影响

以泡饮过的废弃茶叶为实验原料,通过不同热解温度（300、400、500和600℃）和热解时间（1 h和2 h）制备生物炭,探讨不同热解条件对茶叶渣生物炭（TSBC）的特性及其对镉（Cd）污染土壤钝化效果的影响。结果表明：热解温度的升高可明显增加TSBC的pH和比表面积,降低生物炭的产率、电导率和表面官能团的数量,使TSBC具有弱碱性、较大比表面积和较强的稳定性,对改良酸性土壤和吸附重金属存在一定潜力;而热解时间对其特性没有明显差异,与对照组相比,添加TSBC明显增加了Cd污染土壤的pH、有机碳（SOC）和可溶性有机碳（DOC）含量,但随着制备温度的升高,Cd污染土壤中SOC和DOC增加幅度逐渐降低。添加TSBC显著降低Cd污染土壤中可交换态镉的比例,当热解温度为500~600℃时降幅最显著,其下降比例与对照相比最高可达25.56%;残渣态镉比对照增加了0.88~1.18倍。因此,TSBC对镉污染土壤有较好的钝化效果,这为重金属污染土壤的修复和生活废弃物的资源化利用提供了理论依据。     

几种典型土壤对电动修复镉污染效果的影响

选择5种典型土壤进行了镉污染的电动修复研究。结果表明,经12 d电动修复后,黑土、潮土、红壤、水稻土和黄棕壤中镉的去除率依次为16.7%、21.0%、47.1%、10.7%和12.6%。红壤靠阳极附近Cd含量由初期435 mg·kg-1降至32.4 mg·kg-1,迁移率高达92.5%。黑土、红壤和潮土都维持了较高的电流强度和电渗流量,但由于红壤对碱的缓冲能力较强,修复效果最好。水稻土中电渗流量高,但由于电流低,镉的去除率不高,说明电动修复中电迁移作用强于电渗析。修复后,土壤中可交换态镉、碳酸盐结合态镉、铁锰氧化物结合态镉总量减少,残渣态镉总量增加,有机结合态在阳极附近总量减少、阴极附近总量增加。上述结论揭示了电动修复的土壤镉污染的主要机制,通过镉的运动轨迹和形态分布,可预测不同土壤的电动修复效果,同时能改变不同土壤的电动修复策略,为场地修复提供参考。     

含磷材料对矿区铅镉污染土壤重金属形态转化的影响

以湖南郴州东江湖风景区矿区遗留地重金属污染土壤为研究对象,研究了3种含P材料,及其与蒙脱石的组合材料,对矿区土壤铅镉污染的修复效果。实验设6组处理,分别为P1组、P2组、P3组、P1+M组、P2+M组、P3+M组,通过添加5%的稳定剂,稳定2d后,分析土壤中铅镉的形态变化。实验结果表明:添加含P材料,及组合材料后,土壤中铅镉的离子交换态、铁锰结合态、有机结合态大幅度降低,残渣态显著升高。对Pb离子转化效果均在90.00%以上, Cd离子的转化效率相对较差,最优P1处理效果为74.20%。离子交换态的减少,有效地降低了重金属的生物有效性,有效地降低了环境风险。同时,含P材料均增加了土壤有效磷的含量,对矿区土壤的肥力也有一定提升。     

电动修复技术对土壤中镉迁移的影响

以镉含量为200 mg·kg-1的模拟污染土壤为研究对象,使用电动修复技术对土壤中的镉进行去除。实验研究了不同修复电压下电流密度、电解液pH值、土壤中镉含量的变化,并重点研究了修复电压对土壤中镉迁移的影响规律。实验结果表明,通电电压越大,电场强度越强,镉的迁移量越大,电动修复效率越高,当修复电压为50 V时,阴极区域附近镉的迁移量与修复电压为5 V时相同位置镉的迁移量相比可以提高30%,实验结果为重金属污染土壤电动修复过程中镉的迁移量化研究提供了参考。     

氯化铁和硫酸铁对酸性土壤中有效态镉和铅污染的修复作用

采用浸泡实验法研究了氯化铁和硫酸铁对酸性土壤中有效态镉和铅污染的修复效果,结果表明,氯化铁和硫酸铁均能有效去除土壤有效态镉和铅污染,Fe(Ⅲ)用量为50~100 mmol/kg时,有效态Cd和Pb的去除效果可达70%~96%。氯化铁和硫酸铁能去除土壤中的水溶态、碳酸盐结合态、腐殖酸结合态、铁锰氧化物结合态和强有机结合态Cd和Pb及交换态Cd。氯化铁和硫酸铁对Cd均既有洗脱修复作用又有固定修复作用,且洗脱修复作用的贡献稍大;氯化铁用量较小时(50 mmol/kg)对Pb既有固定修复又有洗脱修复作用,固定修复作用稍大;用量较大时(100 mmol /kg),对Pb只有洗脱修复作用。硫酸铁对Pb的修复作用则以固定修复作用为主,洗脱修复作用很小。     

干湿交替对土壤DOM特性及重金属释放的影响

以典型Cu和Zn污染农田土壤为研究对象,利用土壤培养实验、光谱学方法以及流动搅拌实验,以阐明土壤干湿交替对重金属污染土壤中土壤溶解性有机质(DOM)特性及重金属释放动力学行为的影响。结果表明,土壤pH、DOM含量及其芳香性随着土壤含水率升高而增大,而干湿交替主要影响土壤中DOM的含量,对pH和SUVA₂₅₄值的影响很小。重金属释放动力学研究表明,土壤含水率越高越有利于Cu和Zn的稳定,干旱过程则会促进其释放,但仅在初次湿润到干旱过程中对其释放特性产生影响,后期干湿交替循环影响很小,且不同干湿交替频率和强度具有类似影响。在同等条件下,Zn的释放比Cu更快,受干湿交替影响更小。本研究结果可为重金属污染土壤修复工作提供参考。     

沛沿河流域土壤施肥后氮、磷释放规律的模拟研究

为有效控制农业面源污染,改善沛沿河流域水质状况,通过对稻田、林地、果园的土壤分别施用不同化肥后,模拟研究了土壤在受雨水短期浸泡及连续降雨情况下氮、磷的释放规律.结果表明,稻田土壤对氮、磷的释放能力最差,施肥时应以基肥为主;林地、果园土壤的保肥能力均劣于稻田土壤,应采用“少量多次追肥”的方法.尿素与碳铵宜作为基肥施用,而...     

不同来源腐殖质淋洗去除土壤中Cd、Pb的研究

针对耕地土壤Cd、Pb污染问题,选取3种提取剂(提取剂 Ⅰ:1.0 mol/L NaOH;提取剂 Ⅱ:0.1 mol/L NaOH+0.1 mol/L Na4P2O7;提取剂Ⅲ:0.1 mol/L KOH+0.1 mol/L K4P2O7)分别从5种物料中(风化褐煤、污泥、鸡粪、泥炭土、牛粪)中提取腐殖质(HS)淋洗去...