改性纳米碳黑用于重金属污染土壤改良的研究

采用培养试验,研究了添加改性纳米碳黑对江西贵溪污染土壤中有效态Cu和Zn含量的影响,并对比研究了包施和混施效果差异,同时还通过温室盆栽试验研究了改性纳米碳黑对黑麦草生物量和黑麦草对Cu和Zn的吸收量以及土壤Cu和Zn形态的影响.结果表明,添加改性纳米碳黑可以降低土壤中有效态Cu和Zn的含量.与对照相比,培养60d后,添加1%、3%和5%改性纳米碳黑的土壤有效态Cu含量分别降低了47.3%、72.0%和80.9%,有效态Zn含量分别降低了3.0%、17.7%和43.6%.同等材料用量下包施不如混施的钝化效果好,且所用时间要长,但包施具有将所施材料和被吸附的重金属移出土壤体系的优点.土壤中添加改性碳黑可以促进黑麦草的生长,降低Cu和Zn在黑麦草地上部的积累量同时降低了土壤中Cu和Zn交换态和碳酸盐结合态,而增加有机物及硫化物结合态含量.     

溴化十四烷基吡啶对黑麦草吸收土壤中菲的影响

研究了澳化十四烷基吡啶(Myrlstylpyridinium bromide,MPB)对黑麦草吸收土壤中菲的影响.结果表明.由于MPB能显著增强吸附固定土壤中的菲,限制其从土壤固相向土壤水相迁移,从而可降低土壤水相中菲浓度,导致黑麦草吸收积累菲的程度降低.在两种不同菲污染水平的土壤中,MPB添加浓度为0～600 mg·kg-1时,黑麦草根系和茎叶中菲含量均随MPB添加量的增加而降低.当MPB添加浓度为600 mg·kg-1时.黑麦草根系菲含量分别为0.12 mg·kg-1和0.35 mg·kg-1,分别比对照低了77.0%和53.3%;茎叶中菲含量为0.12 mg·kg-1和0.26 mg·kg-1,分别比对照低了64.7%和50.9%.     

生物质炭输入对污泥施用土壤-植物系统中多环芳烃迁移的影响

利用温室盆栽黑麦草实验,研究了生物质炭输入对污泥施用土壤性质、植物生长及土壤-植物系统中多环芳烃迁移性能的影响.结果表明,施用含炭堆肥污泥更有利于改善土壤的缓冲性能及增加土壤养分含量,与普通堆肥污泥处理相比,施用含炭堆肥污泥的黄棕壤和红壤中阳离子交换量分别提高了10%和5%,而2种土壤总氮含量则分别提高了13%和18%.同时,生物质炭的输入更有利于促进植物生长,与普通堆肥污泥处理相比,2种土壤中含生物质炭堆肥污泥处理黑麦草生物量均提高了23%,黄棕壤和红壤中种植的黑麦草叶绿素含量分别增加了8%和10%.生物质炭的输入还使得污泥-土壤体系中的多环芳烃转移到植株中的量明显减少,含炭堆肥污泥处理中多环芳烃在黑麦草中的累积量比普通污泥相应处理降低了27%~34%.因此,生物质炭作为污泥堆肥调理剂,不仅能进一步改良土壤性质,促进植物生长,还可以有效限制污泥-土壤体系中多环芳烃在环境中的迁移,降低潜在的污染风险.     

钙、氯对磷酸盐稳定污染土壤中铅的促进作用研究

为探讨促进磷酸盐稳定污染土壤中铅的方法,在全铅含量为517 mg·kg-1的铅冶炼污染土壤中加入5 mmol·kg-1磷酸盐,同时加入10mmol·kg-1硝酸钙或5 mmol·kg-1氯化钾,在15%或30%的含水率下培养40 d,之后种植黑麦草.结果表明,与单独施用磷酸盐相比,采用磷酸盐与钙、氯结合或增加培养期间的土壤含水率后,土壤DTPA-Pb含量下降3.92%~26.1%;对于同一添加剂处理,培养期间土壤含水率从15%增加到30%,土壤有效铅(DTPA-Pb)含量下降8.83%~24.4%.增加土壤含水率后,土壤有效磷(Olsen-P)含量均显著升高(p0.05).土壤铅的EXAFS分析表明,与未施用磷酸盐的对照相比,土壤中加入磷酸盐后矿物态铅的比例由57%上升至81%,加施钙、氯或增加土壤含水率后,多数处理矿物态铅的比例有所下降,而有机结合态铅比例上升.与对照相比,污染土壤中施用磷酸盐后,植物产量大幅增加,但施用钙、氯或增加培养期间含水率后,部分处理植物产量有所下降.以上结果表明,在铅冶炼污染土壤中加入磷酸盐时,加入钙、氯或者增加土壤含水率均有利于铅的稳定,但以上措施可能对植物生长产生不利影响.     

高分子聚合物与钝化剂复配对汞污染土壤钝化修复研究

采用盆栽试验方法,研究了添加1种耐酸性较强的高分子聚合物与传统的有机或无机类钝化剂复配来钝化土壤重金属汞,并探讨其对土壤理化特性、植物生长发育、土壤汞形态以及酶活性等的影响。结果表明:与对照（CK）相比,添加不同钝化剂均能有效改善汞污染土壤理化状况和土壤微环境,促进植物生长。不同钝化剂处理均显著降低了土壤有效态汞的比例,土壤水溶态、可交换态汞比例分别较CK降低了106%~315%、12.61%~34.60%;与单一钝化剂相比,添加高分子聚合物的钝化剂能更有效吸附、固定土壤中的汞,并降低土壤重金属汞的生物有效性;生物炭-聚丙烯酰胺（BI-PAM）处理对土壤有机质含量和pH增加最为明显,且对土壤重金属汞的钝化效果最好（水溶态汞、可交换态汞和Fe-Mn氧化物结合态汞占总汞比例最小,分别为1.05%、12.14%、12.72%,而强有机结合态汞和残渣态汞比例最高,分别为15.86%和58.23%）,能促进增产且减少白菜叶片对汞的吸收富集。根据试验结果,针对汞污染酸性土壤,建议施用生物炭与聚丙烯酰胺复配而成的钝化剂。     

3种工业有机废弃物对铅锌尾矿生物化学性质及植物生长的影响

开展野外田间试验,在铅锌尾矿中添加3种工业有机废物(酒糟、中药渣、蘑菇渣)作为改良剂,从植物生长、营养元素、土壤酶活性、尾矿及植物重金属含量等方面研究其对铅锌尾矿的改良效果.结果表明:①添加酒糟、中药渣、蘑菇渣处理后尾矿中DTPA-Cd、DTPA-Cu、DTPA-Pb和DTPA-Zn含量分别降低了24.2%~27.3%、45.7%~48.3%、18.0%~20.9%和10.1%~14.2%;有机质、铵态氮、有效磷含量分别增加了2.27~2.32倍、12.4~12.8倍和4.04~4.74倍;土壤脱氢酶、β-葡萄糖苷酶、脲酶和磷酸酶活性分别提高了5.51~6.37倍、1.72~1.96倍、6.32~6.62倍和2.35~2.62倍.②添加酒糟、中药渣、蘑菇渣促进了植物种子萌发和种苗生长,植被盖度分别到达了84%、79%和86%;其中,黑麦草的生物量增加了4.2~5.6倍,狗牙根的生物量增加了15.7~17.3倍;黑麦草和狗牙根地上部分重金属含量均显著降低.③植被盖度、生物量与尾矿基质营养元素和土壤酶活性呈极显著正相关,与尾矿重金属有效态含量呈极显著负相关;植物地上部分重金属含量与尾矿基质营养元素、土壤酶活性呈极显著负相关,与尾矿基质重金属有效态含量呈极显著正相关.综合分析表明,可以将酒糟、中药渣、蘑菇渣作为改良剂用于铅锌尾矿废弃地的生态恢复.     

污灌区镉污染土壤钝化修复及其生态效应研究

采用盆栽试验,研究了海泡石对Cd污染污灌区土壤的钝化修复效应及其对土壤环境质量的影响.结果表明,施用海泡石显著地降低了土壤有效态Cd含量(P<0.05),可交换态Cd比例下降了0.8%~3.8%,而残渣态Cd比例增加了0.5%~9.8%.投加海泡石明显地促进菠菜生长,与对照相比,地上部和根部干重分别增加了0.94~2.11倍和1.63~5.21倍.添加海泡石后,土壤过氧化氢酶、脲酶和蔗糖酶的活性分别增加了5.1%~15.4%、14.2%~28.8%和23.5%~34.0%,细菌和真菌的数量分别增加了15.5%~91.7%和45.6%~96.5%.菠菜体内Cd含量、富集系数和转移系数随土壤中海泡石添加量的增加而降低,与对照相比,地上部和根部Cd含量分别降低了19.9%~45.6%和51.2%~70.2%,且在海泡石投加浓度达到5%时,菠菜可食部Cd含量达到国家食品卫生标准的要求.     

牛骨炭与伊/蒙黏土组配改良剂对土壤中Cd的钝化效果

农田土壤Cd污染是我国最为突出的环境问题之一,开展新型钝化修复Cd污染土壤材料的研究和技术开发对保障农产品安全及保护人体健康具有重要意义.以北京某蔬菜生产基地设施大棚Cd污染土壤为试验对象,温室条件下采用盆栽试验,研究牛骨炭与伊/蒙黏土复合组配的改良剂对Cd污染土壤的钝化效果,探讨不同配比的组配改良剂对土壤Cd有效态含量以及小白菜Cd吸收量的影响.结果表明:在污染土壤中添加1%、2%和5%的组配改良剂,可明显降低土壤有效态Cd含量及小白菜对Cd的吸收,土壤有效态Cd含量降幅最大值达42.3%,小白菜地上部分Cd含量降幅最大值达22.7%,组配改良剂中骨炭成分比例越高,钝化效果越好,尤其以添加5%组配改良剂（添加组配改良剂中牛骨炭含量为50%）对Cd的稳定化效果最佳,且不同组配改良剂处理均不会对小白菜生长产生不良影响,表明牛骨炭与伊/蒙黏土组配的改良剂在修复Cd污染土壤上具有较好的应用潜力.研究显示,牛骨炭与伊/蒙黏土组配的改良剂符合绿色修复技术的发展要求,可作为钝化修复农田重金属污染土壤的环保新材料.      

骨炭粉对Cd污染农田的修复效果与稳定性评价

为了探明骨炭粉对Cd污染土壤的修复效果及稳定性,以潮土与红壤Cd污染农田土壤为对象,基于土壤Cd有效态、作物降Cd率（DR,%）及降Cd失活率（IR,%）等指标,研究田间条件下施用3种浓度（0.25%、0.50%及1.0%）骨炭粉对Cd污染土壤的修复效果及120,360d后修复效果的稳定性.结果表明：骨炭粉处理均能有效促进潮土与红壤中作物生长,增加作物产量.施用骨炭粉能不同程度提高土壤中pH值、阳离子交换量（CEC）、全磷及有效磷含量;其中,0.5%和1.0%骨炭粉处理均显著（P<0.05）提高土壤pH值、土壤全磷及有效磷含量.与对照相比,不同骨炭粉处理120d后潮土和红壤中有效态Cd含量分别降低32.1%~48.4%、32.8%~56.2%,360d后土壤中有效态Cd仍然显著低于对照,降幅为26.9%~37.8%、25.8%~39.5%.对修复后三季作物Cd吸收测定结果表明,与对照相比,不同浓度（0.25%~1.0%）骨炭粉处理的第一季作物降Cd率（DR_-Cd）分别达36.0%~60.4%、33.9%~58.2%,作物降Cd率随骨炭粉施用量增加而增加.基于降Cd失活率（IR_-Cd）对骨炭粉修复效果的稳定性测定结果表明,潮土与红壤施用骨炭粉360d后,第三季作物降Cd失活率IR_-Cd为21.2%~34.7%和6.2%~21.6%,表明在酸性红壤中修复效果的稳定性大于潮土.综上骨炭粉对Cd污染土壤的修复效果及其稳定性结果表明,骨炭粉在Cd污染农田土壤修复中具有较大应用价值.     

骨炭粉对Cd污染农田的修复效果与稳定性评价

为了探明骨炭粉对Cd污染土壤的修复效果及稳定性,以潮土与红壤Cd污染农田土壤为对象,基于土壤Cd有效态、作物降Cd率（DR,%）及降Cd失活率（IR,%）等指标,研究田间条件下施用3种浓度（0.25%、0.50%及1.0%）骨炭粉对Cd污染土壤的修复效果及120,360d后修复效果的稳定性.结果表明：骨炭粉处理均能有效促进潮土与红壤中作物生长,增加作物产量.施用骨炭粉能不同程度提高土壤中pH值、阳离子交换量（CEC）、全磷及有效磷含量;其中,0.5%和1.0%骨炭粉处理均显著（P<0.05）提高土壤pH值、土壤全磷及有效磷含量.与对照相比,不同骨炭粉处理120d后潮土和红壤中有效态Cd含量分别降低32.1%~48.4%、32.8%~56.2%,360d后土壤中有效态Cd仍然显著低于对照,降幅为26.9%~37.8%、25.8%~39.5%.对修复后三季作物Cd吸收测定结果表明,与对照相比,不同浓度（0.25%~1.0%）骨炭粉处理的第一季作物降Cd率（DR_-Cd）分别达36.0%~60.4%、33.9%~58.2%,作物降Cd率随骨炭粉施用量增加而增加.基于降Cd失活率（IR_-Cd）对骨炭粉修复效果的稳定性测定结果表明,潮土与红壤施用骨炭粉360d后,第三季作物降Cd失活率IR_-Cd为21.2%~34.7%和6.2%~21.6%,表明在酸性红壤中修复效果的稳定性大于潮土.综上骨炭粉对Cd污染土壤的修复效果及其稳定性结果表明,骨炭粉在Cd污染农田土壤修复中具有较大应用价值.     

Influence of organic amendments on the sorption of pentachlorophenol on soils

The influence of pH on the sorption of pentachlorophenol (PCP) onto three organic amendments, char, humic acid (HA) and peat, and the effect of organic amendments on PCP sorption to three kinds of soils were evaluated. The sorption of PCP on these sorbents fitted the Freundlich model well, suggesting that PCP sorption isotherms were nonlinear with exponential coefficient (N) value lower than 1. The PCP sorption capacity on three organic amendments and the N values increased with decreasing pH. The sorption capacities were in the order: char > HA > peat. Organic amendments resulted in an enhancement of sorption capacities of soils. The N values of PCP sorption on soils were decreased by char amendment and increased by HA and peat amendments. This study demonstrated that application of traditional organic amendments led to the enhancement of PCP sorption by soils. This information may aid both in predicting environmental fates of hydrophobic ionizable organic compounds and in developing remediation strategies for them.     

不同钝化剂对Cd污染农田土壤生态安全的影响

为研究Cd污染土壤的钝化修复技术,同时探讨不同钝化剂对土壤生态安全性的影响,选取钙镁磷肥、石灰、牛粪和赤泥4种常用的钝化材料,开展Cd污染农田土壤的钝化修复试验.通过浸出试验评估其钝化修复效果,并从农田土壤功能角度出发,探讨不同钝化材料对土壤w（有机质）、w（碱解氮）、w（有效磷）、w（速效钾）和土壤脲酶等指标的影响.结果表明,采用钝化剂处理污染土壤后,Cd的浸出浓度明显下降,钙镁磷肥、石灰、牛粪和赤泥对Cd的钝化率达85.0%以上,钙镁磷肥和石灰在为期1 a的养护时间中持续保持较好的钝化效果.不同钝化处理后,土壤pH均有所增加,增幅在2.36~7.51之间,其中石灰的影响最大.与钝化处理前相比,添加牛粪后土壤w（有机质）增加了71.0%,添加其他钝化剂后w（有机质）无明显变化,另外,添加牛粪后,w（碱解氮）、w（有效磷）、w（速效钾）等肥力指标和土壤脲酶活性均显著增加.因此,有机材料能显著提升土壤养分指标等级,而无机材料对土壤养分等级影响不大.研究显示,钙镁磷肥、牛粪和赤泥既能达到较好的修复效果,也在一定程度上维持和提升了土壤的种植功能,满足了农田土壤生态安全的要求,在农田土壤修复领域具有较好的应用前景.      

施用有机物料对污染土壤水溶性有机物和铜活性的动态影响

采用黑麦草盆栽研究施用绿肥、污泥和猪粪后，对Cu污染土壤水溶性有机物(DOM)和土壤Cu环境行为动态的影响．施用有机物料后土壤DOM含量比对照增加0.4—7.5倍，尤以绿肥和猪粪最明显．但随时间延长DOM降解明显，尤其在第一周内．污染土壤中水溶性Cu浓度随DOM的降解而相应减少研究发现，施用污泥有利于降低污染土壤中水溶性Cu浓度和黑麦草对Cu的吸收量，这是污泥固相有机质对Cu吸持使其活性降低和污泥DOM使Cu活性提高二者综合作用的结果．与此相反，施用绿肥和猪粪后，黑麦草体内的Cu含量却明显提高，其中潮土上提高1．4～2．1倍，红壤上提高1．4-1．6倍．因此．施用有机物料改良重金属污染地需格外谨慎。     

Application of sewage sludge and intermittent aeration strategy to the bioremediation of DDT-and HCH-contaminated soil

Adding organic amendments to stimulate the biodegradation of pesticides is a subject of ongoing interest. The effect of sewage sludge on the bioremediation of dichlorodiphenyltrichloroethane（DDT） and hexachlorocyclohexane（HCH） contaminated soil was investigated in bench scale experiments,and intermittent aeration strategy was also used in this study to form an anaerobic–aerobic cycle. Bioremediation of DDT and HCH was enhanced with the addition of sewage sludge and the intermittent aeration. The removal rates of HCH and DDT were raised by 16.8%–80.8% in 10 days. Sewage sludge increased the organic carbon content from 6.2 to218 g/kg,and it could also introduce efficient degradation microbes to soil,including Pseudomonas sp.,Bacillus sp. and Sphingomonas sp. The unaerated phase enhanced the anaerobic dechlorination of DDT and HCH,and anaerobic removal rates of β-HCH,o,p′-DDT and p,p′-DDT accounted for more than 50% of the total removal rates,but the content of α-HCH declined more in the aerobic phase.     

Phytoremediation and its models for organic contaminated soils

Soil pollution has been attracting considerable public attentions over the last decades.Sorts of traditional physiochemical methods have been used to remove th organic pollutants from soils.However,the enormous costs and low efficiencies associated with these remediation technologies limit their availabilities.Phytoremediation is an emerging technology that uses plants to cleanup pollutants in soils.As overwhelmingly positive results have been shown,phytoremediation is a most economical and effective remediation technique for organic contaminated soils.In this paper phytoremediation and its models for organic contaminated soils are viewed.The mechanisms of phytoremediation mainly include the direct plant uptake of organic pollutants,degradation by plant-derived degradative enzymes,and stimulated biodegradation in plat rhizosphere.Phytoremediation efficiency is close related to physicochemical properties of organic pollutants, environmental characteristics,and plant types.It is no doubt that soil amendments such as surfactants improve the solubilities and availabilities of organic pollutants in soils.However,little information is available about effects of soil amendments on phytoremediation efficiencies.Phytoremediation models have been developed to imulate and predict the environmental behavior of organic pollutants,and progress of models is illustrated.In many ways phytoremediation is still in its initial stage,and recommendations for the future for the future research on phytoremediation are presented.     

Phytoremediation and its models for organic contaminated soils

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＳｏｉｌｓａｒｅａｓｉｎｋｆｏｒｏｒｇａｎｉｃｐｏｌｌｕｔａｎｔｓｏｆｃｏｎｃｅｒｎｆｏｒｈｕｍａｎａｎｄｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｈｅａｌｔｈａｎｄｓｕｓｔａｉｎａｂｉｌｉｔｙ .Ｓｏｍｅｏｒｇａｎｉｃｐｏｌｌｕｔａｎｔｓａｒｒｉｖｉｎｇｉｎｓｏｉｌｓｃａｎｂｅｒａｐｉｄｌｙｄｅｃｏｍｐｏｓｅｄ ,ｗｈｉｌｓｔｇｒｅａｔａｍｏｕｎｔｏｆｏｒｇａｎｉｃｐｏｌｌｕｔａｎｔｓｓｕｃｈａｓｐｅｒｓｉｓｔｅｎｔｏｒｇａｎｉｃｐｏｌｌｕｔａｎｔｓ (ＰＯＰｓ)ｍａｙｐｅｒｓｉｓｔｉｎｓｏ…     

基于梯度薄膜扩散技术评估黑麦草吸收Cd的研究

分别采用固态结合相(Chelex100)和液态结合相(聚丙烯酸钠,PAAS)的梯度薄膜扩散技术(DGT)对盆栽黑麦草实验中的土壤有效态Cd进行了提取,结果表明2种不同结合相的DGT技术提取的土壤有效态Cd含量与黑麦草地上部和地下部的Cd含量都呈显著相关关系,其相关系数分别为0.90,0.89(Chelex100-DGT)和0.90,0.87(PAAS-DGT).运用多元统计分析方法研究土壤pH值、阳离子交换量(CEC)、有机质(OM)和土壤颗粒组成等理化指标的影响,提取出2种主成分因子,建立逐步回归模型.第1主成分与OM和黏粒组成之间呈显著相关,定义为代表土壤中影响重金属生物有效性的“有机指标”,第2主成分则土壤pH值和CEC相关程度较高,定义为代表土壤中影响重金属生物有效性的“无机指标”.研究表明Chelex100-DGT和PAAS-DGT技术均能较好预测黑麦草对Cd的吸收,且包含了土壤理化性质的影响.     

Effects of natural organic matter on cadmium mobility in paddy soil: A review

Cadmium (Cd) contamination in paddy soil has caused public concern. The uptake of Cd by rice plants depends on soil Cd mobility, which is in turn substantially influenced by organic matter (OM). In this review, we first summarize the fate of Cd in soil and the role of OM. We then focus on the effects of OM on Cd mobility in paddy soil and the factors influencing the remedial effectiveness of OM amendments. We further discuss the performance of straw incorporation in the remediation of Cd-contaminated paddy soils reported in laboratory and field studies. Considering the huge production of organic materials (such as straw) in agriculture, the use of natural OM for soil remediation has obvious appeal due to the environmental benefits and low cost. Although there have been successful application cases, the properties of OM amendments and soil can significantly affect the remedial performance of the OM amendments. Importantly, straw incorporation alone does not often decrease the mobility of Cd in soil or the Cd content in rice grains. Careful evaluation is required when considering natural OM amendments, and the factors and mechanisms that influence their remedial effectiveness need further investigation in paddy soil with realistic Cd concentrations.     

改良剂调控下水稻镉累积和土壤溶解性有机质光谱特征的响应

研究土壤中溶解性有机质(DOM)的化学组成和特征差异对理解改良剂对Cd的稳定机制具有重要意义.土壤改良剂被广泛应用于受污染农田以缓解重金属在农作物中的累积,但改良剂调控下土壤DOM的光谱特征却鲜见报道.采集南方典型Cd污染水稻土为研究对象,通过投加三大类改良剂(有机类、无机类和石灰类,共11种)进行水稻种植盆栽试验,研究了不同改良剂对土壤DOM的影响.利用紫外-可见光谱、三维荧光光谱和平行因子分析法(PARAFAC)对比分析了不同改良剂调控下根际土壤DOM的光谱特征.结果表明,石灰类改良剂提高土壤pH,促进土壤固相中有机质的溶解,从而显著提高了土壤DOM的质量分数.与对照相比,有机类改良剂提高了土壤DOM的相对分子量和新生自生源贡献率,无机类改良剂提高了土壤DOM的芳香性和疏水性组分,石灰类改良剂提高了土壤DOM的显色组分和腐殖化程度.通过PARAFAC分析和OpenFluor数据库验证,解析出了4个荧光组分C1(255/465)、 C2(325/400)、 C3(275/390)和C4(240/460),均为类腐殖质.两种光谱相互印证,表明土壤DOM来源以陆源输入的类腐殖质为主.相关...