羟基磷灰石对成都平原水稻土中重金属的钝化效果研究

本研究选取成都平原典型农田系统受Cd和Zn复合污染土壤为研究对象,采用淋溶试验和老化试验,探索添加羟基磷灰石对土壤中重金属生物有效性以及形态分布的影响,羟基磷灰石添加比例（w/w）设置为0%（CK）、1%（P1）、3%（P3）和5%（P5）。结果表明：①添加羟基磷灰石能够明显降低土壤中Cd和Zn淋失量,P1、P3和P5与CK的Cd累积淋失量（110 μg）相比,降低比例分别为82.7%、92.7%、90.7%,P1、P3和P5与CK的Zn累积淋失量（9.30 mg）相比,降低比例分别为94.8%、97.1%、94.6%;②添加羟基磷灰石能够显著提高土壤pH,P1、P3和P5的pH分别比CK升高了0.30、0.53、0.95个pH单位;③添加羟基磷灰石能够显著降低土壤有效态Cd和Zn（0.025 mol HCl）,相较于CK,P1、P3和P5的有效态Cd含量分别降低了59.0%、94.7%、98.7%,有效态Zn含量分别降低了18.6%、49.6%、87.6%;④添加羟基磷灰石能够显著降低土壤可交换态和碳酸盐结合态Cd和Zn含量,增加土壤中残渣态Cd和Zn含量,从而促进Cd和Zn向非活性态转化。本研究结果表明羟基磷灰石在成都平原区典型农田系统耕地Cd和Zn污染的修复中有较大的应用潜力。     

污泥在堆肥及油污土壤修复中重金属形态的研究

污泥堆肥工艺是实现污泥减量化,无害化和资源化的重要手段。文章考察了污泥在堆肥前后四类重金属(铜、锌、铅和镉)形态的变化。结果显示,铜、锌、铅和镉在堆肥前后的总量变化不大,Cu、Zn主要以有机结合态和残渣态形式存在,而Pb、Cd主要以残渣态形式存在。堆肥处理过程中可交换态重金属都呈下降趋势,但各种重金属的可交换态变化幅度不同,以Zn和Cd下降幅度最大,Zn的可交换态由堆肥前的10.5%下降到堆肥后的4.8%;Cd的可交换态从堆肥前的3.2%下降到堆肥后的1.8%,下降比例超过和接近50%。随着向土壤中添加污泥及堆肥量的增加,小麦植株地上和地下部分重金属含量也相应增加,且地下部分含量高于地上部分,小麦中重金属含量在地下部与地上部之间的比值恒定,特别是Pd,Cd的地上和地下部分浓度比可分别达到130和15～20,经堆肥处理的污泥可以降低小麦对其中重金属的吸收。将污泥及堆肥腐熟品添加至石油污染土壤中,与对照相比土壤中的石油烃含量有一定幅度的下降,最大下降幅度为19.6%。处理一个月后重金属含量及其形态变化不大,Zn具有向铁锰氧化态转化的趋势。     

赤泥和污泥对土壤锌化学形态转化的影响

通过土壤室内培养实验,研究了赤泥和污泥对土壤中Zn化学形态转化的影响。研究表明:单独使用赤泥可以有效降低土壤中植物可利用态Zn含量,促进可交换态(EXC)、碳酸盐结合态(CA)、有机结合态(OM)转化为残渣态(RES),而污泥对Zn的固稳效果是暂时的。赤泥和污泥的一起使用较单独使用赤泥或污泥固稳Zn的效果好,既能促进有效态重金属Zn转化为不可利用态Zn,又能增加土壤肥力。     

生物炭对污泥堆肥及其利用过程重金属有效态的影响

以城市脱水污泥为研究对象,设置2种处理(A组:添加水稻生物炭; B组:未添加生物炭)进行污泥堆肥,并将污泥堆肥产品进行土地利用,研究污泥堆肥及其利用过程重金属(Cd、Pb、Cu、Zn、Ni)的变化特征及其钝化效果,同时考察添加生物炭的影响作用.结果表明:在污泥堆肥及其短期利用过程中,除Ni外,重金属总量没有显著变化,水稻生物炭对5种重金属总量的影响也不显著.污泥堆肥过程对5种重金属具有一定钝化作用,添加生物炭能显著降低重金属有效态含量,并具有显著的钝化效果(P 0. 05),钝化率达到16. 39%～43. 10%,其中Zn、Ni的钝化效果更为显著;而未添加生物炭的污泥堆肥过程对重金属有效态的钝化效果不显著(P 0. 05).施用污泥堆肥会增加土壤重金属含量,短期内,生物炭对污泥堆肥土壤利用后的重金属有效态具有一定影响,但效果不显著.     

施用磷酸盐和沸石对土壤镉形态转化的影响

本试验在室内模拟外源Cd污染土壤,研究了磷酸二氢钾、磷酸氢二铵和沸石单独施用,以及沸石和磷酸氢二钾、沸石和磷酸氢二铵二者配施,对Cd污染土壤形态变化的影响.结果表明,施用不同改良剂后,土壤交换态Cd含量出现不同程度降低,而碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机结合态和残渣态Cd含量增加.与对照相比,单独施用磷酸二氢钾、磷酸氢二铵和沸石,以及沸石和磷酸氢二钾配施、沸石和磷酸氢二铵配施分别使土壤有效Cd含量降低25.2%~51.7%、21.6%~46.8%、6.4%~23.2%、38.6%~61.4%和34.1%~56.4%.各处理均能提高土壤速效磷含量,且土壤速效磷含量与有效态Cd含量呈极显著负相关,相关系数r=-0.902 6,各处理之间土壤p H值与有效态Cd含量存在负相关关系.由此可知,在施用磷酸盐和天然沸石条件下,土壤速效磷含量的变化是降低土壤镉有效性的主要因素.     

无机盐对城市污泥堆肥处理中重金属Pb和Zn的形态影响研究

以沈北新区虎台镇污水处理厂剩余活性污泥作为研究对象,采用Tessier顺序浸提法浸提污泥中的重金属Pb和Zn,对其在堆肥过程中不同形态的变化规律以及无机盐对重金属稳定态的影响进行研究。结果表明:污泥中重金属Pb和Zn的含量均符合国家相关控制标准(GB 18918-2002和CJ248-2007);堆肥处理明显改变了污泥中重金属的形态分布,Pb与Zn的可交换态分别降低了31.15%和14.14%,残渣态分别增加12.79%和16.35%,显著地降低了重金属的生物有效性;分别向污泥中加入不同无机盐后堆肥,其重金属含量均有向稳定态转变的趋势。其中,加入碳酸铵的样品转变率最高,Pb与Zn的稳定态含量最高可达83.95%与81.13%。     

施用生物炭对土壤Cd形态转化及烤烟吸收Cd的影响

采用盆栽试验模拟Cd污染土壤,研究施用烟秆炭(0、10、20 g·kg~(-1))对土壤pH、有机质含量、土壤Cd形态分布及烤烟Cd含量和Cd累积量的影响.结果表明:随着生育期的延长,土壤pH和有机质含量均呈现升高的趋势.在同一Cd污染水平下,土壤pH和有机质含量均随生物炭施用量的增加而升高.随生物炭施用量的增加,土壤有效态Cd和可交换态Cd含量显著降低,土壤碳酸盐结合态Cd、铁锰氧化物结合态Cd、有机结合态Cd和残渣态Cd含量升高.移栽后30 d,处理G2T2和G2T1的土壤有效态Cd含量的降幅分别达到45.59%和24.56%.外源添加Cd的土壤中,土壤pH和有机质含量均与土壤有效态Cd和可交换态Cd含量呈显著负相关关系(p0.01),与土壤碳酸盐结合态Cd、铁锰氧化物结合态Cd和有机结合态Cd含量呈显著正相关关系(p0.01).在Cd污染土壤上,施用生物炭能明显降低烟株各部位Cd含量,烟株各部位干物质积累量随生物炭施用量的增加显著升高,烟株各部位Cd累积量和总Cd累积量随生物炭施用量的增加呈降低的趋势.由此说明,在Cd污染的土壤上施用生物炭能够使土壤中可被植物吸收利用的有效态Cd转化为潜在的无效态Cd,从而达到修复土壤并减轻作物受Cd毒害的目的.     

赤泥基纳米零价铁对多金属污染土壤修复效果

为实现重金属复合污染（Pb、Zn、Cu和Cd）土壤同步修复,构建土壤-小白菜体系,探究赤泥（RM）、纳米赤泥（RMn）以及纳米赤泥负载纳米零价铁（RMn-nZVI）这3种不同赤泥基钝化剂对Pb、Zn、Cu和Cd复合污染土壤的修复效果与机制,并考察土壤中Pb、Zn、Cu和Cd形态分布对小白菜积累Pb、Zn、Cu和Cd的控制作用.结果显示,3种钝化剂施用可显著提高土壤pH,降低土壤酸可提取态（F1）Pb、Zn、Cu和Cd含量,增加残渣态（F4）含量,最终钝化效果表现为：RMn-nZVI>RMn>RM.此外,3种钝化剂显著降低了小白菜可食用部分Pb、Zn、Cu和Cd的积累,其中RMn-nZVI处理下降低程度最高,Pb、Zn、Cu和Cd含量分别下降35.11%、45.05%、69.52%和59.63%.结果表明,纳米赤泥负载纳米零价铁新型钝化材料在重金属复合污染土壤修复领域具有一定的应用潜力.     

酵素渣和秸秆生物炭钝化修复重金属污染土壤

为研究酵素渣和秸秆生物炭对土壤的修复改良效果,将酵素渣(5%)和秸秆生物炭(5%)作为钝化材料修复土壤中的Pb、Cd、Zn,持续培养42 d,测定pH、TCLP-P、CEC、过氧化氢酶活性、重金属TCLP提取态含量等,对比其修复效果并进行影响因素分析。研究表明:培养42 d,与CK相比,添加秸秆生物炭(BC5%)、酵素渣(GE5%)的土壤pH值分别提高了0.42和0.14;TCLP-P分别提高了107.56%和20.99%;CEC分别提高了4.23,2.07 cmol/kg;GE5%处理的土壤过氧化氢酶活性提高了12.5%,BC5%基本无差异,一定程度上改善了土壤肥力。与CK相比,培养42 d,GE5%处理的TCLP提取态Pb、Cd、Zn分别降低了7.81%、45.23%、7.45%;BC5%处理的TCLP提取态Pb、Cd、Zn分别降低了10.44%、19.79%、5.02%,有效降低了土壤重金属迁移性,两者的钝化效果均为Cd>Pb>Zn,酵素渣对Zn、Cd的钝化修复效果优于秸秆生物炭。综上,酵素渣和秸秆生物炭均对Pb、Cd、Zn复合污染土壤有一定修复改良作用。     

生物炭、蒙脱石及其混合添加对复合污染土壤中重金属形态的影响

本文以采自湖南临湘某重金属复合污染的土壤为研究材料,采用室内培养方法,将生物炭(BC)和蒙脱石(MM)按1%、2%、5%单独添加,以及将二者混合添加(1%+1%),通过BCR连续提取法,研究不同钝化剂对复合污染土壤重金属形态变化的影响.结果表明,生物炭处理显著降低了Cu、Pb和Cd的有效态含量.蒙脱石处理中,MM5%处理使Cu、Pb、Zn、Cd的弱酸提取态含量分别降低了27.6%、19.2%、25.6%、19.2%.混合钝化剂处理使Cu、Pb、Zn、Cd的弱酸提取态含量分别降低了15.8%、15.9%、13.1%、12.0%,残渣态含量分别增加了39.0%、110.1%、9.6%、62.5%,显著降低了4种元素的移动性.蒙脱石钝化效果整体优于生物炭,两者结合使用效果更佳.     

赤泥对堆肥腐熟度及其产品对稻米Cd阻控效果

以赤泥作为堆肥添加剂进行鸡粪好氧堆肥试验,分析了堆肥过程中赤泥对温度、pH值、电导率（EC）及种子发芽指数（GI）的影响.通过三维荧光与紫外-可见光光谱特征解析堆肥过程中腐殖酸（HA）组分的演变特征.并利用盆栽实验探索堆肥产品对矿区土壤中稻米镉的阻隔效果.结果表明,赤泥的添加提高了堆体高温期的温度.EC较堆肥前均显著降低,但赤泥堆肥EC （4.29mS/cm）显著高于鸡粪堆肥EC （3.59mS/cm）.鸡粪堆肥与赤泥堆肥的GI随着堆肥时间的增长而升高,在堆肥结束时分别达到100.2%和96.44%,说明2种堆肥产品均未表现出植物毒性.2种堆肥HA中类蛋白质等物在堆肥过程中均转化为较为稳定的类腐殖质物质,HA的SUVA₂₅₄、SUVA₂₈₀和A_226~400在堆肥结束后也显著提高,表明堆肥的腐殖化程度升高.此外,赤泥的添加提高了腐殖化参数数值,证明赤泥的加入能够加速堆肥腐殖化进程.在盆栽实验中,鸡粪堆肥与赤泥堆肥均提高了土壤的pH值,降低了土壤中DTPA-Cd和糙米中Cd的含量.其中,施用2g/kg赤泥堆肥后,糙米Cd含量降低幅度最大,为58.68%,水稻糙米中Cd的含量由未施用堆肥的0.42mg/kg降低至0.17mg/kg.因此,赤泥的添加可以在一定程度上提高堆肥效率,同时施加堆肥产品对土壤Cd的生物有效性及水稻植株内Cd起到抑制与阻隔作用,且施加赤泥堆肥效果更为显著.     

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.     

钙基膨润土辅助对堆肥及土壤Cu、Zn形态转化和白菜吸收的影响

通过好氧堆肥和盆栽试验,探究不同比例（0%、2.5%、5%、7.5%和10%）钙基膨润土（CB）辅助猪粪堆肥过程及盆栽土壤中Cu、Zn形态的变化,并分析CB对白菜生物量及吸收Cu、Zn的影响.结果表明,在所有处理的堆肥过程中,可交换态Cu、Zn的分布比例逐渐下降,而可氧化态和残渣态逐渐升高,与0% CB相比,2.5%~10% CB可使堆肥结束时生物可利用态（可交换态和可还原态）Cu、Zn的分布比例分别降低19.84%~48.90%和4.94%~16.39%,并以10% CB的效果最为显著.进而开展的盆栽试验显示,施用堆肥后,土壤有机质和EC显著升高,而pH有所下降;CB辅助堆肥能够促使土壤EC的降低及pH的升高,稳定土壤有机质.与纯土处理相比,施用堆肥可显著提升白菜的生物量,且10% CB处理中的生物量最大（6.51 g·盆^-1±0.34 g·盆^-1）.施用CB辅助堆肥后,种后土壤中生物可利用态Cu含量增加;但各处理中可交换态Zn含量分别降低38.91%、43.69%、46.02%、45.12%和54.65%.白菜在施用堆肥后Cu、Zn的吸收量显著降低,并且随着CB辅助比例的增加Zn的吸收量随之减少,而Cu的吸收量呈增加趋势.本研究表明,钙基膨润土能够降低堆肥过程中Cu、Zn活性,在堆肥施入土壤后仍对Zn有持续的固定作用,同时CB辅助堆肥可以提高白菜的生物量,减少重金属Zn在白菜中的累积,并以10% CB的效果最为显著.     

冻融对污染场地土壤重金属稳定化性能的影响

为了分析冻融对污染场地土壤重金属稳定化性能的影响,采用赤泥和硫化钠作为添加剂,对土壤中的Pb、Zn和Cd进行稳定化处理,并通过模拟冻融过程,分析冻融循环后重金属的浸出毒性、生物可给性、土壤pH和土壤结构的变化,探讨冻融循环对稳定化处理土壤中重金属长期稳定性能的影响. 结果表明:稳定化处理后土壤中Pb、Zn和Cd的浸出毒性比原始供试土壤分别降低了98.5%、99.8%和99.7%. 养护30 d后,稳定化处理土壤中Zn和Cd的生物可给性分别由28.8%、49.5%降至11.5%、21.8%,Pb的生物可给性由52.9%升至57.9%. 经过30 d冻融循环后,冻融土壤中Pb、Zn和Cd的浸出毒性比原始供试土壤中相应重金属质量分数分别增加了4.27、2.47、89.65 mg/L. 经过冻融循环后,土壤中重金属的生物可给性比未冻融土壤略有升高. 随着养护时间和冻融时间的延长,土壤pH呈升高趋势. 不同阶段土壤扫描电镜结果显示,冻融循环致使土壤空隙变大、结构松散,说明冻融循环对稳定化土壤结构有一定损伤. 分析结果表明,冻融过程增加了Pb、Zn和Cd释放的环境风险.      

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.      

污泥富磷堆肥前后重金属赋存形态及释放能力变化

市政污泥富含有机质和N、P等营养元素,经堆肥稳定化处理后可成为矿山废弃地复垦的良好基质,但市政污泥中含有的重金属成为限制其土地利用的主要瓶颈.以磷尾矿为辅料进行污泥堆肥处理,既可利用其中磷酸盐固定市政污泥中的重金属,又可实现磷尾矿和市政污泥的协同资源化利用.以磷尾矿渣为辅料,采用高温好氧堆肥工艺,研究污泥堆肥前后重金属As、Cr、Cu、Ni、Pb、Cd和Zn的赋存形态以及不同pH条件下的重金属浸出特性,探讨污泥富磷堆肥处理对堆肥中重金属迁移转化的影响.结果表明,污泥添加磷尾矿渣经过堆肥处理,促进了重金属由不稳定形态向稳定形态转化,降低了重金属在土壤自然pH范围(6~8)内及强碱性条件下的潜在释放风险,有利于污泥的土地利用.     

土壤容重改变对锌/镉超累积植物遏兰菜根系特征及吸镉的影响

为了探讨土壤容重的变化对锌/镉超累积植物遏兰菜(Thlaspi caerulescens)根系形态特征及吸收土壤中镉、锌的影响,采用土壤盆栽方法,研究了土壤结构改良剂(EB.a)对镉污染土壤(2.12 mg.kg-1)的容重和遏兰菜提取镉/锌效率的影响.EB.a用量分别为0、0.1%和2%,植物种植100 d后收获.结果表明,EB.a可有效地降低土壤容重,2%EB.a处理土壤容重从1.27g.cm-3降至1.09 g.cm-3;土壤容重的降低,促进了遏兰菜根系和地上部的生长;植物的总根长、根毛长、根冠比均显著提高(p0.05).随着植物根长的增加,遏兰菜地上部提取镉/锌总量均显著提高(p0.05).与对照相比,2%EB.a处理致使遏兰菜总根长增加了2.6倍,植物地上部镉浓度和提取总量分别提高了20%和30%,镉提取效率由15%提高至19%;但遏兰菜的地上部锌浓度和提取总量并没有显著变化.研究结果证实了改善土壤结构可以促进遏兰菜根系的生长从而提高植物对镉的提取效率.     

土壤调理剂对土壤-水稻系统Cd、Zn迁移累积的影响及健康风险评价

选取湖南省长沙市北山镇某中重度Cd污染稻田,研究了土壤调理剂(石灰石+偏高岭土+钙镁磷肥)对稻田土壤重金属Cd、Zn的钝化效果,以及对水稻各部位累积Cd和Zn的影响,并进行了Cd的健康风险评价.结果表明,使用土壤调理剂提高了稻田土壤p H值.Cd的CaCl_2提取态含量降低了0.9%~24.1%,Zn的CaCl_2提取态含量降低了22.5%~69.6%.土壤调理剂显著降低了水稻糙米中Cd与Zn的含量,与对照相比分别降低了10.8%~47.3%、10.3%~17.5%;土壤调理剂对水稻糙米Cd的吸收和累积的影响要远大于Zn,水稻糙米中的Cd/Zn比随着土壤调理剂施用量的增加而显著降低.研究区大米重金属Cd目标危害系数THQ值大于1,说明当地人群通过食用大米途径摄入重金属Cd存在健康风险.土壤调理剂有效地抑制了水稻植株对土壤中Cd的吸收,并降低了Cd/Zn比,使糙米中的Cd含量显著降低,从而降低了当地人群通过食用大米途径摄入重金属Cd的健康风险.     

碱性废弃物及添加锌肥对污染土壤镉生物有效性的影响及机制

采用盆栽方法,以石灰作对比研究了2种碱性废弃物(纸厂滤泥和赤泥)及添加锌肥对酸性镉污染稻田土壤的修复效应及其相关机制,同时利用大田试验进行了验证.结果表明,盆栽条件下施用石灰、纸厂滤泥和赤泥(2 g·kg^-1)后土壤 pH显著提高,在淹水平衡7 d和水稻移栽后30 d时土壤交换性钙含量显著高于不施的对照,增幅分别为33.1%～76.0%和31.0%～78.3%,同时土壤有效态镉含量显著降低,淹水平衡7 d时降幅为38.4%～45.0%,水稻移栽后30 d和60 d时降幅分别为37.4%～52.9%和33.2%～38.7%,水稻根系和糙米镉含量显著降低,降幅分别为24.0%～48.5%和26.3%～44.7%.等量碱性物质对提高土壤 pH和降低水稻镉累积的效果为石灰＞赤泥＞纸厂滤泥.纸厂滤泥和赤泥添加锌肥(0.2 g·kg^-1)对降低水稻镉累积的效果均比两者单施更明显.大田试验结果趋势基本相同,施入不同量的纸厂滤泥、赤泥及与锌肥配施后两季作物镉累积量显著减少,当季水稻糙米和第二季油菜籽粒镉含量分别较对照降低了27.1%～65.1%和16.4%～41.6%,糙米镉含量基本达到国家粮食卫生标准(GB 2715-2005).因此,对于中轻度酸性镉污染稻田土壤,利用纸厂滤泥、赤泥及与锌肥配合施用是一种可行的修复方法,通过构建与土壤镉污染程度等特征相适应的碱性废弃物用量与锌肥配施比例,可确保稻米质量安全.