Enhanced electrokinetic remediation of chromium-contaminated soil using approaching anodes

As a new technology used for the cleaning of chromium-contaminated soil, worldwide interest in eletrokinetic (EK) remediation has grown considerably in recent times. However, owing to the fact that chromium exists as both cationic and anionic species in the soil, it is not an efficient method. This paper reports upon a study in which a process using approaching anodes (AAs) was used to enhance the removal efficiency of chromium by eletrokinetics. Two bench-scale experiments to remove chromium from contaminated soil were performed, one using a fixed anode (FA) and the other using AAs. In the AAs experiment, the anode moved toward the cathode by 7 cm every three days. After remediation, soil pH, total chromium, and fractionation of chromium in the soil were determined. The average removal efficiency of total chromium was 11.32% and 18.96% in the FA and AAs experiments, respectively. After remediation, acidic soil conditions throughout the soil were generated through the use of AAs, while 80% of the soil remained neutral or alkalic when using the FA approach. The acidic soil environment and high field intensity in the AAs experiment might have favored chromium desorption, dissolution and dissociation from the soil, plus the mobility of chromium in the soil was also enhanced. The results demonstrate that AAs used in the process of EK remediation can enhance the efficiency of chromium removal from soil.     

Tolerance and accumulation of lead in Vetiveria zizanioides and its effect on oil production

Experiments were conducted to evaluate lead tolerance and accumulation in vetiver grass Vetiveria zizanioides (L.), grown in hydroponics and a pot study and to examine the effect of lead on vetiver oil production. Elevated concentrations of lead decreased the length of shoots and roots of plants. However, vetiver grown in highly contaminated soils showed no apparent phytotoxicity symptoms. Lead concentrations in the shoots and roots of vetiver plants grown in hydroponics were up to 144 and 19530 mg kg(-1) and those grown in soil were 38 and 629 mg kg(-1), respectively. Lead had an effect on vetiver oil production and composition by stimulating oil yield and the number of its constituents. Oil yield ranged from 0.4-1.3%; the highest yields were found in plants grown in nutrient solution with 100 mg Pb l(-1) for 5 weeks (1.29%) and 7 weeks (1.22%). The number of total constituents of vetiver oil also varied between 47-143 compounds when lead was presentin the growth medium. The highest number (143) was found in plants grown in soil spiked with 1000 mg Pb kg(-1). The predominant compound was khusimol (10.7-18.1%) followed by (E)-isovalencenol (10.3-15.6%). Our results indicated that lead could increase the oil production of vetiver.     

Degradation of benzo[a]pyrene in an experimentally contaminated paddy soil by vetiver grass (Vetiveria zizanioides)

A pot experiment was conducted to study the effect of growing vetiver grass on the biodegradation of benzo[a]pyrene (B[a]P) under glasshouse conditions. Plant biomass, microbial biomass C and degradation of B[a]P were determined. B[a]P disappeared faster in the plant treatments than in unplanted controls. Disappearance of B[a]P was accompanied by an increase in soil microbial biomass C. Vetiver grass may promote the biodegradation of B[a]P under flooded conditions by plant roots by stimulating the microbial biomass. Microbial biomass was the main factor affecting dissipation of B[a]P under flooded conditions.     

绿肥轮作对植烟土壤酶活性与微生物量碳和有机碳的影响

为探讨绿肥作物改良土壤的生态作用,试验以冬闲连作地为对照,在云南曲靖和晋宁烟草种植区,研究了小麦轮作收获后留根茬（20 cm左右）翻压后种植烟草（麦-烟）,紫花苕子收获后留根茬（30 cm左右）翻压后种植烟草（绿-烟）及豆类轮作（豆-烟）收获后根茬及秸秆全部移除地外种植烟草的4种轮作模式,结果表明：绿-烟和豆-烟复种模式下,植烟生长期内根区土壤酶活性（SEA）、土壤微生物量碳（SMBC）及土壤有机碳（SOC）均高于麦-烟复种及冬闲连作地,并且差异达显著或极显著水平;不同复种模式的SMBC、SOC及SMBC/SOC间呈显著相关性,对提高土壤SEA、SMBC与SOC质量分数影响为：绿-烟〉豆-烟〉麦-烟〉冬闲地。研究认为,SEA及SMBC/SOC可作为评价轮作模式影响烟地红壤质量变化的生物学指标。     

碳酸盐岩山地土壤施用有机肥的溶蚀作用探讨

选择碳酸盐岩山地常见耕植、未耕植土层,通过概化制作为系列模拟柱试验土层,按当地正常施肥方法,向土层定量施入有机肥并浇灌及控制其它相关条件变化,再定期观测预埋土层不同深度碳酸岩石片的溶蚀量和土层其它指标的变化,作了施用有机肥的土中碳酸岩石溶蚀变化研究。结果揭示,在未耕植红黏土表层施用有机肥,大大减弱了土中碳酸岩石的溶蚀作用,且减弱程度随土深加大而降低。但对其下伏碱性岩粉层而言,施肥又引起了溶蚀量的微小增加变化;另在耕植土表层施用有机肥,对其土中碳酸岩石的溶蚀作用改变不大,且无论施肥与否溶蚀作用随土深加大又略显增大变化。而其下部红黏土中碳酸岩石的溶蚀量要远大于耕植土中的溶蚀量,并受施肥的影响较小。表明,农业施肥对未耕植土土中包被、包裹的碳酸岩石溶蚀影响较大,对下伏碱性岩粉层的层中、层下碳酸岩石的溶蚀影响较小。同时,施肥对耕植土土中、土下碳酸岩石的溶蚀影响不大。人类可采取禁令开垦较薄土层措施,来有效规避耕作施肥对土中碳酸岩石溶蚀作用的抑制,减少反石漠化的不利因素。此将为丰富碳酸盐岩山地成土演化理论和石漠化灾害的防治提供依据。     

改良剂对红蛋植物修复污染土壤重金属铅和镉效果的影响

通过盆栽试验研究了在重度重金属混合污染土壤上,施用不同配比的石灰和泥炭（T1,泥炭0 g·kg^-1土,石灰2 g·kg^-1土;T2,泥炭30 g·kg^-1土,石灰0 g·kg^-1土;T3,泥炭50 g·kg^-1土,石灰0g·kg^-1土;T4,泥炭30 g·kg^-1土,石灰2g·kg^-1土;T5,泥炭50 g·kg^-1土,石灰2g·kg^-1土）对红蛋（Echinodorus osiris）生长及其去除污染土壤铅、镉量的影响,探讨了化学修复和植物提取修复技术相结合修复重金属污染土壤的可能性。研究结果表明,施用石灰显著提高了土壤pH,施用泥炭不显著;施用石灰和泥炭后土壤中交换态铅、镉含量较CK显著降低,红蛋地上部和地下部铅、镉含量较CK有不同程度降低,T4、T5处理降低不显著;T3、T4、T5处理显著地提高了红蛋的铅单株迁移量和年迁移量,年迁移量分别为CK的2.1倍、2.6倍和2.8倍;T1、T2、T3、T4、T5处理显著地提高了红蛋的镉单株迁移量和年迁移量,年迁移量分别为CK的1.8倍、2.9倍、2.9倍、2.8倍和2.9倍,其主要原因在于施用土壤改良剂改善了红蛋的生长,显著增加了地上部生物量。结合经济效益方面因素考虑,以施用泥炭30g·kg^-1土和石灰2g·kg^-1土的处理更适合推广运用。     

蔬菜施不同肥料对产量和土壤肥力的贡献

为控制施肥对蔬菜和土壤的负面影响，充分利用施肥对土壤肥力的保护功能，探讨蔬菜合理的有机肥施用量，在不同质地土壤上，田间试验小白菜、苦瓜、豇豆三种蔬菜施不同量有机肥，收获时测定其产量、品质及试验前后的土壤有机质质量分数。结果表明，(1)在施适量无机NPK的条件下，每造蔬菜的有机肥(禽畜粪便，下同)施用量，砂土上小白菜为4500kg／hm^2、苦瓜和豇豆为3000kg/hm^2；在壤土上，小白菜和苦瓜均宜施3000kg/hm^2，豇豆则宜施4500kg／hm^2；在粘土上，小白菜每造只宜施1500～3000kg／hm^2的有机肥。(2)有机肥必须与无机肥合理配合施用，才能获得最佳的产量和品质效果。(3)施有机肥3000-4500kg/hm^2 适量无机肥可使土壤有机质水平保持在种植蔬菜前的质量分数水平，该施肥量和方式不仅可使蔬菜高产、优质，还有利于保护土壤肥力。(4)对蔬菜产量的贡献，有机肥和化肥配合施用的处理对蔬菜产量的贡献最大，来自土壤的效应由小到大依次为有机肥和化肥配合施用→化肥→有机肥，进一步反映合理施肥有利于保护土壤肥力。     

污灌湿地系统土壤-植物中铬的赋存形态研究

采取逐级提取法对江苏盐城某污水灌溉湿地土壤中的铬的赋存形态以及其上生长的丰要植物芦苇的不同组织部位中的总铬进行了分析测定，并研究其生物有效性。结果表明：与对照点相比，污灌土壤中铬质最分数明显升高而受到不同程度的污染，其赋存形态质量分数由高到低顺序为残渣态（RES-）→铁锰态（（OFeMn-））→碳酸态（CARB-）→有机态（OM-）和交换态（EX-）之和。芦苇不同组织部位中铬分布研究表明根部质量分数远大于茎和叶，说明根系吸收为主要作用，而后迁移至其它易积累部位。对各种形态的铬与植物中的铬总量之间的相关性进行了分析，相关系数表明，植物中的生物富集量与各种赋存形态都有一定的线性关系，其中强有机质结合态与生物富集量具有最好的线性相关性。     

小麦籽粒中镉对锌的拮抗作用与有机肥的调控

研究不同的镉、锌复合污染水平对小麦籽粒锌吸收的影响及有机肥的调控作用。试验结果表明,随着土壤中外源Zn浓度的提高,小麦籽粒Zn含量显著增加;Cd和Zn复合污染的土壤上,小麦籽粒对Zn的吸收累积除受到土壤中外源Zn水平的影响外,还受到外源Cd的影响,高浓度Cd(100 mgkg-1)减少了Zn在小麦籽粒中的累积,说明Cd对小麦吸收Zn有拮抗效应;施用有机肥显著降低了1000 mgkg-1Zn污染土壤上小麦籽粒Zn含量及1000 mgkg-1Zn与100 mgkg-1Cd复合污染土壤上小麦籽粒Zn含量,而显著增加了500 mgkg-1Zn与Cd复合污染土壤上小麦籽粒Zn含量。因此,有机肥对Cd和Zn复合污染土壤上小麦籽粒Zn含量的影响与外源Cd、Zn的浓度组合有关。     

纳版河流域土地利用方式对土壤总有机碳以及活性有机碳的影响

近年来,不同土地利用方式下的土壤碳循环备受关注。土壤活性有机碳变化可以作为土壤碳变化的指示指标。文章以自然林、玉米地、水稻田、不同种植年限橡胶林土壤为研究对象,探讨了纳版河流域土地利用方式的改变对土壤总有机碳(TOC)、土壤微生物量碳(SMBC)、土壤可溶性总碳(DOC)、土壤易氧化碳(ROC)以及土壤颗粒有机碳(POC)在土壤中的质量分数及其分配比例的影响。结果显示:较之自然林(ck),玉米地的TOC、SMBC、DOC、ROC以及POC质量分数分别显著下降了35.04%、42.86%、42.33%、34.39%以及45.91%(P<0.05);水稻田的TOC、SMBC、DOC、ROC以及POC质量分数分别显著下降了38.46%、57.90%、58.56%、27.14%以及39.94%;1、5、10、15、20 a以及25 a橡胶林TOC以及SMBC质量分数均显著降低,TOC质量分数降幅分别为29.05%、24.78%、20.08%、20.08%、23.07%以及34.18%,SMBC质量分数降幅分别为53.44%、43.17%、66.68%、23.84%、30.96%以及27.25%;1、5、10 a以及15 a橡胶林DOC质量分数分别显著下降了47.24%、27.91%、71.35%以及21.77%;一年以及五年橡胶林ROC质量分数分别显著下降14.35%和22.81%;1、5、10、15、20 a以及25 a橡胶林POC质量分数分别显著下降了29.39%、38.54%、22.48%、22.42%以及23.71%;水稻田、1、5 a以及10 a橡胶林SMBC的分配比例显著降低了31.36%、34.16%、24.20%以及58.18%;水稻田、玉米地、1 a、5 a橡胶林DOC的分配比例显著降低了32.92%、11.55%、25.91%以及64.28%;玉米地以及5 a橡胶林POC的分配比例显著降低了16.74%以及18.29%。相关和回归分析表明:TOC与POC之间呈显著(P<0.05)正相关关系;SMBC与DOC之间呈极显著(P<0.01)正相关;ROC与POC之间极显著正相关;SMBC以及DOC均与土壤pH呈极显著的负相关关系;TOC、ROC以及POC均与土壤表层5 cm平均温度呈极显著负相关关系。土地利用方式由自然林向农用地(玉米地和水稻田)和橡胶林的转变降低了土壤的碳汇功能。     

可溶性有机物对土壤中主要有机污染物环境行为的影响

概括了环境中可溶性有机物的特点，并系统总结了当前国内外关于可溶性有机物对土壤中主要污染物环境行为的影响的研究进展。阐述了可溶性有机物对农药、多环芳烃在土壤中的吸附、解吸及分配等环境行为所起的作用。最后指出了该方面研究存在的问题及今后应加强的方向。     

土壤有机碳对磺胺甲噁唑吸附的影响

以从云南元阳采集的1个水稻土和1个非耕作土,按颗粒大小分组作为模型吸附剂,探讨磺胺甲噁唑在土壤上的吸附行为与土壤有机质的关系.结果表明,梯田水稻土对磺胺甲噁唑的吸附(Kd:1.33—5.08)明显高于非耕作土(Kd:0.27—1.53).吸附强度与土壤C含量和O+N+S含量呈正相关,相关系数分别为0.953、0.917和0.769、0.809,说明土壤有机碳可能控制了磺胺甲噁唑的吸附,以有机碳为代表的憎水性吸附点位对吸附有较高的影响,憎水性作用为主导机理.     

Effects of reducing agent and approaching anodes on chromium removal in electrokinetic soil remediation

A soil remediation method combining in situ reduction of Cr(VI) with approaching anodes electrokinetic (AAs-EK) remediation is proposed. EK experiments were conducted to compare the effect of approaching anodes (AAs) and fixed electrodes (FEs) with and without sodium bisulfite (NaHSO₃) as a reducing agent. When NaHSO₃ was added to the soil before EK treatment, 90.3% of the Cr(VI) was reduced to Cr(III). EK experiments showed that the adverse effect of contrasting migration of Cr(III) and Cr(VI) species, which limits the practical application of this technique, was eliminated in the presence of the reducing agent. Furthermore, Tessier fractionation analysis indicated that the reducing agent changed the distribution of the chemical forms of Cr. The AAs-EK method was shown to acidize the soil as the anode moved toward the cathode and this acid front pushed the “focusing” region toward the cathode. After remediation, the pH of the soil was between 1.8 and 5.0 in AAs-EK experiments. The total Cr removal efficiency was 64.4% (except in the “focusing” region) when the reduction reaction was combined with AAs-EK method. We conclude that AAs-EK remediation in the presence of NaHSO₃ is an appropriate method for Cr-contaminated soil.     

有机污染物在土壤中迁移转化的研究进展

从机理、实验和数值模拟方面,综述了近年来国内外土壤中有机污染物迁移转化过程的最新进展,重点介绍了处理耦合数学模型的的数值模拟方法,并结合土壤污染发展的特点,对今后有机污染的研究方向作了一般性探讨,提出了需要进一步解决的关键性问题。     

氮肥对旱地土壤甲烷氧化能力的影响

甲烷是重要的温室气体之一，对全球变暖的贡献率是20％。大气中甲烷浓度的迅速增加与甲烷的源和汇的不平衡有关。土壤中存在甲烷氧化菌，在一定条件下可以氧化大气中的甲烷。不过土壤对甲烷的氧化能力受一些农业生产活动的影响。氮肥的施用对土壤甲烷氧化有一定的影响。长期定位施肥实验的结果表明氮肥对土壤甲烷氧化的影响主要来源于铵态氮而不是硝态氮，因为氨对甲烷氧化有着竞争性抑制作用。此外，长期施用氮肥还改变了土壤微生物的区系及其活性，从而降低甲烷的氧化速率。氮肥施用的短期效应则与土壤的耕作管理历史、土壤性质、氮肥施用量等因素有关。有机肥对土壤甲烷氧化的影响比化肥要低得多，其物理化学性质及施用方法的不同都会影响到土壤对甲烷的氧化。     

有机肥施用量与蔬菜硝酸盐和重金属关系初探

为控制施肥对蔬菜和土壤的负面影响,探讨蔬菜合理的有机肥施用量,在不同质地土壤上,田间试验小白菜、苦瓜、豇豆三种蔬菜施不同量有机肥,收获时测定其产量、品质、硝酸盐、重金属及试验前后土壤有机质含量。结果表明,(1)在施适量无机NPK的条件下,每造蔬菜的有机肥施用量(禽畜粪便,下同),砂土上小白菜为4500kg/hm2、苦瓜和豇豆为3000kg/hm2;壤土上,小白菜和苦瓜均宜施3000kg/hm2,豇豆则宜施4500kg/hm2;粘土上,小白菜每造只宜施1500~3000kg/hm2的有机肥。(2)有机肥必须与无机肥合理配合施用,才能获得最佳的产量和品质效果,在砂土上有机肥施得越多,蔬菜的硝酸盐含量越高,其它土壤也有类似趋势。(3)施高量(7500kg/hm2)有机肥的小白菜重金属含量最高,其次是施中量(3000kg/hm2)有机肥的,尤其是Cd。(4)施有机肥3000~4500kg/hm2 适量无机肥可使土壤有机质水平保持在种植蔬菜前的含量水平,该施肥量和方式不仅可使蔬菜高产、优质,还有利于保护土壤肥力。     

含铬污液在土壤中迁移规律的研究

通过静态吸附和动态土柱淋溶实验,研究了含铬污液中Ｃｒ（Ⅲ）、Ｃｒ（Ⅵ）在土壤中的迁移规律。结果表明,土壤对Ｃｒ（Ⅲ）、Ｃｒ（Ⅵ）的等温吸附过程均符合Ｌａｎｇｍｕｉｒ方程,土壤对Ｃｒ（Ⅲ）、Ｃｒ（Ⅵ）的饱和吸附量分别为２．１７＊１０＾４ｍｇ／ｋｇ、１７５ｍｇ／ｋｇ;动态截留量分别为７．００＊１０＾３ｍｇ／ｋｇ、５６．７ｍｇ／ｋｇ。     

长期施肥对河西灌漠土有机氮组分的影响

在长期小麦和玉米轮作的基础上,通过单施化肥以及化肥与其它有机肥料的配合使用,研究不同施肥对河西灌漠土有机氮组分的影响.采用1965年Bremner提出的土壤有机氮分级方法,对22年有机肥与化肥定位试验中的耕层土壤有机氮组成进行分级.结果表明,长期施用化肥和有机肥对河西灌漠土全氮和土壤有机氮组成有显著影响,施肥对不同形态有机氮的影响取决于肥料种类.与单施化肥相比,有机肥与化肥配合施用后显著提高了土壤全氮、酸解性氮与非酸解性氮的含量.在酸解性氮中,氨基酸态氮和酸解未知氮显著增加,氨基糖态氮含量也有所提高.与不施肥相比,施用氮肥显著提高了土壤全氮、酸解性氮与非酸解性氮的含量.在酸解性氮中,化学氮肥显著提高了铵态氮的含量,对氨基酸氮、氨基糖氮和酸解未知态氮影响较小.施用磷、钾肥对河西灌漠土全氮和有机氮各组分含量影响较小.