镉、砷复合污染土壤钝化修复研究进展

镉、砷复合污染土壤给农田生产和农产品食用安全构成严重威胁.由于镉、砷赋存形态的差异,同步治理难度较大.概述了土壤镉、砷复合污染现状及原位钝化修复难点,着重介绍了当前钝化处理过程中常用的无机和有机钝化材料,多角度探讨了钝化材料多元组配和材料改性的钝化效果及机理,对不同钝化材料的修复成本进行简要的成本效益分析,为镉、砷复合...     

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。     

纳米零价铁与黑曲霉发酵液联用对砷锑污染土壤的淋洗修复

土壤砷 (As) 、锑 (Sb) 污染对生态环境和人体健康有着潜在的风险,采用黑曲霉发酵液 (FB) 与纳米零价铁 (nZVI) 联用淋洗修复As、Sb污染土壤。通过振荡淋洗实验,探究nZVI强化FB淋洗去除As、Sb的效果及不同条件下对As、Sb淋洗效率的影响。结果表明,制备的FB对污染土壤中As和Sb有着较好的去除效果,去除率可达84.1%和71.8%;nZVI对FB去除As、Sb有强化作用,在nZVI质量浓度为0.1 g·L⁻¹、pH为1和淋洗时间为60 min的条件下,其淋洗效果最佳,对As、Sb淋洗效率可达96.6%和95.6%,修复后的土壤达到《土壤环境质量 建设用地土壤污染风险管控标准 (试行) 》 (GB 36600-2018) 二类用地标准。nZVI-FB对土壤中As、Sb的解吸动力学符合拟二级动力学方程。nZVI-FB能够有效的提取土壤中As、Sb的铁铝氧化物结合态。本研究结果可为As、Sb复合污染土壤的淋洗修复提供参考。     

复合污染土壤中砷和镉的原位固定效果研究

采用人工模拟的砷和镉复合污染土壤研究了不同修复剂对砷和镉固定能力的差异.结果表明,经MgO、CaO这2种碱性药剂处理后4种不同污染浓度的土样中砷和镉的浸出浓度均有所降低,在一定程度上能使2种污染元素达到共同稳定,但土壤pH会随着两者加入量的增加而升高,因此使用时要仔细考虑两者的用量;Al2O3对土样中的砷和镉也有一定的...     

不同种类生物炭对砷污染土壤的改良效应

采用温室盆栽法考察施入不同生物炭对土壤理化性状、土壤养分以及砷化学形态的影响.结果表明:施入不同种类生物炭均可提高土壤pH,同时生物炭还可提高土壤有机质、阳离子交换量(CEC)、有效磷和速效钾含量,改良土壤性能.4种生物炭对pH影响大小依次为KOH改性生物炭(BC4)>零价铁改性生物炭(BC3)>玉米秸秆生物炭(BC1...     

3种含铁材料对重金属和砷复合污染底泥稳定化处理

选用3种含铁材料FeCl3、Fe(OH)3和FePO4,开展重金属和砷(As)复合污染底泥的稳定化处理实验,并用毒性浸出测试(TCLP)的结果和底泥交换态重金属(Pb、Cd、Cu、Zn)及As的含量来评价其稳定化效果。结果表明,(1)FeCl3和FePO4降低了底泥pH值,Fe(OH)3轻微地提高了底泥pH值。(2)FeCl3活化了底泥中Pb、Cd、Cu、Zn,使其浸出量和交换态含量增加,对As浸出量的影响不大,但使底泥中As交换态含量明显降低,且在最大添加量(8.00 g/kg)时As交换态含量未检测出;Fe(OH)3降低了Cd交换态和浸出量,稍增加了As交换态和浸出量,但对Pb、Cu、Zn交换态和浸出量影响不明显;FePO4明显降低了Pb的浸出量和交换态含量,略微降低了交换态Cd、Zn含量,对交换态Cu影响不大,但明显增加了As的浸出量和交换态含量。综上,FeCl3对As具有较好的稳定化效果,但明显活化了底泥中的4种重金属;Fe(OH)3亦对底泥中Cd有一定稳定化效果;FePO4对Pb的稳定化效果较好,但明显活化了底泥中的As。显然,3种含铁材料都不能实现底泥中重金属和As的同时稳定化。     

电动修复过程中电极逼近对土壤砷迁移与形态转化的影响

以高浓度砷污染土壤为修复对象,探究电极逼近法耦合捕集室对砷污染土壤的修复效果。实验设置4个处理,分别为固定电极 (FE-EK) 、阴极逼近 (AC-EK) 、阳极逼近 (AA-EK) 和两极逼近 (AAC-EK) 。结果表明,AC-EK、AA-EK以及AAC-EK对总砷[As(T)]的迁移具有促进作用,表现为捕集室中As(T)质量分数与初始值相比显著升高 (p<0.05) ,而FE-EK捕集室中As(T)质量分数与初始值相比无显著性差异 (p>0.05) ,As(T)整体迁移率以AAC-EK最高 (31.50%) ,FE-EK最低 (15.38%) 。由于土壤整体氧化还原电位升高,使得FE-EK、AC-EK、AA-EK、AAC-EK处理组三价砷平均质量分数较初始值分别降低9.78%、7.81%、13.65%、4.09%。砷的生物有效性在Fe₂O₃和电动效应的联合作用下不断降低,表现为可交换态砷、铝结合态砷、钙结合态砷向铁结合态砷、残渣态砷转化。本研究结果表明,AAC-EK促进As(T)迁移的效果最好,可交换态砷占比最低,且单位修复能耗最低,具有良好的砷污染土壤修复潜力。     

抗砷菌对蜈蚣草生长及其砷吸收能力的影响

从湖南某砷污染地区挖取蜈蚣草,在蜈蚣草根系与根系新鲜土中筛选出11组抗砷菌单菌落(依次编号为A、B、C、D…K),并将其接种到蜈蚣草盆栽试验中,研究抗砷菌对蜈蚣草生长以及对砷吸收能力的影响。结果表明,抗砷菌在一定程度上能够刺激蜈蚣草的生长,尤其是根内筛选抗砷菌明显提高了蜈蚣草的生物量。其中,E、G抗砷菌可以增强蜈蚣草对砷的吸收能力,促进砷由蜈蚣草地下部分向地上部分转移。测定接种E、G抗砷菌的蜈蚣草各部位抗逆性指标的含量,得出E、G抗砷菌能减轻蜈蚣草根系质膜的损伤,提高蜈蚣草根系抗砷胁迫的能力。对E抗砷菌进行鉴定,该菌属于半知菌纲,丛梗胞目,丝核菌属(Rhizoctoniasp.),为内生菌根菌,该菌可产生类似赤霉素的活性物质,从而促进植物生长。     

土壤及土壤-植物系统中复合污染的研究进展

土壤复合污染是土壤污染的主要存在形式 ,在分析中 ,主要从土壤重金属复合污染和土壤重金属 有机污染物复合污染方面进行了较为全面的综述 ,评价了土壤复合污染的多种表征方法 ,并且讨论了该研究当前仍存在的一些问题     

发酵鸡粪和有机磷肥对土壤中Pb、Cd污染的影响

研究了湘西地区常用的发酵鸡粪和有机磷肥施用对不同程度Pb、Cd复合污染土壤中乙三胺五醋酸(DTPA)提取态Pb(DTPA-Pb)、DTPA提取态Cd(DTPA-Cd)和土壤酶的影响,并研究了对于种植黑麦草(Lolium perenne L.)的影响。结果表明:(1)施用发酵鸡粪和有机磷肥均能显著改善土壤酸性,一定程度上提高土壤有机质含量。在加入质量浓度200mg/kg总Pb、2mg/kg总Cd复合污染土壤中施用有机磷肥,能有效钝化土壤DTPA-Pb、DTPA-Cd,但在400mg/kg总Pb、4mg/kg总Cd复合污染土壤中钝化效果有限,其优先钝化DTPA-Pb。施用发酵鸡粪不能有效钝化土壤DTPA-Pb、DTPA-Cd。(2)施用发酵鸡粪和有机磷肥均显著提高黑麦草鲜重。虽然施用有机磷肥能更有效的钝化土壤DTPA-Pb、DTPA-Cd,但对于黑麦草种植而言,施用发酵鸡粪能更有效的降低其对Pb和Cd的积累,并且主要积累到根部。(3)施用发酵鸡粪对土壤碱性磷酸酶活性、脱氢酶活性和脲酶活性有显著的促进作用。综合而言,湘西地区种植牧草黑麦草,施用发酵鸡粪比较合适,能有效改善土壤酸性,提高黑麦草鲜重和土壤酶活性,降低黑麦草对Pb和Cd的积累。     

电解液对直流电场处理石油污染土壤的影响

直流电场处理石油污染土壤技术是一种发展中的土壤修复技术,有诸多优点。在该修复过程中,电解液的成分、电解液pH值控制对通过土壤的电流、土壤含水率、土壤含油率产生了影响。直流电场处理中通过土壤的电流与电解液成分、电解液pH值、土壤电导率和土壤湿度等因素密切相关。采用直流电场处理石油污染土壤效果明显,最低石油去除率达到73.6%。当电解液为0.1 mol/L 的Na2CO3时,通过调节pH值,可使通过土壤的电流达到1.6 A、土壤电导率达到0.9 S/m。处理后阴极、阳极和中间3个位置的土壤含油率分别从0.4672%降到0.0696%、0.0684%、0.0625%,石油去除率达到了85.1%。     

丁草胺与镉复合污染对土壤呼吸强度的影响

研究了除草剂丁草胺和重金属镉(Cd)复合污染对两种土壤呼吸强度的影响及其随时间的动态变化.结果表明,单一污染中,丁草胺和Cd对土壤呼吸强度的影响,随土样不同而异,随农药浓度及培养时间的变化而变化;复合污染中,两种土样的复合污染对土壤呼吸强度的影响存在明显的交互作用,与单一污染相比,对土壤呼吸强度的影响依次表现为:丁草胺＞Cd与丁草胺复合污染＞Cd.建立了丁草胺和Cd在不同浓度配比下对土壤呼吸强度影响的多元回归分析模型.     

重金属离子Cd^2＋、Pb^2＋污染对土壤酶活性的影响

通过对土壤中比较重要的两种酶（过氧化氢酶、脲酶）活性的测定,研究了重金属离子（Cd^2＋、Pb^2＋）单因素污染、复合污染对两种酶活性的影响,进而找出重金属污染程度与土壤酶活性的关系,为建立土壤中的酶活性可以表征重金属污染程度的生化指标平台提供试验依据。结果表明,在Cd^2＋、Pb^2＋单因素污染影响中,在一定浓度下的重金属离子对土壤酶活性会有激活效应,但大多表现为抑制效应;Cd^2＋、Pb^2＋复合污染对两种土壤酶活性的影响存在着明显差异,其复合污染对脲酶表现出协同抑制负效应的特征;对过氧化氢酶表现出一定的屏蔽作用。通过重金属离子形态对土壤酶有效性影响的研究,脲酶活性可以作为土壤重金属离子（Cd^2＋、Pb^2＋）单因素和复合污染程度的主要生化指标。     

冻融循环对含铁材料稳定砷污染土壤的影响

为分析冻融循环对污染土壤砷（As）的稳定化性能的影响,投加4种含铁材料（FeSO4、FeS、Fe2（SO4）3和Fe0）对土壤中的As进行稳定化处理,并通过实验室模拟冻融过程,研究4种含铁材料稳定化处理后土壤中无定形氧化铁含量、氧化铁活化度、pH和As的浸出毒性随冻融循环的变化。结果表明：4种含铁材料稳定化土壤无定形氧化铁含量与氧化铁活化度随冻融循环的变化趋势基本一致;冻融循环降低了无定形氧化铁的含量,促进了铁氧化物的结晶老化。与未冻融土壤相比,冻融循环增加了稳定化土壤As的浸出毒性,但在冻融后期,As浸出毒性的增加量呈降低的趋势。4种含铁材料稳定化土壤As的浸出毒性随冻融循环表现出不同的变化趋势。1% Fe0稳定化土壤经过冻融循环As的稳定性最高,1% FeSO4和1% Fe2（SO4）3稳定化土壤次之,而1% FeS稳定化土壤最低。因此,冻融循环增加了稳定化土壤As再释放的环境风险,Fe0用做冻融地区As污染土壤稳定化药剂较为合适。     

基于王水石墨密封消解体系-原子荧光法测定土壤和沉积物中汞、砷

为解决土壤和沉积物样品中的汞、砷前处理中的一些问题,如耗时长、清洗流程复杂及汞污染等,建立了一种基于王水石墨密封消解体系的前处理新方法,结合原子荧光可用于土壤和沉积物中Hg和As的测定。在最优条件下,2种重金属元素测定结果表明,本方法具有较低的相对误差 (Hg, -9.3%~9.3%; As,-7.0%~5.1%) ,较高的加标回收率 (Hg, 93.2%~104.5%; As, 95.9%~103.5%) 。此外,本方法相关性能指标均优于现行标准方法,具有稳定性好、精密度好、准确度高等优点。更重要的是,本方法因采用成本低廉的一次性塑料管,无需消解管清洗,避免了汞的污染。而且,消解过程无需其它操作,消解液用量少,具有操作简单、成本低、无汞污染等优点,可用于大通量土壤和沉积物Hg、As含量的测定。     

黑炭负载零价铁对复合污染土壤中铜和铬的稳定化效果及生物有效性影响

采用直接热解法和碳热还原法分别制备了黑炭(BC)和黑炭负载零价铁(BF)材料,通过土壤稳定化培养实验和盆栽实验,考察了BC和BF对复合污染土壤中铜和铬的稳定化效果及其对生物有效性的影响。实验结果表明,BC可提高土壤pH,BF则降低土壤的pH。在投加量为5 g·kg-1的情况下,处理30 d后,BC和BF对土壤中TCLP-Cu的去除率分别为76.99%和69.83%;BC对TCLP-Crtotal和TCLP-Cr(VI)去除率分别为91.07%和92.47%,BF对TCLP-Crtotal和TCLP-Cr(VI)的去除率均接近100%,两者均能有效降低土壤重金属迁移性。形态分析表明,投加BC和BF均促进了铜由酸可提取态向可还原态和可氧化态转化,同时使铬的酸可提取态降低,可氧化态增加。盆栽实验表明,BC和BF均大大降低了土壤中铜和铬的生物有效性,减弱了其由植物根部向地上迁移的能力。相比而言,BF在对复合污染土壤中铜和铬的稳定化效果、形态转化以及迁移性方面整体优于BC。     

含铁材料对污染水稻土中砷的稳定化效果

通过化学实验方法,向砷污染水稻土中添加4种含铁材料(FeCl3、FeCl2、Fe0和Fe2O3),分析稳定后土壤中pH、砷形态及砷毒性浸出量的变化,研究4种含铁材料对污染水稻土中砷的稳定化效果。结果表明,FeCl3和FeCl2处理降低了土壤pH,Fe0和Fe2O3处理对土壤pH影响不大。4种含铁材料均明显降低了土壤中易溶态砷(WE-As)和毒性浸出砷含量。在最大添加量为8.00 g/kg时,FeCl3、FeCl2、Fe0和Fe2O3分别使易溶态砷比对照降低了86.4%、63.6%、77.3%和36.4%,使毒性浸出砷比对照降低了96.3%、88.9%、70.4%和30.4%。4种含铁材料均对水稻土壤中砷具有较好的稳定化效果,且能力大小依次为:FeCl3FeCl2、Fe0Fe2O3。Fe0和Fe2O3处理使WE-As、铝型砷(Al-As)、铁型砷(Fe-As)向钙型砷(Ca-As)和残渣态砷(RS-As)转化;FeCl3处理使土壤WE-As、Al-As向Fe-As、Ca-As和RS-As转化;FeCl2处理使土壤WE-As、Ca-As向Al-As、Fe-As转化,对RS-As影响不明显。说明Fe0固砷的机理与Fe2O3相似,与FeCl3有一定差异,与FeCl2的差异可能更大。     

矿物材料对Cd污染土壤中Cd的钝化效果

采用土壤培养实验,研究了海泡石、钙基膨润土、钠基膨润土、汉白玉和石灰5种矿物材料在3个添加量下对Cd污染土壤pH和CEC、Cd植物有效性、浸出毒性和生物可给性以及Cd形态分布的影响。结果表明：几种矿物材料均可显著提高土壤pH和CEC。与对照相比,添加几种矿物材料后土壤pH提高0.46~1.15个单位,CEC增加5.8%~39.3%,其提高幅度随添加量的增加而增大。添加矿物材料显著降低土壤Cd的植物有效性（DTPA-Cd）、浸出毒性（TCLP-Cd）和生物可给性（SBET-Cd）,且DTPA-Cd、TCLP-Cd和SBET-Cd含量的降低比例分别为9.4%~27.5%、6.4%~23.8%和7.7%~20.5%。添加几种矿物材料后,土壤中酸提取态Cd含量显著降低,残渣态Cd含量显著增加,可还原态和可氧化态Cd含量无明显变化。与对照相比,土壤酸提取态Cd含量降低6.2%~31.4%,残渣态Cd含量增加2.8%~9.7%。几种矿物材料中,海泡石和汉白玉对土壤Cd钝化效果相当,且优于其他矿物材料。