EGTA淋洗和KH2PO4钝化联合修复重金属污染土壤

为进一步削减螯合淋洗后土壤残留重金属的环境风险,采用淋洗与钝化相结合的方法修复重金属污染土壤.研究了乙二醇双(2-氨基乙基醚)四乙酸(EGTA)淋洗、磷酸二氢钾(KH_2PO_4)钝化及两者联合修复对土壤重金属洗脱率的影响,并分别采用TCLP法和BCR法分析重金属浸出浓度及化学形态分布,构建了涵盖土壤重金属残留量、生物有效性和毒性的环境风险评价方法,对淋洗、钝化及其联合修复效果进行了评价.结果表明,EGTA对Cu和Cd具有较好的洗脱效果,降低了土壤Cu、Zn和Cd浸出浓度,提高了Pb浸出浓度,削减了可还原态Cu残留量、弱酸提取态和可还原态Zn残留量、可还原态Pb残留量以及弱酸提取态、可还原态Cd残留量.随着KH_2PO_4投加量的增加,Pb、Cd和Cu浸出浓度呈下降趋势,Zn浸出浓度先上升后下降.KH_2PO_4对重金属形态分布的影响主要表现为降低弱酸态或可还原态重金属占比,提高残渣态重金属占比.EGTA和KH_2PO_4联合修复显著降低了4种重金属的可还原态残留量和弱酸提取态Pb、Cd残留量,大幅度削减了Cd和Cu的浸出浓度和环境风险.Zn污染土壤宜淋洗修复,Pb污染土壤宜钝化修复,Cd和Cu污染土壤深度修复宜淋洗/钝化联合处理.     

水稻全生育期内零价铁与生物炭钝化土壤镉砷的协同效应与机制

镉(Cd)和砷(As)在土壤中地球化学行为相反,因而难以实现对它们的同步钝化。为了同时降低稻米中Cd和As的积累以达到提高粮食安全的目的,选择了零价铁(ZVI)和生物炭(BC)的组合材料来修复稻田土壤中的Cd/As复合污染。通过盆栽实验,在水稻全生育期内,密集采取了孔隙水、根际土壤、水稻植株和根表铁膜等样品,分析了其中Cd/As含量与存在形式的动态变化过程,并以此探究了水稻整个生命周期内ZVI或/和BC对稻田土壤中Cd/As生物有效性的钝化效果与机制。结果表明,相比于对照组,生物炭仅降低稻米中Cd,降低率为15.4%;ZVI能同时降低稻米中Cd和As质量分数,其降低率分别达17.0%和24.5%;而ZVI+BC组合对稻米中Cd和As降低量最强,分别高达50.2%和35.6%,表现出明显的协同钝化效应。土壤孔隙水与重金属连续提取结果表明,ZVI能使水溶态、吸附态与可交换态Cd和As转化为铁氧矿物结合态,而BC主要导致水溶态与可交换态Cd转为碳酸盐结合态。相对而言,ZVI+BC组合通过共同促进铁氧矿物的形成与分散,从而导致大部分的水溶态、吸附态与可交换态Cd和As与铁氧矿物形成结合态,是抑制稻米积累Cd和As的主要作用机制。因此,ZVI和BC的组合材料可以同步高效修复稻田土壤中的Cd/As的复合污染,这将有利于实现中轻度Cd/As污染稻田的安全利用。     

生物硫铁生成菌的选育及其在重金属废水处理中的应用

为开发高效经济、环境友好的重金属废水处理技术,采用亨盖特(Hungate)厌氧技术分离出一株产生物硫铁复合材料的硫酸盐还原菌(Sulfate reducing bacteria,SRB),命名为SRB2,并对该菌株进行了生理特性、培养工艺和废水处理研究.菌体杆状稍有弯曲,革兰氏阴性菌,最佳碳源为乳酸钠.pH范围5.0～9.0,最适pH 7.0,最适温度为35℃,培养3 d生物硫铁量和硫化物含量能达最大值,分别为2.85 g L-1、358.048 mg L-1.正交试验结果表明,乳酸钠9.0 g L-1+组合氮源1.5 g L-1+硫酸亚铁10.0 g L-1时生物硫铁产量最高.16S rDNA序列分析表明,菌株与脱硫弧菌属Desulfovibriodesulfuricans strain 734同源性为99%.采用生物硫铁处理重金属Cu2+、Pb2+、Cd2+废水,结果表明生物硫铁能快速处理含Cu2+、Pb2+、Cd2+废水,2 min去除率达99.8%以上.因此,生物硫铁在各类重金属废水处理与重金属废水污染事故应急处理中具有较好的应用前景.     

重金属钝化剂对蔬菜-土壤系统Cd和Pb的钝化效果研究

农产品重金属污染问题日益受到人们的关注。采用土培盆栽试验方法,以还原铁粉、硫磺、氢氧化钙等为主要原料,按一定的质量比例(1:0:0,Fe_1;15:1:0,Fe_2;3:0:10,Fe_3;15:1:50,Fe_4)制备成几种含铁复合重金属钝化剂,研究了施用几种含铁重金属钝化剂对蔬菜(小白菜Brassica campestris L.ssp.和空心菜Ipomoea aquatica Forsk)产量、蔬菜重金属Cd和Pb含量及其土壤重金属Cd和Pb形态含量的影响规律。结果表明:在污染土壤常规施用化肥处理(污染土PS+化肥CF)的基础上,添施几种含铁的重金属钝化剂处理(即PS+CF+Fe_1、PS+CF+Fe_2、PS+CF+Fe_3和PS+CF+Fe_4)均可在一定程度上提高蔬菜的生物产量、降低蔬菜重金属Cd和Pb含量,并提高蔬菜收获后土壤p H值、减少土壤有效态Cd和有效态Pb的含量。其中,PS+CF+Fe_4处理效果最佳,与对照(PS+CF)处理相比,提高了蔬菜生物产量48.54%,降低蔬菜重金属Cd含量51.15%~71.31%、Pb含量10.63%~68.68%,提高土壤p H值42.03%、减少土壤中有效态Cd含量18.01%、Pb含量41.04%;通过对蔬菜收获后土壤重金属Cd、Pb组分进行X射线衍射分析可知,PS+CF+Fe_4处理后土壤Cd、Pb主要以Cd_3(PO_3)_2、Pb(PO_2)_2、Pb_3O_2SO_4、CdCa_2(PO_4)_2等几种难溶性化合物形态存在,这进一步验证了该复合重金属钝化剂的钝化效果。因此,该含铁重金属钝化剂(Fe_4)对Cd、Pb污染农田土壤具有较好的推广应用前景。     

添加硝酸铁对Cd在土壤-水稻体系中迁移转化的效应及其机制

土壤改良剂能调节和改变Cd等重金属的物理化学性质,改变重金属在环境中的可迁移性和生物有效性。研究硝酸铁的添加对Cd在土壤-水稻体系中迁移转化的效应及其机制,对于制定降低水稻对Cd的吸收的污染控制措施具有重要的指导意义。该研究通过在污染土壤中复合施加木本泥炭(Peat)和Fe(NO_3)_3进行盆栽实验,分析其对土壤Cd和Fe分布的影响,进而分析土壤Cd、Fe形态变化与水稻积累Cd之间的关系,阐明其对Cd在土壤-水稻系统中的迁移转化的影响。结果表明,(1)与对照相比,泥炭+Fe(NO_3)_3的施加提高了土壤的pH值,降低了孔隙水Cd、土壤中生物有效性Cd,提高了土壤中固定态Cd的含量,降低了水稻对Cd的吸收。而泥炭的添加则降低了土壤pH值,提高了孔隙水Cd、土壤中生物有效性Cd的含量,促进了水稻对Cd的吸收。(2)土壤中易于迁移的Cd形态(如Dis-Cd、F1-Cd、F2-Cd等)与水稻各部位Cd含量之间存在显著的正相关性,而土壤中固定态的Cd(Ox-Cd、Plaque-Cd)则与水稻各部位Cd含量之间存在显著的负相关性,这表明土壤中Cd的形态是影响其在土壤-水稻体系中迁移的重要决定因素。(3)土壤Ox-Fe、Plaque-Fe和水稻各部位Cd含量之间存在显著的负相关性;土壤pH、Ox-Fe、Plaque-Fe与易于迁移的Cd形态(如Dis-Cd、F1-Cd、F2-Cd等)之间存在显著的负相关性,这表明土壤铁循环是影响Cd在土壤-水稻体系中迁移转化的重要因素。(4)土壤pH值与易于迁移的Cd形态、水稻各部位Cd含量之间具有显著的负相关性。土壤pH升高,铁氧化物表面负电性增加,从而对土壤中易于迁移的Cd产生强烈的吸附固定作用,进而降低水稻对Cd的吸收。     

受酸性矿山废水影响河流悬浮物中重金属污染特征分析与生态风险评价

受酸性矿山废水影响河流水体与沉积物中重金属污染及评价的研究已有大量报道,而缺乏对这类水体悬浮物重金属污染研究.选择受广东大宝山采矿废水影响的横石河为研究对象,研究该河流悬浮物中6种重金属元素(Mn、Cu、Zn、As、Cd和Pb)的浓度空间分布,采用地累积指数法和潜在生态危害指数法评价重金属生态风险,结合悬浮物组分SEM/XRD表征来进一步解析污染特征及迁移转化机理.结果表明,横石河悬浮物重金属污染严重,主要来源于大宝山采矿废水,Mn、Cu、Zn、As、Cd、Pb起始浓度分别高达1470、101.6、12169、174.9、412.2、873.7 mg·kg~(-1),且重金属浓度沿程呈逐渐降低趋势,与悬浮物含量呈显著正相关;悬浮物中重金属污染处于极强风险等级,单个元素Cd严重污染频率为83.33%,对RI贡献平均超90%,各元素潜在风险大小为:CdZnAsPbCuMn;横石河悬浮物初始矿物成分以施氏矿物为主,随着河流的迁移,其逐渐向更为稳定的针铁矿和水铁矿转化,这种矿物组成及转化决定了重金属的分布特征.     

凹凸棒粘土对镉污染农田的原位钝化修复效果研究

原位钝化修复在重金属污染土壤修复中有着不可替代的作用,而修复材料在污染农田中的长期应用效果一直是人们关注的焦点。通过野外大田钝化修复试验,研究了不同添加剂量(0、1.25、1.75、2.50、3.25 kg·m~(-2))凹凸棒粘土对镉(Cd)污染土壤理化性质及对水稻(Oryza sativa L.)和小麦(Triticum aestivum L.)吸收Cd的影响,采用梯度扩散薄膜技术(DGT)评价修复前后土壤中生物可利用态Cd含量的变化。结果表明,施用凹凸棒粘土显著抑制水稻和小麦籽粒中Cd富集量,第一季降幅分别为68.8%~83.3%与54.7%~75.5%,其中2.5 kg·m~(-2)施加剂量对Cd污染土壤的修复效果最佳。施加凹凸棒粘土同样抑制了作物对Zn、Ni等其他重金属的吸收,而对Se吸收影响并不显著。施加凹凸棒粘土显著提高了土壤p H、阳离子交换量(CEC)和土壤细颗粒含量,相关性分析表明,水稻和小麦籽粒中Cd含量与土壤p H呈极显著负相关性(相关系数分别为-0.72和-0.64),推测土壤p H的升高是导致水稻、小麦籽粒中重金属含量降低的一个重要原因。不同施用量凹凸棒粘土均在一定程度上降低了土壤DGT提取态Cd含量,分别下降了82.8%、85.1%、84.4%和67.1%。连续3年原位钝化修复效果跟踪观察结果表明,凹凸棒粘土可持续降低水稻和小麦籽粒中Cd含量,1.25 kg·m~(-2)和1.75 kg·m~(-2)处理组产出的水稻籽粒中Cd含量由2014年的0.140 mg·kg~(-1)与0.215 mg·kg~(-1)分别降低为2016年的0.094 mg·kg~(-1)和0.120 mg·kg~(-1)。综上,凹凸棒粘土在修复Cd污染农田土壤方面具有广阔的应用前景。     

巯基-蒙脱石复合材料对不同程度Cd污染农田土壤修复研究

为研究巯基-蒙脱石复合材料对重金属镉不同污染水平农田土壤的钝化效果,通过盆栽和大田试验,对不同Cd污染水平土壤中施加巯基-蒙脱石复合材料及巯基混合修复材料,并种植小白菜(Brassica chinensis)。结果表明,(1)向镉高污染水平(Cd 3.25 mg?kg~(-1))土壤施加0.1%、0.5%、1%、2%巯基-蒙脱石复合材料后,小白菜Cd含量分别降低27.2%、62.8%、73.0%和88.4%,且当添加量为1%时,小白菜Cd含量为0.19 mg?kg~(-1),低于《食品安全国家标准》(GB2762—2012)中的限量值0.2mg·kg~(-1);同时当添加量为1%、2%时,土壤Cd水溶态含量分别比空白对照降低18.2%、12.4%,Cd离子交换态含量分别比空白对照降低23.8%、28.6%。(2)按0.5%、1%、2%添加巯基混合修复材料后,镉高污染水平土壤中小白菜Cd含量分别降低41.4%、69.1%、80.6%;镉中污染水平(Cd 1.43 mg?kg~(-1))土壤中小白菜Cd含量分别降低47.5%、72.1%、85.2%;镉低污染水平(Cd 0.62 mg?kg~(-1))土壤中小白菜Cd含量分别降低18.3%、52.5%、79.4%。后效试验表明,在种植第二季小白菜时,修复材料的钝化效果仍然相当显著。田间试验表明,添加修复材料显著降低了小白菜对Cd的累积。由此说明,钝化材料降低了土壤中Cd的活性,有效地固定了土壤中的Cd,抑制了小白菜对镉的吸收。该研究可为不同程度Cd污染农田钝化修复技术提供新的途径。     

湘江下游重污染段河床沉积物重金属赋存特征

湘江是我国重金属污染最严重的河流之一.本次工作利用Tessier连续提取法及原子吸收法(AAS),对湘江下游河床沉积物中Cu、Zn、Pb、Cd等重金属的赋存形态进行分析.结果表明,重金属Zn、Pb主要赋存于铁-锰氧化物矿物相中、其次是以碳酸盐矿物的形式存在.二者加起来所占比例平均在70%以上.重金属Cd除赋存在碳酸盐矿物和铁-锰氧化物矿物相中之外,较高活性的可交换态比例也大.重金属Cu除赋存在碳酸盐矿物、铁-锰氧化物矿物相中之外,还以较高的比例赋存于有机质中.环境条件如发生变化,赋存于有机质中的Cu可释放转入水体.运用风险评价编码法(RAC)发现Cd处于极高风险级,并且4种重金属元素中Cd的毒性最大,由此可见,湘江下游Cd污染问题需引起高度重视.     

三种无机稳定剂对土壤重金属的稳定效果比较

以湖南省南部某废弃砷冶炼厂区内的重金属污染土壤为研究对象,比较了碳酸钙(CaCO_3)、硫酸亚铁(FeSO_4)和磷酸二氢钾(KH_2PO_4)三种无机稳定剂对土壤中As、Zn、Cd、Pb重金属的稳定效果.结果表明,在土壤p H方面,CaCO_3使土壤p H显著提高,KH_2PO_4和FeSO_4使土壤p H降低;在土壤重金属形态方面,FeSO_4使As的残渣态大幅度提升,KH_2PO_4提高了Pb的可氧化态和残渣态,使重金属形态向稳定的形态转变;在稳定效率方面,3种无机稳定剂稳定效率的大小顺序为CaCO_3FeSO_4KH_2PO_4;在复合修复方面,可选用FeSO_4+CaCO_3复合修复治理以As、Cd为主要污染因子的复合污染土壤.     

降低水稻籽粒镉砷累积的研究进展

矿山开采、废弃物排放及污水灌溉等引发区域农田土壤重金属污染,并通过食物链富集、传递,严重威胁人类健康。水稻是重要主食,且极易吸收镉(Cd)和砷(As),已成为Cd、As进入人体的主要膳食来源。因此,通过调控措施降低水稻籽粒Cd、As含量,对保障水稻及其制成品的食用安全与人体健康具有重要的现实意义。概述了降低水稻Cd、As含量的调控措施,主要包括：(1)利用生物质炭、铁盐、肥料等材料钝化土壤中Cd、As,降低其生物有效性,从而降低水稻Cd、As吸收;(2)外源添加硫(S)可消除植物的膜脂过氧化胁迫,促进水稻体内植物络合素等非蛋白巯基形成,将Cd固定在水稻组织器官液泡中,减少其向籽粒的转移,降低籽粒Cd积累;(3)外源添加硅(Si),Si可与亚砷酸盐(As³⁺)形成吸收竞争,降低水稻As吸收;(4)控制稻田水分可改变根际土壤氧化还原状态,影响水稻Cd、As吸收积累,同时根系泌氧促进根表铁膜形成,调控土壤氧化还原状态促进As氧化为砷酸盐(As⁵⁺),增强根表对As⁵⁺的吸附固定,从而降低水稻对As的吸收量;(5)调控转运蛋白表...     

桑树(Morus alba L.)原位修复某尾矿区重金属污染土壤

木本植物具有根系发达、生物量大、适应性强等特点,可广泛用于重金属污染土壤修复.本文通过5年的田间修复试验,研究了桑树(Morus alba L.)对污染土壤中重金属的累积和分布特征、土壤中重金属和营养元素有效性含量的变化,来探讨桑树修复某尾矿区污染土壤中Mn、Zn和Cd等重金属的效果.研究结果表明,桑树生物量大,可用于重金属污染土壤的生态修复与景观恢复.田间种植5年后,桑树整株干重每株可达4 kg.桑树对土壤中重金属具有一定的转运和累积能力,地上部分中Cd、Zn和Mn等重金属含量明显大于根部,尤其是叶片中重金属含量明显大于枝和主干中的含量.修复5年后,桑树地上部分Zn和Mn的累积总量可达3277.7 mg·100 m~(-2)和2422.4 mg·100 m~(-2),且土壤中Mn和Zn含量分别从2192.5 mg·kg~(-1)和103.2 mg·kg~(-1)降低至1790.0 mg·kg~(-1)和85.94 mg·kg~(-1),同时土壤有效态Mn和Zn分别显著(P0.05)降低66.0%和28.6%.然而,桑树落叶中Cd、Zn和Mn含量分别可达0.36、64.5、189.2 mg·kg~(-1).因此,通过定期清除桑树落叶或刈割地上部分,可防止叶片中重金属对土壤造成二次污染,同时削减土壤中重金属含量.同时,经桑树修复5年后土壤中碱解氮、有效磷和速效钾含量均显著(P0.05)降低,需定期补充相应氮、磷和钾肥来强化桑树修复尾矿区重金属污染土壤.     

钙铝层状双氢氧化物对镉污染农田的钝化修复

农田土壤重金属镉(Cd)富集对农产品的危害极大,且不易去除。钙铝层状双氢氧化物(CaAl-LDH)为一类层状双金属复合氢氧化物,在土壤修复领域表现出高效、清洁、稳定的特点。选择典型五金加工企业周边Cd污染农田开展应用CaAl-LDH钝化土壤Cd大田试验,连续监测分析土壤Cd形态及稻米籽粒Cd含量的变化,探讨CaAl-LDH对农田Cd的钝化效果。结果显示,相比背景对照田块,施加CaAl-LDH田块土壤离子交换态Cd下降26.71%,残渣态Cd和铁锰结合态Cd分别升高18.49%、5.68%,稻米Cd含量下降68.42%。连续原位监测显示,CaAl-LDH应用于试验区Cd污染农田修复的第2年,稻米籽粒Cd含量降幅仍保持37%以上。     

镉污染条件下香樟和油樟对镉的吸收能力和耐性差异

利用速生乡土木本植物修复Cd污染土壤日益受到重视。利用香樟(Cinnamomum camphora)和油樟(C.longepaniculatum)作为实验材料,研究镉(Cd)污染(对照(CK)0.12 mg·kg-1;处理1(T1)2.5 mg·kg-1;处理2(T2)5mg·kg-1)对2种树种形态生长、Cd积累与分配和生理生化特征的效应,旨在比较2种树种的重金属耐受性及修复能力差异。T1和T2均没有显著影响香樟的生物量积累,但T2条件下油樟叶片和根部的生物量显著下降,仅为CK的86%和65%;T1和T2均显著增加了2种树种细根及叶片的Cd含量,油樟在T1时总积累量达最大(与香樟相当,均为0.37 mg),T2条件下油樟的生物量和耐性指数显著降低,仅为CK的85%和76%,香樟的Cd总积累量(0.48 mg)高于油樟(0.36 mg),因此认为T2条件下香樟具有更强的修复能力;油樟叶片在T1和T2时均受到氧化胁迫,但香樟叶片却并没有受到活性氧分子的显著伤害;香樟在2个污染处理时超氧化物歧化酶(SOD)(T1和T2分别为CK的1.3和1.2倍)和过氧化物酶(POD)(T1和T2分别为CK的6.3和4.0倍)的活性均显著上升,但油樟的这些抗氧化酶活性却没有显著变化。这些结果说明,香樟幼苗比油樟幼苗具有更强的Cd耐受能力和脱毒能力;从土壤修复角度讲,低水平污染土壤条件下2种树种的修复能力差异不大,但香樟更适合修复污染程度更高的土壤。     

超声辅助乙二醇双(2-氨基乙基醚)四乙酸洗脱土壤重金属及环境风险削减评价

采用超声辅助乙二醇双(2-氨基乙基醚)四乙酸(EGTA)淋洗修复重金属污染土壤,结果表明,超声辅助EGTA对Cu和Cd的洗脱效果较好,对Zn和Pb的洗脱能力较弱,增加液固比可显著提高淋洗效果,增加超声时间和功率的效果则相对较小.淋洗处理后Cu、Zn和Cd浸出浓度减小,Pb浸出浓度增加.构建综合考虑土壤重金属残留量、浸出浓度和毒性的环境风险指数对修复效果进行评价,考察了EGTA投加量、液固比、超声时间以及超声功率等淋洗条件对重金属去除率和环境风险削减率的影响,并进行模拟和优化.当淋洗条件为EGTA投加量1.7 g·L~(-1)、液固比10、超声时间40 min、超声功率600 W时,环境风险削减率预测值为79.7%,实测值为78.0%.可还原态Cu残留量、弱酸提取态Pb残留量和可还原态Zn残留量显著减少,弱酸提取态Zn残留量显著增加,而Cd各不同形态组分残留量均显著减少.超声辅助EGTA淋洗可有效削减Cu和Zn环境风险,但显著提高了Pb环境风险,EGTA投加量过高还可能提高Cd的环境风险.因此不适用于Pb污染土壤修复,用于Cd污染土壤修复时需管控其可能产生的二次污染风险.     

铁基生物炭钝化Cd大田试验研究

近年来,稻田Cd污染引起的环境及健康问题日益突出。应用钝化技术对土壤中有效性Cd进行钝化对稻田生态系统中Cd的生物地球化学循环具有重要的理论和实际意义。在广东省韶关市仁化县董塘镇红星村一受Cd污染的稻田上,设置大田试验,研究铁基生物炭对Cd在大田土壤-水稻系统迁移的影响以及对作物产量的影响。试验共设6个处理:(1)空白对照;(2)每一季水稻插秧前,一次性施加1500 kg·hm^-2的普通生物炭;(3)每一季水稻插秧前,一次性施加75 kg·hm^-2的零价铁(Fe0);(4)每一季水稻插秧前,一次性施加1500 kg·hm^-2、ω(Fe)=1%的铁基生物炭(ω(Fe)=1%in Fe-Biochar);(5)每一季水稻插秧前,一次性施加1500 kg·hm^-2、ω(Fe)=3%的铁基生物炭(ω(Fe)=3%in Fe-Biochar);(6)每一季水稻插秧前,一次性施加1500 kg·hm^-2、ω(Fe)=5%的铁基生物炭(ω(Fe)=5%in Fe-Biochar)。结果表明:(1)施用生物炭、铁粉和铁基生物炭土壤钝化调理剂可以增加水稻产量,显著降低籽粒重金属Cd含量;(2)施用铁基生物炭可以显著增加水稻根表铁膜Fe含量,同时显著增加水稻根表铁膜固定的Cd量,抑制重金属Cd向籽粒的运输累积。综合考虑施用成本和钝化效果,对于Cd污染稻田,建议施用1500 kg·hm^-2、ω(Fe)=3%的铁基生物炭材料。     

一株黑曲霉的分离鉴定及其对土壤重金属的生物浸出效果

某些真菌可产生小分子有机酸,既具有酸化环境介质的功能,又具有络合重金属能力,因此可有效浸出环境介质(如土壤、底泥等)中的重金属.本研究从土壤中分离得到一株产酸能力较高的真菌,经形态学及ITS rDNA基因序列分析鉴定为黑曲霉,命名为Aspergillus niger Y9.测定了其生长特性,并采用摇瓶培养法探究其同步、分步培养法去除污染土壤中重金属的效果.结果显示,该菌适宜生长pH范围较广(3.0-8.0),对Zn2+、Cd2+、Pb2+的80%抑制浓度分别为250、130、2 700 mg/L.培养20 d后pH降至2.1,柠檬酸、葡萄糖酸、草酸和苹果酸的产量分别为54.8、20.1、15.9、6.3mmol/L.分步培养法污染土壤中重金属的浸出率最高为Zn 75%,Cd 100%,Pb 43%,略优于同步培养法(Zn 64%,Cd86%,Pb 19%).上述结果表明,Aspergillus niger Y9具有较强的重金属耐受性,能有效浸出土壤中的Zn、Cd、Pb,为后期采用该菌处理重金属污染土壤提供了技术参考.     

铅锌矿区周边耕地土壤团聚体重金属污染状况及风险评估

为了解铅锌矿区耕地土壤团聚体污染状况,以贵州省都匀范家河铅锌矿区周围耕地土壤为研究对象,研究土壤团聚体中镉(Cd)、铅(Pb)、锌(Zn)3种重金属垂直分布特征和赋存形态。采用三步连续提取法(BCR)对污染土壤团聚体中3种重金属进行赋存形态分析,利用分布因子法(DFx)和地质累积指数法(Igeo)评估其环境风险。结果表明:土壤样品中重金属Cd、Pb和Zn的平均质量分数分别为23.25、518.40、3471.83 mg·kg^-1,已分别达到贵州土壤背景值的35.23、36.35、14.73倍,且3种重金属在土壤团聚体中的含量与其主要赋存形态特征均存在明显差异。研究区域剖面土壤中各粒径Cd主要以残渣态和可还原提取态的形式存在,各粒径Pb主要以残渣态和可氧化提取态的形式存在,80%及以上各粒径Zn为残渣态,综合得出研究区域土壤中重金属潜在影响程度为Cd>Pb>Zn。分布因子法结果表明:在0-100 cm剖面深度,Cd主要富集在0.25-1 mm的颗粒中,Pb主要富集在1-2 mm的颗粒中,Zn主要富集在0.053-2 mm的颗粒中;地质积累指数法结果显示,各粒径颗粒中Cd、Zn的污染水平主要为重污染,Pb主要为偏重污染。研究矿区周围耕地土壤已受到严重的重金属污染,应采取有效措施进行修复治理。该文为范家河铅锌矿区环境风险评价提供基础,旨在为矿区环境管理提供数据支撑。     

铜陵矿集区土壤中污染元素对微生物特性的影响研究

通过铜陵矿集区土壤中重金属污染元素含量与土壤中微生物生物量之间的对应关系,研究其环境效应。采集深度为20cm的土样,分别制备不同微生物的培养基以期对土壤中的微生物进行分离计数,细菌和放线菌采用稀释平板涂布法计数,高铁还原菌采用最大或然数法计数。研究结果表明,铜陵矿集区土壤中As、Au、Cd、Zn、Cu、Pb元素含量与土壤中细菌、放线菌、高铁还原菌数量之间的相关关系为：As、Au、Zn、Cu与细菌和放线菌,Cd、Pb与放线菌的含量呈负相关关系,指示了土壤中高浓度污染元素对微生物的抑制作用;Cd、Pb与细菌,Cd、Zn与高铁还原菌的含量呈正相关关系,反映部分微生物受污染元素的胁迫已产生了耐受性;Au、Pb、As与高铁还原菌数量的关系不明显。通过实验数据发现,微生物在重金属含量高的区域和含量低的区域的数量下降了大约2～3个数量级,有些区域微生物数量下降了约50%。矿集区土壤中三种菌种对污染元素的敏感程度不同,其敏感程度依次是：放线菌〉细菌〉高铁还原菌。矿集区部分土壤中,细菌、高铁还原菌由于其本身的耐受性或由于受胁迫而产生了耐受性,对Cd、Zn、Pb等三种重金属污染元素的抗性水平较高,具有作为土壤重金属元素污染修复微生物菌种的潜力。     

添加铁基生物炭对Cd在土壤-水稻体系中迁移转化的效应及其机制

该研究将探讨铁基生物炭对Cd在土壤-水稻系统中迁移转化的影响及Fe和Cd之间的相互作用关系,为研发成本低廉、实用、高效和安全的Cd污染土壤修复技术提供科学支持。采集广东省韶关市韶关电厂周边受Cd污染的水稻土,设置水稻盆栽试验,每盆装土10kg,处理如下:(1)对照,(2)添加纯的生物炭100g,(3)添加ω_((Fe))=0.5%的铁基生物炭100 g,(4)添加ω_((Fe))=1%的铁基生物炭100 g,(5)添加ω_((Fe))=2.5%的铁基生物炭100 g,(6)添加ω_((Fe))=5%的铁基生物炭100 g,(7)添加Fe粉5 g。分析各处理对水稻成熟期根表铁膜Fe和Cd、水稻各部位Cd含量的影响,并探讨此影响的机制。结果表明,(1)铁基生物炭的添加显著降低了水稻根部对Cd的吸收。在7个不同处理中,水稻各部位总Cd含量大小为根表铁膜、根系稻杆稻壳稻米,呈现出植株从下往上依次递减的趋势。根表铁膜所固定的Fe和Cd之间存在显著的正相关关系。(2)铁基生物碳的添加能在一定程度上改变Cd在土壤中的赋存形态。根际土壤中以铁锰氧化物结合的Cd含量随着铁基生物碳含铁量的增加而有所增加,而离子交换态的Cd和碳酸盐结合态的Cd含量相应有所下降,进入水稻体系的Cd含量也相应降低。(3)土壤中无定型铁氧化物是土壤中Cd的重要的汇,强烈影响着Cd在土壤-水稻体系中的迁移。其Cd含量与稻米、稻壳、茎叶和根系中的Cd含量之间存在着显著的负相关关系,铁基生物碳的添加能有效地增加土壤中无定型铁氧化物的含量,从而对生物可利用性的Cd进行有效吸附,降低其对水稻的危害,降低Cd在稻米中的累积。这表明铁基生物炭是良好的土壤Cd钝化剂和土壤改良剂,可在大田中应用。