改良剂对中国两种典型土壤铜锌有效性的影响及机理

研究了改良剂对土壤铜锌有效性的影响,以期对重金属复合污染土壤的修复有一定的指导意义。在红壤与黄泥土中施用石灰、重钙和沸石,观测土壤有效态铜锌含量及pH,并测定了不同pH值下土壤有效态铜锌含量,以阐明改良剂影响土壤重金属有效性的机理。向供试土壤中外源加入一定量的铜锌溶液,制成铜、锌污染土壤,稳定平衡30d,采用CaCl2浸提法测定土壤有效态铜锌的含量。结果表明,施用改良剂能显著降低土壤铜锌的有效性,其中石灰的效果最佳,沸石次之,重钙最差。两种土壤中,复合污染下铜锌有效态含量均高于单一污染,其中铜单一污染有效态含量与复合污染差异显著(P<0.05),而锌单一污染与复合污染差异不显著(P>0.05)。可能是因为锌比铜竞争力更强,更易于被土壤吸附固定。随着土壤pH升高,两种土壤的有效态铜锌含量均显著下降,且复合污染高于单一污染;而在相同pH值下,两种土壤中有效态铜锌含量的差异不显著。可见,pH值是影响土壤重金属有效性的关键因素。改良剂影响土壤重金属有效性的主要机理在于其能显著提高土壤pH值,致使有效态重金属含量明显下降。     

耕地土壤铜、镉、锌形态及生物有效性研究

土壤重金属总量常被用来评估土壤质量安全,但是大量事实说明单纯用土壤重金属总量并不能完全说明土壤重金属的生物有效性及其环境风险。相对于国内外常用的Tessier的五态方法,欧共体标准物质局提出的三步提取法(BCR法),中国地质调查局地质连续提取法的七态标准少见报道。本研究选取河南平原耕地样品,采用中国地质调查局地质连续提取法(DD2005-03)进行耕地中重金属元素(Cu、Cd、Zn)的形态分布,结果表明:Cu、Zn主要以残渣态存在,其残渣态分别占全量的55.80%和67.35%。Cd以离子交换态为主,占全量的27.30%。Cu、Cd、Zn各态含量占全量比例的顺序是,Cu:残渣态弱有机结合交换态铁锰氧化态碳酸盐结合态强有机结合态水溶态离子交换态。Cd:离子交换态弱有机结合交换态强有机结合态残渣态碳酸盐结合态铁锰氧化态水溶态。Zn:残渣态铁锰氧化态弱有机盐结合态离子交换态强有机结合态碳酸盐态水溶态。从生物可利用性系数k来看,Cd主要以活动性较大的状态存在,很容易被作物吸收。     

耕地土壤铜、镉、锌形态及生物有效性研究

土壤重金属总量常被用来评估土壤质量安全,但是大量事实说明单纯用土壤重金属总量并不能完全说明土壤重金属的生物有效性及其环境风险。相对于国内外常用的Tessier的五态方法,欧共体标准物质局提出的三步提取法（BCR法1,中国地质调查局地质连续提取法的七态标准少见报道。本研究选取河南平原耕地样品,采用中国地质调查局地质连续提取法（DD2005．03）进行耕地中重金属元素（Cu、Cd、Zn）的形态分布,结果表明：Cu、Zn主要以残渣态存在,其残渣态分别占全量的55．80％和67．35％。Cd以离子交换态为主,占全量的27．30％。Cu、Cd、Zn各态含量占全量比例的顺序是,Cu：残渣态〉弱有机结合交换态〉铁锰氧化态〉碳酸盐结合态〉强有机结合态〉水溶态〉离子交换态。Cd：离子交换态〉弱有机结合交换态〉强有机结合态〉残渣态〉碳酸盐结合态〉铁锰氧化态〉水溶态。Zn：残渣态〉铁锰氧化态〉弱有机盐结合态〉离子交换态〉强有机结合态〉碳酸盐态〉水溶态。从生物可利用性系数k来看,Cd主要以活动性较大的状态存在,很容易被作物吸收。     

生物炭和堆肥产品施用对水稻体系中汞生物有效性的影响

我国是水稻生产和消费大国,但近年来在受汞(Hg)污染严重的区域中检测Hg的浓度严重超标,给粮食安全带来极大的威胁.生物炭和堆肥产品是良好的土壤改良剂,不仅可以增加土壤肥力,还可以固定重金属,减少对植物的毒害.通过水稻盆栽实验探究生物炭、堆肥产品以及二者协同作用下对土壤理化性质以及水稻体系中汞生物有效性的影响,结果显示:...     

农田土壤镉生物有效性及暴露评估研究进展

随着工业化和城市化进程的发展,我国在农田土壤污染领域面临较大挑战,其中镉(Cd)为最优先控制元素之一。农田土壤Cd污染风险类型为健康风险,其主要暴露途径为经土壤-植物系统,并经膳食进入人体。在当前的土壤Cd风险评估中,一般不考虑生物有效性问题,这使得风险评价中实际暴露评估的不确定性普遍偏高。所以,近年来欧洲国家有许多研究者提出将生物有效性因素放在土壤污染物风险评价框架内。基于此,本文立足于农田系统,并从土壤、植物、污染物及环境因素等4个方面详细综述了农田土壤Cd生物有效性的影响因素及其作用机理。其次,分别综述了近年来土壤Cd生物有效性预测模型和土壤Cd膳食暴露评估模型研究进展。最后,分析了我国土壤重金属风险评价中存在的不足,并对农田土壤Cd暴露评估发展态势和研究方向进行了初步预测,以期为农田土壤Cd健康风险评估及安全基准研究提供一定参考。     

用黑麦幼苗法测定土壤中污染元素的生物有效性

本文对全国污灌区１２个土样中Ｃｄ形态与生物有效性的试验表明，Ｃｄ的交换态，吸附态，有机结合态均有效，且有机结合态最为有效，对紫阳县富硒土壤的试验表明：黑麦幼苗中的总Ｓｅ量与０．１ｍｏｌ／１ＫＨ２ＰＯ４的浸提量最为相关，从而推荐该法为酸性土壤有效Ｓｅ的浸提方法，对西安污水厂污水污泥在娄土上不同施用量的试验表明：幼苗中Ｎ，Ｐ随施用量增加而增加，Ｎ，Ｐ的有效率分别为５０－７０％及１５－２８％；黑麦幼苗中     

植物对污灌区土壤锌形态的影响

通过大田试验研究种植5种植物(玉米、向日葵、大豆、高粱、菊花)对污灌区土壤锌形态的影响.结果表明,污灌区土壤中锌含量均未超过国家二级标准,且主要以残留态存在.土壤中各形态锌与种植前相比,除可交换态锌呈增加趋势,其余各形态锌均呈下降趋势.其中可交换态锌在向日葵土壤中增加最明显,达24.19%;碳酸盐结合态锌在玉米土壤中下降最明显,达47.68%;铁锰氧化物态锌和残留态锌在菊花土壤中下降最明显,分别达35.65%、27.46%;总锌和有机结合态锌在向日葵土壤中下降最明显,分别达15.68%、44.23%.土壤中可交换态锌含量与植物籽粒中锌含量显著相关(P<0.05),适于用作土壤锌污染的生物评价指标.土壤中锌的生物活性系数与种植前相比,在玉米、高粱和菊花土壤中呈降低趋势,其中在玉米土壤中降低最明显,达31.43%,在大豆和向日葵土壤中呈增加趋势.总之,向日葵籽粒中重金属锌含量超出食品中锌限量标准(GB13106-1991),不宜在污灌区种植;玉米、高粱、大豆等植物籽粒中重金属锌含量均未超出食品中锌限量卫生标准(GB13106-1991),可以在污灌农田长期种植.     

固定化毛霉对工业和农田污染土壤中多环芳烃的降解和生物有效性评价

为了探讨微生物修复不同类型多环芳烃污染土壤的可行性,应用固定化毛霉对多环芳烃污染工业土壤及农田土壤进行微生物修复,用羟丙基-β-环糊精(HPCD)提取模拟评价多环芳烃的微生物可利用性,并分析多环芳烃微生物降解和生物可利用性的相关关系.焦化厂污染土壤中多环芳烃的30 d降解率为77.6%,沈抚灌区污染土壤中多环芳烃的30 d降解率为54.2%,焦化厂土壤和污灌区农田土壤中多环芳烃降解差异明显.焦化厂土壤和污灌区土壤中多环芳烃的30 d降解量和多环芳烃的环糊精可提取量具有相关性,各环数多环芳烃的环糊精可提取量变化解释了焦化厂和污灌区土壤中多环芳烃降解的差异机制,说明可用环糊精提取量预测微生物降解土壤多环芳烃的情况.     

生物炭对土壤重金属形态及生物有效性影响的研究进展

考察生物炭施入土壤后重金属形态以及生物有效性的变化是土壤学近年来的研究热点.重金属形态变化是衡量其生物有效性的一个较为重要的指标.将生物炭添加到土壤-动植物系统中,并评估重金属生物有效性有利于推进生物炭应用于土壤改良及重金属修复.因此,本文首先收集了大量关于生物炭对土壤重金属形态含量变化的数据.统计发现,生物炭添加下土...     

石灰氮对镉污染土壤中镉生物有效性的影响

以石灰作对比,在大田条件下研究了不同石灰氮用量对镉污染土壤中镉生物有效性的影响。结果表明,一定量石灰或石灰氮处理均能显著提高酸性土壤的pH值,降低污染土壤中有效态镉质量分数及水稻茎叶和糙米中的镉质量分数。与不施改良剂的对照相比,石灰施用量达到1 200 kg.hm-2时土壤pH值显著提高,土壤有效态镉质量分数降低12.6%（P〈0.05）,水稻茎叶和糙米中镉质量分数分别降低25.5%（P〈0.05）和28.3%（P〈0.05）;石灰氮施用量达到600 kg.hm-2时,土壤pH值显著高于对照,土壤有效态镉质量分数较对照降低10.9%（P〈0.05）,水稻茎叶和糙米中镉质量分数分别降低36.8%（P〈0.05）和33.0%（P〈0.05）。等量条件下（600 kg.hm-2）石灰氮对降低土壤镉有效性及水稻累积镉的效果相对优于石灰处理。因此,石灰氮与石灰一样可用于酸性重金属污染土壤的修复与改良,是一种极具潜力的土壤改良剂。     

四种改良剂对Cu、Cd复合污染土壤中Cu、Cd形态和土壤酶活性的影响

以黑麦草（Lolium perenne L.）作为修复植物进行田间试验,研究了石灰、磷灰石、蒙脱石、凹凸棒石4种改良剂对铜镉复合污染土壤中Cu、Cd形态和土壤酶活性的影响。结果表明,改良剂提高了污染土壤pH,降低了土壤可交换态（EX）Cu、Cd含量;改良剂提高了土壤脲酶、酸性磷酸酶和过氧化氢酶活性,每种改良剂对土壤酶活性增加幅度随其添加剂量增加而增大;土壤酶活性与土壤EX态Cu、Cd含量呈显著或极显著负相关关系,与土壤pH呈显著或极显著正相关关系;高剂量石灰（石灰占污染土壤耕作层质量的0.4%）和高剂量磷灰石（磷灰石占污染土壤耕作层质量的2.32%）处理钝化污染土壤中Cu、Cd及提高土壤酶活性效果最好。     

改良剂对土壤Sb赋存形态和生物可给性的影响

采用室内土壤培养法研究不同改良剂(骨炭、生物调理剂、沸石、石灰、油菜秸秆、生物炭、堆肥和赤泥)对土壤Sb化学形态转化和生物可给性的影响.结果表明,除堆肥处理外,添加5%的其他7种改良剂均显著地提高了土壤的p H值,其中石灰处理p H最为明显.BCR分级提取表明,土壤Sb主要以残渣态形式存在.添加生石灰、骨炭和生物调理剂显著地提高了土壤Sb的移动性,而添加赤泥、生物炭和堆肥却显著地降低了土壤Sb的移动性.添加不同的改良剂对土壤Sb的生物可给性也有影响,但是受不同培养时间影响较大.培养2个月后,添加5%的堆肥、5%赤泥和5%生物炭处理导致土壤Sb的生物可给性含量分别比对照降低38%、23%和20%;而添加5%的石灰、5%油菜秸秆和5%的生物调理剂处理导致土壤Sb的生物可给性含量分别比对照提高1.07倍、1.06倍和1.11倍.堆肥、赤泥和生物炭是钝化Sb污染土壤的潜力材料.     

The effects of application of agricultural wastes to firing range soil on metal accumulation in Ipomoea aquatica and soil metal bioavailability

The immobilisation of heavy metals in the soil of a 25-year-old active firing range using durian (Durio zibethinus L.) tree sawdust (DTS), coconut coir (CC) and oil palm empty fruit bunch (EFB) was investigated. The immobilisation effects were evaluated in terms of metal accumulation in water spinach (Ipomoea aquatica) and soil metal bioavailability. A pot experiment was conducted by amending the firing range soil with DTS, CC and EFB at application rates of 0%, 1% and 3% (w/w), respectively. All amendments increased the biomass yield and reduced the uptake of heavy metals in the plant tissue. Zn had the highest values of Bioconcentration Factor (BCF: 0.301–0.865) and Translocation Factor (TF: 1.056–1.883). Pb was the least-accumulated and transported metal in the plant tissues, with the BCF and TF values of 0.019–0.048 and 0.038–0.116, respectively. The bioavailable fraction of heavy metals in the firing range soil decreased following the application of the three agricultural wastes studied. DTS, CC and EFB did not cause toxicity symptoms in the water spinach over the pot experiment. Therefore, DTS, CC and EFB are considered promising immobilising agents for the remediation of metal-contaminated land.     

根表铁膜对水稻吸收污灌土壤中的锌的影响

采用土-石英砂联合培养的盆栽试验,研究两个不同基因型的水稻根表铁膜的形成情况及其对水稻吸收污灌土中的锌的影响.结果表明,两基因型水稻在不同水分条件下根表铁膜的形成情况不同淹水条件下形成的铁膜数量最多,高于湿润和干-湿交替,后二者之间差异不明显.不同基因型水稻(金优22与90-68-2)根表铁膜的形成趋势一致,只是数量稍有差异;不同基因型秸秆及籽粒中锌的含量存在差异,不同铁处理的根表铁膜数量、地上部锌含量均不同.     

Natural and synthesised iron-rich amendments for As and Pb immobilisation in agricultural soil

The immobilisation of heavy metals in contaminated soils is a promising alternative to conventional remediation techniques. Very few studies have focused on the use of iron-rich nanomaterials and natural materials for the adsorption of toxic metals in soils. Synthesised iron-rich nanomaterials (Fe and Zr–Fe oxides) and natural iron-rich materials (natural red earth; NRE) were used to immobilise As and Pb in contaminated agricultural soil. Total concentrations of As and Pb in the initial soil (as control) were 170.76 and 1945.11 mg kg^?1, respectively. Amendments were applied into the soil at 1, 2.5 and 5% (w/w) in triplicate and incubated for 150 days. Except for the NRE-amended soil, soil pH decreased from 5.6 to 4.9 with increasing application rates of Fe and Zr–Fe oxides. With addition of Fe and Zr–Fe oxides at 5%, the ammonium acetate (NHO₄Ac)-extractable Pb was greatly decreased by 83 and 65% compared with NRE addition (43%). All subjected amendments also led to a decrease in NHO₄Ac-extractable As in the soils, indicating the high capacity of As immobilisation. Soil amended with NRE showed a lower ratio of cy19:0 to 18:1ω7c, indicating decreased microbial stress. The toxicity characteristic leaching procedure produced results similar to the NHO₄Ac extraction for As and Pb. The NRE addition is recommended for immobilising heavy metals and maintaining biological soil properties.     

不同钝化材料对红壤中铜有效性的影响及机理

选取3种钝化材料（赤泥、硼泥、钙镁磷肥）,通过盆栽试验,观测了在不同铜污染水平红壤上,3种钝化材料对小油菜（Brassica campestris,L var Conmunis）吸收铜的影响。结果表明：在铜污染红壤上,3种钝化材料降低土壤EDTA提取态铜含量的效果显著。其中,在高铜污染水平红壤上,施用高量赤泥、硼泥处理降低效果最为明显,较污染对照降低了41.48%、44.44%。在低铜污染水平红壤上,施用高量赤泥处理降低效果最为明显,较对照处理降低了35.83%。施用3种钝化材料均能促进小油菜生长,增加小油菜的生物量,降低小油菜对铜的吸收量。其中,低铜污染水平红壤上,施用高量赤泥、高量硼泥与硼泥-赤泥联合施用处理降低铜含量的效果最为明显,与污染对照相比,小油菜铜含量分别降低82.64%,72.71%,85.14%;在高铜污染水平红壤上,施用高量赤泥与硼泥、赤泥联合施用处理降低小油菜铜含量的效果最为明显,小油菜铜含量分别为36.37,36.32 mg.kg^-1。结果表明,用量为45 000 kg.hm^-2的赤泥是最佳的功能钝化材料。     

小麦/玉米和蚕豆/玉米间作对土壤硝态氮累积和氮素利用效率的影响

提高氮肥利用效率,减少氮肥过量施用对环境造成的污染,是保障国家粮食生产和生态环境安全的关键.文章以甘肃河西灌区为试验地点,在0、300、450 kg·hm-2氮水平下,探讨了小麦(Triticum aestivum L.)/玉米(Zea mays L.)和蚕豆(Vicia faba L.)/玉米间作对土壤硝态氮累积和分布的影响.结果表明:随氮肥用量增加,0～60 cm土层土壤硝态氮相对累积量增加,100～200 cm土层降低.在3个氮水平下,蚕豆间作土壤硝态氮含量和累积量都低于单作.小麦间作在300 kg·hm-2氮水平下土壤硝态氮累积量都低于单作,但在0和450 kg·hm-2氮水平下,小麦收获后间作与单作近似,玉米收获后小麦间作土壤硝态氮累积量都低于单作.与小麦和蚕豆间作的玉米在300 kg·hm-2氮水平下土壤硝态氮累积量都低于单作玉米,在0和450 kg·hm-2氮水平下则表现不同.在300 kg·hm-2氮水平下,两种间作氮肥当季利用率都明显高于相应的单作,施氮量增加到450 kg·hm-2时,则表现不一样.