肥料调控强化象草对重度Cd污染农田修复效果

象草（Pennisetum purpureum Schumach.）因适应能力强、生长迅速和生物量大,且具有一定的经济效益,在重金属污染土壤植物修复中有很好的应用前景.通过田间试验,研究不同肥料（有机肥、复合肥和追施氮肥）联合施用强化象草修复重度Cd污染农田的效果.结果表明：①不同肥料调控处理降低了土壤pH值,提高了土壤有机质含量,根际土壤总Cd含量较修复前降低了8.3%~23.3%,土壤有效态Cd含量较对照降低了11.7%~34.6%;②不同肥料调控处理显著促进了象草生长和对Cd的吸收累积,象草地上部生物量增加29.2%~368.2%,象草Cd总累积量增加了37.8%~283.9%,其中有机肥+复合肥+追施氮肥处理（F3N）象草Cd总累积量达到了145.48 g·hm^-2;③不同肥料联合对提高象草Cd累积量的效果为：有机肥+复合肥+追施氮肥>有机肥+复合肥>单一复合肥.因此,在重度Cd污染农田植物修复中,肥料调控可以强化象草对土壤中Cd的富集移除效果,进而加快对污染农田的修复.     

Cd污染土壤的植物修复研究进展

我国农业土壤重金属污染十分严重,在所有的重金属污染中,Cd以其移动性大、毒性高成为最受关注的重金属污染之一。修复Cd污染的土壤,已成为我国农业可持续发展亟待解决的问题。与传统环境修复技术相比,植物修复技术治理成本低廉,土壤破坏力小,安全性高,是目前发展最快的环境友好、经济、高效的治理技术。介绍了Cd污染现状、超积累植物的概念和特征、土壤重金属污染植物修复国内外研究进展,并对其发展趋势进行了分析。     

阴极电解液对Cd污染红壤电动修复的影响

针对土壤重金属电动修复过程中阴极电解室pH升高会对重金属的去除产生不利影响的问题,利用Fe3+/Fe2+、Cu2+/Cu标准电极电位较高的优势,以人工模拟Cd污染红壤为研究对象,对不同阴极电解液[Fe（NO₃）₃、CuSO₄、柠檬酸]的电动修复效果进行系统分析.结果表明:分别将Fe（NO₃）₃、CuSO₄、柠檬酸加入阴极电解室中,pH均控制在2~3,电动修复10 d后发现,将Fe（NO₃）₃溶液、CuSO₄溶液和柠檬酸作为阴极电解液均可以有效控制阴极室的pH,CuSO₄溶液、柠檬酸的加入对土壤中Cd的去除效果较差,而且Cu2+的加入增加了土壤重金属二次污染的风险.相对于CuSO₄、柠檬酸试验组,Fe（NO₃）₃试验组土壤中Cd的去除率较高（大于87.27%）,Fe（NO₃）₃试验组对土壤中Cd的修复效果也最为明显,土壤中w（Cd）由阴极附近的75.95 mg/kg降至阳极附近的9.13 mg/kg.分析电动修复后各试验组中不同形态Cd在Cd总量中所占比例的分析,结果显示,w（弱酸提取态Cd）所占比例由初始的74.57%最高可达到92.69%[Fe（NO₃）₃试验组],表明Fe（NO₃）₃的加入有助于促进土壤中Cd的迁移.研究显示,相比于CuSO₄溶液、柠檬酸,Fe（NO₃）₃溶液作为阴极电解液在控制阴极电解室pH升高的前提下,显著促进了土壤中Cd的解吸和迁移,并达到最佳修复效果.      

两种外源有机酸对土壤Cd形态及秋华柳Cd积累的影响

秋华柳(Salix variegate Franch.)因具有良好的重金属耐受和积累能力,常被作为重金属污染土壤修复工程物种.通过盆栽模拟试验,分析了不同浓度外源草酸和酒石酸处理下土壤Cd形态的变化和秋华柳Cd含量的积累特征,以探究外源有机酸在Cd污染土壤植物修复中的应用潜力.结果表明:添加外源酒石酸可显著降低土壤非有效性Cd含量,增加土壤中以可交换态Cd为主的有效性Cd含量,促进了秋华柳对Cd的积累,同时也显著提升了植株的富集系数,其中添加5 mmol/kg酒石酸的处理效果最佳.与CK相比,添加5 mmol/kg外源酒石酸可显著增加秋华柳根、茎和叶中的Cd积累量,地上、地下部分和全株的Cd积累量分别提升了62.2%、75.9%和78.4%,地上和地下部分富集系数分别提升了173.0%和178.8%.添加外源草酸对土壤有效性Cd含量没有显著影响,秋华柳根、茎和叶的Cd含量和积累量无明显提升.研究显示,添加较低浓度的酒石酸更有利于增加土壤中可交换态Cd含量和有效性Cd含量,促进秋华柳对土壤中Cd的吸收和积累,增强秋华柳对Cd污染土壤的修复能力,可应用于Cd污染土壤的植物修复.      

施肥对向日葵吸收积累Cd的影响

利用盆栽试验研究了不同施肥处理下(CK、N、NP、NPK) 3种向日葵品种(食用葵、观赏葵、油葵)对北方污染农田土壤镉(Cd)吸收和转运的影响.结果表明,施肥可显著提高观赏葵、油葵生物量及地上部Cd富集量,施NPK肥处理对植物促进效果最为显著.施NPK肥食用葵、观赏葵、油葵地上部Cd富集量分别可达6. 89、8. 92、6. 97 mg·kg~(-1),施肥处理显著提高了向日葵对Cd的富集能力,食用葵、观赏葵、油葵的富集系数(BCF)分别为2. 63(对照)～3. 10(NPK)、2. 80(对照)～4. 02(NPK)、2. 11(对照)～3. 14(NPK).对向日葵叶片亚细胞结构中Cd分布研究发现,将吸收的Cd富集在金属富集颗粒和细胞碎屑中是向日葵耐受Cd胁迫的主要解毒机制.综上所述,向日葵可作为Cd污染土壤的植物修复材料,合理施用NPK肥可明显提高植物对土壤Cd的修复效率.     

土壤pH和Cd全量对伴矿景天修复效率的影响

修复效率是影响植物修复周期和技术推广的主要因素之一.采用不同pH和不同程度Cd污染农田土壤进行盆栽试验,其中,重度Cd污染土壤（简称"SKS处理"）中w（Cd）（Cd全量）高于GB 15618-2018《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准（试行）》中的风险管控值,中度Cd污染土壤（通过人为调节并稳定其pH为3.97、4.97、6.03、6.90和7.93）中w（Cd）介于GB 15618-2018风险筛选值和管控值之间,轻度Cd污染土壤（简称"YH处理"）中w（Cd）略高于GB 15618-2018风险筛选值;比较修复前后不同pH和不同程度Cd污染对土壤Cd有效性、形态分配及w（Cd）的影响,并结合PCA（主成分分析）和Pearson相关性分析等方法深入研究影响植物修复效率的主控因素.结果表明:①与修复前相比,不同pH处理修复后土壤中w（有效态Cd）、w（弱酸提取态Cd）、w（可还原态Cd）、w（可氧化态Cd）和w（Cd）的减少量均随pH的降低而增加,土壤pH ≤ 6.0时,伴矿景天修复效率显著高于土壤pH>6.0的处理（P <0.05）.②修复后,轻度Cd污染土壤中w（Cd）降至GB 15618-2018风险筛选值以下,中度Cd污染土壤pH ≤ 6.0的处理中w（Cd）降至0.60 mg/kg左右,而pH>6.0的处理中w（Cd）仍高于1.00 mg/kg.③重度Cd污染土壤中w（有效态Cd）最高,其伴矿景天生物量与轻度Cd污染土壤处理无显著差异,w（Cd）达681.5 mg/kg,但修复效率显著低于其他处理（P <0.05）.综合PCA和Pearson相关性分析发现,影响伴矿景天修复效率的主控因素除土壤pH、Cd有效性和伴矿景天生物量外,伴矿景天的BCF（富集系数）对修复效率也具有重要作用.因此,伴矿景天更适用于弱酸性、中度Cd污染和轻度Cd污染土壤;而对碱性或重度Cd污染土壤进行植物修复时,可适当延长修复周期或联合修复以提高其修复效率.      

不同管理模式下龙葵对Cd污染土壤的修复效果试验研究

通过试验研究了包括施肥、种植密度、收割期、收割方式在内的不同管理模式下龙葵对贵屿家电拆解业造成的Cd污染土壤的植物修复效果。结果表明:单独施加氮肥和磷肥对龙葵的植物修复效果影响不大,施加钾肥能略提升龙葵的植物修复效果,而混合施用氮磷钾肥能显著提升龙葵修复Cd污染土壤的能力;适宜的种植密度也能提升植物修复效果,且全株收割并重新种植的龙葵修复效果地上部收割并重新生长成熟期一次性收割;不同管理模式对同一植物的修复效果影响显著。     

两种钝化剂对土壤Pb、Cd、As复合污染的菜地修复效果

通过辣椒种植田间试验,研究了硫酸铁和碳酸钙对土壤Pb、Cd和As复合污染的生物有效性以及对辣椒中Pb、Cd、As迁移与累积的影响.结果表明:(1)硫酸铁和碳酸钙都能显著降低土壤中Pb、Cd的TCLP提取态含量,使土壤中As的TCLP提取态含量显著升高.(2)硫酸铁使辣椒果实中Pb和Cd含量分别降低7.2%~22.9%和2.3%~2.9%,而对As含量没有影响;碳酸钙使辣椒果实中Pb、Cd、As的含量分别降低15.8%~16.3%、11.8%~15.0%、0.03%~53.2%.(3)硫酸铁使辣椒茎到果实中Pb、Cd、As的转运系数分别最大降低16.7%、68.0%、10.2%;碳酸钙使辣椒茎到果实中Pb、Cd、As的转运系数分别最大降低16.7%、51.5%、45.6%.硫酸铁和碳酸钙都能有效降低旱地中Pb、Cd、As向辣椒中迁移,且碳酸钙效果比硫酸铁好.     

简化连续提取法评价污染土壤中Zn、Cd的植物有效性

以0.01 mol·L^-1CaCl₂和0.005 mol·L^-1 DTPA作为提取剂,用简化的3步连续提取法对贵州省赫章县土法炼锌污染土壤中Zn、Cd的形态进行了分析.结果显示,污染土壤中Zn、Cd主要以残渣态的形式存在,CaCl₂提取态和DTPA提取态Zn、Cd平均仅占全量的0.63%、3.91%和10.94%、10.13%.土壤中不同形态Zn、Cd含量与玉米中Zn、Cd含量的相关分析结果显示,CaCl₂提取态金属与玉米中金属含量没有显著的相关关系,而DTPA提取态、残渣态以及总量Zn、Cd与玉米根、茎叶中Zn、Cd含量显著正相关.这些结果表明CaCl₂提取态Zn、Cd对土壤中该元素的植物有效态可能不具重要贡献,而DTPA提取态金属和金属总量在一定程度上能作为评价土壤中元素植物有效性的标准.     

几种有机物料对设施菜田土壤Cd、Pb生物有效性的影响

利用风化煤、草炭和生物炭这3种有机物料,采集陕西关中地区设施菜田土壤,通过2014~2015年两季盆栽模拟试验,研究了3种有机物料在设施菜田土壤重金属Cd、Pb单一和复合污染条件下对Cd、Pb生物有效态等赋存形态的影响,探究风化煤、草炭和生物炭对设施菜田重金属Cd、Pb污染土壤修复的可行性.结果表明,风化煤显著降低了复合污染土壤中Cd有效态含量,达11.9%(P0.05),并使Pb有效态含量显著降低达83.5%以上(P0.05);对Cd、Pb的交换态、碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态之和分别降低了26.4%~34.4%和12.0%~34.5%.草炭显著降低了复合污染土壤中Cd有效态含量18.9%(P0.05),分别显著降低了Pb单一和Cd、Pb复合污染土壤中Pb有效态含量2.7%和7.2%(P0.05),对Pb交换态、碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态三者之和分别降低了15.8%和14.6%.生物炭提高了土壤p H 0.03~0.08个单位,分别降低了Cd有效态、Pb有效态含量4.7%~15.0%和1.0%~6.8%,Pb交换态、碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态之和降低了11.9%~66.6%.风化煤、草炭和生物炭使番茄地上部对Cd的累积量显著降低15.0%~38.0%(P0.05),使复合污染条件下番茄地上部对Pb的累积量显著降低17.9%~30.0%(P0.05).番茄Cd含量与土壤中Cd交换态含量呈现极显著正相关关系(P0.01).番茄Pb含量与Pb交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态三者含量之和呈现极显著正相关关系(P0.01).综合来看,风化煤、草炭和生物炭这3种有机物料可以通过改变设施菜田土壤p H值和对重金属的吸附、络合等固定作用,降低土壤中Cd、Pb高活性态比例,进而减少植物对Cd、Pb的累积.     

溶解性有机质强化棉花修复镉污染土壤

为探究溶解性有机质(DOM)对棉花修复镉(Cd)污染土壤的影响,通过盆栽试验研究棉花秸秆溶解性有机质(CM)和农家肥溶解性有机质(FM)在3种外源Cd(mg·kg-1)添加含量为0(C0)、5(C5)和10(C10)下对土壤有效态Cd含量、棉花生物量、光合作用参数和Cd积累的影响.结果表明,CM和FM施入能提高土壤有效...     

Cd对不同形态漆酶修复DDT污染土壤的影响

研究了重金属Cd对游离漆酶和同定化反胶团漆酶修复土壤有机氯农药DDT污染的影响.结果表明.游离漆酶对土壤中DDT各组分均有不同程度降解,且均随着cd浓度的增大而降低,含量越高的组分降解率越高.受到Cd污染的影响也越大(P,P'-DDT>P,P'-DDD>0.P'-DDT>P,P'-DDE);当Cd浓度分别为0、0.5、1和2 mg·kg-1时,游离漆酶对土壤中DDT总量的降解率分别为50.68%、32.50%、14.92%和13.40%.固定化反胶团漆酶比游离漆酶能更有效地降解DDT,DDT降解率在无Cd和有Cd存在时(Cd浓度为0.5 mg·kg-1)分别提高20%和30%左右.     

纳米羟基磷灰石修复镉铅污染土壤的效果评价

文章研究以纳米羟基磷灰石为修复材料,采用人工模拟污染土壤的方法,借助Tessier五步法分析土壤中镉、铅的形态,研究了纳米羟基磷灰石对镉、铅污染土壤的修复效果,研究结果表明:n-HAP对土壤中有效态镉有一定程度的吸附钝化作用;n-HAP的投加比例为5%时,对Cd污染土壤的修复效果最好,Cd的有效态下降比率达到了49%;n-HAP对人工模拟污染土壤中有效态铅的钝化效果比较明显,对有效态铅的降低率达到了90%的水平,且平衡时间越长,修复效果越好;n-HAP对铅污染土壤的修复效果要好于镉污染的。     

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.     

药渣生物炭联合麦饭石对铜镉污染土壤修复研究

期望以板蓝根药渣为原材料制备生物炭,用于修复重金属Cu、Cd污染土壤,实现以废治污。该研究探讨以板蓝根中药渣为原材料制备的生物炭联合天然麦饭石对重金属Cu、Cd污染土壤的钝化修复效果及作用机理,采用室内土壤培养试验,研究钝化剂施加量为2%土壤质量时,500℃下制备的药渣生物炭(BC500)、天然麦饭石(MS)和等质量的生物炭与麦饭石组合钝化剂(BC500+MS)共3种钝化剂处理对重金属Cu、Cd污染土壤p H、土壤养分、铜镉形态的影响。土壤培养30 d研究结果表明,3种钝化剂均能提高土壤pH、土壤养分;施加单一药渣生物炭对铜的钝化效果好于天然麦饭石,但天然麦饭石对镉的钝化比药渣生物炭的效果更优;采用修正BCR三步连续提取法提取不同处理的Cu、Cd形态,与对照值(CK)相比,BC500处理的弱酸可提取态Cu、Cd含量分别降低了9.00%和6.82%,残渣态Cu、Cd含量分别增加了16.08%和16.67%;MS处理的弱酸可提取态Cu含量较对照无变化,Cd的酸可提取态降低了17.05%,残渣态Cu、Cd含量分别增加7.75%和59.52%;BC500+MS处理的弱酸可提取态Cu、Cd含量分别降低4.44%和26.14%,残渣态Cu、Cd含量分别增加10.16%和78.57%。通过表征分析表明,生物炭对Cu、Cd污染土壤钝化机制是吸附固定和形成沉淀作用,麦饭石对Cu、Cd污染土壤钝化机制主要是吸附作用。     

Cu和Cd复合重金属污染土壤修复后对地下水的安全性研究

以修复前污染土壤为对照,对化学固化修复后的铜(Cu)、镉(Cd)复合重金属污染土壤进行了模拟酸雨淋溶实验和SPLP浸出实验,研究了修复后土壤中Cu、Cd的释放特征,应用模糊综合评级法,评价了修复后土壤对地下水安全的风险级别。在十年酸雨淋溶下,污染土壤Cd释放总量为14.06 mg,Cu为7.27 mg,对地下水安全的风险级别为11;修复后土壤中的Cu和Cd 10年释放总量都为0,对地下水安全的风险级别为1。Cu、Cd复合重金属污染土壤经化学固化修复后对地下水的风险较低。     

Cd-Pb复合污染土壤钝化修复效率与生物标记物识别

为验证重金属钝化修复效率与植物生理生化特征的关系,采用盆栽试验研究了在Cd-Pb复合污染土壤中添加海泡石后,水稻幼苗叶片和根系中SOD(超氧化物歧化酶)活性、POD(过氧化物酶)活性、w(SP)(SP为可溶性蛋白)、C_MDA(丙二醛含量)、叶片光合色素含量以及稻草和糙米中w(Cd)、w(Pb)的变化情况. 结果表明:添加海泡石后,水稻幼苗叶片和根系SOD活性、根系POD活性均随海泡石添加量的增加呈先增后降趋势,叶片POD活性随海泡石添加量的增加而增大,其中,当海泡石添加量为1.0%时,其最大增幅达33.6%;与之相反,叶片C_MDA、叶片和根系w(SP)均随海泡石添加量的增加而降低,分别比对照处理降低8.0%~30.0%、6.3%~22.3%和17.7%~25.5%. 不同添加量海泡石处理下,稻草和糙米中w(Pb)分别降低20.5%~43.6%和18.7%~43.5%,w(Cd)分别降低8.3%~23.9%和21.2%~55.2%. 幼苗w(Chl)(Chl为叶绿素)、w(SP)与糙米w(Cd)之间,以及叶片C_MDA与糙米w(Cd)、w(Pb)间均呈显著正相关(P<0.05),而叶片POD活性与糙米w(Cd)之间呈极显著负相关(P<0.01),水稻幼苗叶片w(Chl)、w(SP)、C_MDA和POD活性可以作为评估海泡石钝化修复Cd-Pb复合污染钝化修复效率的分子生物标记物.      

活化剂与植物联合修复Cd污染土壤的田间研究

为了探究活化剂与植物联合修复Cd污染土壤的效果,文章通过选择5种活化剂,柠檬酸、木醋液、聚天冬氨酸(PASP)、羟基乙叉二磷酸(HEDP)和FeCl3,与经济作物油菜联合,开展低浓度污染农田小区实验,研究活化剂与植物联合修复镉污染农田土壤的可行性。结果表明:5种活化剂均促进了油菜对Cd的吸收,且5种活化剂的促进效果为:木醋液>柠檬酸>FeCl_3>HEDP>PASP。活化剂还促进了植物中Cd从地下部分向地上可收割部分的转移,使油菜中Cd含量从根>茎>籽转变为茎>根>籽,同时使Cd的残渣态向酸溶态和可还原态转化转化,促进植物吸收。此外,由于土壤污染浓度较低,且油菜籽粒对Cd富集较小,所以菜籽油Cd暴露量在安全范围内,食用安全风险低,具有良好的经济价值。     

硅酸钙和生物腐殖肥复配对葱生长和镉吸收的影响

蔬菜的安全生产是切断镉通过食物链进入人体的关键环节.为研究硅酸钙和生物腐殖肥复配对葱生长和吸收镉的影响,在实际镉污染蔬菜地设计4种不同处理(T1:0.5%硅酸钙+0.5%生物腐殖肥、T2:0.5%硅酸钙+1.0%生物腐殖肥、T3:1.0%硅酸钙+0.5%生物腐殖肥、T4:1.0%硅酸钙+1.0%生物腐殖肥)及空白对照(CK),并分析不同条件下土壤pH、DTPA有效态镉、葱生物量和葱内镉含量随时间的变化.结果表明,4种处理均能提高土壤pH,降低土壤DTPA有效态镉含量,其中T3效果最明显,14、28、42和56 d时土壤DTPA有效态镉含量相对CK降幅分别为60.71%、49.54%、44.63%和58.94%;复配处理提高了葱地上部分生物量,其中T3和T4促进作用更显著,56 d时生物量增幅分别为107.19%和107.99%.不同处理对葱吸收镉的影响不同,56 d时,T4葱地上部分镉含量相对CK减少43.80%,有效减少植物对镉的累积,同时提高葱地上部分生物量,T4处理是较好的复配改良剂配比.