纳米羟基磷灰石对镉的吸附解吸及对镉污染土壤修复研究

镉是我国土壤的首位污染元素,镉钝化修复技术是解决当前我国耕地面积减少、镉污染面广问题的有效手段。通过吸附解吸及盆栽试验,研究了纳米羟基磷灰石(nHAP)对镉的固定行为及油菜吸收的影响。结果表明:nHAP对镉的吸附符合二级动力学模型,且促进土壤对Cd~(2+)的吸附,在pH为5.6和7的解吸溶液下,Cd~(2+)的解吸率分别为3.3%和0.3%。同时,nHAP施加可改善土壤性质,促进植物生长。油菜收获后,施加0.2%、0.5%、1%的nHAP处理,油菜株高分别比对照组增加85.5%、99.1%和76.8%,土壤过氧化氢酶活性可分别提高0.86,1.19,1.54倍。添加1%nHAP土壤的pH值提高13.1%,有利于土壤镉向稳定态转换,降低了镉的生物毒性,表明nHAP对镉具有较好的稳定性,在促进植物生长、改善土壤生物质量、降低镉植物毒害方面有较好的应用前景。     

不同钙磷比例羟基磷灰石对镉离子的吸附研究

采用化学沉淀法,制备不同Ca/P比例的羟基磷灰石(HA)粉体吸附剂以去除废水中的Cd2+。吸附实验结果表明,HA的不同钙磷比例、煅烧温度、作用时间、pH值及吸附温度等因素均能影响HA对Cd2+的吸附效果。实验得出采用煅烧400℃干燥后的钙磷比例为1.63的HA粉体,在溶液温度40℃,pH为5,吸附2.5 h后达到最佳吸附效果。最大吸附量为39.68 mg/g,去除率高达99.2%。HA对Cd2+等温吸附线基本符合Langmuir模式和Freundlich模式。     

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。     

羟基磷灰石对Cd污染土壤中马铃薯生长及品质的影响

通过温室盆栽实验研究了施用羟基磷灰石改良Cd污染土壤对马铃薯生长及品质的影响.实验设置了3个Cd污染水平(0、5、10 mg.kg-1)、6个羟基磷灰石施用量(0、4、8、10、16、30 g.kg-1)和2个马铃薯品种(中薯3号、大西洋).结果表明,土壤Cd污染导致马铃薯单株产量下降(5 mg.kg-1的Cd污染土壤中降低24%～31%,10 mg.kg-1的Cd污染土壤中降低41%～45%),但是施用羟基磷灰石可以提高单株产量.相对于不施用羟基磷灰石,5 mg.kg-1的Cd污染土壤中施用10 g.kg-1的羟基磷灰石可以增产17%～39%,10 mg.kg-1的Cd污染土壤中施用30 g.kg-1的羟基磷灰石可以增产45%～58%.由于羟基磷灰石改善了Cd污染土壤环境,因此马铃薯器官中叶绿素含量和SOD活性明显上升,而MDA含量明显下降.施用羟基磷灰石也提高了马铃薯品质,马铃薯块茎中维生素C含量、淀粉含量以及蛋白质含量也明显提高.随着羟基磷灰石施用量由0 g.kg-1增加到30 g.kg-1,在5 mg.kg-1的Cd污染土壤中,马铃薯块茎Cd含量由0.87～0.95 mg.kg-1下降到0.13～0.21 mg.kg-1,降幅为78%～85%;在10 mg.kg-1的Cd污染土壤中,块茎Cd含量由1.86～1.93 mg.kg-1下降到0.52～0.65 mg.kg-1,降幅为66%～72%.实验表明,羟基磷灰石缓解土壤Cd毒性的主要机制是提高土壤pH值,降低土壤中有效态Cd含量,羟基磷灰石中的Ca阻碍土壤Cd向马铃薯迁移.但是羟基磷灰石对土壤Cd毒性的缓解效应是有限性的,过量施用可能对马铃薯生长和品质产生胁迫作用.在Cd污染土壤中施用适量的羟基磷灰石后中薯3号生长状况和品质好于大西洋,说明不同马铃薯品种对种植环境的改善有不同的响应.     

不同磷源对土壤镉有效性的影响

本研究采用湖北省具有代表性的黄棕壤和潮土进行室内培养试验,研究了5种磷源和5个施磷量（0、0.1、0.2、0.4、0.8g.kg-1,以每kg土中有效态P2O5含量计）对土壤镉（Cd）有效性的影响.结果表明,培养8周后,随着磷酸氢二铵（DAP）、磷酸二氢铵（MAP）和过磷酸钙（SSP）施入量的增加,两种土壤的pH均显著...     

控释尿素对污染土壤镉有效性的影响

通过培养试验,研究了普通尿素(PU)、硫包膜尿素(SCU)和树脂包膜尿素(PCU)在最大田间持水量(湿润)和60%田间持水量(适宜湿度)对污染土壤Cd有效性的影响.结果表明,不同水分条件下包膜尿素对土壤Cd有效性的影响差异显著.培养60d后水溶态Cd含量最大田间持水量下均显著低于60%田间持水量下.最大田间持水量下施用PU、SCU和PCU均降低了水溶态Cd含量,降低程度为PCU>PU>SCU;施用SCU和PCU均降低了有效态Cd含量,降低程度为SCU>PCU. 60%田间持水量下施用PU和PCU均降低了水溶态Cd含量,降低程度为PU>PCU;施用PU、SCU和PCU均降低了有效态Cd含量,降低程度为PCU>PU>SCU.不同控释尿素和水分含量对水溶态Cd的影响较有效态Cd的影响更加突出.最大田间持水量下水溶性SO42-含量与有效态Cd含量呈显著正相关;60%田间持水量下铵态氮含量与水溶态Cd含量呈显著负相关,硝态氮含量与有效态Cd含量呈显著负相关.在Cd污染的酸性土壤旱作中,湿润状态下宜施用SCU,适宜湿度下宜施用PCU,以降低土壤Cd的有效性.     

生物质炭对磷镉富集土壤中两种元素生物有效性及作物镉积累的影响

以磷镉富集土壤(总Cd 0.94mg·kg^-1、全磷0.86g·kg^-1)和低镉积累基因型红菜薹金秋红三号为供试材料,采用盆栽试验的方法,设置了绝对对照CK0(仅施NK无机肥)、相对对照CKp(施NPK无机肥)、生物质炭BC(BC+NK无机肥)和BC-CKp(BC+NPK)这4个处理,考察了土壤磷素和重金属Cd的生物有效性、植株可食部位生物量及其Cd累积特征和土壤基本性状等指标.结果表明,至作物收获时,添加生物质炭的BC和BC-CKp处理与未添加生物质炭的CK0和CKp处理相比,土壤有效Cd含量分别降低了8.23%和5.68%;同时土壤有效磷含量提高了11.60～16.26mg·kg^-1.施加外源磷肥的CKp和BC-CKp处理土壤有效Cd含量与未施加磷肥的CK0和BC处理相比分别降低了31.43%和33.29%.除CK0处理外,其它3个处理(CKp、BC及BC-CKp)的红菜薹作物可食部位Cd含量均未超出我国食品安全国家标准(GB 2762-2017)中Cd的限定值0.1mg·kg^-1.结果表明,将...     

柠檬酸与磷共存对土壤吸附镉的影响

以武汉市棕红壤为研究材料,采用室内培养和等温平衡吸附实验,研究了磷和柠檬酸共存下对土壤吸附镉的影响;并模拟干湿交替实验,通过BCR连续提取,研究了不同剂量磷和柠檬酸处理后,经多次干湿交替后镉的形态变化.结果表明,经10 mg·L-1 CdCl2溶液处理后的土壤胶体,添加较低质量浓度(40 mg·L-1)的磷对其吸附镉的...     

生物质炭对富磷镉土壤中磷镉形态转化的影响

为探究生物质炭作用下磷镉富集土壤中磷和镉的形态转化及其影响因素,以水稻秸秆生物质炭为供试材料,磷镉富集土壤(有效磷17.25 mg/kg,总镉3.38 mg/kg)为研究对象,进行室内培养试验,结果表明:(1)BC处理促进了土壤中磷的活化和镉的钝化,有效磷含量提高25.45%～77.50%(p<0.01),有效镉含量降低13.95%～32.79%(p<0.01),酸洗处理减弱了生物质炭的上述作用。(2)与CK处理相比,BC处理土壤的交换性钙、镁分别增加了13.07%～23.62%、4.82%～11.63%(p<0.05),无定形铁、铝分别减少了5.90%～29.83%、13.98%～24.38%(p<0.05)。SBC处理的交换性钙镁以及无定形铁铝的变化与BC处理相似,但变化幅度降低。以上数据说明生物质炭输入磷镉富集土壤中可以达到磷活化和镉钝化的双重效果,这两个过程的实现与土壤中交换性钙镁和无定形铁铝含量的变化密切相关。     

碱性废弃物及添加锌肥对污染土壤镉生物有效性的影响及机制

采用盆栽方法,以石灰作对比研究了2种碱性废弃物(纸厂滤泥和赤泥)及添加锌肥对酸性镉污染稻田土壤的修复效应及其相关机制,同时利用大田试验进行了验证.结果表明,盆栽条件下施用石灰、纸厂滤泥和赤泥(2 g·kg^-1)后土壤 pH显著提高,在淹水平衡7 d和水稻移栽后30 d时土壤交换性钙含量显著高于不施的对照,增幅分别为33.1%～76.0%和31.0%～78.3%,同时土壤有效态镉含量显著降低,淹水平衡7 d时降幅为38.4%～45.0%,水稻移栽后30 d和60 d时降幅分别为37.4%～52.9%和33.2%～38.7%,水稻根系和糙米镉含量显著降低,降幅分别为24.0%～48.5%和26.3%～44.7%.等量碱性物质对提高土壤 pH和降低水稻镉累积的效果为石灰＞赤泥＞纸厂滤泥.纸厂滤泥和赤泥添加锌肥(0.2 g·kg^-1)对降低水稻镉累积的效果均比两者单施更明显.大田试验结果趋势基本相同,施入不同量的纸厂滤泥、赤泥及与锌肥配施后两季作物镉累积量显著减少,当季水稻糙米和第二季油菜籽粒镉含量分别较对照降低了27.1%～65.1%和16.4%～41.6%,糙米镉含量基本达到国家粮食卫生标准(GB 2715-2005).因此,对于中轻度酸性镉污染稻田土壤,利用纸厂滤泥、赤泥及与锌肥配合施用是一种可行的修复方法,通过构建与土壤镉污染程度等特征相适应的碱性废弃物用量与锌肥配施比例,可确保稻米质量安全.     

牡蛎壳粉和石灰改良酸性水稻土对磷有效性、形态和酶活性的影响

我国南方粮食主产区土壤酸化治理是提升耕地地力促进粮食增产的重要内容,目的是探究酸化土壤改良剂牡蛎壳粉和石灰对水稻土酸度、磷有效性和形态以及酶活性和相关功能基因的影响.盆栽试验设计2种改良剂的3个施用量（0.05%、0.10%和0.15%）,以水稻为试验作物.结果表明：①牡蛎壳粉和石灰均显著提高土壤pH,降低土壤交换性酸,且改良效果随着改良剂用量增加而提高,相同用量下石灰对土壤酸性的改良效果高于牡蛎壳粉;② 4种有效磷提取剂提取的土壤有效磷测定结果表明,牡蛎壳粉和石灰显著提高H₂SO₄-P、Bray-1 P和Olsen-P含量,其中Olsen-P含量随改良剂用量的增加而提高.③土壤中不同形态无机磷含量表现为：Fe-P>Al-P>Ca-P,石灰和牡蛎壳粉显著提高Al-P和Fe-P含量,分别提高26.3%~37.4%和7.9%~23.7%;0.15%改良剂显著增加Ca-P含量;④石灰和牡蛎壳粉对土壤DHA、ALP、IPP活性和phoD基因拷贝数具有提高作用,而对土壤ACP活性、phoC和pqqC拷贝数表现为降低;⑤改良剂（0.10%和0.15%）显著提高水稻产量,0.15%用量的石灰和牡蛎壳粉分别提高水稻产量34.2%和46.8%,但对秸秆生物量无显著影响.相关分析表明,土壤无机磷和有效磷含量与pH和ALP活性呈显著正相关,改良剂通过消除土壤酸化和提高土壤磷酸酶活性来改善土壤磷营养状况,这对促进作物产量具有积极作用.     

长期施肥稻田土壤胞外酶活性对底物可利用性的响应特征

土壤中碳(C)和氮(N)等底物的可利用性决定着微生物生长代谢,同时影响土壤胞外酶活性.为探讨土壤酶活性对土壤原有有机质变化的响应,本试验选取了长期定位试验田的4种施肥处理水稻土[无肥对照(CK)、单施化肥(NPK)、有机肥+化肥配施(OM)和秸秆还田+化肥配施(ST)],通过0、 4、 8和12个月的分段培养获取了具有不同可利用性C、N含量梯度的土壤,分析参与土壤碳氮转化过程的关键酶β-1,4-葡萄糖苷酶(BG)和β-1,4-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)活性与可溶性有机碳(DOC)、铵态氮(NH⁺₄-N)、土壤微生物生物量碳(MBC)和微生物生物量氮(MBN)含量的关系.结果表明,OM和ST处理对土壤中DOC含量的提高更显著(P<0.01),是CK和NPK处理的2～3倍.NPK、OM和ST处理的MBC含量、BG和NAG酶活性高于CK处理.所有施肥处理中,随着可利用性底物(DOC和NH⁺₄-N)含量的升高,BG和NAG活性整体呈稳定或下降趋势,MBC和MBN含量变化趋势与BG和NAG相同.施...     

Cu、Cd污染对土壤脲酶活性的影响研究

随着重金属污染的越来越重,重金属对土壤环境的危害引起人们广泛的关注,土壤酶作为土壤生态系统中生化反应的催化剂,对各种土壤代谢过程起驱动作用.为研究单因素重金属Cu、Cd对于土壤脲酶活性的影响,以至于对环境保护和环境评价工作提供意见.本文采用靛酚蓝比色法测定脲酶活性,以氨氮浓度表征土壤脲酶活性.实验结果表明,随着Cu2＋、Cd2＋浓度的增加,土壤脲酶活性显著降低,即重金属对土壤脲酶具有抑制作用.     

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.     

羟基磷灰石和氯化钾联用修复铅锌矿区铅镉污染土壤的研究

以湖南凤凰铅锌矿区的2个重金属污染土壤（HF-1、HF-2）为研究对象,利用组合制剂羟基磷灰石（HA）加氯化钾（KCI）修复矿区铅镉污染土壤,目的是探讨Cl^-对HA修复重金属铅镉污染土壤的作用．每个实验土壤设置5个HA水平和4个KCI水平,共计40个处理,采用美国固体废弃物毒性浸提程序（TCLP）评价修复效果．结果表...     

聚乙烯微塑料对土壤养分和酶活性的影响

微塑料污染对土壤生态系统的威胁引起了广泛关注.为了明确聚乙烯微塑料对土壤性质的影响,通过为期4个月的土壤培养试验,探究不同质量分数（1 %、2.5 %、5 %）和粒径（30目、100目）聚乙烯微塑料对土壤化学性质、养分含量和酶活性的影响.结果表明:①100目2.5 %和5 %微塑料处理显著降低了土壤pH,不同质量分数和粒径聚乙烯微塑料添加对土壤电导率影响不显著.②相比于CK,添加微塑料会不同程度降低土壤速效钾、有效磷和硝态氮含量.添加100目微塑料显著增加了土壤有机质和铵态氮含量.③当微塑料粒径为100目时,相比于CK,不同质量分数处理均显著提高了土壤过氧化氢酶和碱性磷酸酶活性,5 %处理显著降低了土壤蔗糖酶活性.④土壤性质的变化受微塑料质量分数和粒径影响,质量分数越高、粒径越小,影响越显著.综上,聚乙烯微塑料对土壤性质的影响没有预期的明显,未来研究应重点关注不同影响所涉及的机制问题.     

生物炭配施磷肥对土壤养分、酶活性及紫花苜蓿养分吸收的影响

生物炭作为一种既能单独施用,又能与化肥共同施用的土壤改良剂,在农业生产实践中被广泛施用.然而,关于不同粒径生物炭与磷肥联合施用对土壤和植物的影响研究较少.采用盆栽试验,研究在两个磷水平下,不同粒径生物炭对土壤养分、酶活性以及紫花苜蓿养分吸收的影响[生物炭根据直径分为：C1(>1 mm)和C2(<0.01 mm)这两种处理].结果表明,生物炭和磷联合施用显著提高了土壤养分、酶活性和苜蓿养分吸收;其中,C2处理显著提高了土壤有效磷含量(P<0.05)和磷酸酶活性(P<0.01),而C1处理对铵态氮、硝态氮、脲酶和过氧化氢酶活性有显著影响(P<0.05).并且,不同粒径生物炭处理间的养分及酶的差异受到土壤磷水平的影响,P0水平下,C1和C2处理的铵态氮和硝态氮含量并没有显著差异;而在P1水平下,C1处理的铵态氮和硝态氮含量比C2处理高24.19%和18.68%(P<0.05),但C1和C2处理的有效磷之间并无显著差异;磷添加显著提高了苜蓿地上和地下部的N和P含量(P<0.05),但是不同粒径生物炭之间苜蓿养分含量并没有显著影响.综上所述,生物炭与磷肥...     

外源重金属Cu、Cd对红树林沉积物酶活性的影响

采用外源添加重金属室内恒温培养实验研究了Cu、Cd对三亚河红树林沉积物脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性的影响.结果表明,Cu能够抑制红树林沉积物脲酶和蔗糖酶活性,Cd对脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性均能产生抑制作用.Cu与Cd复合污染对脲酶和过氧化氢酶活性表现为独立作用,对蔗糖酶表现为协同作用.培养前期,重金属处理沉积物酶活性逐渐降低,后期趋于稳定.重金属对光滩沉积物酶活性的抑制效果最强,其次是林缘沉积物,对林内沉积物酶活性的抑制作用较弱.     

生物炭施用对黄壤土壤养分及酶活性的影响

生物炭因其具有特殊的理化性质,作为土壤改良剂或调理剂被广泛应用于改善土壤质量;土壤养分与土壤酶活性是表征土壤质量化学性质和生物学性质的重要指标.采用大田试验,研究生物炭不同施用水平：0（CK）、5（B5）、10（B10）、20（B20）和50（B50） t·hm^-2对黄壤养分和土壤酶活性的影响,运用结构方程模型（SEM）定量分析生物炭处理对土壤养分和酶活性的直接或间接影响及其作用大小.结果表明,生物炭显著增加土壤pH值、电导率、有机碳、碱解氮、有效磷和速效钾（P<0.05）;随生物炭施用量的增加,土壤过氧化氢酶和脲酶活性先增加后降低,磷酸酶和蔗糖酶活性增加（P<0.05）;B10处理下,土壤过氧化氢酶、脲酶和磷酸酶的活性均达到最大值,蔗糖酶活性也相对较高.随生物炭作用时间增加,土壤pH值、碱解氮、有效磷和速效钾含量均增加,而电导率和有机碳与之相反;过氧化氢酶活性降低,脲酶和磷酸酶活性升高,蔗糖酶活性无明显变化规律.SEM结果显示,生物炭施用对过氧化氢酶具有直接的负效应;通过提升pH、电导率、有机碳和碱解氮含量间接影响过氧化氢酶活性,通过提升pH和电导率间接促进蔗糖酶活性,通过提高电导率以及碱解氮和有效磷含量间接增加磷酸酶活性.综上,生物炭施用量及作用时间显著影响土壤养分含量,进而间接作用于土壤酶活性;酸性黄壤施用10 t·hm^-2的生物炭较为适宜.     

不同改良物质添加对滨海盐碱地土壤重金属及酶活性的影响

改良物质添加在改善土壤理化性质的同时也可能会导致土壤重金属累积.实验设置了对照（CK）、有机肥（OM）、聚丙烯酰胺+有机肥（PAM+OM）、秸秆覆盖+有机肥（SM+OM）、秸秆深埋+有机肥（BS+OM）和生物菌肥+有机肥（BM+OM）共6个处理方式,研究不同改良物质添加对滨海盐碱地土壤重金属和土壤酶活性的影响,以及二者之间的关系.结果表明,与CK处理相比,不同处理下土壤Cr、Cu、Ni和Pb含量呈现上升趋势,其中SM+OM和PAM+OM处理分别对Cr和Cu含量的影响最为显著,而BM+OM处理对Ni和Pb含量影响最为显著.与CK处理相比,改良物质添加后土壤蔗糖酶和脲酶活性显著上升,其中BM+OM处理效果最好;碱性磷酸酶活性呈现上升趋势,但上升程度较小;过氧化氢酶活性无显著变化.冗余分析表明前两轴累积可解释酶活性变异特征的70.3%,单一重金属对土壤酶活性影响的重要性大小依次为：Ni>Cu>Cr>Pb.