乙二胺二琥珀酸和柠檬酸对黑土中外源重金属的活化效应

通过解吸实验和小麦盆栽实验,研究了生物可降解有机配体乙二胺二琥珀酸(EDDS)、柠檬酸(CIT)对黑土中外源Cu、Cd、Zn和Pb的活化效应.不同浓度EDDS﹑CIT对黑土中外源重金属解吸实验表明,EDDS对黑土中外源Cu、Cd、Zn和Pb的解吸远高于CIT.重金属/EDDS摩尔比为1∶1时,4种重金属的解吸率在50.8%～69.2%.小麦盆栽实验表明,EDDS为5 mmol/kg时,对小麦幼苗茎叶和根系中重金属含量影响较大,明显导致小麦幼苗茎叶和根系中Cd、Cu、Pb和Zn的富集量增加.EDDS处理组Cd、Cu、Pb和Zn的茎叶富集系数远高于对照组和CIT处理组.随时间的增加,EDDS处理组和CIT处理组重金属的根系富集量均增加,但对照组和CIT处理组大部分重金属14 d茎叶富集量略低于7 d茎叶富集量.因此,EDDS对黑土中外源重金属有较强的解吸和活化能力,可以较大程度地强化小麦幼苗根系对黑土中外源Cd、Cu、Pb和Zn的吸收并诱导这些重金属由根系向茎叶迁移.     

用通用浸提剂Mehlich 3研究城市污泥重金属生物有效性

采用Mehlich3(M3)通用浸提剂对经稳定化处理的城市污泥中重金属元素Cd、Cr、Pb、Ni、Zn、Cu的有效态进行提取,同时进行了小麦盆栽试验,将M3通用浸提剂浸提所得的重金属元素有效态含量与该元素在小麦幼苗茎叶和根系中的元素的富集量进行相关分析.结果表明,城市污泥中不同元素的有效态含量明显不同.M3提取的有效态Cd、Cr、Cu与幼苗茎叶富集Cd、Cr、Cu极显著相关,但Pb、Ni、Zn的有效态含量与植物茎叶富集量相关性不明显,主要原因可能与元素从植物根系向茎叶迁移能力有关.M3提取的污泥中重金属的有效态含量与小麦幼苗根系富集的重金属元素的含量呈现显著的相关性.因而M3可用于污泥中重金属元素潜在的生物有效性评价.     

EDTA/纳米羟基磷灰石联合修复重金属污染土壤

土壤淋洗可能导致残留重金属活化,采用淋洗/钝化联合修复重金属污染土壤可在一定程度上减少这一影响。研究了EDTA淋洗、纳米羟基磷灰石钝化及两者联合修复对土壤重金属洗脱率、TCLP浸出浓度、化学形态分布的影响,构建了涵盖土壤重金属残留量、生物有效性和生理毒性的环境风险评价方法,对淋洗、钝化及其联合修复进行了评价。结果发现,EDTA淋洗对Pb和Cu的洗脱效果较好,对Zn浸出浓度的削减率较高。当EDTA投加量为2 g·L-1时,Zn的浸出浓度降低了70.40%。纳米羟基磷灰石对Pb和Zn具有较好的钝化效果,对Cu和Cd的钝化作用相对较弱。当纳米羟基磷灰石投加量为2%时,Pb浸出浓度削减率高达89.65%。淋洗/钝化联合修复大幅度降低了Pb和Cd的浸出浓度,降低了可还原态Cu残留量、可还原态和残渣态Cd残留量,以及弱酸提取态和可还原态Zn、Pb残留量。当EDTA和纳米羟基磷灰石投加量分别为1 g·L-1和1%时,土壤重金属总环境风险削减率达到74.12%。EDTA对土壤中Cu和Cd的洗脱效果较好,后续钝化修复作用有限,Pb和Zn则可通过淋洗/钝化联合修复大幅度提高削减环境风险削减率。     

赤泥对污染土壤Pb、Zn化学形态和生物可给性的影响

通过土壤培养实验,研究添加赤泥对污染土壤中Pb、Zn化学形态和生物可给性的影响。结果表明,不同赤泥用量处理均可显著降低土壤中HOAc提取态Pb、Zn含量。当赤泥用量为5%时,培养1、2和3个月后,HOAc提取态Pb含量分别比对照下降62.5%、65.3%和73.5%;HOAc提取态Zn含量分别比对照下降56.7%、65.8%和67.4%。培养3个月后,只有1%赤泥用量处理显著降低了土壤中生物可给性Pb含量,而不同用量赤泥处理均显著降低了土壤中生物可给性Zn含量。研究表明赤泥是一种钝化污染土壤中Pb、Zn的潜力添加剂。     

观赏植物与驯化污泥联合修复垃圾渗滤液污染土壤

垃圾填埋场渗滤液污染土壤具有重金属-有机物复合污染的特性。研究了观赏植物广东万年青、白掌、孔雀竹芋和经垃圾渗滤液驯化的污泥对该污染土壤的修复效果,结果表明：采用单一植物修复时,广东万年青较白掌和孔雀竹芋对土壤污染物具有更强耐性,能在污染土壤中生长良好,对重金属Cd和Pb的富集能力也更强;驯化污泥能明显提高污染土壤中有机污染物的降解率,并使重金属Cd和Pb稳定态比例分别提高了34.7%和36.6%,降低了重金属的生物有效性。当采用广东万年青和驯化污泥联合修复时,污泥能促进植物的生长,且当污泥添加量为480 mg·kg-1时,联合修复对土壤中Cd、Pb及有机污染物的去除率分别较不加污泥的对照提高了51.7%、25.5%和40.2%。     

贝壳粉对污染土壤中Pb、Zn、Cd的稳定化作用

价廉易得且无二次污染的稳定剂开发是重金属污染土壤稳定化修复的关键。以铅蓄电池污染场地Pb污染土壤(CQ土壤样品)及铅锌冶炼厂周边Pb、Zn、Cd复合污染土壤(ZZ土壤样品)为研究对象,用贝壳粉进行稳定化研究,通过毒性特征浸出测试(TCLP)评价其稳定化效果。X射线衍射(XRD)和X射线荧光光谱(XRF)等分析结果表明,贝壳粉的主要成分为CaCO3。稳定化实验结果表明:贝壳粉在2%(质量分数,下同)~10%的添加量下,CQ土壤样品中Pb的浸出浓度降低22%~62%;ZZ土壤样品中Pb、Zn、Cd的浸出浓度分别降低11%~91%、26%~65%、18%~64%。贝壳粉添加后土壤pH升高可能会使重金属形成氢氧化物沉淀;部分重金属可能会通过离子交换作用形成碳酸盐沉淀。经贝壳粉稳定化后土壤中重金属浸出浓度降低,有效降低了重金属的迁移性,因此贝壳粉可作为稳定剂应用于重金属污染土壤的修复。     

碳酸钙和海泡石组配对水稻中Pb和Cd迁移转运的影响

为研究组配改良剂LS(碳酸钙+海泡石)对农田土壤重金属Pb和Cd的固化效果以及水稻各部位吸收累积Pb和Cd的影响,在湘南2个矿区(矿区A和矿区B)附近污染稻田中施用了不同添加量的LS (0、2、4和8 g/kg),并进行了水稻种植的田间实验。结果表明,(1)施用2~8 g/kg的LS能使矿区A和矿区B土壤pH值分别增加1.11~1.95和1.61~2.31个单位,能使矿区A和矿区B土壤中Pb和Cd的TCLP提取态含量分别降低18.6%~62.7%、15.7%~37.1%和38.6%~66.7%、0~76.6%。(2)LS能不同程度地降低水稻各部位重金属含量。矿区A糙米中Pb和Cd含量降低9.4%~35.6%、56.1%~66.8%;矿区B糙米中Pb含量降低14.4%~36.6%,而Cd含量变化不明显。(3)LS对水稻中Pb和Cd在各部位之间的转运系数均有不同程度的影响,其中Pb和Cd从茎叶到谷壳的转运系数最大,说明水稻茎叶对重金属的转运能力最强。(4)LS添加量为8 g/kg时,Pb和Cd从谷壳到糙米的转运系数最小,且糙米中Pb和Cd含量最低。     

淮南潘集矿区农田土壤重金属污染特征及在小麦中累积特征研究

为探究淮南潘集矿区内农田土壤和小麦中重金属的污染状况,选取了16块研究样地,测定其农田土壤和小麦不同部位中Cu、Zn、Pb、Cd、As含量,利用生物富集系数(BCF)和转运系数(TCF)分析重金属在小麦中的迁运行为,并进行重金属化学形态分析和潜在生态风险指数分析。结果表明,矿区农田土壤Zn、Pb浓度平均值低于背景浓度,Cu、Cd、As浓度平均值分别是背景浓度的1.03、4.17、1.81倍。5种重金属的化学形态以残渣态为主,Cu、Zn、Pb、Cd、As的残渣态质量分数平均值分别为47.44%、50.33%、43.36%、46.84%、98.86%。矿区农田土壤重金属综合潜在生态风险指数处于轻度或中度等级,相对较轻,主要贡献重金属是Cd。Cu、Zn易于富集在小麦地上部分,Pb、Cd、As大部分富聚在地下部分。     

重庆市郊稻米Cd风险的原位钝化削减

为筛选适合应用于重庆市郊区稻田土壤及农作物Cd污染的修复技术,采用田间小区原位钝化实验和重金属来源加密监测相结合的方法,比较了石灰、腐殖酸、硅酸钾3种常见修复剂对Cd污染稻田的土壤基本理化性质、水稻各部位Cd富集量、稻米产量和稻米品质的影响。结果表明,该区域土壤Cd污染的主要原因为该区域土壤Cd本底值含量高且土壤酸化严重。在土壤全Cd为0.66 mg·kg-1,有效Cd为0.39 mg·kg-1的污染程度下,施用3种修复剂均可显著降低土壤有效Cd和稻米中Cd含量。其中,施用腐殖酸可显著提高土壤有机质含量,收获期种植2种水稻的土壤中有效Cd含量比CK处理分别减少了32.1%和34.8%,稻米中Cd含量比CK处理分别较少了53.3%和48.2%,同时低于国家食品污染物限量标准 0.2 mg·kg -1,其作用机理主要通过提高土壤有机质含量,降低水稻根系对土壤中Cd的富集量及向茎叶部Cd的运输量。同时,相比于其他修复剂,施加腐殖酸可降低稻米直链淀粉含量,提升稻米品质,但会降低稻米产量。施用石灰可显著提高土壤pH和稻米产量,但水稻收割后稻米中Cd含量高于腐殖酸处理,低于硅酸钾处理。     

添加堆肥和赤泥对土壤生物有效性Cd和Zn的影响

采用土壤培养实验,研究添加堆肥和赤泥对土壤中Zn和Cd生物有效性的影响。结果表明,单独添加堆肥或赤泥以及赤泥和堆肥一起添加到土壤,均可以降低土壤中的交换态Cd和Zn含量以及生物有效态Zn和Cd含量。与对照相比,培养1~3个月后,单独添加堆肥、单独添加赤泥和同时添加赤泥与堆肥导致土壤交换态Cd含量分别降低14%~18%、33.3%~46.1%和44.2%~57.7%;土壤交换态Zn含量分别降低54.4%~59%、100%和100%;土壤生物有效态Cd含量分别降低11.8%~14.7%、25.1%~33.7%和32.6%~43.9%;土壤生物有效态Zn含量分别降低14.1%~15.8%、59.7%~72.2%和43.2%~58.4%。     

地质聚合物固化稳定化重金属复合污染土壤

以污染土壤部分替代偏高岭土,在碱激发剂的作用下制备地质聚合物稳定化处理Pb、As、Cd复合污染土壤,研究了其稳定化效果及处理后固化体中重金属的赋存形态。结果表明:污染土壤部分替代高岭土降低了固化体抗压强度,从力学性能上看,土壤掺量低于50%时,能满足建筑材料的强度要求(10 MPa),掺量为60%仅能满足固废填埋要求(5 MPa),土壤掺量≥70%均不能满足要求。随着土壤掺量增加,对土壤中重金属的稳定化效果也逐渐降低,当土壤Pb、As和Cd浓度分别为600、80和22 mg·L~(-1)(HJ 350-2007B)时,土壤掺量在20%~50%,固化体中3种元素浸出浓度均低于浸出标准;当土壤掺量达到60%时,Pb的浸出浓度不能满足标准要求,当土壤掺量增加至70%,固化体中Pb、Cd浸出浓度均超标。固定土壤掺量为30%,随着污染土壤中重金属含量的增加,浸出浓度也增加:土壤中3种重金属浓度为HJ 350-2007B时经过30 d的稳定化处理,浸出浓度满足标准要求;而当浓度达到HJ 350-2007B的2倍时,Pb浸出浓度超标;达到HJ 350-2007B的3倍时,3种Pb、As和Cd均超出浸出标准。固化体中Pb、As、Cd的形态研究表明,外源重金属进入土壤后多以活性较高的形态存在,经过固化稳定后活性态占比降低、残渣态占比增加。     

胡敏素钝化修复重金属Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)污染土壤

通过土壤培养实验,研究了添加胡敏素对污染土壤中Cu、Pb生物有效性和化学形态的影响。结果表明,添加胡敏素可显著降低重金属的浸出浓度。当投加2%的胡敏素5 d后,土壤中重金属Cu~(2+)和Pb~(2+)的浸出浓度分别下降45.16%和56.97%,并且投加胡敏素10 d后对重金属的钝化基本达到稳定。尿素、硫酸铵、磷酸二氢钾可显著提高胡敏酸对Pb的钝化效果,浸出浓度分别下降了29.36%、23.57%和28.69%,但对Cu的影响不明显。进一步的研究表明,投加2%的胡敏素钝化处理30 d后土壤中交换态铜和铅的所占的比例由原来的15.68%和15.79%下降到了0.48%和1.22%,而有机态铜和铅的比例则由5.35%和10.93%上升到了13.24%和27.32%。因此,采用胡敏素作为重金属污染土壤的钝化剂具有广阔的应用前景。     

超声强化EDDS/EGTA淋洗修复重金属污染土壤

采用响应面法中的Box-Behnken实验设计,研究了超声强化N,N'-乙二胺二琥珀酸(EDDS)和乙二醇双(2-氨基乙基醚)四乙酸(EGTA)复合淋洗对土壤中Cu、Zn、Pb 和Cd 等4种重金属的去除效果,拟合了各重金属去除率、潜在生态风险指数削减率与EDDS投加量、EGTA投加量、超声功率和初始pH等淋洗条件之间的关系,模拟值与观测值相关性高,模拟精度较高。EGTA在较广pH范围对高生理毒性的Cd具有较强的洗脱效果,酸性条件下可有效洗脱Zn;Cu去除率在酸性条件下随着EDDS投加量的增加而显著提高,Pb去除率则在碱性条件随着EDDS投加量的增加而显著提高。基于模型优化结果的验证实验显示,当EDDS/重金属摩尔质量比为0.81、EGTA/重金属摩尔质量比为3.92、超声功率为569.85 W、pH为3.95时,潜在生态风险指数削减率最大,达到86.05%,Cu、Zn、Pb和Cd去除率分别为72.48%、62.40%、59.25%和87.45%,与模型拟合结果偏差较小,表明模型具有较好的拟合和预测能力。     

污泥生物炭对土壤中Pb和Cd的生物有效性的影响

以污泥为原料,在500 ℃缺氧条件下制备污泥生物炭,结合X射线能谱（EDS）、环境扫描电镜（SEM）和红外光谱（FTIR）等表征手段,分析添加污泥生物炭后污染土壤pH和Pb与Cd化学形态的变化来探究污泥生物炭对土壤中Pb、Cd的固定效果,并用盆栽方式评估添加污泥生物炭对小青菜生物量及体内重金属含量的影响。结果表明：添加污泥生物炭后,污染土壤的pH随平衡时间的延长显著升高;对于单一污染土壤和复合污染土壤,污泥生物炭对Pb和Cd均有较强的固定作用,而污泥生物炭在复合污染土壤中对Pb的固定效果优于在单一污染土壤中;添加污泥生物炭能提高小青菜的生物量,且能有效降低小青菜对污染土壤中Pb和Cd的吸收。     

生活垃圾填埋场封场后种植植物中重金属迁移研究

在上海老港生活垃圾填埋场填埋单元封场的覆盖土中掺混了矿化垃圾种植植物,分析Cd、Pb、Cu、Zn 4种重金属在土壤和植物中的迁移变化,研究表明:(1)覆盖土土质从一般耕作土变成肥沃土壤;覆盖土和种植混合土重金属Cd、Pb、Cu、Zn中Cd、Pb含量相近,但种植土的Cu含量略大于覆盖原土,Zn含量远大于覆盖原土;(2)植物能富集土壤和垃圾中的重金属,木本植物的根部富集重金属的能力强于草本植物,但重金属在草本植物根、茎、叶中的迁移速度大于木本植物;(3)植物根、茎、叶的Cu、Zn含量均远大于未受污染土壤种植植物相应部位的Cu、Zn含量,种植的植物不能供家养动物食用,以免通过食物链作用危及人体安全.     

改良剂对土壤Cu形态转化及其生物可给性的影响

通过室内土壤培养实验,研究添加9种不同改良剂(沸石、石灰、磷矿粉、油菜秸秆、堆肥、赤泥、生物调理剂、生物炭和骨炭)对污染土壤Cu化学形态和生物可给性的影响。培养2个月,除堆肥处理外,添加5%的其他8种改良剂均显著地提高了土壤的p H值,提高效果为石灰生物炭赤泥生物调理剂油菜秸秆=骨炭磷矿粉沸石。培养2个月后,添加所有改良剂均显著地降低了土壤中酸可提取态Cu的含量,生物调理剂、生物炭和骨炭处理效果最为显著,分别比对照下降28%、18.1%和33.7%。添加不同的改良剂对土壤Cu的生物可给性也有影响。培养1个月,石灰、生物炭和骨炭处理分别导致土壤中生物可给性Cu含量比对照降低9.8%、10.5%和18.3%;培养2个月,赤泥、生物炭和堆肥处理分别导致生物可给性Cu含量比对照降低13.2%、17.6%和18.6%。研究表明,生物炭和骨炭可作为Cu污染土壤的理想改良剂。     

水稻秸秆炭及组合改良剂对石漠化地区土壤-玉米系统中重金属迁移特征影响

化学固定是重金属污染土壤修复及改良技术之一。通过盆栽实验,研究了水稻秸秆炭及其与石灰、磷酸盐组合改良剂对石漠化土壤-玉米体系中As、Zn和Pb 3种重金属迁移的影响,分析了玉米及土壤重金属含量、形态变化。结果表明,几种改良剂均显著促进了玉米生长,地上部分生物量：水稻秸秆炭 > 石灰+水稻秸秆炭 > 石灰 > 秸秆 > 磷酸盐+水稻秸秆炭 > 磷酸盐 > 对照。水稻秸秆炭、石灰及其组合均能够提高土壤pH值,抑制重金属向玉米地上部分迁移。添加改良剂后土壤中As的弱酸提取态和可还原态含量显著降低,均小于3 mg·kg-1。水稻秸秆炭、秸秆与石灰及其组合均能够降低土壤中重金属提取态和还原态量,能够降低玉米籽粒中重金属的含量,但玉米籽实中Pb依然超标。     

小尺度农田土壤Pb、Zn和Cd空间分布及污染评价——以云南沘比江沿岸某农田为例

以沘江沿岸面积为96 000 m2的整片农田作为研究对象,采集144个表层土壤样本,利用ICP-MS测定土壤中Pb、Zn和Cd的含量,使用地统计学方法分析Pb、Zn和Cd的空间分布,采用污染负荷指数评价土壤Pb、Zn和Cd污染程度,并对污染来源进行解析。结果表明研究区域农田土壤中Pb、Zn和Cd含量均超过当地土壤背景值,出现了污染富积。根据国家土壤环境质量标准,Pb未超标,Zn超标率为98.6%,Cd超标率为100%。普通克里金空间插值分布图显示,Pb、Zn和Cd高含量区域均沿着省道227和靠近居民区分布,而临近沘江的区域Pb、Zn和Cd含量相对较低,其中Pb、Zn含量变化基本呈现由省道227向沘江方向递减规律。Pb、Zn和Cd之间具有较好的相关性,三者同源概率较大。对Pb、Zn和Cd的污染评价表明,研究区域农田土壤57.78%为中度污染,42.22%为重度污染。从污染负荷指数法（PLI）空间插值图可见,重度污染区域位于省道227沿线与居民区东侧区域,其余区域为中度污染。本研究结果说明,小尺度空间分析方法用于农田土壤污染状况的分析,能有效预测重金属空间分布情况,在土地紧缺的情况下,该方法能有效指导对农田的不同区域进行选择使用和精准管理。     

掺加矿粉胶凝固化垃圾焚烧飞灰中重金属的研究

通过单因素实验探究了矿粉质量分数、激发剂(NaOH)投加量和加水量对掺加矿粉胶凝固化垃圾焚烧飞灰中重金属的影响,并初步探究了固化机理。结果表明,矿粉质量分数和激发剂投加量对重金属的固化影响较大,而加水量影响不大。综合考虑增容比、重金属浸出浓度和抗压强度,矿粉质量分数15%、激发剂投加量3%(质量分数)、加水量37.5%(质量分数)为有效稳定固化重金属的最佳条件,此时重金属浸出质量浓度分别是Ba 19.091mg/L、Cd 0.041mg/L、Ni 0.216mg/L、Pb 0.196mg/L,含水率为27.04%,满足《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB 16889—2008),抗压强度为9.61 MPa,可进入垃圾填埋场填埋。所制备胶凝材料的最终水化产物主要为水化硅酸钙、水化铝硅酸钙和钙矾石,它们可以通过包裹和吸附对重金属进行固化。     

硫化亚铁稳定化修复重金属污染湖泊底泥的效率及机理

研究了硫化亚铁(FeS)对重金属污染湖泊底泥的稳定化修复效率及作用机制。结果表明:FeS能有效稳定化湖泊底泥中的重金属Cu、Pb和Cd。当水溶液初始pH=2,FeS的添加量为5%(质量分数)时,重金属Cu、Pb和Cd的稳定化率分别达到72.83%、55.25%和48.17%。水溶液初始pH在2~7范围内逐渐增加时,FeS对重金属的稳定化效率逐渐降低。在FeS稳定化重金属的过程中,Cu的稳定化主要通过形成CuS沉淀,Pb和Cd的稳定化均包含生成金属硫化物沉淀和Fe(OH)_3共沉淀过程,但Fe(OH)_3共沉淀对Pb的稳定化贡献显著大于Pb S沉淀,而Fe(OH)_3共沉淀和CdS沉淀对Cd的稳定化贡献相当。