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。     

蚯蚓在植物修复铜、镉污染土壤中的作用

以红壤和高砂土为供试土壤,分别加入3个浓度的重金属铜离子Cu2 (100,200,400 mg kg-1)或镉离子Cd2 (5,10,20 mg kg-1),每钵接种6条蚯蚓(Pheretimasp.),种植黑麦草(Lolium multiflorum),以不加蚯蚓为对照(CK),研究蚯蚓活动对Cu、Cd污染土壤中黑麦草生长及铜、镉生物有效性的影响.结果表明,添加蚯蚓显著提高了Cu2 、Cd2 污染的高砂土中黑麦草地上部分的生物量,增幅为33%~96%;仅增加了Cu2 污染浓度低于200 mg kg-1的红壤中黑麦草地上部分的生物量;添加蚯蚓显著增加了两种土壤中速效N的含量,促进了黑麦草地上部分对N的吸收,对速效P、K的含量以及黑麦草中P、K含量无显著影响;添加蚯蚓显著提高了红壤中铜(Cu)、镉(Cd)DTPA提取态的含量,对高砂土中DTPA提取态Cu、Cd的含量无显著影响;增加了高砂土中和添加Cu污染浓度低于200 mg kg-1的红壤中黑麦草地上部分吸收Cu的总量,而对黑麦草吸收Cd的量无显著影响.加入蚯蚓可以不同程度地改善植物修复技术应用中受制的两个主要因素.表4参30     

棉秆炭对镉污染土壤的修复效果

采用盆栽方法,研究了棉秆炭对镉污染土壤的修复效果及对镉污染土壤上小白菜(Brassica chinensis)镉吸收的影响.结果表明:以微孔为主的棉秆炭能够通过吸附或共沉淀作用降低土壤中镉的生物有效性.在轻度镉污染时,棉秆炭处理土壤对镉的吸附速率较快,随着镉污染程度的增加.吸附速率逐渐减慢,吸附量逐渐增加.棉秆炭能够明显降低镉污染土壤上小白菜可食部和根部的镉积累量,可食部镉质量分数降低49.43%～68.29%,根部降低64.14%～77.66%,说明棉秆炭具有修复土壤镉污染,降低蔬菜镉含量的作用,可提高蔬菜品质.     

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。     

不同施肥处理下冬小麦-夏玉米轮作农田温室气体的排放

本研究以北京地区冬小麦-夏玉米轮作农田为研究对象,运用静态箱法针对不同施肥措施进行了1年CO2、N2O和CH4交换通量的连续观测.与对照区相比,施肥促进了CO2的排放,并且CO2排放通量表现为尿素区硝态氮肥区;小麦季灌溉也引起了CO2排放的增加;此外,气温和地表温度是影响CO2排放的重要影响因素.冬小麦-夏玉米轮作过程中,N2O的排放集中在玉米季,温度成为小麦季N2O排放的限制因子.氮肥的施加极大地促进了N2O的排放,且等量氮素的硝态氮肥对N2O排放的促进作用明显小于尿素.土壤湿度的骤然变化也是引起N2O排放增加的一个重要因素.由多元线性回归模型分析知,pH、有机质、铵态氮、过氧化氢酶对N2O排放的贡献较大,是N2O排放的主要影响因子.施肥对所研究农田CH4交换通量没有显著影响,但研究区域的平均交换通量均为负值,表现为大气中CH4的一个汇.     

农田重金属污染原位钝化修复研究进展

污染土壤重金属原位钝化修复是通过向土壤中施加一些活性钝化修复材料,通过溶解沉淀、离子交换吸附、氧化还原、有机络合等反应来改变重金属在土壤中的赋存状态,降低土壤中重金属的有效浓度、迁移性和生物有效性。这种方法成本较低、操作简单、见效快且适合大面积推广,在重金属污染土壤修复中有着不可替代的作用。尤其对主要由污水灌溉、大气沉降等造成的农田土壤面源污染,一些具有吸附固定土壤中重金属离子特性的天然物质和工业副产品都可运用在实地的钝化修复中,且不同类型的钝化修复剂对重金属污染土壤的钝化修复效果各不相同。采用实验室评价和实地应用评价,一方面可以评估钝化修复材料对污染土壤中重金属离子的固定效率;另一方面可以评估钝化修复材料对土壤理化性状、养分状况和生物活性的影响。对重金属污染土壤原位钝化修复中不同来源的钝化剂进行了分类,目前广泛使用的钝化修复剂主要包括硅钙物质、含磷材料、有机物料、黏土矿物、金属及金属氧化物、生物碳及新型材料等,概述了它们各自对重金属污染土壤的钝化修复效果。从研究方法、评价指标、环境影响因子、钝化机制以及环境风险评价等方面分析了该领域的研究现状以及存在的主要问题,今后应重点关注钝化修复剂对土壤-作物系统的潜在环境风险以及钝化材料修复效果的田间长期稳定性评价。     

几种固定剂对镉污染土壤的原位化学固定修复效果

在野外现场条件下,开展了硅肥、钙镁磷肥、石灰和骨炭粉等多种材料对镉污染土壤的固定修复研究.结果表明,施用这几种固定剂后不同程度地抑制了玉米(Zea mays L.)对Cd的吸收,其中骨炭粉和石灰的效果最好,在0.5%的施用量下,这两种固定剂可使玉米可食部位Cd含量降低到安全限量标准水平.而其它处理在本研究条件下未能使作物Cd含量降低到安全范围.固定剂抑制植物吸收Cd的效果从大到小顺序依次为:骨炭粉≈石灰>硅肥≈钙镁磷肥>高炉渣≈钢渣.形态提取分析表明,施用固定剂处理使土壤Cd的水溶态、可交换态和碳酸盐结合态减少,而有机结合态和残渣态增加,说明促进Cd从有效态向缓效/迟效态转化是固定剂抑制植物吸收Cd的重要机制.     

农田土壤重金属污染状况及修复技术研究

重金属污染因具有毒性、易通过食物链在植物,动物和人体内累积,对生态环境和人体健康构成严重威胁。随着工业快速发展、农药及化肥的广泛使用,农田土壤重金属污染越来越严重,研究农田土壤重金属污染现状及修复技术对农产品安全具有重要意义。综合国内外农田土壤重金属污染状况,农田土壤重金属污染主要来源于固体废弃物堆放及处置、工业废物大气沉降、污水农灌和农用物质的不合理施用。该文综述了国内外有关农田重金属污染土壤修复技术（物理修复、化学修复、生物修复、农业生态和联合修复）的研究进展,并针对各种修复方法,阐述了其原理、修复条件、应用实例及其优缺点,重点论述了植物修复的机理和应用,提出了草本与木本联合修复可有效提高农田土壤重金属复合污染的修复效率,为农田土壤土壤重金属复合污染修复提出了新的途径。最后在对已有研究分析的基础上,提出了联合修复技术（如生物联合技术、物理化学联合技术和物理化学-生物联合技术）可以在一定程度上克服使用单一修复手段存在的缺点,可提高复合污染的修复效率、降低修复成本,未来应深入探索联合修复技术间的相互作用机理,以期为农田土壤重金属综合治理与污染修复提供科学依据。     

龙葵、大叶井口边草和短萼灰叶对Pb、Cd和As污染农田的修复研究

以云南省个旧市重金属污染农田为研究对象,通过野外田间试验研究7种配置种植方式下龙葵(Solanum nigrum)、大叶井口边草(Pteris cretica var.nervosa)和短萼灰叶(Tephrosia candida)对Pb、Cd和As的吸收特征,探讨3种植物不同配置方式对Pb、Cd和As复合污染农田的修复潜力.结果表明:供试农田土壤Cd和As含量均超出GB 15618-1995《土壤环境质量标准》中的三级标准.所有不同植物配置种植方式中,龙葵地上部对Cd的吸收量最大,为(6.99±0.25) mg·kg-1,大叶井口边草地上部对As的吸收量最大,为(326.98±93.99) mg·kg-1,短萼灰叶地上部对Pb的吸收量最大,为(32.96±5.65) mg· kg-1,均低于超富集植物的临界阈值(Cd 100 mg· kg-1,As1 000 mg·kg-1,Pb 1 000mg· kg-1).比较7种种植方式对污染土壤中重金属的提取效率发现,单作龙葵条件下,龙葵地上部对Pb、Cd和As的吸收量最大,年吸收量分别为1 004.97、152.04和1 534.47g· hm-2,若将Cd和As污染农田土壤修复达到GB 15618-1995中的三级标准,提取效率分别为2.811 6％和1.413％.这说明单作龙葵对Pb、Cd和As复合污染农田具有一定修复潜力,但不适用于修复高浓度重金属污染农田.     

膨润土负载壳聚糖修复土壤镉污染的效果

随着重金属污染土壤日益加剧,污染土壤修复和控制技术的研究越来越迫切.为利用膨润土原位修复土壤镉污染提供理论依据,采用平衡吸附试验研究了Cd2 在膨润土负载壳聚糖上的吸附行为.以90%脱乙酰度壳聚糖为原料,制备了膨润土负载壳聚糖颗粒吸附剂,用于吸附溶液中Cd2 .试验探讨了壳聚糖质量浓度对负载率的影响,结果表明,质量浓度3%的壳聚糖负载量最大,壳聚糖最大负载率达32.6%.吸附Cd2 最佳工艺条件是:壳聚糖与膨润土质量比为1∶20,膨润土负载壳聚糖颗粒吸附剂用量为15 g·L-1,溶液中Cd2 含量不大于200 mg·L-1, pH 值为6～8,吸附平衡时间为8 min,Cd2 去除率为99%.动态吸附Cd2 试验结果表明:质量浓度为 200 mg·L-1的含Cd2 溶液,流速为4～6 m(h-1,经壳聚糖-膨润土吸附剂一次处理后,溶液中Cd2 的残留量为0.7 mg(L-1.     

壳聚糖辅助下玉米修复铅污染土壤能力的研究

为了研究壳聚糖辅助下玉米(ZeamaysL.)对铅污染土壤的修复能力,采用L9(34)正交试验进行研究,考虑了4因素3水平,4因素为土壤铅含量、壳聚糖含量、壳聚糖溶液pH值以及加入壳聚糖后的提取时间.研究结果表明,加入壳聚糖会造成玉米生长停滞,甚至死苗,原因在于壳聚糖属于天然高分子有机物,会造成土壤板结,阻碍植物吸收水分,同时壳聚糖将土壤中的大量重金属溶出,造成玉米重金属中毒.加入壳聚糖后,玉米对铅的吸收较对照结果有很大提高,壳聚糖能够促进铅元素从土壤向植物体内转移,但壳聚糖促进铅元素从玉米地下部分向地上部分转移的能力较弱;综合壳聚糖的促进效果,在土壤铅含量为1.8g·kg-1,壳聚糖含量为5mmol·kg-1(土),壳聚糖溶液pH值为4.5,提取时间为7天的条件下,有利于促进铅在玉米地上部分的吸收.     

螯合剂及组配对伴矿景天修复两种镉污染土壤的影响

为探究螯合剂及其组配对伴矿景天（Sedum plumbizincicola）修复酸性Cd污染土壤的效果,以乙二胺四乙酸二钠（EDTA）、草酸（OA）、酒石酸（TA）3种螯合剂为试验材料,以Cd单一污染和Cd/As复合污染酸性农田土壤为研究对象,设置3种螯合剂单一处理及其组配处理,对比了修复前后两种污染土壤的pH值、全量Cd、有效态Cd含量、Cd形态的变化以及修复效率。研究结果表明：施用螯合剂后两种污染类型的土壤pH明显下降,其中以EDTA-OA组配处理pH下降最大,相比于对照组分别下降了1.04和0.99个单位。对于土壤镉形态而言,两种酸性土壤中弱酸可溶态Cd的含量显著提高,EDTA-OA处理效果最明显,两种土壤中可溶态Cd的含量分别提高了22.99%和24.34%。对于伴矿景天镉积累而言,施用螯合剂促进了伴矿景天对Cd的吸收,两种类型土壤施用螯合剂后植株镉含量增加了25.80%—86.47%。对于修复效率而言,施用螯合剂后伴矿景天在两种土壤中修复效率分别为16.62%—22.82%、16.06%—24.98%;以EDTA-OA处理效果最显著,修复效率分别提高了9.06%和12.14%...     

电镀污染区植物对复合重金属的富集、转移和对污染土壤的修复潜力

采用野外采样室内分析方法,对重庆市3个电镀厂污染区自然定居的23种优势植物和相应土壤中Cu、Zn、Cr和Ni 4种重金属含量进行测定,揭示了优势植物对复合污染重金属的富集和转移特征。结果表明,电镀污染区土壤中Cu、Zn、Cr和Ni平均含量分别为560.0、722.6、1 364.3和735.7 mg·kg-1,分别为GB 15618—1995《土壤环境质量标准》中三级标准限值的1.40、1.45、3.90和3.68倍。植物对重金属的吸收、富集和转移特性因植物种类、植株部位、污染地及重金属种类的不同而不同,污染地植物吸收的重金属富集滞留在根部较多,扁穗牛鞭草(Hemarthria compressa)和野薄荷(Mentha haplocalyx)表现出超富集Cr的潜力,其地上部分Cr平均含量分别为1 559.2和1 914.6 mg.kg-1,生物转运系数分别为1.29和1.58,生物富集系数分别为1.58和1.79,其他植物地上部分Cr含量超过正常植物百倍以上的有14种,平均富集量为376.4 mg·kg-1,变化范围为121.2～694.3 mg·kg-1,地上部分Ni含量超过正常植物百倍以上的有8种,平均富集量为344.1 mg·kg-1,变化范围为220.3～532.1 mg·kg-1。它们是修复电镀重金属Cr和Ni复合污染土壤的理想植物。     

不同品种烟草对轻度污染耕地土壤中镉的累积特征与减量修复潜力

烟草(Nicotiana tabacum L.)具有生物量大、适应性强、栽培面积广、栽种技术成熟等特点,对镉污染土壤可能具有较大的植物修复潜力。为了比较轻度镉(Cd)污染土壤上不同品种烟草对镉的积累能力和减量修复潜力,以烟草品种云烟87和K326为研究对象,采用盆栽试验比较了两种烟草在台州(铁聚水耕人为土,Cd 0.83 mg·kg^-1)和徐州(砂姜钙积潮湿变性土,Cd 0.76 mg·kg^-1)两种不同类型镉轻度污染土壤上的生长状况和镉累积特征,以及烟草收获后土壤中有效态Cd(CaCl2和NH4OAc提取态)和总Cd的质量分数变化,评估了2种烟草对轻度Cd染土壤的减量修复潜力。结果表明,种植50 d后,同一品种在台州土壤中的株高、根和茎干质量显著高于徐州土壤,但同一土壤上生长的两种烟草之间在株高、地上部鲜质量和干质量等指标方面均无显著性差异。在2种土壤上,烟草K326的叶片中Cd质量分数(15.1-25.3 mg·kg^-1)均显著高于云烟87(11.7-20.7 mg·kg^-1),但2种烟草的根和...