钝化材料复配对土壤Cd生物有效性的影响

为了得到效果好的复配钝化材料,采用正交设计,通过培养实验探讨生物炭、粉煤灰、汉白玉3种钝化材料不同复配方式对土壤pH的影响和对镉(Cd)的钝化效果,从中筛选出6种效果较好的复配方式,并以小白菜为供试植物,通过盆栽实验和大田实验探讨了钝化材料复配对土壤Cd生物有效性的影响。结果表明:3种钝化材料不同复配方式均能显著提高土壤pH,降低土壤有效Cd含量,统计分析发现钝化材料复配过程中对Cd降幅的影响表现为汉白玉粉煤灰生物炭。钝化材料添加后,盆栽和大田条件下小白菜可食部位Cd含量均显著降低,综合2种实验条件下小白菜生物量和可食部位Cd含量的变化,1.5%生物炭+1.5%粉煤灰+0.5%汉白玉、1%生物炭+0.5%粉煤灰+1%汉白玉2种复配方式效果最好。     

作物种类对中国2种典型土壤中铜锌有效性的影响

为阐明不同作物对土壤铜锌有效性的影响,采集2种典型土壤--红壤和黄泥土,人工制成铜锌单一与复合污染的土壤(铜为50 mg/kg、锌为200 mg/kg),进行盆栽试验,观察了小麦、油菜、番茄和小白菜4种作物的生物量、铜锌浓度及土壤有效态铜锌浓度.结果表明:(1)在2种土壤上,4种作物的生物量均小于没有污染的对照,且铜锌复合污染的作物生物量总体上比铜锌单一污染的低;(2)4种作物在红壤和黄泥土上种植对土壤有效态铜、锌浓度影响的趋势一致,均为种植番茄后铜锌污染土壤的有效态铜、锌浓度最高,油菜和小白菜次之,小麦最低,即番茄>油菜和小白菜>小麦,与作物中铜、锌浓度以及富集系数的高低顺序完全相反;(3)对照、铜锌单一与复合污染土壤pH变化均不甚明显;(4)作物对土壤铜锌有效性的影响并不只是通过提高土壤pH来降低有效态铜、锌浓度,对铜锌的吸收富集作用是降低其有效性的主要机制之一.     

蛋白多肽对强酸化土壤的改良效应

以强酸化土壤(pH为4.30)为研究对象,以蛋白多肽为新型土壤改良剂,将传统施加生石灰的酸化土壤治理技术和施加复混肥的常规种植技术为对照,研究蛋白多肽对强酸化土壤的改良效应。结果表明:土培实验中的蛋白多肽与生石灰对强酸化土壤均有碱化效应,将土壤pH分别提高了0.23和0.30 (120 d稳定值),而复混肥碱化程度较低(提高0.02);同时,蛋白多肽组与生石灰组土壤交换性酸含量比复混肥组(35.93 mmol·kg~(-1))分别降低了12.56 mmol·kg~(-1)和18.68 mmol·kg~(-1),盐基饱和度分别比复混肥组(67.30%)高7.01%和9.85%;蛋白多肽组土壤有机质含量(19.96 g·kg~(-1))变化尤为明显,并且,显著高于复混肥组(8.58 g·kg~(-1))和生石灰组(12.23 g·kg~(-1))。蛋白多肽与生石灰均能提高强酸化土壤pH,但未能一次性达到6.5以上的中性程度。基于此,以结球甘蓝为供试植物,研究此背景下的种植情况。结果显示,蛋白多肽可在偏低pH条件下种植出高产的结球甘蓝,比其他组合效果明显,其平均生物量(371.78 g)比复混肥组和生石灰组分别高9.54倍和1.90倍。蛋白多肽具有改良强酸化土壤的潜力,并能达到改良与种植同步化(蛋白多肽施加后直接种植作物幼苗)。研究结果可为强酸化土壤的改良与种植提供参考。     

巯基改性膨润土对小白菜吸收累积镍的影响

盆栽条件下,采用巯基改性膨润土(以下简称巯基土)为重金属钝化材料修复镍污染土壤,考察在不同镍污染程度和土壤pH下,其对盆栽小白菜吸收累积镍的影响。结果表明,巯基土可明显降低高污染土盆栽小白菜对镍的吸收累积。将巯基土按1∶1的质量比与成本较低的钠化改性膨润土混合制成混合材料,混合材料对低污染土有良好修复效果,当混合材料添加量为2.0%(质量分数)时,低污染土盆栽小白菜中的镍含量比空白对照(CK)组降低了41.8%。土壤pH为5.50时,混合材料对镍污染土壤的修复效果最好。土壤总镍含量与有效态镍含量占比呈负相关关系,盆栽小白菜中镍含量与盆栽土壤有效态镍含量占比呈极显著正相关关系。在利用重金属修复材料进行污染治理时,除关注重金属总量外,更应根据土壤中重金属的赋存形态,尤其是有效态含量来决定修复材料的施加量。     

天津地区不同茄子种植模式对土壤氮磷淋溶损失的影响

蔬菜种植具有水肥需求量大等特点,导致菜地土壤氮磷淋溶损失(以下简称淋失)风险较高。茄子作为中国主要的蔬菜种类之一,其种植地氮磷淋失问题不容忽视。为探索降低茄田土壤氮磷淋失风险的种植模式,采用田间渗滤池技术,对不同种植模式(茄子单作、茄子/小白菜间作、茄子/小白菜间作+黄花菜/矮化石榴植物篱、茄子/小白菜间作+柠条/沙棘植物篱)下菜地土壤淋溶液中氮磷含量进行监测,研究茄子不同种植模式对土壤氮磷淋失的影响。结果表明,在4种种植模式中,以茄子/小白菜间作+黄花菜/矮化石榴植物篱对TN、NO_3~-淋失拦截效果最佳,较茄子单作分别降低46.14%、51.62%;然而,不同种植模式对NH_4~+的淋失拦截无显著差异。与茄子单作相比,其他种植模式对TP的淋失拦截显著,其中以茄子/小白菜间作最佳,较茄子单作相比显著减少了40.80%。在茄子生产过程中,茄子/小白菜间作+黄花菜/矮化石榴植物篱能够有效降低土壤氮磷淋失风险,是适宜天津地区治理菜地氮磷淋失的一种有效措施,研究成果将为治理天津地区面源污染提供技术指导。     

改良剂对重金属复合污染土壤的修复效果

为揭示不同改良剂及其联合施用对重金属复合污染土壤的修复效果,采用室内土壤培养实验和室外盆栽实验相结合,研究不同施用量(10和20 g·kg~(-1))的蛭石(A)、泥炭(B)和骨粉(C)以及两两组合施用下,改良剂对土壤重金属DT-PA有效态、植物(以空心菜为例)生物量、株高以及植物可食部重金属含量的影响。结果表明:不同处理条件下的土壤p H值的提升与空白对照相比变化不显著;单施2%泥炭对土壤重金属Cu、Zn的钝化效果优于其他处理组,相对空白对照组,在第42天2种金属有效态含量分别降低了57.65%和65.55%,而1%蛭石和1%骨粉的混合添加能有效降低土壤中有效态Cd含量,相对空白对照组在第42天有效态Cd含量降低了40.52%;3种改良剂单施和混施对空心菜均具有增产增收的显著效果,且混施改良剂对空心菜增产效果较好;各处理组中空心菜体内Cu、Zn和Cd含量均有显著的降低,其中2%泥炭、1%蛭石+1%泥炭和1%蛭石+1%骨粉处理组分别对空心菜体内Cu、Zn和Cd含量降低效果最好,相对空白对照组分别降低了75.39%、70.75%和75.42%。因此,在该污染类型土壤泥炭、蛭石+泥炭和蛭石+骨粉分别对空心菜吸收土壤中的Cu、Zn和Cd具有较好的阻控效果。     

污泥蛋白肽对土壤微生态及植物生长调控

以污泥为原料制备平均分子量为5 000道尔顿以内的蛋白肽,并以有机肥、复合肥和尿素为对照,研究蛋白肽对土壤微生物种群数量、土壤酶活性以及对所种植的十字花科植物红菜薹的生理指标影响效应,结果表明,在施加相同含氮量(0.1 g N)的条件下,污泥蛋白肽实验组的土壤微生物种群数量最高,达到39.28×107个/g,比最低的尿素实验组(10.38×107个/g)高73.6%;在对土壤酶活方面,污泥蛋白肽实验组的脲酶活性比所有对照组高,达到9.82 mg/(g·h),最低是复合肥实验组,其脲酶活性为6.54 mg/(g·h);利用蛋白肽所种植红菜薹的生物量分别是有机肥、复合肥和尿素的14.1倍、8倍和3.1倍,并且通过计算所施氮量与植株总氮量的比值——氮转化率,得出蛋白肽所种植红菜薹植株的氮转化率达到222.3%。这进一步表明蛋白肽是一种植物速效并且高效肥料。     

海泡石及其复配材料钝化修复镉污染土壤

选取湖北大冶Cd污染土壤,采用室外盆栽实验,研究了海泡石、酸改性海泡石以及二者与石灰、磷酸盐配合使用对油菜生物量、体内Cd含量以及土壤pH和有效态Cd含量的影响。结果表明,不同钝化剂处理均能有效提高油菜地上部和根部生物量,最大分别提高1.03和1.43倍,复合处理以及改性海泡石单一处理的增产效果优于海泡石单一处理。不同钝化剂处理均能显著降低油菜地上部和根部Cd含量,最大分别降低66.40%和22.68%。钝化剂复合处理比单一处理对降低油菜Cd吸收的效果显著,6%的钝化剂添加量较为合适。钝化剂复合处理以及海泡石单一处理均能显著提高土壤pH。不同钝化剂处理均能显著降低土壤有效态Cd含量,钝化剂复合处理对土壤Cd有效性的影响要比单一处理显著。综合实验结果,海泡石与磷酸盐复合处理对土壤Cd污染的钝化修复效果最佳。     

对二氯苯污染土壤的植物修复研究

采用种植物的方法.对以对二氯苯(PDCB)为代表的多氯代有机污染物(PCOPs)污染土壤的植物修复进行了研究.以黑麦草、紫花苜蓿和大蒜作为供试植物.在PDCB为1 856μg/kg的污染土壤中种植90 d,研究了不同植物条件下土壤中PDCB的降解情况.结果表明,与空白对照相比.种植物大大提高了土壤中微生物的数量和酶的活性.试验结束后,种植黑麦草、紫花苜蓿和大蒜后,PDCB分别降低82.44%、62.82%和59.59%.种植黑麦草时PDCB降解最快,对PDCB污染土壤修复的效果最好.     

磷回收产物对土壤中铜的原位修复作用

以鸟粪石形式回收废水中磷酸盐并将其应用于土壤中铜的钝化,通过测定土壤中pH、铜有效态含量和各形态铜含量等以考察磷回收产物(PRP材料)对土壤重金属铜的钝化修复能力,并用SEM/EDS和XRD等表征手段来揭示其修复机理。实验结果表明,PRP材料的主要成分为负载有鸟粪石的人造沸石;在15%PRP材料的投加比例下,土壤的pH增加了0.47个单位,土壤中铜有效态含量减少了50.4%,可交换态含量降低了49.4%,残渣态增加至2.1倍,一定程度上降低了铜在土壤中的生物活性;PRP材料对土壤中重金属Cu的钝化机制主要为吸附和沉淀的协同作用。     

DDT污染土壤的植物修复技术

本文报道用植草方法研究为DDT及其主要降解产物污染土壤的植物修复技术。在污染物的浓度为 0 .2 15mg/kg的土壤中 ,种植 10种草 3个月后DDT及其主要降解产物的总含量分别降低 19.6 %— 73.0 %。种植不同品种的草对土壤中污染物有不同的去除能力 ,其中以种植丹麦产的Taya草 (Per .ryegrass)与美国产的Titan草 (Tallfescue)为最强。用种植草的方法修复受DDT及其主要降解产物污染的土壤是一项可行的技术。在去除土壤中DDT的作用上 ,草的吸收是轻微的 ,只占原施药量的 0 .13%— 1.0 8% ,土壤中污染物消失的主要因素是土壤中生物降解作用的结果。     

水分管理对碱性Cd污染土壤中水稻Cd吸收的阻控研究

选取碱性Cd污染土壤,通过盆栽试验研究了不同水分管理方式对水稻产量和生物量、土壤有效态Cd含量及水稻植株总Cd积累的影响。结果表明,水分管理对水稻产量及地上部分生物量的影响不显著,但分蘖期就开始淹水的处理,其产量和地上部分生物量略高于分蘖期始终干湿交替的处理,其糙米和根中总Cd含量却显著低于分蘖期始终干湿交替的处理。由此可见,分蘖期淹水处理对水稻根吸收碱性Cd污染土壤中的Cd有很好的阻控效果,且能阻控Cd在糙米中积累。同时,从节约水资源的角度考虑,碱性Cd污染土壤种植水稻推荐使用的水分管理方式为:分蘖期先采取干湿交替灌溉方式3次,而后控制土壤水分大于100%最大田间持水量(WHC),抽穗扬花期至成熟期控制土壤水分为80%WHC。     

水生植物类型及生物量对污水处理厂尾水净化效果的影响

为阐明水生植物类型和生物量对污水处理厂尾水净化效果的影响,选取空心菜(Ipomoea aquatica Forsk)、苦草(Vallisneria natans L.)、粉绿狐尾藻(Myriophyllum aquaticum)3种水生植物对宜兴市周铁镇污水处理厂尾水进行净化。实验对不同植物分别设置4个生物量梯度以及无植物的对照组,考察不同植物和生物量对尾水净化效果的影响。结果表明:不同植物对污水处理厂尾水净化效果存在差异,总氮净化效果(30 d)受植物类型影响显著(P0.05)。粉绿狐尾藻对总氮和硝氮净化效果(30 d)最好,分别为95.28%和98.50%;苦草对氨氮和总磷净化效果(30 d)最好,分别为95.30%和95.80%,且苦草生长有利于降低亚硝氮的产生量。不同生物量对尾水净化效果影响较小,空心菜、苦草和粉绿狐尾藻去除总氮的最佳生物量分别为157.50、460.80和1 120.00 g,去除总磷的最佳生物量分别为157.50,609.40和590.00 g。不同生物量对空心菜生长存在影响,高空心菜生物量到后期会衰败,而低生物量处理组在实验周期内持续生长,造成高生物量净化效果低于低生物量,建议使用空心菜净化污水时,使用低生物量处理,且在其达到最大生物量(610.00~880.00 g)之前进行收割。     

腐殖质纳米颗粒对镉污染土壤的修复

外源腐殖质可改变土壤镉(Cd)的含量和状态。以风化煤为原料制备的不溶性胡敏酸为吸附剂,对比研究了其对冶炼厂周边污染土壤及人工模拟污染土壤中Cd的钝化效果。再以泥炭为原料,制备富里酸钾为主的水溶性腐殖酸钾为淋洗剂,用于活化、去除上述2种土壤中的Cd。结果表明,胡敏酸在砂质的人工模拟污染土壤中钝化效果更好,2%的剂量可使土壤中Ca Cl2提取态Cd的浓度(0.103 mg·L~(-1))降低19.7%。腐殖酸钾去除土壤Cd的效率随淋洗剂浓度增加而提高,在10 g·L~(-1)的浓度时,单次淋洗可去除高达38.1%的Cd。傅里叶变换红外光谱分析表明,腐殖质与Cd反应后形成了羧酸盐。因此,腐殖质纳米颗粒既可以钝化土壤中的Cd,也可以活化土壤中的Cd,从而达到修复Cd污染土壤的目的。其关键在于根据钝化或活化的目标,选择溶解度适当的腐殖质材料。     

改良剂对Cd污染土壤中小白菜品质的影响

通过小白菜盆栽试验,以啤酒污泥、草木灰及其混合物作为土壤改良剂,以生物量、可溶性糖、维生素C和叶绿素含量为指标,研究了改良剂对小白菜品质的影响,并分析了土壤中Cd赋存形态的变化。结果表明,不同改良剂在性质和改良机制上存在差异,因此改良效果各不相同,其中啤酒污泥和草木灰的混合物的改良效果最好,其次是啤酒污泥,最后是草木灰。虽然3种改良剂均能降低小白菜茎叶中Cd含量和土壤中有效态(水溶态和可交换态)Cd含量,提高小白菜品质,但小白菜茎叶中Cd含量仍超过《食品中污染物限量》(GB 2762—2005)规定的蔬菜中Cd限量值。     

添加硫酸铁对贵州晴隆老万场污染土壤中砷和锑移动性的影响

添加硫酸铁降低砷的活性从而抑制其在作物中的富集是阻断砷在食物链中传递的重要手段之一。但是,对于砷和锑伴生的复合污染矿区,添加硫酸铁会对锑产生怎样的影响还不清楚。以贵州晴隆老万场砷和锑复合污染土壤为研究对象,通过对土壤中水溶态砷和水溶态锑以及印度芥菜(Brassica juncea L.)、平坝油菜(Brassica juncea var.PBYC)和凯里青油菜(Brassica juncea var.KLQYC)中砷和锑含量的测定,研究了添加3%(质量分数)硫酸铁对土壤中砷和锑移动性的影响。结果表明,种植在未经硫酸铁处理的土壤中的3种作物根系和地上部分干质量分别为0.07～0.12、2.10～2.40g;种植在经硫酸铁处理的土壤中的3种作物根系和地上部分干质量分别为0.11～0.22、4.10～5.70g。与未经硫酸铁处理的土壤相比,经硫酸铁处理的土壤中水溶态砷浓度降低了82%～84%,且作物体中的砷也显著降低,说明硫酸铁能显著降低土壤中的砷活性,有利于作物的生长。然而,经硫酸铁处理的土壤中水溶态锑浓度却比未经硫酸铁处理的土壤增加37%～56%,导致作物中的锑并不下降。因此,添加硫酸铁对砷和锑复合污染土壤而言,虽能钝化土壤中的砷,但是在一定程度上可能增加锑的活性,需考虑锑活化增加引起的风险。     

生物炭-微生物复合材料修复Cr(Ⅵ)污染土壤条件优化及促生效果

生物炭和微生物在改善Cr(Ⅵ)污染土壤质量方面得到了广泛的应用,而以生物炭-微生物制备的复合材料(BC-MT)在Cr(Ⅵ)污染土壤修复中的促生效果鲜见报道。以玉米秸秆生物炭为载体吸附铬还原菌——藤黄微球菌(Micrococcus luteus)制备BC-MT,综合考察了BC-MT修复Cr(Ⅵ)污染土壤最佳条件及促生效果。结果表明:藤黄微球菌能成功附着在生物炭上,BC-MT对Cr(Ⅵ)污染土壤修复效果显著,在BC-MT投加量3%(质量分数,下同)、氮源投加量10g/kg、土壤含水率14%的条件下,修复25d,Cr(Ⅵ)去除率为64.35%,可提取态铬从27.01mg/L降至7.72mg/L。在3%BC-MT作用下,植物生长12周后地上、地下部分总铬含量分别降低了65.15%、49.76%,Cr(Ⅵ)分别降低了94.11%、87.74%,植物株高增加了17.7cm,生物量(以干重计)增加了132mg,叶绿素增加了4.65mg/g,可溶性糖增加了1.69mg/g。由此可见,BC-MT不但能有效降低土壤Cr(Ⅵ)含量,而且促生效果显著,具有广阔的应用价值。     

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。     

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。     

烟气脱硫石膏和园林废弃物堆肥混合施用对滨海盐渍土壤的改良

为克服烟气脱硫石膏改良盐碱地存在的土壤盐分升高、营养物质降低等不足,通过对不同重量配比的园林废弃物堆肥与适量烟气脱硫石膏混合施用,且开展了其对上海南汇滨海盐渍土的改良效应研究。结果表明:2种改良剂混合施用能显著降低滨海盐渍土pH和全盐含量,增加土壤营养物质含量和植物生物量,并提高植物对营养物质的吸收能力;与对照相比,当烟气脱硫石膏施用量为25 g·kg~(-1)时,土壤pH降低了10.9%,EC升高了8.4%,有效磷、有效氮和速效钾含量分别降低了30.1%、 40.5%和36.1%,黑麦草发芽率下降了8.0%,植株内全氮、全钾含量均有所升高,但全磷含量减少了25.4%;混合施加不同重量配比的园林废弃物堆肥后,土壤pH降幅为6.8%～13.8%, EC降幅为4.2%～11.6%;土壤有效磷、有效氮和速效钾含量增幅分别为96.0%～182.7%、40.0%～186.7%和71.7%～157.5%;黑麦草发芽率和生物量逐渐增加,在园林废弃物堆肥施用量为40%时,与对照处理相比,此时植物发芽率达到90.0%,总湿重、地上干重、株高和根长等分别增加了154.1%、100.0%、89.2%和103.6%,植株体内氮和钾含量分别增加了139.9%和40.8%,磷的含量则接近对照处理。通过分析可知,烟气脱硫石膏和园林废弃物混合施用可较好地改良滨海盐渍土壤,并为城市固废的适合处置方式和综合利用途径提供了参考。