模拟酸雨对南方红壤镉释放的影响

采用室内模拟酸雨淋溶土柱的方法，研究了酸雨对2种红壤镉释放的影响。结果表明，酸雨加速了红壤中镉的释放。在pH4．5的酸雨作用下，镉的平均释放水平是对照的1．6～1．7倍，在pH3．5的酸雨作用下，镉的平均释放水平是对照的2．0～6．5倍。经过相当于9150～10650mm降水量的淋溶后，pH4．5的酸雨使红壤镉的累积释放量提高63．0％～80．0％，pH3．5的酸雨使其提高102．7％～630．6％。红壤镉的释放与铝、铁的释放具有极显著或显著相关性。酸雨对镉释放的影响可增加水体中镉的负荷，从而加重镉对人类的直接或潜在危害。     

模拟酸雨下自然红壤与污染红壤中Cd,Cu,Zn的释放特征

通过对2个自然红壤和2个污染红壤的模拟酸雨土柱淋溶试验,研究了酸雨作用下红壤中重金属Cd,Cu,Zn的释放特征与影响因素,比较了自然红壤与污染红壤重金属释放特征的差异,结果表明,自然红壤中Cd,Cu,Zn的释放量均随酸雨淋溶量增加而线性增加,累积释放量有Zn＞Cu＞Cd的规律,并且随酸雨酸度增加而增加,3种重金属释放量之间存在显著的线性关系,在污染红壤中,Cd的释放随着酸雨淋溶量的增加呈现对数型增长,Cu的释放模式仍为直线型增长,而Zn的释放在弱酸性酸雨作用下为直线型增长,在强酸性酸雨作用下则为对数型增长,3种重金属释放鼍之间存在非线性关系,污染红壤中重金属释放量顺序为Cd＞Zn＞＞Cu,大约26%-76%的外源Cd和11%-68%的外源Zn被酸雨淋溶释放,但99%以上的外源Cu被土壤吸附,同时,3种重金属累积释放量均与淋出液中H+离子累积量呈现显著的对数关系;Cd和Zn与TOC累积释放量之间呈现显著的对数关系,Cu与TOC呈现显著的乘幂关系,在酸雨作用下,自然红壤由于重金属释放最很小,出现重金属污染的可能性较小;但污染红壤中大量Cd和zn的释放可能导致土壤,水体系统发生重金属污染.     

模拟酸雨对珍稀濒危植物红豆杉幼苗的影响研究

利用模拟酸雨实验对珍稀濒危植物曼地亚红豆杉和南方红豆杉生长及生理生化指标进行研究。结果表明,pH4.5的模拟酸雨促进了曼地亚红豆杉(Taxus media)和南方红豆杉(T.mairei)的株高生长(与对照相比分别促进了19%和72%),pH3.5的模拟酸雨对其有一定的影响,但不显著。pH4.5和pH3.5的酸雨处理下,曼地亚红豆杉基径比对照分别下降了46%和42%;南方红豆杉的相应值分别是34%和43%。总的来说,模拟酸雨促进了这两种红豆杉叶绿素的质量分数,类胡萝卜素的质量分数变化因种而异。酸雨处理提高了曼地亚红豆杉抗氧化系统酶活性,与对照相比约提高了5%～142%;南方红豆杉的相应值为-16%～35%。曼地亚红豆杉游离脯铵酸和丙二醛(MDA)的质量分数比对照提高了13%～73%;而南方红豆杉的相应质量分数基本等于或低于对照。与南方红豆杉相比,曼地亚红豆杉对酸雨更加敏感。     

模拟酸雨对磷基材料稳定化土壤Cu、Cd、Pb和P活性的影响

为了研究酸雨淋溶前后不同磷基材料对土壤重金属稳定化的影响,通过室内土柱淋溶实验,考察不同pH值酸雨淋溶前后磷酸二氢钾(PDP)和羟基磷灰石(HAP)稳定化重金属污染土壤pH值、重金属和P有效活性的变化。结果表明:PDP和HAP增加了土壤pH值和速效P含量,降低了土壤有效态Cu、Cd和Pb含量,促进了重金属由活性态向非活性态和潜在活性态转化,但pH=3.5的酸雨使PDP和HAP处理土壤pH值降低0.45和0.47,且酸雨淋溶降低了PDP处理速效P含量,提高了土壤有效态Cu和Cd含量;酸雨淋溶使HAP处理土壤总Cu含量和CK处理总Cd含量分别降低14.5%～15.9%和20.4%～26.5%,但增加了HAP和PDP处理离子交换态Cu和Pb含量;PDP和HAP处理显著增加了土壤总P、树脂P、HCl结合态P和残渣态P含量,但酸雨淋溶降低了PDP处理总P和树脂P含量,显著增加了HAP和PDP处理土壤稳定态P含量(P0.05)。模拟酸雨作用下HAP较PDP处理对Pb和Cd具有更好的稳定化效果和更低的P释放风险,具有更好的应用潜力。     

模拟酸雨对微米和纳米羟基磷灰石稳定化污染土壤的铜和镉淋溶效应

采用室内土柱淋溶试验,以1%的质量比向铜、镉复合污染土壤中添加微米羟基磷灰石(MHA)和纳米羟基磷灰石(NHA)稳定化培养72 h,并探讨模拟酸雨对稳定化修复土壤中Cu和Cd的释放影响,包括淋溶液的pH值、电导率(EC)、Cu和Cd浓度,以及Cu和Cd生物有效性的变化。结果表明,MHA处理淋溶液pH值最高,达7.78,其后依次为NHA和对照(CK)处理,且3种处理的pH值均高于模拟酸雨。MHA和NHA处理均增加了淋溶液EC值,MHA处理EC最高值是CK处理的10.41倍。与CK处理相比,MHA处理显著增加淋溶液Cu浓度,而NHA处理则降低Cu浓度;MHA和NHA处理均降低淋溶液Cd浓度。淋溶前MHA处理Cu和Cd的生物有效性降幅分别为75.0%和90.7%,NHA处理Cu和Cd生物有效性降幅分别为59.6%和52.2%,说明MHA处理稳定化效果比NHA处理更好。但是在模拟酸雨淋溶下,MHA处理Cu释放量更多,表明经MHA处理稳定的Cu和Cd在酸雨淋溶下易再次被活化。     

模拟酸雨对街道灰尘重金属淋溶的累积释放特征与释放模型

以泉州市交通繁忙区街道灰尘为研究对象,采用模拟酸雨动态淋溶实验和改进的BCR四步提取法研究街道灰尘中重金属元素在不同酸度(pH=3.5、4.5、5.6)模拟酸雨淋溶下的溶出规律及形态变化.结果表明,街道灰尘中重金属元素的累积释放量均随模拟酸雨pH的降低而增加,当pH值为3.5和4.5时,Cu、Pb、Mn、Ni、V、As和Co的释放过程为快速释放阶段,Cr、Zn和Fe的释放过程分为快速释放和相对平稳释放两个阶段;当pH值为5.6时,除Co、V为快速释放过程外,其余重金属都处于相对慢速的释放过程.动力学方程拟合结果表明,双常数速率方程能更好地描述上述重金属元素的累积释放特征.尘样经模拟酸雨淋溶后,弱酸可溶态中Co、Cu、Mn、Zn、Ni百分含量有所增加,Cr、Fe、Pb百分含量变化不明显;可还原态中Cr、Pb、Cu、Ni百分含量有所增加,Mn、Zn、Co百分含量有所下降;可氧化态中上述各元素的百分含量均有所降低;残渣态中除Ni、Mn百分含量有所下降外,其它元素百分含量变化均不显著.     

模拟酸雨对泉州市区大气降尘重金属的淋溶

以泉州市区受污染的大气降尘为研究对象,开展大气降尘中重金属(Cu,Pb,Cr,Cd,Zn,Mn,Fe,Ni,V,As,Co)在不同酸度(pH=2.5、3.5、4.5、5.6)酸雨淋溶下的溶出行为研究.结果表明:由于降尘样品本身的中和作用,淋出液的pH呈现出先升后降的趋势,并最终接近淋溶液原始pH.在模拟酸雨作用下,污染降尘中不同重金属呈现不同的溶出规律,金属Cu、Pb、Fe、Ni、Mn、Cd的淋出量随pH的升高而降低,各重金属的溶出基本可分为快速溶出阶段、缓慢溶出阶段或稳定阶段,重金属的溶出不仅与总量有关,还与模拟酸雨pH、环境温度、淋溶时间等因素有关.在pH2.5的酸雨下,累积释放量由大到小的顺序为交通区降尘:FeZnMnCoCuCrNiPbAsVCd,工业区降尘:MnFeZnPbCrCuNiAsVCoCd.     

酸雨对全生育时期水稻叶绿素荧光的影响

酸雨是全球关注的重大环境污染问题之一,中国亦继西欧和北美之后,成为当今世界第三大酸雨区。光合作用是植物生物量和作物经济产量形成的生理基础,叶绿素荧光常用来判断逆境胁迫对植物光合作用造成的伤害。有研究表明,酸雨会对植物叶绿素荧光造成影响,然不同生长阶段植物对逆境的抵抗能力亦存在差异,采用模拟酸雨（酸雨 pH 值梯度为4.5、3.5、2.5）或模拟天然降水持续胁迫（每隔3天喷施1次）水稻（Oryza sativa）（从幼苗期至灌浆期）,利用原位无损伤叶绿素荧光测定技术（德国Walz公司PAM-210脉冲调制式荧光仪）分别探测和分析幼苗期、分蘖期、孕穗期和灌浆期水稻叶片（处理组和对照组）,研究酸雨对全生育期水稻叶绿素荧光的影响,相关研究未见报道。结果表明,与CK相比,pH 4.5酸雨使幼苗期和孕穗期初始荧光（Fo）显著提高了7.69%、8.84%,使幼苗期、分蘖期和孕穗期非光化学猝灭参数（qN）显著提高了8.64%、4.86%、6.09%,使幼苗期和孕穗期最大光化学量子产量（Fv/Fm）,PSII电子传递速率（ETR）,实际原初光能捕获效率（ΦPSII）,光化学猝灭参数（qP）显著降低,幼苗期、孕穗期降幅依次为Fv/Fm（3.01%、6.88%）、ETR（8.40%、10.24%）、ΦPSII（8.39%、12.23%）、qP（3.79%、12.55%）;pH 3.5、pH 2.5酸雨不同程度地显著降低了各生育时期Fv/Fm、ETR、ΦPSII、qP,幼苗期和孕穗期qN,显著提高了各生育时期Fo,且随酸雨pH值降低,变化幅度增大。同时,pH 4.5或pH 3.5酸雨持续胁迫下,水稻受到伤害大小规律为灌浆期＆lt;幼苗期＆lt;分蘖期＆lt;孕穗期;pH 2.5酸雨持续胁迫下,水稻受到伤害大小规律为分蘖期＜幼苗期＜灌浆期＜孕穗期。总之,酸雨胁迫强度与水稻叶绿素荧光参数存在剂量-效应关系,酸雨持续胁迫会对不同生育时期水稻光合作用造成影响,并且不同生育时期水稻光合作用对酸雨胁迫敏感性存在差异,这些是评价酸雨胁迫对植物影响时需考虑因素。     

凤眼莲生物炭对稻田土壤肥力的影响

我国南方稻田土壤在长期酸雨淋溶条件下养分淋失严重,不但制约了水稻等农作物的可持续生产,而且造成化肥资源的大量无效施用与水体富营养化的环境威胁.近年来研究表明,生物炭在减少亚马逊流域贫瘠土壤养分淋失方面具有突出效果,然而,关于生物炭对我国南方红壤性稻田土壤的养分保持作用研究报道较少.本实验以近几年在我国南方水域频繁暴发引发严重生态危害的入侵植物凤眼莲为生物质前体,于低温慢热解条件下制备生物炭,通过静态共育与模拟酸雨土柱淋溶,系统解析了凤眼莲生物炭(WBC)对稻田土壤养分的持留效果.结果表明:WBC的施用在有效提高土壤pH和CEC的基础上,能够显著增加土壤全N和速效K含量,但却使有效P含量随共育时间的延长而明显降低.在酸雨淋溶条件下,与对照相比,WBC处理中NH_4~+-N、NO_3-N和有效P淋失总量分别减少8.2%—49.8%,14.3%—76.2%和16.6%—43.3%,而K淋失总量提高16.5%—20.8%,但淋溶后WBC处理土壤中速效K含量仍显著高于对照,这表明淋溶液K浓度的升高主要来源于生物炭中丰富的水溶性K.根据以上研究结果,凤眼莲生物炭的施用在短期(1年)内有助于红壤性稻田土壤中主要矿质元素的保蓄持留,对减控稻田面源N、P流失具有重要作用,但其长期效应仍需定位试验的持续跟踪检测.     

模拟酸雨作用下红壤中CU2+的释放动力学

利用土柱研究了模拟酸雨淋溶下红壤中铜离子的释放动力学 .结果表明 :铜离子的累积释放量随时间的延长迅速增加 ,2 4h后基本达到平衡 ,48h后铜离子的释放明显受酸雨pH值的影响 ,pH >3 5时铜离子的释放规律依然相同 ,但pH 2 5时释放量却再次增加 .该过程可分为快速释放阶段和准平衡阶段 ,可用修正的Elovich方程和双常数速率方程来描述 ,且修正的Elovich方程更优     

模拟降水对碱性盐化土壤中镉的淋滤及形态变化的影响

采用人工模拟方式,试验研究了不同pH值的降水对碱性盐化土壤中镉的连续淋滤效果,分析了淋洗后土壤中镉的形态变化特征。结果表明,在不同pH值降水对土壤中镉的淋滤过程中,12h内基本上达到高峰,12h后镉的淋滤量较低,随着时间的延续镉的淋洗量基本保持不变;降水有利于土壤中的镉释放,且pH值越低,镉的释放量越高。土壤盐化对降水淋洗镉的效果有一定影响,氯化物的存在,有利于镉的淋滤,淋滤量增加值在18%～94%之间,随着淋洗液pH值的增加,镉的淋滤量增加幅度减少;与对照组土壤样品相比,淋洗液pH降低利于增大硫酸盐型盐化土壤中镉的淋滤量,当pH值为中性时,镉的淋滤量减少;苏打型盐化土壤镉的淋洗效果与硫酸盐型土壤相似。模拟降水淋洗后,土壤中镉的形态发生明显变化,与淋洗前相比,土壤中镉的可交换态、碳酸盐结合态、有机结合态的质量分数降低,随着淋洗液酸性的增加,降低幅度增大;镉的铁锰氧化态相对质量分数在淋洗后有所增加。     

模拟酸雨对红壤铝形态的影响

用动态淋洗试验，研究了不同pH的模拟酸雨对红壤中铝形态和性质的影响．结果表明，酸雨淋洗引起红壤中盐基离子的淋失和土壤铝的溶出．随着酸雨溶液pH的降低，盐基淋矢量和铝溶出量增加．酸雨淋洗影响土壤铝形态的转化，使红壤中交换态铝上升，吸附态羟基铝有所下降．这说明在酸雨长期作用下，羟基铝溶解，并转化为交换态铝和引起铝的溶出，使铝进入环境，危害生态系统．     

模拟酸雨对酸性土壤铝溶出及其形态转化的影响

研究了我国南方酸沉降区主要土壤类型在模拟酸雨影响下,土壤中铝离子释放及铝形态转化的特点。结果表明,酸雨淋洗造成土壤中铝离子释放,酸雨pH值越低,铝离子释放量越大;酸雨淋洗还造成土壤中铝形态发生变化,酸雨pH越低,土壤中羟基态铝和腐殖质铝含量愈低,交换态铝含量越高,土壤中铝对植物和生态系统的危害性也越大。     

模拟酸雨对森林红壤中铝的溶出及不同土层酸度变化的影响

为进一步探明酸沉降对森林红壤及生态环境的影响，模拟长沙地区降水酸度及离子组成，采用浸泡试验对两种森林红壤活性铝的释出及土壤理化性质的变化进行了研究。结果表明，模拟酸雨浸泡初期，土壤活性铝的释出量随浸泡次数的增加而增加，原始土壤pH值愈低，活性铝释出愈多；强酸度、高离子浓度（AR4）模拟酸雨对土壤中活性铝的溶出量远大于基础酸雨（AR3）及弱酸、低离子浓度酸雨（AR2）和对照酸雨（AR1）。模拟酸雨酸度愈大，对土壤pH值的影响愈明显，不同土层间，以A层土壤pH值下降最明显，B、C层土壤则下降较小。模拟酸雨模拟浸泡土壤25年后，土壤阳离子交换量均有不同程度下降，有机质含量高，原土壤阳离子交换量大的土壤下降幅度也大。     

海泡石和磷酸盐对镉铅污染稻田土壤的钝化修复效应与机理研究

采用盆栽实验,研究了海泡石、酸改性海泡石以及二者与磷酸盐联合使用对镉铅复合污染稻田土壤的钝化修复效果,并通过培养实验和重金属形态分析探讨了不同钝化剂处理的作用机理。结果表明：添加海泡石可以显著提高污染土壤pH值,而磷酸盐和改性海泡石则对土壤pH值无显著影响。钝化处理能显著降低土壤TCLP提取态Cd、Pb的质量分数,最大降低率分别可达23.3%和47.2%,钝化剂复配处理对土壤TCLP提取态重金属的抑制效果优于单一处理。施用海泡石和磷酸盐,通过提高土壤pH值、物理化学吸附以及生成矿物沉淀等作用,可以促进污染土壤中的Cd、Pb由活性高的交换态向活性低的残渣态转化,从而显著降低Cd、Pb的生物有效性和迁移能力。添加钝化剂可以显著提高水稻各部位的产量,稻谷和稻草的最大增产率分别为34.3%和26.6%;钝化剂复配处理对水稻的增产作用明显优于单一处理。施用钝化剂可以显著降低水稻各部位的Cd、Pb质量分数,最大可使精米的Cd、Pb质量分数分别降低35.8%和40.9%,钝化剂复配处理对水稻吸收Cd、Pb的抑制作用明显优于单一处理,海泡石和磷酸盐复配处理中精米的Cd、Pb质量分数符合国家食品卫生标准要求。综合分析不同钝化处理的增产作用、降低作物Cd、Pb吸收以及土壤Cd、Pb可迁移性的作用可知,海泡石与磷酸盐复配处理对稻田土壤Cd、Pb复合污染的钝化修复效果最佳。     

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     

Effect of acid rain on the fractionation of heavy metals and major elements in contaminated soils

Acid rain is a serious environmental problem worldwide. In the present study, we investigated the effect of acid rain (1:1 equivalent basis H₂SO₄:HNO₃) at pH values of 2.0, 4.0 and 7.0 on the fractionation of heavy metals (Cd, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb and Zn) and major elements (K, Na, Ca, and Mg) in contaminated calcareous soils over a 2084 h period. Heavy metals and major elements in soil samples were fractionated before and after 2084 h kinetic release using a sequential extraction procedure. Before kinetic studies the predominant fractions of K, Na, Ca, Mg, Cd and Ni were mainly associated with carbonate fraction (CARB), whereas Fe, Mn and Zn were associated with the Fe–Mn oxide fraction (Fe–Mn oxide). The highest percentage of Pb and Cu were found in the exchangeable (EXC) and organic matter (OM) fractions, respectively. After kinetic study using different simulated acid rain solutions, the major fractions of heavy metals (expect of Cu) and Na was the same as before release. Upon the application of different acid rain solutions, K and Mg were found dominantly in Fe–Mn oxide fraction, whereas Ca was in the EXC fraction. The results provide valuable information regarding metal mobility and indicated that speciation of metals (Cu and Zn) and major elements in contaminated calcareous soils can be affected by acid rain.     

Eco-friendly approach for leaching out heavy metals from sewage sludge

Sewage sludge contains rich organic matter and nutrients essential for the growth of plants but the presence of toxic heavy metals restricts its land application. To overcome this, the study aims an eco-friendly approach for leaching out heavy metals. Sewage sludge from sewage treatment plant, Chennai, India was characterised. The analysis of total heavy metal concentration was done by digesting in nitric acid and different forms were extracted by community bureau of reference sequential method. Heavy metals: As, Cd, Cr, Cr, Ni, Pb and Zn were determined using inductively coupled plasma optical emission spectrometry Perkin Elmer Optima 5300 DV. The experimental set-up for heavy metal leaching was held for five consecutive days at different concentrations of humic acid (0.1%, 0.5% and 1%) at varied pH (5–9). Results revealed that at the end of fifth day at pH 8, 1% humic acid is capable of leaching out 75.5% cadmium, 66.0% nickel, 52.0% lead, 51.2% zinc, 31.2% copper and 8.5% cadmium from sewage sludge. Statistically positive correlation (0.7088) existed between the percentage of heavy metals leached out and the sum of soluble and reducible fractions. Thus, from ecological point of view, humic acid can be used to leach out heavy metals from sewage sludge serving the need in restoration of soil fertility upon land application.