pH和水溶性有机质对苏打盐碱土壤吸附解吸汞的影响

苏打盐碱土壤是一种具有特殊理化性质的土壤。采用1次平衡法,研究不同pH和水溶性有机质(DOM)含量对苏打盐碱土壤吸附解吸Hg的动力学特征。结果表明:随着平衡溶液pH的增加,苏打盐碱土对Hg的吸附量呈现先升高后降低的趋势,其中最大吸附量出现在pH为3.5~5.5;对Hg的解吸量呈现先降低后升高的趋势,最小解吸量出现在pH为4.5~6.0。DOM对不同浓度Hg的吸附、解吸特征影响不一,当平衡溶液Hg浓度低于10 mg/L,DOM的增加显著降低土壤对Hg的吸附量;而当平衡溶液Hg浓度升高,DOM的增加反而促进Hg的吸附。当平衡溶液ρ(DOM)<100 mg/L时,DOM的增加对土壤中Hg的解吸起促进作用。苏打盐碱地土壤具有强碱性、低有机质的特性,不利于Hg在土壤中的存留。     

冻融作用对土壤镉动力学吸附解吸的影响

为了研究冻融作用对土壤镉吸附解吸过程的影响,采用人工控温、室内培养方法对土壤进行冻融处理,并通过土壤镉动力学吸附解吸试验,分析了土壤对镉的吸附解吸量、吸附解吸率及吸附解吸速率.结果表明,冻融作用能够促进土壤对外源镉的吸附,镉的吸附量、吸附率和吸附速率均随着冻融次数的增加而增加.同时,冻融作用能减缓土壤对镉的解吸,随着冻融次数的增加,土壤对镉的解吸速率和解吸率降低,土壤镉解吸速率的下降率随冻融次数的增加而增大.     

环境材料对污染土壤中Pb、Cd和As的吸附解吸研究

通过模拟实验考察了环境材料沸石(FS)和蛇纹石(SS)在不同pH值下对土壤Pb、Cd、As的吸附与解吸结果,探索环境材料对土壤重金属的固化效果。结果表明:对于Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)污染土壤,土壤吸附量随pH升高而增加;在酸性条件下,SS促进土壤对Pb(Ⅱ)的吸附;在碱性条件下,FS促进土壤对Cd(Ⅱ)的吸附;同时SS与FS使土壤对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的解吸量大幅度降低。SS促进土壤对AsO-2的吸附,但该吸附量与pH变化无关;SS对AsO-2的解吸量影响不大,且该解吸量随pH升高而升高。SEM分析可知,FS与SS吸附重金属后形态变化显著。可见所用的环境材料对重金属Pb、Cd、As有明显的固化作用。     

去除氧化铁对Al在土壤中吸附-解吸的影响

用连二亚硫酸钠-柠檬酸钠-碳酸氢钠(DCB)法研究了去除土壤中的氧化铁后Al的吸附-解吸特征的变化情况.结果表明,在pH值<4.5条件下,去除氧化铁可使土壤对Al的吸附量有所增加,这种变化在赤红壤中尤为明显;而此后随pH值的升高,原土和去铁土对Al的吸附量基本相等.造成该现象的原因可归纳为去除氧化铁能降低土壤的电荷零点(ZPC)和增加土壤表面负电荷的数量,从而增强了土壤表面与离子之间的静电引力.另一方面,去除氧化铁后Al的解吸量也增加.其原因是与原土相比,去铁土吸附Al的机理中包含有部分静电吸附,这从离子强度对去铁土吸附Al的影响实验能得到较好的验证,因为在pH值<4.5时,提高离子强度将降低Al的吸附量,用高岭石做参考材料时也发现了类似的现象.     

钙镁磷肥对土壤中镉形态转化与水稻吸镉的影响

酸性镉污染水田施用不同用量的钙镁磷肥的田间试验表明:土壤中交换态镉的分配系数随钙镁磷肥用量的增加而降低,呈显著负相关(r,-0.9314);碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态镉的分配系数则呈显著正相关(r,0,9395)。而土壤中有效态镉含量与钙镁磷肥用量则呈显著负相关(r,-0.8853)。镉污染水田一次性投加高量钙镁磷肥后,可使土壤pH显著升高,交换态镉分配系数明显下降,碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态镉分配系数明显升高,导致土壤中有效态镉含量大幅度下降,从而大大减少水稻植株的吸镉量。     

pH值对红壤和黄土中铊的吸附-解吸特征的影响

研究了不同pH条件下红壤和黄土对毒害重金属铊的等温吸附-解吸行为,结果表明,Tl+在红壤和黄土中的吸附量均受pH值影响明显。红壤中,在pH=2时吸附量最小,吸附率为3%,吸附量和吸附率随着pH的升高而增加,在pH=10时,吸附量为89.93 mg/kg,吸附率为61.3%;黄土中,pH从4增加到6时,吸附率增加明显,从14%骤升至71.2%,pH=10时,最大吸附量为139.67 mg/kg,吸附率最大为83.8%。红壤和黄土的吸附都符合Langmuir和Temkin方程。解吸过程中,pH=2时,红壤和黄土的解吸率最高,并且解吸率随着初始浓度的增加而增大,最大分别达到78.6%和85.2%,同等条件下,黄土的解吸率高于红壤;在pH=4～10,红壤的解吸有一定的滞后现象,而黄土解吸量随吸附量的增加近似线性增加,无明显滞后现象。     

pH对镉在土水系统中的迁移和形态的影响

研究了４种红壤和水体系中ｐＨ对镉的迁移影响．结果表明：镉在土水体系中的迁移是一快反应过程，４种土壤对镉的吸附量随土水系统中ｐＨ的变化，可分为３个区域，即低吸附量区、中等吸附区，以及强吸附和沉淀区，在中等吸附区镉吸附量与ｐＨ呈正相关；ｐＨ６以下被吸附的镉中生物有效态镉量随ｐＨ的升高而增加，ｐＨ６以上被吸附的镉中生物有效态镉量随ｐＨ升高而降低．石灰导致镉毒性降低的主要原因是ｐＨ＞７５时镉主要以粘土矿物和氧化物结合态及残留态形式存在．     

粒级、pH和有机质对汞在松花江沉积物表面吸附-解吸的影响

为进一步揭示汞在松花江沉积物表面的环境行为,通过模拟实验,研究粒级、pH和溶解性有机质(DOM)对汞在松花江沉积物表面吸附-解吸量的影响.结果表明,不同粒级沉积物的吸附能力差别较大,本实验条件下,沉积物粒级越小,其吸附能力越强.在各种浓度的实验设计组中均有:pH由3.5升高至4.5时,吸附量增加,当pH4.5时,随pH的继续升高吸附量开始降低;沉积物中汞的解吸量随pH的增加呈先下降后上升的趋势变化,各体系的最小值均出现在pH5.柠檬酸对沉积物吸附汞的影响以抑制作用为主,其抑制作用强度与吸附体系中汞浓度有关;柠檬酸对解吸量的影响也比较明显,随着柠檬酸浓度的增加,对沉积物中汞解吸作用的影响表现为促进-抑制-稳定的变化趋势.因此,以上因素对汞在沉积物表面吸附-解吸的影响较大,在进行河流汞污染控制及突发污染事件处理时,有必要充分考虑以上因素的影响.     

砷酸根对砖红壤中铜吸附和解吸影响的初步研究

研究了加砷酸根对砖红壤吸附铜及随后吸附性铜的解吸的影响.结果表明,加砷后土壤对铜的吸附量和解吸量均增加.随砷加入量的增加,土壤对铜的吸附量和吸附性铜的解吸量均增加.在pH值为3 4至5 2范围内,砷对铜吸附的促进作用随pH值的增加而增加,约在pH值为4 5时达最大,然后逐渐减小.表面电荷的测定结果和铜的解吸实验结果均说明砷酸根主要通过自身的吸附来增加土壤的表面净负电荷,从而增加土壤对铜的吸附量.     

不同温度下烧制的秸秆炭对可变电荷土壤吸附 Pb(Ⅱ)的影响

研究了添加花生秸秆炭和稻草炭对2种可变电荷土壤的pH和吸附Pb(Ⅱ)的影响,结果表明,添加生物质炭使土壤pH提高了1.04～3.00个单位,且土壤pH增加幅度随生物质炭制备温度的升高而增加.等温吸附实验的结果表明,添加生物质炭增加了Pb(Ⅱ)在可变电荷土壤表面的吸附量,当Pb(Ⅱ)初始浓度为2 mmol.L-1时,Pb(Ⅱ)的吸附量提高了12.6%～57.6%.土壤对Pb(Ⅱ)的吸附量随体系pH升高而增加.Freundlich方程和Langmuir方程可以很好地拟合添加生物质炭后2种土壤对Pb(Ⅱ)的吸附等温线,且Freundlich方程拟合效果更好,r值均在0.94以上.从Freundlich和Langmuir方程中表征吸附容量的k和Qm结果可以看出,花生秸秆炭促进Pb(Ⅱ)吸附的效果优于稻草炭,400℃下制备的生物质炭促进2种土壤吸附Pb(Ⅱ)的效果优于300℃和500℃下制备的生物质炭.解吸实验结果表明,添加秸秆炭处理土壤表面吸附Pb(Ⅱ)的解吸量高于对照处理,但解吸量远低于吸附量,说明生物质促进土壤吸附Pb(Ⅱ)的机制涉及静电吸附和非静电吸附.     

天然和热活化蛏子壳粉对污染土壤中Cd赋存形态的影响

为实现对Cd污染农田土壤的安全利用,通过室内培养试验,阐明天然蛏子壳粉、600℃热活化蛏子壳粉和800℃热活化蛏子壳粉在不同添加比例下对外源污染棕壤土中Cd赋存形态随时间变化的影响.结果表明,土壤pH随蛏子壳粉添加量的增加而增加,且不同蛏子壳粉在同一添加比例下随培养时间延长呈平稳下降趋势,但都明显高于对照.在整个培养期间,可交换态Cd呈现先升高后降低的趋势,同时各处理不同程度地提高了碳酸盐结合态、铁锰结合态、有机结合态和残渣态Cd的含量.培养60 d后,各处理组对Cd形态转化的贡献率为800℃热活化蛏子壳粉>600℃热活化蛏子壳粉>天然蛏子壳粉,且三者使土壤中可交换态Cd含量分别降低了52.0%~67.1%、40.7%~45.7%、33.6%~43.6%.由土壤pH与土壤可交换态Cd含量的相关性分析表明,在培养5 d时,二者呈显著负相关关系,其余时期均呈极显著负相关关系.土壤pH是影响重金属离子发生吸附、解吸、络合和共沉淀的重要因素.研究显示,蛏子壳粉对污染土壤中Cd在有效性和形态转化方面起到一定的积极作用,从而为Cd污染土壤的修复利用提供了新的思路.      

溶解性有机质强化棉花修复镉污染土壤

为探究溶解性有机质(DOM)对棉花修复镉(Cd)污染土壤的影响,通过盆栽试验研究棉花秸秆溶解性有机质(CM)和农家肥溶解性有机质(FM)在3种外源Cd(mg·kg-1)添加含量为0(C0)、5(C5)和10(C10)下对土壤有效态Cd含量、棉花生物量、光合作用参数和Cd积累的影响.结果表明,CM和FM施入能提高土壤有效...     

Interactions of zinc and cadmium toxicity in their effects on growth and in antioxidative systems in tomato plants （Solanum lycopersicum）

The interaction between zinc and cadmium was investigated in tomato plants (Solanum lycopersicum). Ten-day-old seedlings were treated with 10 mol/L CdCl2 associated to di erent concentrations of ZnCl2 (10, 50, 100, and 150 mol/L). Zn supply clearly reduced Cd accumulation in leaves and simultaneously increased Zn concentration. Cd induced oxidative stress in leaves as indicated by an increase in thiobarbituric acid-reactive substances (TBARS) level and chlorophyll breakdown. Furthermore, compared with control, Cdtreated plants had significantly higher activities of superoxide dismutase (SOD, EC 1.15.1.1), whereas, catalase (CAT, EC 1.111.1.6), ascorbate peroxidase (APX, EC 1.11.1.11), and glutathione reductase (GR, EC 1.6.4.2) activities were significantly suppressed by Cd addition. Zn supplementation, at low level, restored and enhanced the functional activity of these enzymes (SOD, CAT, APX and GR) as compared to Cd-alone-treated plants. The beneficial e ect of adequate Zn level on Cd toxicity was confirmed by a significant decrease in TBARS level and restoration of chlorophyll content. However, when Zn was added at high level in combination with Cd there was an accumulation of oxidative stress, which was higher than that for Cd or excess Zn alone treatments. These results suggested that higher Zn concentrations and Cd are synergistic in their e ect on plant growth parameters and oxidative stress.     

土施和喷施锌肥对镉低积累油菜吸收镉的影响

采用盆栽试验,研究了土施和喷施不同用量Zn SO4对镉(Cd)低积累油菜生长、Cd吸收及微量元素含量的影响,并通过分析Cd在油菜体内的累积分配规律及土壤Cd有效性变化来揭示其作用机理.结果表明,土施锌(Zn)肥可以显著提高Cd低积累油菜的地上部生物量,最大可使其比对照处理增加71.4%;而喷施Zn肥对Cd低积累油菜地上部生物量没有显著影响.土施和喷施Zn肥都可显著降低Cd低积累油菜的地上部Cd含量,最大降幅为41.4%;在Zn肥用量相差8~10倍的情况下,二者降低油菜地上部Cd含量的效果无显著差异.土施Zn肥可使Cd低积累油菜地上部Cu和Fe含量显著升高,而喷施Zn肥对其没有显著影响,土施和喷施Zn肥都使Cd低积累油菜地上部Mn含量显著降低.土施Zn肥可显著提高土壤有效态Zn含量,但对土壤有效Cd含量没有显著影响;土施和喷施Zn肥可以显著降低油菜根部Cd净吸收量和Cd转运系数,油菜地上部Cd含量与根部Cd净吸收量呈显著的正相关关系(p0.01),而与Cd转运系数无显著的相关性,这表明施用Zn肥降低油菜地上部Cd含量主要是由于抑制根部Cd吸收引起的.总之,喷施Zn肥是调控Cd低积累油菜安全生产的较好措施.     

Interactions of zinc and cadmium toxicity in their effects on growth and in antioxidative systems in tomato plants (Solanum lycopersicum)

The interaction between zinc and cadmium was investigated in tomato plants (Solanum lycopersicum). Ten-day-old seedlings were treated with 10 μmol/L CDC12 associated to different concentrations of ZnC12 (10, 50, 100, and 150 μmol/L). Zn supply clearly reduced Cd accumulation in leaves and simultaneously increased Zn concentration. Cd induced oxidative stress in leaves as indicated by an increase in thiobarbituric acid-reactive substances (TBARS) level and chlorophyll breakdown. Furthermore, compared with control, Cdtreate plants had significantly higher activities of superoxide dismutase (SOD, EC 1.15.1.1), whereas, catalase (CAT, EC 1.111.1.6),ascorbate peroxidase (APX, EC 1.11.1.11), and glutathione reductase (GR, EC 1.6.4.2) activities were significantly suppressed by Cd addition. Zn supplementation, at low level, restored and enhanced the functional activity of these enzymes (SOD, CAT, APX and GR) as compared to Cd-alone-treated plants. The beneficial effect of adequate Zn level on Cd toxicity was confirmed by a significant decrease in TBARS level and restoration of chlorophyll content. However, when Zn was added at high level in combination with Cd there was an accumulation of oxidative stress, which was higher than that for Cd or excess Zn alone treatments. These results suggested that higher Zn concentrations and Cd are synergistic in their effect on plant growth parameters and oxidative stress.     

控源及改良措施对稻田土壤和水稻镉累积的影响

为研究稻草移除/还田、截断大气沉降、清洁水灌溉和石灰调控等途径对土壤和水稻镉(Cd)累积的影响,于2016年4~10月在湘潭、醴陵和株洲选择典型Cd污染稻田开展田间小区综合试验.结果表明,各处理对土壤Cd总量无显著影响.石灰调控下土壤pH平均提高了0.87个单位,土壤中有效态Cd含量平均降低了33.7%,水稻根、茎叶和糙米Cd积累量分别降低了47.9%、46.7%和54.8%,水稻根、茎叶和糙米Cd富集系数均显著低于对照;清洁水灌溉和截断大气沉降对土壤pH的影响整体略呈上升趋势,分别上升了0.44和0.49个单位,土壤有效Cd含量分别降低了18.2%和14.5%,水稻根、茎叶和糙米Cd积累量比对照分别降低了32.6%、24.2%、18.0%和17.6%、11.3%、25.4%.然而,稻草还田对晚稻土壤pH影响情况不明显,但土壤中有效态Cd含量上升了6.1%,水稻植株Cd积累量也整体呈上升趋势.上述研究结果表明,通过施用灌溉清洁水和截断大气沉降源、稻草移除、石灰等措施可以确保中轻度Cd污染稻田水稻安全利用.     

Interaction of Cd and citric acid, EDTA in red soil

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＣａｄｍｉｕｍ,ｅｘｉｓｔｅｄｉｎａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌｓｏｉｌｏｒｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｓｙｓｔｅｍｓ,ｃｏｍｅｓｆｒｏｍｔｗｏｍａｉｎｓｏｕｒｃｅｓｉｎｃｌｕｄｉｎｇｎａｔｕｒａｌｐｒｏｃｅｓｓａｎｄａｎｔｈｒｏｐｏｇｅｎｉｃａｃｔｉｖｉｔｙ.Ｃａｄｍｉｕｍｆｒｏｍｔｈｅｌａｔｔｅｒｏｎｅｍｏｓｔｌｙａｐｐｅａｒｅｄｏｎｓｏｉｌｓｕｒｆａｃｅｔｈｕｓｉｔｉｓａｇｒｅａｔｔｈｒｅａｔｔｏｈｕｍａｎｂｅｉｎｇｓ,ａｎｉｍａｌｓａｎｄｐｌａｎｔｓ(Ｎａｉｄｕ,1998;Ｐｕｌｓ,1991).…     

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,将生物质炭输入到磷素富集的中、轻度Cd污染土壤中,能够同时实现土壤中重金属Cd钝化和磷素活化的双重功能;且在不额外使用磷素化肥的条件下,种植弱吸收低积累Cd的蔬菜作物基因型,既可以保证可食部位生物量增加,也可以使其可食部位重金属Cd含量满足食品安全国家标准.     

生物炭和鸡粪对镉低积累油菜吸收镉的影响

采用田间试验,研究在污灌菜地上施用生物炭和鸡粪对镉低积累油菜生长和镉吸收的影响,并通过重金属形态分析探讨其作用机理.结果表明,施用添加剂可提高油菜地上部产量,高剂量生物炭和鸡粪复配处理增产效果最佳,最大增产率为174%.施用添加剂可显著降低油菜地上部镉含量,其中,高剂量生物炭和鸡粪复配处理降低效果最佳,最大降低率为72.0%,使所有供试品种地上部镉含量满足食品安全标准要求.施用添加剂可显著降低土壤TCLP提取态镉含量,最大降低率为36.5%.施用生物炭和鸡粪促进土壤镉由活性高的可交换态向活性低的有机结合态或残渣态转化,从而显著降低镉的生物有效性和可迁移性.以上结果表明,种植镉低积累品种同时施用生物炭和鸡粪可以满足油菜在镉污染土壤上安全生产的需要.     

增施硅肥情况下化肥减施对水稻产量及镉吸收的影响

镉（Cd）污染稻田土壤已经严重威胁到粮食安全,常规化肥的滥用不仅会使土壤理化性质发生改变,还会造成土壤重金属污染.因此,为缓解水稻Cd胁迫、促进常规化肥的合理施用,分别在化肥全施和减施化肥30%的基础上,研究增施不同浓度Si肥对湖南省平江县和临武县两试验点水稻产量、品质以及土壤有效态Cd、Si和水稻Cd、Si含量的影响.与各自对照相比,增施Si肥300~600 kg/hm2使得平江县和临武县两试验点:①水稻产量和品质显著提升,化肥全施条件下水稻分别增产917.8~1 643.1和1 003.3~1 503.4 kg/hm2;减肥30%条件下,水稻分别增产1 037.9~1 345.0和1 209.1~1 834.9 kg/hm2.②化肥全施和减肥30%条件下水稻成熟期土壤有效态Cd分别显著下降10.5%~22.1%和14.1%~27.0%;有效态Si含量分别显著上升4.0%~7.0%和0.1%~27.2%,土壤有效态Cd含量和有效态Si含量呈显著负相关（P < 0.05）.③不同处理下水稻糙米和茎叶Cd含量显著降低,而水稻糙米和茎叶的Si含量显著提高;在化肥全施条件下,随着Si肥用量的增加,两试验点糙米Cd含量降低11.7%~39.2%,减肥30%条件下糙米Cd含量降低29.5%~57.2%.土壤有效态Cd含量的下降和Si在水稻各部位的聚集是阻碍Cd向水稻籽粒运输的主要原因.研究显示,在减肥30%条件下,增施Si肥对降低水稻籽粒Cd含量、提高水稻产量和品质的综合效益较高,这为实现科技部国家重点研究计划"化肥农药减施增效技术应用研究"提供了一条有效解决途径以及有力的技术支持.