生物炭负载铁前后对复合污染土壤中Cd、Cu、As淋失和形态转化的影响研究

复合污染土壤中Cd、Cu等阳离子重金属与As具有不同的化学性质和迁移转化行为.本研究以负载铁前后的小麦秸秆生物炭作为修复材料,研究酸雨淋溶条件下两者对复合污染土壤中Cd、Cu、As淋失量及赋存形态的影响;通过分析淋滤液pH值、电导率和溶解性有机碳含量等,探讨其可能的作用机制.结果表明,生物炭和负载铁生物炭均显著提高了淋滤液pH值和电导率.溶解性有机碳淋失量在生物炭处理中较对照(CK)处理提高3.4%~15.9%,而在负载铁生物炭处理中则降低27.3%~60.8%.与生物炭不同,负载铁生物炭能够不同程度地降低Cd、Cu和As的淋失,5%施用量下累积淋失量较CK处理分别降低85.7%、19.0%和62.1%.对淋溶后土壤中重金属和As赋存形态进行分析发现,施用生物炭促进了土壤中Cd和Cu由酸提取态向残渣态转化,却使As由无定形及弱结晶铁铝氧化物结合态向专性吸附态转化.负载铁生物炭能够降低土壤中有效态Cd、Cu和As含量,相较于CK处理酸提取态Cd、Cu和非专性吸附态As含量分别减少3.6%~13.4%、7.5%~24.4%和19.0%~58.8%,而可还原态Cd和残渣态Cu、As含量分别增加4.3%~43.3%、2.2%~18.1%和44.9%~53.5%,其中,5%施用量下差异达到显著水平.综合而言,在5%施用量下,生物炭能够降低土壤中有效态Cd、Cu含量,却提高了As的迁移性和有效性;而负载铁生物炭既降低了酸雨淋溶条件下Cd、Cu、As的淋失,还促进了土壤中Cd、Cu、As由有效态向潜在有效态或稳定态转化,是修复重金属和砷复合污染土壤的有效材料.     

生物炭复配海泡石钝化修复弱碱性镉污染土壤

通过大田试验,研究了生物炭复配海泡石对弱碱性土壤镉(Cd)有效性、赋存形态和土壤质量以及Cd在玉米体内吸收累积的影响.结果表明,复配材料表面粗糙且含有纤维状结构,结合了海泡石和生物炭的矿物晶体组成.不同钝化处理降低了土壤Cd的有效性,其中,添加0.2%生物炭+0.2%海泡石时土壤有效态Cd含量由0.38 mg·kg^-1下降至0.25 mg·kg^-1,Cd赋存形态由活性较高的可交换态和碳酸盐结合态转化为更稳定的残渣态.施用不同复配比的生物炭和海泡石后,显著降低了玉米各部位Cd含量,与对照相比,3种玉米籽粒中Cd含量分别下降了37.14%～40.55%(蠡玉16)、59.46%～68.78%(郑单958)和40.94%～47.84%(三北218).添加钝化材料较对照处理显著升高了土壤可溶性有机碳含量、土壤脲酶、碱性磷酸酶和过氧化氢酶活性.其中,0.2%生物炭+0.2%海泡石处理对土壤脲酶和碱性磷酸酶活性提升效果最好,0.2%生物炭+0.5%海泡石处理对土壤过氧化氢酶活性提升效果最好.综合考虑,施用0.2%生物炭+0.2%海泡石复配材料对弱碱性Cd...     

氮素抑制剂对水稻吸收转运镉的影响

在典型镉(Cd)污染稻田上,采用田间小区试验研究脲酶抑制剂N-丁基硫磷酰三胺(NBPT)和硝化抑制剂双氢胺(DCD)与尿素同步基施对土壤氯化钙提取态Cd(CaCl₂-Cd)、根表胶膜Cd和水稻各部位Cd含量的影响.结果表明:与对照相比,NBPT、DCD和NBPT+DCD处理均在一定程度上降低土壤CaCl₂-Cd含量,NBPT+DCD处理CaCl₂-Cd含量显著降低15.0%.NBPT与NBPT+DCD处理提高了水稻根表胶膜量.NBPT+DCD处理稻米Cd含量显著降低18.4%,Cd由根向稻米的转运系数(TF_米/根)、茎向叶的转运系数(TF_叶/茎)和茎向稻米的转运系数(TF_米/茎)分别降低20.0%、40.6%和38.1%.Cd的TF米/根和TF米/茎降低是NBPT和DCD配施降低稻米Cd含量的主要原因.NBPT和DCD与尿素同基施是一种降低稻米Cd含量的有效措施.     

药渣生物炭联合麦饭石对铜镉污染土壤修复研究

期望以板蓝根药渣为原材料制备生物炭,用于修复重金属Cu、Cd污染土壤,实现以废治污。该研究探讨以板蓝根中药渣为原材料制备的生物炭联合天然麦饭石对重金属Cu、Cd污染土壤的钝化修复效果及作用机理,采用室内土壤培养试验,研究钝化剂施加量为2%土壤质量时,500℃下制备的药渣生物炭(BC500)、天然麦饭石(MS)和等质量的生物炭与麦饭石组合钝化剂(BC500+MS)共3种钝化剂处理对重金属Cu、Cd污染土壤p H、土壤养分、铜镉形态的影响。土壤培养30 d研究结果表明,3种钝化剂均能提高土壤pH、土壤养分;施加单一药渣生物炭对铜的钝化效果好于天然麦饭石,但天然麦饭石对镉的钝化比药渣生物炭的效果更优;采用修正BCR三步连续提取法提取不同处理的Cu、Cd形态,与对照值(CK)相比,BC500处理的弱酸可提取态Cu、Cd含量分别降低了9.00%和6.82%,残渣态Cu、Cd含量分别增加了16.08%和16.67%;MS处理的弱酸可提取态Cu含量较对照无变化,Cd的酸可提取态降低了17.05%,残渣态Cu、Cd含量分别增加7.75%和59.52%;BC500+MS处理的弱酸可提取态Cu、Cd含量分别降低4.44%和26.14%,残渣态Cu、Cd含量分别增加10.16%和78.57%。通过表征分析表明,生物炭对Cu、Cd污染土壤钝化机制是吸附固定和形成沉淀作用,麦饭石对Cu、Cd污染土壤钝化机制主要是吸附作用。     

海泡石对镉污染红壤的钝化修复效应研究

采用盆栽试验,研究了海泡石对土壤pH值,镉(Cd)有效态含量以及对菠菜的生物量与品质安全性的影响.结果表明,在1.25、2.5和5mg.kg-1Cd污染土壤中,投加海泡石显著地提高土壤pH值(p<0.05).土壤有效态Cd含量则随海泡石投加量的增加而降低,与未投加海泡石处理相比,分别减少了11.0%～44.4%、7.3%～23.0%和4.1%～17.0%.施加海泡石缓解了Cd对菠菜的胁迫效应,植物地上部生物量有所增加,然而海泡石处理显著抑制了菠菜对Cd的吸收,其地上部Cd含量(干重)分别比对照处理下降了78.6%～300.4%、44.6%～169.0%和18.1%～89.3%.在Cd含量为1.25mg.kg-1的土壤中,当海泡石投加量≥1%时,菠菜可食部Cd含量(鲜重)低于0.2mg.kg-1(FW)(国家食品中污染物限量标准Cd含量阈值,GB2762—2005);而在2.5和5mg.kg-1Cd污染土壤中,当海泡石投加量达到5%时,菠菜可食部Cd含量才满足污染物预防品种的Cd含量标准,可以安全食用.     

模拟酸雨下土壤中铜、镉行为及急性毒性效应

本文论述模拟酸雨下红壤、黄棕壤和黑土中Cu、Cd行为及急性毒性效应.试验表明:(1)模拟酸雨对添加性土壤Cu、Cd的淋溶有一定的影响,随着降水酸度的增大,土壤中Cu、Cd的淋出量增加,但增加的程度与土壤类型、添加金属的浓度和种类有关,相同酸度下,红壤中Cu、Cd的淋出量远大于黄棕壤和黑土,淋出率随着沉降酸度而改变的程度也最显著,酸雨对黑土中Cu、Cd淋溶影响最小.Cd对酸雨淋溶的敏感性大于Cu.(2)模拟酸雨对土壤中Cu、Cd形态影响较为明显,随着酸雨pH的降低,黄棕壤和黑土中部分Cu、Cd形态明显地向着交换态转化,红壤中部分Cu、Cd形态明显地向着水溶态转化.(3)模拟酸雨对土壤中Cu、Cd的生物毒性影响很大,但这种影响同时又受土壤类型相当大的制约,红壤中毒性影响最大,黑土中毒性影响最小,表明三类土壤的抗酸能力顺序为黑土>黄棕壤>红壤.     

生物炭、蒙脱石及其混合添加对复合污染土壤中重金属形态的影响

本文以采自湖南临湘某重金属复合污染的土壤为研究材料,采用室内培养方法,将生物炭(BC)和蒙脱石(MM)按1%、2%、5%单独添加,以及将二者混合添加(1%+1%),通过BCR连续提取法,研究不同钝化剂对复合污染土壤重金属形态变化的影响.结果表明,生物炭处理显著降低了Cu、Pb和Cd的有效态含量.蒙脱石处理中,MM5%处理使Cu、Pb、Zn、Cd的弱酸提取态含量分别降低了27.6%、19.2%、25.6%、19.2%.混合钝化剂处理使Cu、Pb、Zn、Cd的弱酸提取态含量分别降低了15.8%、15.9%、13.1%、12.0%,残渣态含量分别增加了39.0%、110.1%、9.6%、62.5%,显著降低了4种元素的移动性.蒙脱石钝化效果整体优于生物炭,两者结合使用效果更佳.     

雨水入渗淋溶下锌冶炼地块土壤中镉铅的迁移特征

文章以某锌冶炼地块剖面土壤为研究对象,开展了为期30 d的模拟酸雨(pH=4.4)滞水、干湿交替（ADW）和连续淋溶条件下柱淋溶实验,探讨土壤中Cd、Pb的释放迁移及形态转化特征。结果表明,各处理下淋出液Cd和Pb浓度均于淋溶初期第5天达到峰值后下降,Cd浓度峰值范围高达21.7～45.1μg/L,超出《地下水质量标准》(GB/T 14848-2017)Ⅳ类标准限值(10μg/L),且整个淋溶期间滞水处理下淋出液Cd浓度均超标,地下水存在Cd污染风险;Pb浓度峰值范围仅为0.90～2.69μg/L,远低于Pb标准限值(100μg/L)。酸雨淋溶促进表层杂填土层（0～10 cm）土壤Cd和Pb释放迁移,主要累积于下层素填土(15～20 cm),Cd的迁移能力和深度较Pb高。欧共体参比司三步连续提取法结果显示,淋溶后表层土壤Cd和Pb的可交换态占比增加,残渣态占比降低,迁移性增大;浅及深层10～60 cm处土壤中Cd和Pb可交换态含量比例减少,残渣态占比上升,而ADW淋溶处理促进土壤中Cd和Pb向可交换态转化。降雨特别是酸雨淋溶会导致冶炼地块土壤中Cd、Pb的释放和迁移,存在地下水重金属污...     

改性壳聚糖对多重金属污染土壤酸雨淋溶特征

为研究在酸雨条件下改性壳聚糖对多重金属污染土壤的作用机理及环境影响,文章以环氧氯丙烷改性壳聚糖-生物炭复合材料（ECS-B）和原壳聚糖作为稳定剂,通过土柱淋溶实验探讨在模拟酸雨条件下淋出液pH、电导率（EC）和重金属（Cu、Pb、Zn和Cd）含量及形态变化特征,提出了淋溶条件下重金属的累积释放模型。研究表明,相对于对照组,加入ECS-B稳定剂淋出液pH最大升高了1.32;EC最高可达对照组的1.75倍;Cu、Pb、Zn和Cd累积含量明显降低,相比对照组分别下降了82.35%、71.47%、61.88%、90.44%;淋溶前后,各重金属残渣态最高为对照组的2.59倍。土壤中重金属的释放是受多种扩散机制控制的复杂反应过程,ECS-B稳定剂通过增加土壤盐基离子、表面络合、沉淀和离子交换等作用可以抑制酸雨对土壤中重金属的淋溶,有效减少其生态环境风险。     

模拟酸雨对巯基坡缕石修复镉污染土壤的影响

为研究巯基坡缕石在模拟酸雨作用下对土壤Cd的钝化,该文通过开展室内柱淋滤实验,探究模拟酸雨作用下巯基坡缕石对土壤中Cd的淋溶行为、土壤p H及Cd形态分布的影响。结果表明,0.025%的巯基坡缕石可使土壤中DTPA提取态Cd浓度降低40.49%,且不改变土壤的p H值。在模拟酸雨的淋出液体积为1 200 m L(600 mm降雨量)时,对照组(CK)和巯基坡缕石处理组(MPAL)中Cd累积淋出率分别为18.67%和12.60%(pH 5.6)、18.56%和11.62%(pH 4.5)、19.34%和9.67%(pH 3.0);土柱淋出液和淋滤后土壤的pH值分别升高1～2和0.1～0.3个pH单位,淋出液的EC值逐渐降低,在淋出液体积为500 mL(250 mm降雨量)后稳定,同时巯基坡缕石处理组和对照组之间无显著性差异。淋滤后巯基坡缕石处理组土壤中的全Cd浓度高于对照组,DTPA提取态Cd浓度低于对照组,且在不同土层之间存在差异。模拟酸雨淋滤后,与对照酸雨(CK-pH 5.6)相比,典型酸雨(CK-pH 4.5)和强酸雨(CK-pH 3.0)淋滤后土壤中的DTPA可提取态Cd浓度和可交换态Cd含量分别升高5.94%和31.91%、12.64%和39.30%,增加Cd在土壤中的迁移能力。与对照组相比,巯基坡缕石处理组土壤中可交换态和碳酸盐结合态Cd含量分别降低16.77%和25.13%(MPAL-pH 5.6)、14.73%和23.60%(MPAL-pH 4.5)、1.97%和25.51%(MPAL-pH 3.0),铁锰氧化物结合态和有机结合态Cd含量分别升高57.86%和26.52%(MPAL-pH 5.6)、69.36%和44.23%(MPAL-pH 4.5)、67.70%和53.83%(MPAL-pH 3.0),在酸雨作用下巯基坡缕石可增加土壤中Cd的稳定形态,降低Cd的迁移能力。研究表明:巯基坡缕石在模拟酸雨作用下钝化土壤Cd的效果比较稳定,是一种在南方酸雨区具有良好应用潜力的钝化材料。     

In situ stabilization remediation of cadmium contaminated soils of wastewater irrigation region using sepiolite

The effects of immobilization remediation of Cd-contaminated soils using sepiolite on soil pH, enzyme activities and microbial communities, TCLP-Cd (toxicity characteristic leaching procedure-Cd) concentration, and spinach (Spinacia oleracea) growth and Cd uptake and accumulation were investigated. Results showed that the addition of sepiolite could increase soil pH, while the TCLP-Cd concentration in soil was decreased with increasing sepiolite. The changes of soil enzyme activities and bacteria number indicated that a certain metabolic recovery occurred after the sepiolite treatments, and spinach shoot biomass increased by 58.5%-65.5% in comparison with the control group when the concentration of sepiolite was ≤qslant 10 g/kg. However, the Cd concentrations in the shoots and roots of spinach decreased with an increase in the rate of sepiolite, experiencing 38.4%-59.1% and 12.6%-43.6% reduction, respectively, in contrast to the control. The results indicated that sepiolite has the potential for success on a field scale in reducing Cd entry into the food chain.     

改良剂对污染土壤上蔬菜生长及吸收重金属的影响

通过盆栽试验研究了石灰、钙镁磷肥、海泡石3种改良剂对重金属As、Cd、Pb和Zn复合污染土壤上蔬菜生长及其吸收重金属的影响,并表征了土壤有效态重金属含量、pH及脲酶活性等指标变化。研究结果表明,施加石灰和钙镁磷肥可以促进蔬菜生长,其中,石灰处理下小白菜生物量较对照提高了99.0%;石灰和钙镁磷肥处理下,西红柿茎叶生物量分别比对照提高了80.7%和82.3%。施用改良剂提高了土壤pH和脲酶活性,土壤有效态重金属含量不同程度降低,特别是海泡石的后期修复效果明显。与对照相比,石灰和钙镁磷肥处理显著降低小白菜叶中As含量,明显抑制西红柿茎叶对As、Cd和Pb的吸收(p<0.05);施加石灰明显降低小白菜叶中Cd和Pb含量(p<0.05)。然而,海泡石对抑制蔬菜吸收重金属的效果不明显。石灰和钙镁磷肥能有效抑制重金属从蔬菜根部向地上部转运,可作为重金属污染土壤上种植农作物优先考虑施用的改良剂。     

负载磷酸盐生物质炭材料对重金属复合污染土壤的稳定化机制研究

为探讨负载磷酸盐生物质炭材料对重金属复合污染土壤中共存重金属的稳定化效果和迁移转化特征,以玉米秸秆和小麦秸秆为原材料,负载磷酸盐后在600 °C下无氧热解制备两种生物质炭材料,并将其用于重金属复合污染土壤中进行稳定化批处理试验. 结果表明:负载磷酸盐的玉米秸秆和小麦秸秆生物质炭材料可通过增加土壤中无定形铁、铝氧化物的含量而促进其对Cd的吸附,且负载磷酸盐后玉米秸秆生物质炭材料对土壤中无定形氧化物含量的增幅和游离态氧化物含量的降幅高于小麦秸秆生物质炭;同时,两种生物质炭材料均显著提高了土壤铁的活化度,进而有效控制了土壤重金属的生物有效性. 添加不同比例(如5%、10%和15%)的负载磷酸盐生物质炭均可降低土壤中Pb、Cd、Zn和Cu的迁移风险,并促进Pb的酸可提取态、铁锰结合态向有机结合态和残渣态转化,以及Cd、Zn和Cu的酸可提取态向残渣态转化. 两种负载磷酸盐生物质炭材料均可有效降低重金属的浸出浓度,10%及以上的添加量均可使Pb的浸出浓度降低98%以上. 15%的负载磷酸盐玉米秸秆生物质炭可使Cd和Zn的浸出浓度分别降低89%和47%,而15%的负载磷酸盐小麦秸秆生物质炭可使Cu的浸出浓度降低56%. 研究显示,施用10%~15%的负载磷酸盐生物质炭材料可显著降低重金属复合污染土壤中Pb和Cd的潜在环境风险,对矿区重金属污染土壤的安全利用具有参考和指导意义.      

不同土壤调理剂对土壤镉和邻-苯二甲酸酯迁移转化影响

有机无机复合污染是目前普遍的土壤污染方式,镉是土壤污染中最主要的无机元素,因地膜的广泛使用,使得邻-苯二甲酸酯成为土壤中主要的有机污染物.故采用盆栽试验,以西南地区紫色土为供试土壤,小白菜为指示生物,分别添加不同含量梯度的镉（Cd）和邻-苯二甲酸（2-乙基己基）酯（DEHP）组成单一污染和复合外源污染模拟试验,研究钾长石粉、牡蛎壳粉、生物炭粉、氧化钙、碳酸钾和磷酸钙这6种常见土壤调理剂对污染土壤中镉形态及DEHP含量、小白菜中镉及DEHP吸收的影响.随后研究了生物炭添加量对污染土壤中镉和邻-苯二甲酸酯迁移转化的影响,选择对照土壤、Cd污染土壤和DEHP污染土壤复合污染为研究对象,通过盆栽试验研究了0%、0.5%、1%、3%和5%（质量分数）生物炭对污染土壤Cd形态和DEHP含量的影响.结果表明Cd-DEHP复合污染紫色土修复的最优土壤调理剂是生物炭.经过综合考虑,生物炭添加量为3%时,复合污染紫色土土壤的修复效果较好,且生长于土壤中的指示生物不受抑制.     

Cu和Cd复合重金属污染土壤修复后对地下水的安全性研究

以修复前污染土壤为对照,对化学固化修复后的铜(Cu)、镉(Cd)复合重金属污染土壤进行了模拟酸雨淋溶实验和SPLP浸出实验,研究了修复后土壤中Cu、Cd的释放特征,应用模糊综合评级法,评价了修复后土壤对地下水安全的风险级别。在十年酸雨淋溶下,污染土壤Cd释放总量为14.06 mg,Cu为7.27 mg,对地下水安全的风险级别为11;修复后土壤中的Cu和Cd 10年释放总量都为0,对地下水安全的风险级别为1。Cu、Cd复合重金属污染土壤经化学固化修复后对地下水的风险较低。     

污灌区镉污染土壤钝化修复及其生态效应研究

采用盆栽试验,研究了海泡石对Cd污染污灌区土壤的钝化修复效应及其对土壤环境质量的影响.结果表明,施用海泡石显著地降低了土壤有效态Cd含量(P<0.05),可交换态Cd比例下降了0.8%~3.8%,而残渣态Cd比例增加了0.5%~9.8%.投加海泡石明显地促进菠菜生长,与对照相比,地上部和根部干重分别增加了0.94~2.11倍和1.63~5.21倍.添加海泡石后,土壤过氧化氢酶、脲酶和蔗糖酶的活性分别增加了5.1%~15.4%、14.2%~28.8%和23.5%~34.0%,细菌和真菌的数量分别增加了15.5%~91.7%和45.6%~96.5%.菠菜体内Cd含量、富集系数和转移系数随土壤中海泡石添加量的增加而降低,与对照相比,地上部和根部Cd含量分别降低了19.9%~45.6%和51.2%~70.2%,且在海泡石投加浓度达到5%时,菠菜可食部Cd含量达到国家食品卫生标准的要求.     

胡敏酸改性膨润土钝化污染土壤Pb&Cd及机理

通过盆栽试验,探讨了胡敏酸改性膨润土对重金属铅、镉污染土壤的钝化效果及机理。结果表明,铅、镉污染土壤中施加胡敏酸改性膨润土能显著降低小白菜中Pb、Cd的含量,在添加Cd(3 mg/kg)/Pb(250 mg/kg)污染土壤和Cd(1 0 mg/kg)/Pb(5 00 mg/kg)污染土壤上小白菜地上部分Pb含量分别比对照降低19.08%和47.91%,Cd含量分别比对照降低9.79%和14.89%。土壤本身对添加的重金属Pb/Cd有一定的耐受力和自我净化能力,在添加重金属后,添加的Pb/Cd元素大部分直接转化为较为稳定的碳酸盐结合态和铁锰氧化结合态。相关性分析显示小白菜的鲜重与小白菜Pb/Cd含量极显著负相关,进一步说明胡敏酸改性膨润土是通过提高小白菜的生物量,从而降低Pb/Cd在小白菜中的含量。     

石灰对生物炭和腐殖酸阻控水稻Cd吸收的效应

采用田间试验,研究了石灰-生物炭和石灰-腐殖酸两种联合修复剂及其不同施用量对酸性土壤中稻米Cd含量、产量和品质的影响,并对不同处理修复效果进行综合评估.结果表明,两种联合修复剂能显著降低稻米Cd含量17.39%~45.96%,降低土壤有效Cd含量18.29%~29.88%,.生物炭、腐殖酸施用量分别为5000,6000kg/hm²时,稻米Cd的降低效果最佳.石灰-生物炭处理中,降低稻米Cd含量的主要因子为土壤pH和土壤有效Cd含量（P<0.05）,而石灰-腐殖酸处理则为土壤有机质含量与土壤有效Cd含量（P<0.05）.施加修复剂后稻米产量可达6637~7890kg/hm²,直链淀粉含量达到19.47%~27.26%;当腐殖酸施用量为7500kg/hm²时可使稻米产量提高10.97%,而石灰-生物炭处理对稻米产量无显著影响;采用层次分析法确定了稻米Cd含量、稻米产量、稻米品质和修复费用在修复效应评估中所占权重为0.608、0.150、0.102、0.140,综合评估结果显示土壤-水稻系统Cd阻控效应的联合修复技术为：在施用1200kg/hm²石灰的基础上同时施加6000kg/hm²腐殖酸.     

Mobility and speciation of Cd,Cu,and Zn in two acidic soils affected by simulated acid rain

Through a batch experiment, the mobility and speciation of heavy metals(Cd, Cu, Zn) in two acidic forest soils from Hunan Province were studied. The results showed that the release and potential active speciation of Cd, Cu, and Zn in the tested contaminated red soil(CRS) and yellow red soil(CYRS) increased significantly with pH decreasing and ion concentrations increasing of simulated acid rain, and these effects were mainly decided by the pH value of simulated acid rain. Cd had the highest potential nsk on the environment compared with Cu and Zn. Cd existed mainly in exchangeable form in residual CRS and CYRS, Cu in organically bound and Mn-oxide occluded forms, and Zn in mineral forms due to the high background values.