改良剂对铜镉污染土壤的修复效果及健康风险评估

为了解磷灰石、石灰、木炭对贵溪冶炼厂周边重金属污染土壤的修复效果,通过化学浸出等方法研究了修复后第1年(2010年)和第4年(2013年)土壤中Cu和Cd的可浸出性、有效态(CaCl_2)和生物可给性。结果表明,添加磷灰石、石灰和木炭显著增加了土壤p H值,降低土壤交换性酸和交换性铝含量。改良剂的添加降低了土壤中Cu和Cd的可浸出性和有效态,且磷灰石和石灰处理效果优于木炭,但随着时间推移处理效果减弱。磷灰石和石灰处理1 a后土壤的Cu生物可给性较对照分别降低28.6%和23.1%,Cd生物可给性分别降低21.7%和22.8%,第4年Cu和Cd的生物可给性均有上升趋势。另外,改良剂处理后Cu和Cd的风险系数(QH)均小于1,儿童的风险系数均大于成人。总体上,磷灰石处理在降低Cu和Cd可浸出性、有效态和生物可给性方面具有更好的效果。     

生物表面活性剂和化学螯合剂强化无柄小叶榕修复Cd、Cu重金属污染盐碱地

采用盆栽试验研究海洋细菌和酵母产生物表面活性剂、化学螯合剂对无柄小叶榕(Ficus concinna var.Subsessilis)修复盐碱地重金属Cd、Cu的强化效果.结果表明,强化试验下无柄小叶榕能耐受Cd、Cu胁迫正常生长,且体内重金属含量随生物表面活性剂投加浓度增大而升高,表现为根地上部分;300 mg·kg~(-1)细菌产生物表面活性剂强化下,根部Cd含量最大值为313 mg·kg~(-1),1 mmol·kg~(-1)柠檬酸(CA)-300 mg·kg~(-1)酵母产生物表面活性剂强化下,根部Cu最大含量为2156 mg·kg~(-1).强化剂添加下,能显著提高Cd、Cu在小叶榕体内的累积量,无柄小叶榕对土壤Cd、Cu的吸收富集能力显著提高,1 mmol·kg~(-1) CA—300 mg·kg~(-1)酵母产生物表面活性剂强化下Cd的最大富集系数为(9.76±0.10),是对照组S1(1.1±0.02)的8.90倍,300 mg·kg~(-1)酵母产生物表面活性剂单独强化下Cu的最大富集系数为(7.42±0.16),是S1(0.77±0.03)的9.60倍;无柄小叶榕向地上转移Cu的能力较弱,TF1,对Cu的提取修复潜能有限;300 mg·kg~(-1)细菌产生物表面活性剂强化下Cd的最大修复率为2.56%,是对照组S1的4.70倍,300 mg·kg~(-1)细菌产生物表面活性剂—1 mmol·kg~(-1) EDTA联合强化下Cu的最大修复率为1.80%,为S1的3.30倍.综上,无柄小叶榕对重金属污染的盐碱地有良好的修复潜力,生物表面活性剂和化学螯合剂的添加可有效提高小叶榕对重金属Cd和Cu的吸收富集效率.     

海南商品有机肥中重金属和抗生素含量状况与分析

为了解海南商品有机肥的总体污染状况,在海南省18市、县采集了102个商品有机肥样品,分析了铅、铬、镉、铜、锌、砷、汞共7种重金属和土霉素、四环素、金霉素、强力霉素、磺胺嘧啶、磺胺二甲嘧啶、磺胺甲基嘧啶、磺胺甲恶唑、环丙沙星、恩诺沙星、双氟沙星共11种抗生素的含量及影响因素.结果表明,海南商品有机肥中Pb、Zn污染较严重,Pb、Cr、Cd、Cu、Zn、As、Hg含量的平均值分别为58.16、69.55、1.34、48.65、178.03、10.75、0.24 mg·kg~(-1),根据相关行业标准,其超标率分别为26.47%、3.92%、4.90%、8.82%、25.49%、17.65%、0;11种抗生素被不同程度地检出,检出率最高的是环丙沙星,检出率高达49.02%,检出率最低的是四环素,检出率为8.82%;11种抗生素的平均含量由大到小依次是金霉素(2010.10μg·kg~(-1))四环素(834.22μg·kg~(-1))强力霉素(627.37μg·kg~(-1))双氟沙星(199.18μg·kg~(-1))磺胺二甲嘧啶(195.67μg·kg~(-1))土霉素(176.54μg·kg~(-1))磺胺甲基嘧啶(149.85μg·kg~(-1))恩诺沙星(146.70μg·kg~(-1))磺胺嘧啶(112.82μg·kg~(-1))磺胺甲恶唑(110.47μg·kg~(-1))环丙沙星(82.26μg·kg~(-1)).我国尚没有对商品有机肥中重金属、抗生素等有害物质的限量的国家标准,建议商品有机肥中重金属Pb、Cr、Cd、As、Hg、Cu、Zn的最高含量分别低于50、150、3、15、2,100、200 mg·kg~(-1),抗生素限量低于6666.67μg·kg~(-1),建议所有商品有机肥在包装袋上标明产地、原料、重金属含量、抗生素含量.     

生物炭与磷肥配施对棕壤中Cd形态及其有效性的影响

通过实验室模拟Cd污染棕壤,探讨单施不同量(20和40 g·kg~(-1))花生秸秆生物炭(PB)和棉花秸秆生物炭(CB)、20 g·kg~(-1)磷肥(P)以及两者配施对污染土壤p H值及5种形态Cd含量变化的影响,分析生物炭、磷肥及其联合作用对棕壤Cd生物有效性的影响机制。结果表明,单施磷肥可显著降低土壤p H值(较CK降低14.64%),单施生物炭以及两者配施均可提高土壤p H值(较CK增加0.99%~24.67%),以单施40 g·kg~(-1)花生生物炭处理土壤p H值增幅最显著。单施磷肥显著降低土壤可交换态、碳酸盐合态和铁锰氧化物结合态Cd含量,增加有机结合态和残渣态Cd含量;单施生物炭和配施处理均可使土壤可交换态Cd含量显著减少,碳酸盐结合态Cd含量显著增加(49.76%)。在相同施炭量(20 g·kg~(-1))下,配施处理土壤有效态Cd含量的降幅高于单施处理,且花生秸秆生物炭与磷肥配施处理效果优于棉花生物炭与磷肥配施,Cd活性系数分别为0.150和0.236,即20 g·kg~(-1)花生秸秆生物炭+20 g·kg~(-1)磷肥(P+PB_2)混合处理最有利于降低土壤Cd生物有效性。     

石灰、羟基磷灰石、秸秆生物炭对烟草吸收镉的影响

烟草是我国重要经济作物且极易吸收镉(Cd),如何降低烟草Cd含量已引起广泛关注。通过盆栽实验,在Cd(0.83 mg·kg^(-1)和12 mg·kg(-1)和12 mg·kg^(-1))污染土壤中添加2 g·kg(-1))污染土壤中添加2 g·kg^(-1)或16 g·kg(-1)或16 g·kg^(-1)石灰(Ca(OH)_2)、羟基磷灰石(HAP)或秸秆生物炭,分析3种钝化材料对土壤Cd的钝化效率及烟草Cd吸收的降低效率。结果表明：(1)种植60 d后,施用16 g·kg(-1)石灰(Ca(OH)_2)、羟基磷灰石(HAP)或秸秆生物炭,分析3种钝化材料对土壤Cd的钝化效率及烟草Cd吸收的降低效率。结果表明：(1)种植60 d后,施用16 g·kg^(-1)石灰或HAP均显著(P<0.05)提高土壤pH值,轻微(0.83 mg·kg(-1)石灰或HAP均显著(P<0.05)提高土壤pH值,轻微(0.83 mg·kg^(-1)Cd)、中度(12 mg·kg(-1)Cd)、中度(12 mg·kg^(-1)Cd)Cd污染土壤pH值分别提高1.98～2.84和1.99～3.06;(2)3种钝化材料均使土壤Cd有效态含量降低,其中,16 g·kg(-1)Cd)Cd污染土壤pH值分别提高1.98～2.84和1.99～3.06;(2)3种钝化材料均使土壤Cd有效态含量降低,其中,16 g·kg^(-1)石灰使土壤Cd有效态含量降低69.7%～71.5%;(3)生物炭(2 g·kg(-1)石灰使土壤Cd有效态含量降低69.7%～71.5%;(3)生物炭(2 g·kg^(-1)和16 g·kg(-1)和16 g·kg^(-1))显著(P<0.05)提高烟草生物量且降低烟草Cd含量,轻微、中度Cd污染土壤烟草生物量分别提高5.07倍～18.5倍和5.00倍～29.7倍,烟草根、茎、叶Cd含量分别降低68.7%～74.6%、32.1%～50.7%、70.2%～82.5%(轻微)和68.7%～74.6%、51.4%～59.3%、33.2%～46.5%(中度),根、茎、叶Cd富集系数亦显著降低,根(Cd_(0.83):122降至31～38.1,Cd_(12):24.7降至12.2～16.8),茎(Cd_(0.83):203降至35.6～60.6,Cd_(12):41.7降至17.6～23.1),叶(Cd_(0.83):247降至100～120,Cd_(12):48.6降至26.0～32.5);(4)溶液吸附实验发现,HAP和生物炭均通过表面吸附Cd(-1))显著(P<0.05)提高烟草生物量且降低烟草Cd含量,轻微、中度Cd污染土壤烟草生物量分别提高5.07倍～18.5倍和5.00倍～29.7倍,烟草根、茎、叶Cd含量分别降低68.7%～74.6%、32.1%～50.7%、70.2%～82.5%(轻微)和68.7%～74.6%、51.4%～59.3%、33.2%～46.5%(中度),根、茎、叶Cd富集系数亦显著降低,根(Cd_(0.83):122降至31～38.1,Cd_(12):24.7降至12.2～16.8),茎(Cd_(0.83):203降至35.6～60.6,Cd_(12):41.7降至17.6～23.1),叶(Cd_(0.83):247降至100～120,Cd_(12):48.6降至26.0～32.5);(4)溶液吸附实验发现,HAP和生物炭均通过表面吸附Cd⁽²⁺⁾,且该吸附过程符合准二级动力学模型,表明在钝化过程中这2种钝化剂与Cd(2+),且该吸附过程符合准二级动力学模型,表明在钝化过程中这2种钝化剂与Cd⁽²⁺⁾发生键能结合的化学吸附。研究表明,3种钝化剂在同等剂量水平下,生物炭提高烟草生物量且降低Cd吸收最显著,可优先选作降低烟草Cd吸收的钝化剂。     

四种改良剂对Cu、Cd复合污染土壤中Cu、Cd形态和土壤酶活性的影响

以黑麦草（Lolium perenne L.）作为修复植物进行田间试验,研究了石灰、磷灰石、蒙脱石、凹凸棒石4种改良剂对铜镉复合污染土壤中Cu、Cd形态和土壤酶活性的影响。结果表明,改良剂提高了污染土壤pH,降低了土壤可交换态（EX）Cu、Cd含量;改良剂提高了土壤脲酶、酸性磷酸酶和过氧化氢酶活性,每种改良剂对土壤酶活性增加幅度随其添加剂量增加而增大;土壤酶活性与土壤EX态Cu、Cd含量呈显著或极显著负相关关系,与土壤pH呈显著或极显著正相关关系;高剂量石灰（石灰占污染土壤耕作层质量的0.4%）和高剂量磷灰石（磷灰石占污染土壤耕作层质量的2.32%）处理钝化污染土壤中Cu、Cd及提高土壤酶活性效果最好。     

文山三七(Panax notoginseng)种植区三七与土壤中Pb、Cd、Cu和Zn的分布特征及评价

为了调查文山州三七(Panax notoginseng)主要种植区(丘北县、砚山县、文山县和广南县)土壤和三七Pb、Cd、Cu和Zn含量,通过GPS定位采集三七根区0~15 cm深度土壤样品和三七样品各30个,分析土壤中重金属总量和不同形态含量及三七中对应重金属含量,并进行空间分布分析。结果表明:(1)土壤Pb、Cd、Cu和Zn平均含量分别为55.56、0.36、43.53和119.62 mg·kg~(-1),超标率分别为6.67%、53.3%、13.33%和0。各形态Pb、Cu和Zn含量表现为残渣态有机物结合态铁锰氧化物结合态碳酸盐结合态可交换态。各形态Cd含量表现为铁锰氧化物结合态残渣态碳酸盐结合态有机物结合态可交换态。(2)三七和土壤Pb、Cd、Cu和Zn总量和不同形态含量均以丘北县最高,广南县最低。(3)三七根系Pb、Cd、Cu和Zn平均含量分别为2.93、0.35、5.21和11.11mg·kg~(-1),三七植株各部位重金属含量表现为根系剪口茎叶花果。调查区三七和土壤重金属含量存在空间差异,且以土壤Cd污染为主,应采取一定措施降低三七Cd含量。     

凹凸棒粘土对镉污染农田的原位钝化修复效果研究

原位钝化修复在重金属污染土壤修复中有着不可替代的作用,而修复材料在污染农田中的长期应用效果一直是人们关注的焦点。通过野外大田钝化修复试验,研究了不同添加剂量(0、1.25、1.75、2.50、3.25 kg·m~(-2))凹凸棒粘土对镉(Cd)污染土壤理化性质及对水稻(Oryza sativa L.)和小麦(Triticum aestivum L.)吸收Cd的影响,采用梯度扩散薄膜技术(DGT)评价修复前后土壤中生物可利用态Cd含量的变化。结果表明,施用凹凸棒粘土显著抑制水稻和小麦籽粒中Cd富集量,第一季降幅分别为68.8%~83.3%与54.7%~75.5%,其中2.5 kg·m~(-2)施加剂量对Cd污染土壤的修复效果最佳。施加凹凸棒粘土同样抑制了作物对Zn、Ni等其他重金属的吸收,而对Se吸收影响并不显著。施加凹凸棒粘土显著提高了土壤p H、阳离子交换量(CEC)和土壤细颗粒含量,相关性分析表明,水稻和小麦籽粒中Cd含量与土壤p H呈极显著负相关性(相关系数分别为-0.72和-0.64),推测土壤p H的升高是导致水稻、小麦籽粒中重金属含量降低的一个重要原因。不同施用量凹凸棒粘土均在一定程度上降低了土壤DGT提取态Cd含量,分别下降了82.8%、85.1%、84.4%和67.1%。连续3年原位钝化修复效果跟踪观察结果表明,凹凸棒粘土可持续降低水稻和小麦籽粒中Cd含量,1.25 kg·m~(-2)和1.75 kg·m~(-2)处理组产出的水稻籽粒中Cd含量由2014年的0.140 mg·kg~(-1)与0.215 mg·kg~(-1)分别降低为2016年的0.094 mg·kg~(-1)和0.120 mg·kg~(-1)。综上,凹凸棒粘土在修复Cd污染农田土壤方面具有广阔的应用前景。     

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。     

秸秆生物质炭对淹水砖红壤中Cu~(2+)钝化效果的影响

秸秆生物质炭在旱作条件下可通过络合重金属阳离子、提高土壤pH值等途径降低重金属活性和有效性,但是淹水条件下生物质炭对重金属形态的影响研究较少。以30 g·kg~(-1)施用量将不同温度条件下制备的油菜和花生秸秆生物质炭及商品活性炭添加到广东徐闻砖红壤中,并添加5 mmol·kg~(-1)Cu(NO_3)_2和20 g·kg~(-1)葡萄糖,淹水培养49 d,采用连续提取法分级提取不同形态Cu~(2+)并研究其动态变化。结果表明,添加活性炭、400℃条件下制备的油菜秸秆炭和300、400、500℃条件下制备的花生秸秆炭后,淹水培养初期土壤溶液pH值比对照组明显增加,酸溶态Cu~(2+)含量显著降低,还原态和氧化态Cu~(2+)含量有所升高。随淹水时间增加,土壤pH值逐渐降低,导致生物质炭处理土壤中酸溶态Cu~(2+)含量显著升高,生物质炭对Cu~(2+)的钝化效果逐渐减弱并消失,还原态和氧化态Cu~(2+)含量降低。在49 d培养时间内残渣态Cu~(2+)含量变化不大。淹水条件下生物质炭对砖红壤中Cu~(2+)的钝化效果并不持久,甚至由于生物质炭中有机物质分解而产生更多有机酸,导致淹水后期生物质炭处理砖红壤pH值较对照低,反而提高了Cu~(2+)的活性和生物有效性。     

复合添加剂对污泥堆肥化重金属形态及生物有效性的影响

通过添加不同比例粉煤灰(0%、5%、15%、25%、35%)和生石灰(0%、1%)进行污泥堆肥试验,并将堆肥产品应用于玉米幼苗盆栽试验,研究不同处理对污泥堆肥产品重金属(Zn、Cu、Cd、Ni)形态分布和生物有效性的影响。研究结果可为粉煤灰和生石灰复合添加剂在城市污泥堆肥中的应用提供基础资料和科学依据。结果表明,(1)污泥堆肥过程中,p H值整体呈现上升-稳定下降-稳定的变化规律,重金属Zn、Cu、Cd、Ni含量因稀释效应呈现轻微下降;添加35%粉煤灰和1%生石灰处理,重金属Zn、Cu、Cd、Ni含量达到最小值,分别为611.20、226.18、1.49、68.74 mg?kg~(-1)。(2)Zn、Cd、Ni主要以残渣态形式存在,Cu主要以有机结合态形式存在。随着粉煤灰添加量增加,残渣态、有机结合态、铁锰氧化态Zn、Cd和残渣态、有机结合态Ni含量逐渐增大,交换态、碳酸盐态Zn、Cd、Ni含量逐渐减小,重金属生物有效性下降。(3)施用添加25%粉煤灰和1%生石灰的污泥肥料后,玉米地上部分干重最大为21.2 g,玉米重金属Zn、Cu、Ni、Cd含量均达到最小值19.44、13.73、0.08、0.45 mg?kg~(-1),基质重金属Zn、Ni分别达到最小值79.44、0.75 mg?kg~(-1)。以上结果说明,添加粉煤灰和生石灰进行污泥堆肥化对重金属总量影响不大,但能有效改变重金属形态,降低重金属生物有效性。其中,添加25%粉煤灰与1%生石灰污泥堆肥产品,有利于重金属由不稳定态转变成稳定态,也最有利于玉米幼苗生长。     

贵州草海表层沉积物重金属污染特征及来源分析

贵州草海是典型的高原湿地生态系统,对调节区域气候,维持生态平衡起着重要的作用,评价其表层沉积物重金属污染特征及生态风险,对于草海湿地的稳定性及其湿地土地资源保护具有深远意义。选取草海周边20个点均匀采集样品,测定其中7种重金属(Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、As、Hg),利用主成分分析及相关性分析解析污染特征与来源,并采用潜在生态风险指数法对重金属的污染特征生态风险进行了评价。结果表明,草海表层沉积物重金属含量表现为Zn(279.40mg·kg~(-1))Cr(161.13 mg·kg~(-1))Pb(51.24 mg·kg~(-1))Cu(19.83 mg·kg~(-1))As(17.98 mg·kg~(-1))Cd(13.97 mg·kg~(-1))Hg(0.14mg·kg~(-1)),其中Cd、Cr、Zn、Cd与Hg含量较贵州省土壤重金属含量背景值高,而Cu、Hg则低于背景值。相关性分析表明,Cd与Cr、Zn、Cd与Hg之间表现出正相关关系,Cu和Pb之间表现出极显著的正相关关系,且具有较高正载荷,表明其来源相似,具有相同的化学行为与环境行为;As与其他金属元素之间无显著性相关关系。运用潜在生态风险指数法进行分析,沉积物中Cd超标率达100%,样品中最大超标倍数达66.7倍,为主要污染物,处于极强污染级别;Cu、Cr、Pb、Zn和Hg处于无-中度污染级别;As的含量都低于背景值,即草海未出现As污染。根据重金属污染特征及来源分析,结合草海湿地的污染情况判断,草海沉积物中重金属污染主要受外源污染,尤其是土法炼锌的影响,其次是城市污水的影响,污染分布规律大致呈由东向西逐渐降低的趋势。     

施用城市污泥堆肥对稻田温室气体排放及重金属含量的影响

随着城市污泥量日益增多,污泥农用受到极大关注。该研究,以水稻扬宁3号为供试材料,设置田间原位试验,研究不施肥(CK)、常规尿素施肥(N240)、施用污泥堆肥(OF)对稻田CH4和N_2O排放,土壤和植物重金属累积的影响。结果表明,OF处理水稻生长季CH_4排放量为68.09 kg·hm~(-2),是N240和CK处理的两倍多(P0.05);N_2O排放量为0.94 kg·hm~(-2)(以N计),比N240处理少46%(P0.05),比CK处理多6倍(P0.05);OF处理GWP(Global Warming Potential)比N240处理高37%(P0.05),二者水稻产量相当且无显著差异,OF处理GHGI(Greenhouse Gas Intensity)比N240处理高41%。水稻移栽后3个处理的土壤重金属Cr、Cu、Cd含量均无显著性差异(P0.05),Ni、Zn含量差异显著:OF处理Ni、Zn含量分别比N240高6%、16%(P0.05);水稻成熟期土壤中Cr、Cu、Cd含量无显著差异,Ni、Zn含量OF处理分别比N240处理高16%、19%(P0.05),且均低于《土壤环境质量标准》GB15618—1995二级标准。重金属在水稻不同部位的富集程度不同,Zn、Cd表现为秆壳籽粒,Cr、Ni、Cu表现为壳秆籽粒。与N240处理相比,OF处理稻米中重金属Cu含量减少10%(P0.05),而Cr、Zn、Cd含量分别增加76%、31%、50%(P0.05)。Ni在N240中未检出,在OF中含量为0.24mg·kg~(-1)。各处理稻米中重金属含量均在国家食品安全标准限值范围内。综上,污泥堆肥作为稻田施用仍需对其环境效应进行监测。     

8种钝化剂产品对不同镉污染土壤理化性质和镉有效性的影响

探讨施用钝化剂对Cd污染土壤理化性质和修复效果,可为北方轻中度Cd污染农田安全利用提供依据。采用盆栽培养试验,研究不同Cd污染程度下,施用8种钝化剂产品对土壤理化性质、主要养分积累、Cd有效性和小白菜吸收Cd的影响。结果表明,与对照相比,土壤加入1 mg·kg~(-1) Cd时,除P6和P7钝化剂外,其他6种钝化剂可显著降低土壤有效态Cd含量,降幅为9.09%—56.73%;P3钝化剂的Cd钝化效果最佳,添加量为5%时土壤有效态Cd降低率为54.90%,小白菜降Cd率为54.04%;所有处理小白菜Cd质量分数均低于0.2 mg·kg~(-1),符合国家食品污染物限量标准。土壤加入5 mg·kg~(-1) Cd时,添加8种钝化剂处理均可显著降低土壤有效态Cd含量,降幅为11.14%—81.08%;其中P3钝化剂的Cd钝化效果最佳,添加量为5%处理下土壤有效态Cd降低率81.08%,小白菜降Cd率为72.16%,小白菜Cd含量(0.22 mg·kg~(-1))基本上接近国家食品中污染物限值,而其他7种钝化剂处理小白菜Cd含量均不同程度超标。相关性分析表明,土壤有效态Cd含量、小白菜Cd含量分别与土壤pH、有机质、速效磷和有效钾含量呈显著或极显著的负相关关系。由此可见,对于北方轻中度Cd污染农田,可通过施用合适的钝化剂产品来改善土壤养分状况,降低土壤Cd的有效性,从而达到农产品安全生产的目的。     

改性污泥对矿区铜、镉污染土壤的修复

城市污泥的重金属含量超标是限制其资源化利用的主要瓶颈,论文采用石灰＋硫粉＋生物淋滤的方法去除重金属,制备改性污泥,探讨其对矿区Cu、Cd污染农田土壤的修复效果,以期实现以废治污的目标。供试水稻土采自江西某矿区附近农田,土壤Cu和Cd的TCLP（Toxicity characteristic leaching procedure）浸出量分别为40.34 mg·kg-1和660.1μg·kg-1,其中Cu的质量分数超过国际标准值15 mg·kg-1。通过室内土培的方法,将改性污泥分别按土重的0%、1%、3%、5%和10%施入供试土壤培养30 d后,分析土壤Cu和Cd的活性、形态变化以及土壤蛋白酶和脲酶活性等指标评价改性污泥对污染土壤的修复效果及作用机理。结果表明,改性污泥对土壤Cu产生显著的钝化作用,且各施用量对Cu的有效态含量表现出显著差异。当改性污泥的用量为土重的5%时,Cu的有效态含量降至12.03 mg·kg-1,低于国际标准。改性污泥对土壤Cd的钝化效果相对较弱。当改性污泥的用量为1%时,土壤Cd的活性反而有所增加。当改性污泥的用量为5%时,Cd的活性显著降低,土壤Cd的浸出量降至539.6μg·kg-1。土壤重金属形态分析的结果表明,土壤Cu主要以碳酸盐结合态、有机结合态和残渣态存在。改性污泥用量增加,可交换态Cu含量下降,当改良剂用量为土重的5%时,可交换态Cu由8.10%降至4.10%。相反,有机结合态Cu含量由26.45%增加至32.34%。土壤的可交换态Cd含量由36.80%降至30.69%。说明施用改性污泥,土壤可交换态Cu、Cd向有机结合态发生转化。土壤蛋白酶和脲酶的活性变化能较好地指示修复效果,且土壤脲酶的指示效果优于蛋白酶。     

改性纳米二氧化硅对Cd污染农田土壤的钝化修复

土壤Cd污染已严重威胁人类健康及生态环境安全,钝化修复以其高效、快速、廉价的特点成为了Cd污染土壤修复的重要手段.本研究以巯基修饰的纳米二氧化硅(GSN)为钝化剂,分别于实验室及现场条件下进行Cd污染农田土壤的钝化修复研究,分析GSN添加对土壤有效态Cd含量、土壤Cd形态分布及小麦籽粒内Cd含量的影响.结果显示,实验室条件下,GSN添加能够有效降低土壤中Cd的生物活性(DTPA浸提态),Cd最高钝化效率可达91.77%;GSN添加量为1%时,土壤中可交换态及碳酸盐结合态Cd含量分别降低69.26%和48.29%,而残渣态Cd含量则增加了143.14%;此外,不同GSN添加量对土壤特征性酶活性没有造成明显的影响.现场试验表明,GSN添加对小麦产量造成的影响不明显,且小麦籽粒中Cd含量可从0.342 mg·kg~(-1)降低至0.178 mg·kg~(-1).由此可知,GSN作为新型钝化剂在Cd污染土壤修复中具有巨大的应用潜力.     

添加秸秆生物质炭对酸化茶园土壤N_2O和CO_2排放的短期影响研究

为明确秸秆生物质炭对酸化茶园土壤改良及温室气体排放的影响,采用室内培养试验方法,研究了小麦秸秆生物质炭添加(对照CK:0 g·kg~(-1);低生物质炭B1:8 g·kg~(-1);中生物质炭B2:24 g·kg~(-1);高生物质炭B3:48 g·kg~(-1))对茶园土壤pH值和温室气体排放的影响。结果表明,与对照组CK相比,添加生物质炭显著抑制了酸性茶园土壤N2O的排放(P=0.000),但抑制效应并未随生物质炭添加量的增加而加强,培养期间各处理N2O累积排放量分别为:CK 2.366 mg·kg~(-1),B1 0.444mg·kg~(-1),B2 0.142 mg·kg~(-1),B3 0.207 mg·kg~(-1)。低生物质炭(8 g·kg~(-1))和中生物质炭(24 g·kg~(-1))处理的综合增温潜势(GWP)分别比对照组CK降低了33.45%和25.77%,而高生物质炭处理(48 g·kg~(-1))与对照处理差异不显著。这表明施用中低量生物质炭更有利于茶园土壤的固碳减排。此外,生物质炭显著提高了酸化茶园土壤p H值,生物质炭添加比例越大,p H值越高,故施用作物秸秆生物质炭有利于酸化土壤改良。相关性分析结果表明,土壤N_2O排放与pH值之间呈显著负相关关系,土壤p H值的升高可能是引起N_2O排放量降低的重要原因。     

巯基-蒙脱石复合材料对不同程度Cd污染农田土壤修复研究

为研究巯基-蒙脱石复合材料对重金属镉不同污染水平农田土壤的钝化效果,通过盆栽和大田试验,对不同Cd污染水平土壤中施加巯基-蒙脱石复合材料及巯基混合修复材料,并种植小白菜(Brassica chinensis)。结果表明,(1)向镉高污染水平(Cd 3.25 mg?kg~(-1))土壤施加0.1%、0.5%、1%、2%巯基-蒙脱石复合材料后,小白菜Cd含量分别降低27.2%、62.8%、73.0%和88.4%,且当添加量为1%时,小白菜Cd含量为0.19 mg?kg~(-1),低于《食品安全国家标准》(GB2762—2012)中的限量值0.2mg·kg~(-1);同时当添加量为1%、2%时,土壤Cd水溶态含量分别比空白对照降低18.2%、12.4%,Cd离子交换态含量分别比空白对照降低23.8%、28.6%。(2)按0.5%、1%、2%添加巯基混合修复材料后,镉高污染水平土壤中小白菜Cd含量分别降低41.4%、69.1%、80.6%;镉中污染水平(Cd 1.43 mg?kg~(-1))土壤中小白菜Cd含量分别降低47.5%、72.1%、85.2%;镉低污染水平(Cd 0.62 mg?kg~(-1))土壤中小白菜Cd含量分别降低18.3%、52.5%、79.4%。后效试验表明,在种植第二季小白菜时,修复材料的钝化效果仍然相当显著。田间试验表明,添加修复材料显著降低了小白菜对Cd的累积。由此说明,钝化材料降低了土壤中Cd的活性,有效地固定了土壤中的Cd,抑制了小白菜对镉的吸收。该研究可为不同程度Cd污染农田钝化修复技术提供新的途径。     

基于PBPK模型的大鼠体内镉分布的比较:联合暴露及单独暴露

环境中同时存在着多种重金属元素,联合暴露与单独暴露时,重金属在体内的蓄积分布情况也可能有所差异。为探究重金属元素(汞、铬、砷、铅)对镉(Cd)在体内分布的影响,建立了大鼠在Cd暴露下的药代动力学(PBPK)模型,并进行了包括Cd在内5种重金属的联合毒性实验,比较了Cd单独给药与重金属混合物给药2种方式下大鼠肝脏、肾脏中的Cd浓度水平。结果表明,联合暴露高(Hg Cl23.67 mg·kg~(-1),NaAsO_2 3.67 mg·kg~(-1),CdCl_2 10.55 mg·kg~(-1),K_2Cr_2O_7 6.40 mg·kg~(-1),Pb(OOCCH_3)_2·3H_2O 133.33 mg·kg~(-1))、中(HgCl_20.367 mg·kg~(-1),NaAsO_2 0.367 mg·kg~(-1),CdCl_2 1.055 mg·kg~(-1),K2Cr2O70.640 mg·kg~(-1),Pb(OOCCH_3)_2·3H_2O 13.333 mg·kg~(-1))、低(HgCl_2 0.0367 mg·kg~(-1),Na As O20.0367 mg·kg~(-1),Cd Cl20.1055 mg·kg~(-1),K_2Cr_2O_7 0.0640 mg·kg~(-1),Pb(OOCCH3)2·3H2O 1.3333 mg·kg~(-1))剂量组大鼠肝脏中Cd浓度分别为13.37、0.78和0.06μg·g~(-1);肾脏中Cd浓度分别为14.41、1.64和0.15μg·g~(-1)。与对照组相比,暴露组中Cd浓度有显著升高,且不同剂量组之间均有显著性差异。同剂量Cd单独暴露的PBPK模拟结果显示,肝脏及肾脏中的Cd浓度水平落在联合毒性实验结果的浓度范围内,初步推断其他4种重金属的联合暴露并没有影响Cd在大鼠肾脏和肝脏中的浓度分布。     

钝化剂与有机肥配施对土壤有效态重金属及其在生菜中累积的影响

为降低农业土壤重金属污染风险,减少农产品重金属富集,通过温室盆栽生菜试验,开展生物质炭、磷矿粉、碳酸钙和凹凸棒4种钝化剂与有机肥配施对Cu、Cd污染土壤有效态重金属及生菜累积重金属影响的研究。结果表明:(1)尽管钝化剂能降低土壤有效态重金属含量,但由于有机肥的活化作用,钝化剂与有机肥配施处理时土壤有效态重金属含量与对照相比仍有所提高;(2)与对照相比,不同配施处理均能降低生菜地上部Cu和Cd含量,单施有机肥处理生菜地上部Cu和Cd含量分别降低13%和27%,4种钝化剂与有机肥配施处理则分别降低4%～28%和2%～35%,碳酸钙与有机肥配施处理下降效果最佳;(3)相关性分析表明单施有机肥以及钝化剂与有机肥配施处理能抑制植物对Cu和Cd的吸收转运,使生菜地上部对Cu和Cd的累积降低。