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。     

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     

镉污染对红壤和潮土微生物的生态毒理效应

以土壤微生物生物量碳(Cmic)、土壤酶活性及微生物多样性为微生物学指标,以0.01mol·L-1CaCl2作为Cd有效态提取剂,以江西红壤和天津潮土为供试土壤,在室内25℃连续培养28d的条件下探讨了外源Cd对土壤微生物的生态毒理效应。结果表明:1)不同培养时间潮土CaCl2提取态Cd含量均显著低于红壤,潮土微生物受到Cd的抑制作用也明显小于红壤。2)各微生物指标的敏感性不同,并受土壤类型和培养时间的影响,其中,脱氢酶的敏感性强于脲酶,微生物功能多样性指标中BiologEco板上每孔的平均吸光值(AWCD)的敏感性强于Shannon指数;Cmic、脲酶、脱氢酶、AWCD和Shannon指数均在红壤中更为敏感。选取的5个微生物指标对Cd污染都有良好的响应,均可作为Cd污染土壤微生物生态毒理实验中的测试指标。在土壤酶指标中,可优先选取脱氢酶作为测试指标。3)Cd对Cmic、土壤酶、微生物功能多样性的抑制作用存在时间效应。14dCd对Cmic的抑制作用大于28d,而对脲酶和脱氢酶的抑制作用小于28d。建议Cd污染土壤微生物生态毒理实验中将培养时间设置为28d或适当延长。4)28d时,红壤中Cd对Cmic、脱氢酶、脲酶、AWCD、Shannon指数的EC10分别为1.31、0.26、0.93、0.08、22.71mg·kg-1,而在潮土中分别为1.97、0.69、13.12、0.09、>200mg·kg-1。     

棉秆炭对镉污染土壤的修复效果

采用盆栽方法,研究了棉秆炭对镉污染土壤的修复效果及对镉污染土壤上小白菜(Brassica chinensis)镉吸收的影响.结果表明:以微孔为主的棉秆炭能够通过吸附或共沉淀作用降低土壤中镉的生物有效性.在轻度镉污染时,棉秆炭处理土壤对镉的吸附速率较快,随着镉污染程度的增加.吸附速率逐渐减慢,吸附量逐渐增加.棉秆炭能够明显降低镉污染土壤上小白菜可食部和根部的镉积累量,可食部镉质量分数降低49.43%～68.29%,根部降低64.14%～77.66%,说明棉秆炭具有修复土壤镉污染,降低蔬菜镉含量的作用,可提高蔬菜品质.     

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.     

施用鸡粪对海泡石钝化修复镉污染菜地土壤的强化效应及土壤酶活性影响

采用盆栽与大田实验相结合的方法,研究了增施鸡粪对Cd污染菜地土壤海泡石钝化修复效应及土壤酶活性的影响.结果表明,海泡石钝化修复下,增施鸡粪比单施鸡粪和单一海泡石钝化修复对小白菜生物量具有更好的增产效果.单施鸡粪虽然可以降低小白菜体内Cd含量,但与对照相比不明显;而在海泡石钝化修复下,增施鸡粪可以显著降低小白菜可食部和根部对Cd的吸收积累(P0.05),与对照相比,盆栽试验中各处理降低幅度分别为26.9%—32.1%和7.7%—24.8%;大田条件下则分别降低7.5%和16.4%.随着单施鸡粪量的增加,菜地土壤p H值呈逐渐降低趋势,单一海泡石钝化处理下,菜地土壤p H与对照相比变化不明显,而在海泡石钝化修复下,增施鸡粪后土壤p H降低幅度要小于单施鸡粪处理.不同处理下菜地土壤有效态Cd含量均较对照处理有所降低.其中,海泡石钝化修复下,增施鸡粪效果最显著,盆栽实验和大田试验下最大降幅分别为17.7%和10.3%.海泡石钝化修复下,增施鸡粪可显著提高土壤过氧化氢酶、脲酶和蔗糖酶活性(P0.05),与对照相比,盆栽实验中三种酶的含量分别增加6.4%—38.6%、14.0%—47.6%和2.0%—22.4%;田间实验下,三种酶的含量分别增加36.5%、22.2%和5.5%.Cd污染菜地土壤下,增施适量鸡粪不仅可以起到强化Cd钝化修复效应,而且可以进一步提高土壤酶活性,改善Cd污染土壤环境质量.     

农药污染对蚯蚓毒性毒理研究进展

综述了农药污染对蚯蚓个体毒性、种群毒性及复合毒性3个方面的研究进展,认为农药污染对蚯蚓的毒理学研究将会取得更大的发展。     

农药污染对蚯蚓毒性毒理研究进展

综述了农药污染对蚯蚓个体毒性、种群毒性及复合毒性3个方面的研究进展，认为农药污染对蚯蚓的毒理学研究将会取得更大的发展。     

土壤铜镉污染的电动力学修复实验

针对土壤典型重金属污染修复问题,通过实验方法研究了土壤铜镉污染的电动力学修复效果,并分析其迁移变化特征.实验结果表明,在电场作用下土壤中重金属的质量分数发生明显变化,使得大部分重金属能在电极附近富集而被去除,且土壤的pH值等是影响电动力学修复效果的重要因素.污染物Cd和Cu在电场作用下主要是在阴极附近产生富集,迁移方向由阳极向阴极,表明电场作用加强重金属Cd和Cu迁移效果.当实验电压为0.5 V/cm时,在阳极附近土壤中镉的去除效率为75.1%,铜的去除效率达到77.9%.另外,电动修复中由于阴阳两极的氧化还原反应造成电极附近pH值产生明显变化,其中阳极附近的pH值由开始时的7.5逐渐变小到4.7,而阴极附近则相反,由开始时的7.2逐渐增大到9.4,表明土壤的酸碱条件变化明显.     

模拟镉污染土壤的电动力学修复研究

采用阳离子交换膜调控电解过程中pH值的变化和电解富集土壤中的元素,在pH=5.0的缓冲溶液中进行土壤的电动强化处理.通过对镉形态的分析,找到镉在电场中迁移转换的规律.在处理时间内,阳极附近镉的去除率达99%以上,阴极镉的富积系数达2.026,表明电场对土壤中重金属的迁移溶出有强化去除作用.     

重金属对蚯蚓的毒性毒理研究

通过室内模拟实验以及对株洲市重金属污染区农田土壤中采样，进行了重金属对蚯蚓的毒性毒理研究．毒性实验表明，各重金属元素４８ｈ的ＬＤ５０分别为：Ｃｄ１０００ｍｇ／ｋｇ，Ｐｂ８１２ｍｇ／ｋｇ，Ｃｕ６３３ｍｇ／ｋｇ，Ｈｇ３０４ｍｇ／ｋｇ，Ｚｎ５２８ｍｇ／ｋｇ，Ｃｒ４２８ｍｇ／ｋｇ．对蚯蚓毒理研究证明，重金属对蚯蚓酯酶同工酶有抑活作用，而重金属对蚯蚓过氧化物酶同工酶有激活作用．在光镜下观察，可见重金属污染可引起蚯蚓的体表溃疡及产生肿瘤，可使胃肠道粘膜层出血、背血管肿胀，同时可引起胃肠道粘膜上皮细胞产生萎缩或溃疡灶．蚯蚓特有的黄色细胞团污染程度不同而显示出消长规律．在电镜下可见到在重污染区的蚯蚓胃肠道粘膜上皮细胞中的ｒＥＲ肿胀、高尔基体膨大，线粒体嵴消失，甚至空泡化或解体．另可见细胞核膜间隙肿胀、断裂、核质外溢，胞质自溶．蚯蚓以上病变的大小是随土壤重金属污染区的污染级别而定；各病理变化指标均能定性地反映土壤重金属污染状况．     

铜污染条件下生物炭对蚯蚓的生态毒理效应

为探究铜(Cu)污染下施用生物炭对蚯蚓生长和Cu富集的影响机制,将赤子爱胜蚯蚓(Eisenia fetida)暴露在包含铜污染和不同热解温度(300℃和600℃)和施用比例(1％和3％)的水稻生物炭的人工土壤中,进行为期45 d的亚急性毒性试验.结果 显示,Cu胁迫下,施用生物炭均不同程度抑制了蚯蚓的生长,促进了蚯蚓对...     

多氯联苯对我国土壤微生物的生态毒理效应

作为持久性有机污染物(POPs),多氯联苯(PCBs)一旦进入土壤将长期存留并对土栖生物产生潜在危害。土壤微生物是土壤生态系统重要组成部分,研究外源PCBs对土壤微生物的生态毒理效应,筛选出指示PCBs污染的敏感指标并获取可靠的生态毒理数据十分重要。研究以江西红壤和天津潮土为供试土壤,在室内25℃连续培养28 d的条件下进行了生态毒理实验,选择了微生物量碳、呼吸强度、代谢熵、硝化作用、脱氢酶活性、脲酶活性和微生物群落功能多样性为微生物指标。结果显示:1)在28 d培养时间内,多氯联苯(PCBs)的毒性作用随培养时间的延长而增强,且在红壤中的毒性作用强于在潮土中,表明PCBs对土壤微生物的毒性作用存在时间效应并受土壤性质的影响。2)各微生物指标的敏感性不同,微生物量碳、脲酶活性和微生物功能多样性对PCBs污染反应不够敏感,而土壤呼吸强度、代谢熵、硝化作用和脱氢酶活性对PCBs污染反应敏感。3)14 d时,红壤中PCBs对脱氢酶活性、呼吸强度和代谢熵的EC10值分别为1.20、3.18和1.09 mg·kg-1,而在潮土中分别为6.31、4.73和50 mg·kg-1;28 d时,红壤中PCBs对硝化作用、脱氢酶活性、呼吸强度和代谢熵的EC10值分别为2.32、0.77、0.51和0.71mg·kg-1,而在潮土中分别为5.91、1.65、3.00和50 mg·kg-1。综合考虑经济和实际需要等因素,建议将呼吸强度、硝化作用和脱氢酶活性作为PCBs污染土壤生态毒理评价中的首选敏感指标,并建议培养时间设置为28 d。     

交流电场促进柳树修复镉污染土壤

通过土壤盆栽试验的方法,研究在镉污染土壤中施加交流电场(0、0.5、1 V·cm~(-1))对土壤镉活性、柳树苗期生理生化及Cd吸收与积累的影响.结果表明,施加电场会略微影响土壤的pH值,土壤有效态镉含量随着电场梯度的增加而显著增加,其中1 V·cm~(-1)处理的土壤有效态镉含量较对照提高了29.11%(P0.05).施加电场有利于柳树苗期的生长,柳树株高、叶面积、生物量随着电压梯度的增加而增加,其中1 V·cm~(-1)处理的柳树株高、叶面积、叶片、枝条生物量分别较对照显著提高了35.49%、22.52%、36.84%、85.00%(P0.05).施加电场可以有利于根系形态指标的增加,其中0.5 V·cm~(-1)处理的根系长度、表面积、根尖数均达到最高,分别显著高于对照49.96%、76.69%、43.46%(P0.05).施加电场可促进柳树苗期光合作用,影响叶绿素荧光参数,其中0.5 V·cm~(-1)处理的叶片净光合速率、气孔导度、PSⅡ光合电子传递量子效Υ(Ⅱ)、光化学淬灭系数qP、光合电子传递速率ETR均达到最高,分别较对照显著增加了36.00%、60.00%、22.86%、24.07%、22.35%(P0.05).施加电场促进了柳树苗期对土壤镉的净化,但不同电压梯度对柳树镉吸收积累的效果不同,0.5 V·cm~(-1)处理可通过生物量的提高,增加柳树对镉的积累,而1 V·cm~(-1)处理通过生物量及促进柳树对土壤镉的吸收,增加柳树对镉的积累.交流电场联合植物修复技术,有利于提高植物对土壤镉的吸收积累,具有良好的应用前景.     

外源污染物对蚯蚓毒理作用研究进展

以蚯蚓为模式生物,研究环境污染物的生物效应及其对土壤生态系统的影响,已成为国内外的研究热点.蚯蚓受到污染胁迫时,在分子、细胞和生理水平上都会发生明显的变化,进而影响其存活、生长和繁殖能力,最终引起种群及群落的变化.在总结国内外相关研究基础上,从微观水平、个体水平及生态水平3个方面综述和分析了重金属、农药等外源污染物对蚯蚓毒理作用的研究进展,并对未来的研究方向进行了展望.     

多壁碳纳米管对土壤微生物的生态毒理效应

以多壁碳纳米管为研究对象,从生化作用、酶活性、微生物数量和群落结构4个方面系统评估其对土壤微生物的影响.设置两组实验,分别为碳纳米管组和对照组.对于碳纳米管组,按1 mg碳纳米管·g-1土的浓度将多壁碳纳米管与土样均匀混合,对照组中不加入多壁碳纳米管.定期(每28 d)取样测定两组土壤中的各项生态毒理指标.近5个月的实验结果显示,不同指标对多壁碳纳米管的响应不同.土壤呼吸作用初期受抑制但后期恢复,氨化作用初期被促进但后期被抑制,脱氢酶活性发生增强和抑制两次波动,荧光素二乙酸酯酶活性在整个实验期间一直被抑制,微生物量出现先减少后增加再减少的规律,群落结构在实验初期和后期均有较大变化.总体上,多壁     

膨润土负载壳聚糖修复土壤镉污染的效果

随着重金属污染土壤日益加剧,污染土壤修复和控制技术的研究越来越迫切.为利用膨润土原位修复土壤镉污染提供理论依据,采用平衡吸附试验研究了Cd2 在膨润土负载壳聚糖上的吸附行为.以90%脱乙酰度壳聚糖为原料,制备了膨润土负载壳聚糖颗粒吸附剂,用于吸附溶液中Cd2 .试验探讨了壳聚糖质量浓度对负载率的影响,结果表明,质量浓度3%的壳聚糖负载量最大,壳聚糖最大负载率达32.6%.吸附Cd2 最佳工艺条件是:壳聚糖与膨润土质量比为1∶20,膨润土负载壳聚糖颗粒吸附剂用量为15 g·L-1,溶液中Cd2 含量不大于200 mg·L-1, pH 值为6～8,吸附平衡时间为8 min,Cd2 去除率为99%.动态吸附Cd2 试验结果表明:质量浓度为 200 mg·L-1的含Cd2 溶液,流速为4～6 m(h-1,经壳聚糖-膨润土吸附剂一次处理后,溶液中Cd2 的残留量为0.7 mg(L-1.     

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。