改性生物炭对弱碱性Cd污染土壤钝化修复效应和土壤环境质量的影响

通过大田示范试验,研究了钙基改性生物炭对弱碱性Cd污染土壤的钝化修复效应及对土壤理化性质、团聚体结构、土壤酶活性和玉米体内Cd累积特征的影响.结果表明,向弱碱性土壤中添加改性生物炭提高了土壤pH值、有效态阳离子交换量和有机质含量.与对照相比,添加钙基改性生物炭后土壤有效态Cd（DTPA-Cd）含量的降幅达到12.0%~30.2%,且Cd赋存形态由活性较高的可交换态和可还原态向更稳定的残渣态转变.改性生物炭的施加明显降低了Cd在植物体内富集的风险,玉米根、茎、叶和籽粒中Cd含量明显受到抑制,3种玉米品种籽粒中Cd含量较对照分别下降了52.65%~72.56%（郑单958）、37.54%~50.80%（蠡玉16）和23.60%~51.20%（三北218）.添加改性生物炭在一定程度上改善了土壤环境质量,土壤过氧化氢酶、脲酶和碱性磷酸酶活性随着改性生物炭施加量的增加呈逐渐升高的趋势.改性生物炭处理下,5~8 mm和2~5 mm粒级团聚体所占比例增加,而≤ 0.25 mm粒级团聚体占比有所下降,团聚体平均几何直径（GMD）和平均质量直径（MWD）分别增加了10.35%~29.34%和13.20%~27.03%,显示土壤团聚体稳定性增加.玉米籽粒中（郑单958）Cd含量与土壤有效态Cd含量呈显著负相关关系（p<0.01）.研究表明,钙基改性生物炭在钝化修复弱碱性Cd污染土壤和改善土壤环境质量方面具有一定的研究前景和可行性.     

聚合氯化铝铁改性凹凸棒石对Cd污染土壤的钝化修复效应

土壤重金属Cd具有难降解、易迁移和累积性强等特点,会破坏土壤环境,威胁粮食安全。将聚合氯化铝铁负载到凹凸棒石上,制备5种聚合氯化铝铁改性凹凸棒石新型钝化材料,通过扫描电镜(SEM)表征实验、钝化实验和玉米盆栽实验评价聚合氯化铝铁改性凹凸棒石对土壤Cd的钝化效果和环境风险。结果表明:将聚合氯化铝铁改性凹凸棒石施用于土壤中,能显著降低污染土壤二乙烯三胺五乙酸(DTPA)提取态Cd和毒性特征浸出态(TCLP) Cd的浓度。其中,掺入聚合氯化铝铁比例(质量分数)为25%的改性凹凸棒石处理土壤中2种生物有效态Cd的含量降幅最大,分别为21.51%和22.19%。改性凹凸棒石的施用促进了玉米幼苗的生长,聚合氯化铝铁掺入比例为25%时钝化效果最佳,玉米幼苗茎长较对照组增加了52.2%,玉米幼苗茎、根鲜生物量较对照组分别增加了75.1%和64.5%,茎、根干生物量较对照组分别增加了80.5%和79.7%,玉米幼苗茎、根Cd的含量较对照组分别下降了43.4%和24.7%。聚合氯化铝铁改性凹凸棒石具有较大比表面积、良好的离子交换能力和表面络合性能,显著降低了土壤重金属的生物有效性,可应用于Cd污染农田土壤的钝化修复。     

不同钝化剂对Cd污染农田土壤生态安全的影响

为研究Cd污染土壤的钝化修复技术,同时探讨不同钝化剂对土壤生态安全性的影响,选取钙镁磷肥、石灰、牛粪和赤泥4种常用的钝化材料,开展Cd污染农田土壤的钝化修复试验.通过浸出试验评估其钝化修复效果,并从农田土壤功能角度出发,探讨不同钝化材料对土壤w（有机质）、w（碱解氮）、w（有效磷）、w（速效钾）和土壤脲酶等指标的影响.结果表明,采用钝化剂处理污染土壤后,Cd的浸出浓度明显下降,钙镁磷肥、石灰、牛粪和赤泥对Cd的钝化率达85.0%以上,钙镁磷肥和石灰在为期1 a的养护时间中持续保持较好的钝化效果.不同钝化处理后,土壤pH均有所增加,增幅在2.36~7.51之间,其中石灰的影响最大.与钝化处理前相比,添加牛粪后土壤w（有机质）增加了71.0%,添加其他钝化剂后w（有机质）无明显变化,另外,添加牛粪后,w（碱解氮）、w（有效磷）、w（速效钾）等肥力指标和土壤脲酶活性均显著增加.因此,有机材料能显著提升土壤养分指标等级,而无机材料对土壤养分等级影响不大.研究显示,钙镁磷肥、牛粪和赤泥既能达到较好的修复效果,也在一定程度上维持和提升了土壤的种植功能,满足了农田土壤生态安全的要求,在农田土壤修复领域具有较好的应用前景.      

NaOH改性鱼骨粉材料对Cd(II)的吸附

以鱼骨粉（FBM）为原料,利用NaOH处理制备高性能改性鱼骨粉材料（FBM_T）,通过比表面积仪（BET）、X射线衍射仪（XRD）、傅里叶红外光谱（FTIR）、扫描电镜-光电子能谱（SEM-EDS）、透射电镜（TEM）等手段对吸附前后材料形貌、孔结构、功能基团进行表征分析.结果表明,与FBM相比,FBM_T出现一定数目中孔和大孔,具备了高孔容和平均孔径,分别增加68.57%和24.69%.FBM_T材料表面-OH、C=O和PO₄^3-等官能团含量增加,显示出一定的缓冲性能.FBM和FBM_T对Cd（Ⅱ）的吸附经历快速的分配和慢速的吸附两个阶段,符合准二级动力学模型,相关系数R²分别达到0.8635及0.9480.Langmuir模型较好地拟合FBM和FBM_T对Cd（Ⅱ）的等温吸附过程,对Cd（Ⅱ）饱和吸附量由改性前的9.28mg/g增至改性后的22.47mg/g,对应的吸附强度K_F值也随之增加.分离因子0 < R_L < 1表明Cd（Ⅱ）的去除过程为有利吸附.功能材料与Cd（Ⅱ）的作用机理主要包括阳离子专性吸附、静电吸附、离子交换、表面络合及沉淀作用.以上研究为鱼骨粉修复Cd污染提供一种经济有效的方法.     

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...     

Cd污染土壤的植物修复研究进展

我国农业土壤重金属污染十分严重,在所有的重金属污染中,Cd以其移动性大、毒性高成为最受关注的重金属污染之一。修复Cd污染的土壤,已成为我国农业可持续发展亟待解决的问题。与传统环境修复技术相比,植物修复技术治理成本低廉,土壤破坏力小,安全性高,是目前发展最快的环境友好、经济、高效的治理技术。介绍了Cd污染现状、超积累植物的概念和特征、土壤重金属污染植物修复国内外研究进展,并对其发展趋势进行了分析。     

土壤重金属镉污染及其修复措施

2014年全国土壤污染状况调查结果显示,在部分省份的土壤重金属超标较为严重,其中,最为严重的超标重金属元素是镉。Cd对人和动物来说,是一种积累性的非必需的剧毒元素。2013年的镉米事件震惊全国,土壤镉污染状况及其修复引起广泛关注。本文简要介绍了土壤重金属镉污染的来源、对人体健康的危害及相关修复措施。     

海泡石对镉-铅复合污染钝化修复效应及其土壤环境质量影响研究

通过盆栽试验,开展了海泡石钝化修复Cd-Pb复合污染土壤对p H、重金属形态含量、水稻体内重金属累积特征以及土壤酶活性和微生物数量的影响研究.结果表明,添加海泡石提高了土壤p H值,污染土壤中Cd和Pb由活性较高的可提取态向活性低的有机结合态、铁锰氧化物结合态以及残渣态转化,可溶态Cd和Pb含量分别较对照降低了1.4%~72.9%和11.8%~51.4%.水稻体内各部分重金属含量总体上随海泡石含量增加而减少.与对照相比,水稻茎、叶、糙米和稻壳中Cd含量最大可降低39.8%、36.4%、55.2%和32.4%,而相对应部位的Pb含量最大降幅也分别达到了22.1%、54.6%、43.5%和17.8%.添加海泡石后在一定程度上改善了土壤环境质量,过氧化氢酶和脲酶活性、细菌和放线菌数量有所增加,蔗糖酶活性和真菌数目较对照有所降低,但不显著(P>0.05).p H、可溶态Cd、Pb含量以及脲酶和蔗糖酶活性与水稻体内Cd、Pb含量之间存在显著的相关关系,可以用来评价土壤Cd-Pb复合污染钝化修复效率.     

锰基改性生物炭对弱碱性Cd污染土壤团聚体结构以及Cd含量特征的影响

通过田间试验,探究锰基改性稻壳生物炭对弱碱性Cd污染土壤有机碳含量、团聚体结构以及团聚体各粒级的Cd质量负载和有效态含量的影响.结果表明,施加改性生物炭,土壤有机碳含量表现为随着改性生物炭施加量的增加而呈现出逐渐升高的趋势,较对照增加了3.2%～32.0%.改性生物炭对土壤团聚体的分布结构和稳定性具有改良作用,增加了大团聚体(5～8 mm和2～5 mm粒级)所占的质量分数,微团聚体(≤0.25 mm)则受到抑制,土壤团聚体平均质量直径(GWD)、几何平均直径(MWD)和土壤团粒结构体(R_(0.25))较对照分别增加了15.1%～20.3%、 8.1%～22.4%和0.43%～7.6%.Cd含量主要富集在团聚体小颗粒中,其在土壤团聚体各粒级的质量负载随粒径的减小而逐渐增大.Cd分布因子在0.5～1 mm和0.25～0.5 mm粒级中表现出明显富集状况,而在5～8 mm和2～5 mm粒径中表现出明显亏损状态.与对照相比,添加改性生物炭降低了全土和土壤团聚体各粒级中DTPA-Cd含量,其中在5～8、 2～5、 0.5～1.0和0.25～0.5 mm粒径中分别降低了7.6%～15.1%、 15.6%～24.3%、 3.6%～13.8%和11.6%～13.7%(P0.05).总体而言,改性生物炭不仅对污染土壤团聚体的结构具有良好的优化作用,而且能够降低不同粒径土壤中Cd有效态含量,达到阻控修复Cd污染的目的.     

土壤重金属污染原位钝化修复及效果评价进展研究

近年来土壤重金属污染越来越严重,各种土壤重金属污染修复技术中,原位钝化修复技术由于成本低、操作简单易行、并且修复效率高,对于中轻度浓度污染土壤的修复具有较好的应用前景,已经成为研究的热点.本文对原位钝化修复的机理机制进行讨论,指出影响钝化修复的因素包括土壤水分、土壤酸碱度、土壤有机质含量和生长的植物类型.结合了最近的研究发现将钝化剂分为无机钝化剂、有机钝化剂、微生物钝化剂和新型钝化剂和生物炭.阐述了修复后的评价方法,就钝化剂技术的局限性和应用前景给出了方向.     

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.     

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.     

骨炭粉对Cd污染农田的修复效果与稳定性评价

为了探明骨炭粉对Cd污染土壤的修复效果及稳定性,以潮土与红壤Cd污染农田土壤为对象,基于土壤Cd有效态、作物降Cd率（DR,%）及降Cd失活率（IR,%）等指标,研究田间条件下施用3种浓度（0.25%、0.50%及1.0%）骨炭粉对Cd污染土壤的修复效果及120,360d后修复效果的稳定性.结果表明：骨炭粉处理均能有效促进潮土与红壤中作物生长,增加作物产量.施用骨炭粉能不同程度提高土壤中pH值、阳离子交换量（CEC）、全磷及有效磷含量;其中,0.5%和1.0%骨炭粉处理均显著（P<0.05）提高土壤pH值、土壤全磷及有效磷含量.与对照相比,不同骨炭粉处理120d后潮土和红壤中有效态Cd含量分别降低32.1%~48.4%、32.8%~56.2%,360d后土壤中有效态Cd仍然显著低于对照,降幅为26.9%~37.8%、25.8%~39.5%.对修复后三季作物Cd吸收测定结果表明,与对照相比,不同浓度（0.25%~1.0%）骨炭粉处理的第一季作物降Cd率（DR_-Cd）分别达36.0%~60.4%、33.9%~58.2%,作物降Cd率随骨炭粉施用量增加而增加.基于降Cd失活率（IR_-Cd）对骨炭粉修复效果的稳定性测定结果表明,潮土与红壤施用骨炭粉360d后,第三季作物降Cd失活率IR_-Cd为21.2%~34.7%和6.2%~21.6%,表明在酸性红壤中修复效果的稳定性大于潮土.综上骨炭粉对Cd污染土壤的修复效果及其稳定性结果表明,骨炭粉在Cd污染农田土壤修复中具有较大应用价值.     

骨炭粉对Cd污染农田的修复效果与稳定性评价

为了探明骨炭粉对Cd污染土壤的修复效果及稳定性,以潮土与红壤Cd污染农田土壤为对象,基于土壤Cd有效态、作物降Cd率（DR,%）及降Cd失活率（IR,%）等指标,研究田间条件下施用3种浓度（0.25%、0.50%及1.0%）骨炭粉对Cd污染土壤的修复效果及120,360d后修复效果的稳定性.结果表明：骨炭粉处理均能有效促进潮土与红壤中作物生长,增加作物产量.施用骨炭粉能不同程度提高土壤中pH值、阳离子交换量（CEC）、全磷及有效磷含量;其中,0.5%和1.0%骨炭粉处理均显著（P<0.05）提高土壤pH值、土壤全磷及有效磷含量.与对照相比,不同骨炭粉处理120d后潮土和红壤中有效态Cd含量分别降低32.1%~48.4%、32.8%~56.2%,360d后土壤中有效态Cd仍然显著低于对照,降幅为26.9%~37.8%、25.8%~39.5%.对修复后三季作物Cd吸收测定结果表明,与对照相比,不同浓度（0.25%~1.0%）骨炭粉处理的第一季作物降Cd率（DR_-Cd）分别达36.0%~60.4%、33.9%~58.2%,作物降Cd率随骨炭粉施用量增加而增加.基于降Cd失活率（IR_-Cd）对骨炭粉修复效果的稳定性测定结果表明,潮土与红壤施用骨炭粉360d后,第三季作物降Cd失活率IR_-Cd为21.2%~34.7%和6.2%~21.6%,表明在酸性红壤中修复效果的稳定性大于潮土.综上骨炭粉对Cd污染土壤的修复效果及其稳定性结果表明,骨炭粉在Cd污染农田土壤修复中具有较大应用价值.     

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.     

石油污染土壤热解修复反应规律与机制研究

在石油的开采、运输等过程中,由于原油泄漏而产生的石油污染土壤会严重威胁生态环境和人类健康.相比细菌降解修复和化学氧化修复,中低温热解修复是一种高效、经济的修复方法.然而,国内对石油污染土壤的热解修复规律和影响因素研究却较少.本文先以模型污染土壤为研究对象,考察了初始含油率(5％、10％)、热解温度(375、400、42...     

耐镉细菌联合电动技术修复镉污染土壤的研究

为提高传统电动技术对重金属污染土壤的修复效果以及经济效益,本研究采用耐镉细菌联合电动修复技术修复镉污染土壤.通过在含镉土壤中接种3种耐镉细菌Escherichia coli strain、Bacillus sp.和Bacillus cereus strain,以电压梯度1 V·cm^-1通电10 d,比较不同耐镉细菌对土壤Cd去除和形态转化,以及电能消耗的影响.结果表明,接种Escherichia coli strain、Bacillus sp.、Bacillus cereus strain的试验组比传统电动修复的Cd去除率分别提高7.63%、17.21%、19.53%;单位修复能耗分别降低64.78、109.52、116.54 kW·min·mg^-1.由于Bacillus cereus strain对Cd²⁺的吸附量高于Escherichia coli strain和Bacillus sp.,且能有效降低土壤中Cd的生物毒性,因此采用Bacillus cereus strain联合电动技术修复镉污染土壤时效果最佳,Cd去除率达到30.77%,单位修复耗能为48.94 kW·min·mg^-1.