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。     

超积累植物龙葵及其对镉的富集特征

超积累植物筛选是重金属污染土壤植物提取修复的基础和核心问题,同时也是污染环境植物修复的难点及前沿.杂草具有抗逆境能力强、生长迅速、繁殖能力强以及在环境条件适宜情况下生物量能够急剧提高等特点,可以弥补现有超积累植物的某些缺点和不足,是较理想的超积累植物资源.本文通过室外盆栽模拟试验及重金属污染区采样分析试验,首次发现并证实杂草龙葵(Solanumnigrum L .)是一种Cd超积累植物.其中,盆栽试验表明,在Cd污染水平为25mg/kg条件下,龙葵茎及叶的Cd含量分别超过了100mg/kg这一公认Cd超积累植物应达到的临界含量标准,其地上部Cd含量大于其根部Cd含量,且地上部Cd富集系数大于1 ,同时,与对照相比,植物的生长未受到抑制.污染区采样分析试验进一步表明,龙葵对Cd的富集符合Cd超积累植物的基本特征.这一通过未污染区对超积累植物进行筛选的方法,可以为Cd污染土壤的植物修复获得更多具有实用价值的新材料.     

油菜作为超累积植物修复镉污染土壤的潜力

以超累积植物印度芥菜为参比植物,通过温室盆栽土培试验研究了筛选出的两种芥菜型油菜的吸Cd特征和作为超累积植物修复Cd污染土壤的潜力.试验结果表明,土壤中Cd浓度在0～20mg/kg范围内,油菜溪口花籽的地上部生物量、地上部吸Cd量和对土壤的净化率均明显高于朱苍花籽油菜和参比超累积植物印度芥菜.体内Cd浓度也和印度芥菜相当,其吸收的Cd 88%以上分布在地上部且有较强的耐Cd毒能力.油菜溪口花籽具备超累积植物的特征且有较强的修复Cd污染土壤的能力.     

镉锌铅复合污染土壤的超富集植物修复能力研究

在分析某金属矿区周边及试验基地土壤基本特征的基础上,采用正交试验法对超富集植物龙葵及印度芥菜进行镉、锌、铅复合污染的盆栽试验,同时对龙葵及印度芥菜的根、茎、叶样品中镉、锌、铅含量进行测定和方差分析。主要研究结果如下:1)龙葵和印度芥菜对重金属Cd、Zn具有很强的吸纳与耐受能力,且其吸收量随土壤中重金属浓度的增加而增加,但是对Pb的吸纳能力并不强。2)在3种重金属同时存在的情况下,龙葵和印度芥菜地下部对重金属Pb的吸收富集能力分别为地上部的2~4倍和2~12倍;龙葵和印度芥菜地下部对重金属Cd的吸收富集能力略小于地上部;而龙葵和印度芥菜地下部对Zn的吸收富集能力则小于地上部。3)在镉、锌、铅复合污染条件下,龙葵和印度芥菜对3种重金属吸收富集能力的大小依次为Zn>Cd>Pb。龙葵对重金属Cd和Pb的转运系数大于印度芥菜,而印度芥菜对Zn的转运系数大于龙葵。     

生物炭和锌对土壤镉赋存形态及小麦镉积累的影响

为探讨生物炭单独施用及其联合锌施用对镉污染土壤安全利用的可行性,采用污灌区镉污染土壤种植小麦盆栽试验,结合小麦生长参数、抗氧化酶活性、相关基因表达,研究单独施用0、1.0%、1.5%和2.0%小麦秸秆生物炭以及与锌混施(在上述4个处理组土壤中施加30 mg/kg七水合硫酸锌)对镉胁迫下土壤镉形态特征和小麦镉积累特征的影响. 结果表明:①施用生物炭可促使土壤可交换态、碳酸盐结合态向稳定性强的有机结合态和残渣态转化,且随着生物炭施用量的增加,转化比例显著增加,但锌施用对土壤镉形态没有显著影响. ②土壤施加1%~2%生物炭能够显著降低小麦籽粒镉含量29%~57%,且施用2%生物炭可将籽粒镉含量降至0.1 mg/kg以下,土壤同时施用生物炭和锌可在单施生物炭基础上降低籽粒镉含量21%~39%,具有协同效应. ③施用生物炭和锌均可促进植物生长,提高小麦产量,并通过调节小麦丙二醛(MDA)和抗氧化酶(SOD、POD和CAT)活性提升小麦根系细胞抗氧化能力,以及调节镉转运基因(TaNramp5、TaLCT1、TaHMA3和TaHMA2)的表达,降低小麦根系从土壤吸收镉以及向地上部分转运,从而减少小麦对镉的吸收和积累. 研究显示,向土壤添加生物炭和锌对污灌区小麦的安全生产具有参考和指导意义.      

镉污染土壤中镉的形态分析及植物修复技术研究

选取沈阳张士污灌区土壤样品,采用Tessier连续提取法研究土壤中镉形态分布。结果表明,在该污灌区土壤中,镉主要以可交换态和铁-锰氧化物结合态为主。两者各占总量的32.4%和33.8%。这表明该地区土壤中镉的活性较高,易于被植物吸收,具有较大的迁移性。盆栽试验和野外采样分析测试的结果表明萝卜和蒲公英的地上部对镉富集系数均>1,且地上部镉含量大于根部镉的含量,具有金属富集植物的特征和植物修复的潜力,有待于进一步研究。     

大气汞对土壤─植物系统汞累积的影响研究

采用室内模拟试验的方法，研究了大气汞污染对土壤－植物系统的危害及其机理。结果表明，植物可吸收大气汞，也可吸收土壤汞，当植物汞源于气汞时，其地上部汞含量高于根部；源于土壤汞时，则根汞高于地上部汞。土壤汞累积的来源可能直接吸附大气汞，也来源于植物汞的输入。     

外源锌刺激下水稻对土壤镉的累积效应

采用水稻盆栽实验研究不同含量外源Zn对模拟Cd中度污染和重度污染土壤中水稻低累积品种湘晚籼12和高累积品种威优46水稻各部位累积Cd的影响.结果表明,在Cd中度污染水平,外源Zn分别增大2种水稻各部位Cd含量,湘晚籼12和威优46糙米Cd含量分别增加125.0%~275.0%和6.6%~91.2%,但各处理糙米Cd含量不高于0.2 mg·kg~(-1);在Cd重度污染水平,外源Zn有降低水稻各部位中Cd含量的作用,湘晚籼12和威优46糙米Cd含量相应降低了16.6%~63.5%和15.6%~74.4%,且威优46糙米Cd含量随外源Zn施用含量的增大而逐渐降低,使得糙米中Cd含量低于0.2 mg·kg~(-1).水稻糙米累积Cd含量与土壤中Cd、Zn交换态含量的相关关系,因Cd污染程度和水稻品种的不同而不同.在Cd中度污染水平,湘晚籼12水稻糙米Cd含量与土壤中交换态Zn含量正线性相关,而威优46水稻糙米Cd含量与土壤中交换态Cd和Zn含量正线性相关;在Cd重度污染水平,威优46水稻糙米Cd含量与土壤中交换态Cd和Zn含量为负线性相关.在不造成土壤Zn污染的前提下,可向Cd重度污染土壤施用一定量的Zn肥,以降低糙米Cd含量,提高糙米品质.     

三元土壤调理剂对田间水稻镉砷累积转运的影响

通过镉砷复合污染稻田的土壤调理剂原位治理,研究了三元土壤调理剂QFJ（羟基磷灰石+沸石+改性秸秆炭）对稻田土壤基本理化性质和水稻各部位镉砷累积转运的影响.结果表明,在土壤Cd总量3.58 mg·kg^-1,As总量124.79 mg·kg^-1污染程度下,施用QFJ后,水稻根际土壤pH值、阳离子交换量及有机质含量有增大的趋势;土壤交换态Cd和As含量可分别从0.37 mg·kg^-1、0.07 mg·kg^-1下降到0.12 mg·kg^-1、0.04 mg·kg^-1.QFJ的施用,可有效降低水稻各部位中Cd和As含量,在9.00 t·hm^-2施用量水平,可将糙米中Cd含量从0.46 mg·kg^-1下降到0.18 mg·kg^-1,无机As含量从0.25 mg·kg^-1降低到0.16 mg·kg^-1,同时低于国家食品污染物限量标准0.2 mg·kg^-1的要求,实现水稻安全生产.施用QFJ减少了水稻根系对Cd和As的富集,降低了水稻植株将Cd从地下部转运到地上部的能力,降低了根系转运Cd的能力以及茎叶、谷壳转运As的能力.     

不同镉浓度及pH条件下纳米沸石对土壤镉形态及大白菜镉吸收的影响

采用室内培养试验研究了不同镉浓度(1、5、10和15 mg·kg-1)及pH条件下(4、5、6、7和8)纳米沸石和普通沸石施用量(0、5、10和20 g·kg-1)对土壤镉形态分布和CEC的影响,并通过盆栽试验研究了纳米沸石和普通沸石施用量对大白菜生长、镉含量及积累量的影响.结果表明,施用纳米沸石和普通沸石均显著降低了土壤可交换态镉(EX-F)含量和FDC(即土壤中镉的某种形态占总镉的质量分数),增加了碳酸盐结合态(CAB-F)、铁锰氧化态(FMO-F)、有机态(OM-F)和残渣态(RES-F)镉含量和FDC.培养结束时,沸石处理使可交换态镉FDC从0 d时的72.0%~88.0%降至2.4%~10.7%,各处理土壤镉主要以可交换态存在.土壤pH与土壤EX-F镉含量存在极显著的负相关关系(P0.01),与FMO-F和OM-F镉含量存在极显著的正相关(P0.01).土壤CEC与土壤EX-F镉含量均存在极显著负相关关系(P0.01).施用沸石使大白菜植株各部位干重较对照增加了14.3%~131.4%,地上部和根镉含量分别降低了1.0%~75.0%和3.8%~53.2%.新晋菜三号各部位镉含量和镉积累量明显高于山东四号品种.与普通沸石相比,纳米沸石显著提高大白菜生物量的同时,也显著降低了大白菜镉含量及镉积累量.     

生物炭对塿土土壤容重和团聚体的影响

通过比较生物炭施入土壤2 a和5 a的试验结果,研究随年限的增长生物炭的添加对塿土容重和土壤团聚体含量及稳定性的影响.采用田间定位试验和室内分析,试验设生物炭用量为0 t·hm~(-2)(B0)、20 t·hm~(-2)(B20)、40 t·hm~(-2)(B40)、60t·hm~(-2)(B60)和80 t·hm~(-2)(B80)这5个处理,将果树树干、枝条生物炭(450℃、限氧条件下)施入土壤,与耕层土壤混匀.经过5 a,分3层测定0～30 cm土层(即0～10、10～20和20～30 cm)的土壤容重、团聚体及有机碳含量.结果表明:①生物炭施入土壤5 a与施入2 a的结果相比,其对0～10 cm和10～20 cm土层团聚体影响相对减弱,对20～30 cm土层土壤容重和团聚体的影响显著增强.②随着年限的增长,在0～10 cm土层,生物炭施用量为40 t·hm~(-2)时, 0. 25 mm团聚体的含量及团聚体稳定性显著增强,容重显著减小;在10～20 cm和20～30 cm土层,生物炭施用量为60～80 t·hm~(-2)时, 0. 25 mm团聚体的含量及团聚体稳定性显著增强,容重显著减小.③当生物炭施用量为60 t·hm~(-2)时,对土壤有机碳的增加效果表现最优.说明生物炭对土壤团聚体的影响是一个渐进的过程.生物炭施入土壤5 a,其对深层土壤的影响更为显著,20～30 cm土层的土壤容重显著降低, 0. 25 mm团聚体的含量及团聚体稳定性显著增强.从经济效益和改善效果综合考虑,在耕层土壤施入40～60 t·hm~(-2)的生物炭最适.     

不同结构改良剂对铜镉污染土壤水稻生长和重金属吸收的影响

本研究以铜（Cu）、镉（Cd）污染水稻土为对象,通过水稻盆栽试验研究聚丙烯酸（PAA）、聚丙烯酰胺（PAM）、聚乙烯醇（PVA）和腐殖酸（HA）这4种结构改良剂对水稻生长和重金属吸收的影响.结果表明,与对照处理相比,施用结构改良剂处理水稻株高和秸秆重分别增加了7.34%~22.0%和10.0%~32.2%,结构改良剂用量越高,增幅越大.施用0.4%的结构改良剂对水稻有一定的减产效应,籽粒重比对照处理降低了6.70%~32.6%.施用结构改良剂对土壤pH值无影响,但显著降低了土壤有效态Cu （5.38%~39.7%）和Cd含量（6.98%~59.6%）,水稻根、秸秆和稻米中Cu含量分别降低了0.88%~27.2%、8.50%~45.2%和3.41%~31.2%,Cd含量分别降低了5.93%~20.5%、10.0%~51.4%和3.12%~50.7%,PAA处理的降幅最大、PVA处理的降幅最小.结构改良剂降低了Cu和Cd从根系向秸秆的转运系数,但增加了Cu和Cd从秸秆向稻米的转运系数.总体来看,施用结构改良剂促进了水稻生长,抑制了水稻对Cu和Cd的吸收,对重金属污染土壤具有一定的修复效果.     

土壤性质对单一及复合污染下外源镉稳定化过程的影响

通过对11个性质差异较大的土壤进行室内培养(土壤水分65%～70%WHC,温度25℃),观测了镉(Cd)单一和镉-铅(Cd-Pb)复合污染360 d内有效Cd含量随时间的变化,利用动力学模型对其稳定化过程进行模拟,并采用相关和逐步回归分析讨论了土壤理化性质对外源Cd稳定化过程的影响.结果表明,不同土壤中有效态Cd含量均在培养开始的15 d内迅速下降,随后变化减缓,培养60 d后基本达到平衡,其稳定化过程可用二级动力学方程、一阶指数衰减函数进行模拟.Pb的存在提高了Cd的有效性.模型的动力学参数稳定化平衡含量和表观速率常数可用来表征Cd的稳定化过程.土壤性质对这2个关键参数有显著影响,高pH值和高阳离子交换量(CEC)对Cd平衡含量有极显著的抑制作用,且pH值的直接抑制作用最大;土壤质地影响Cd的稳定化速率常数,在黏粒含量少、砂粒含量多的土壤中Cd能够更快达到平衡.     

不同外源硒对镉污染土壤中小白菜生长及镉吸收的影响

为探究不同外源硒对镉的解毒作用的差异,并为土壤镉污染控制与农作物安全生产提供科学依据.采用土培盆栽试验,对比了不同施用量(0、0.5、1.O和2.5 mg·kg-1)的亚硒酸盐和硒酸盐施入天然镉污染土壤,对小白菜生长(根长、株高、生物量和光合指标)及镉吸收、转运的影响.结果 表明,低硒处理(≤1.0 mg·kg-1)对...     

不同钝化剂对微碱性土壤镉、镍形态及小麦吸收的影响

通过大田试验,研究生物炭、褐煤、鸡粪对土壤Cd、Ni形态变化及小麦植株对Cd、Ni富集吸收的影响.结果表明,生物炭可提高土壤pH,褐煤降低土壤pH,均未达显著水平,鸡粪可显著降低孕穗期、成熟期土壤pH,分别降低0. 23和0. 20个单位.生物炭、鸡粪和褐煤单一施用对可交换态Ni含量降低不显著,而对可交换态Cd降低效果显著,小麦不同生长期均以褐煤2%处理降幅最大,分别为30. 50%、43. 34%和31. 20%.小麦地上部、地下部重金属Cd、Ni的含量均有所下降,且降幅随钝化剂添加量的增加而增加,不同生长期均以褐煤2%处理小麦根部Cd含量降幅最大,分别达38. 35%、58. 00%和50. 20%.孕穗期、成熟期均以褐煤2%处理小麦根部Ni含量降幅最大,分别达41. 33%和51. 35%. 3种钝化剂均可降低微碱性土壤中Cd和Ni的有效性,且对镉的钝化效果优于镍;均可有效降低不同时期小麦植株不同器官中Cd和Ni的含量.对于重金属镉,3种钝化剂同等剂量水平下,小麦器官中镉的降低效果依次为褐煤>生物炭>鸡粪.     

硅酸钙和生物腐殖肥复配对葱生长和镉吸收的影响

蔬菜的安全生产是切断镉通过食物链进入人体的关键环节.为研究硅酸钙和生物腐殖肥复配对葱生长和吸收镉的影响,在实际镉污染蔬菜地设计4种不同处理(T1:0.5%硅酸钙+0.5%生物腐殖肥、T2:0.5%硅酸钙+1.0%生物腐殖肥、T3:1.0%硅酸钙+0.5%生物腐殖肥、T4:1.0%硅酸钙+1.0%生物腐殖肥)及空白对照(CK),并分析不同条件下土壤pH、DTPA有效态镉、葱生物量和葱内镉含量随时间的变化.结果表明,4种处理均能提高土壤pH,降低土壤DTPA有效态镉含量,其中T3效果最明显,14、28、42和56 d时土壤DTPA有效态镉含量相对CK降幅分别为60.71%、49.54%、44.63%和58.94%;复配处理提高了葱地上部分生物量,其中T3和T4促进作用更显著,56 d时生物量增幅分别为107.19%和107.99%.不同处理对葱吸收镉的影响不同,56 d时,T4葱地上部分镉含量相对CK减少43.80%,有效减少植物对镉的累积,同时提高葱地上部分生物量,T4处理是较好的复配改良剂配比.     

蒙脱石-OR-SH复合体材料对土壤镉的钝化及机制

通过吸附解吸实验、盆栽实验及材料的表征测试分析,探讨了蒙脱石-OR-SH复合体对土壤中Cd的钝化效果和机制.结果表明,蒙脱石改性后对镉的饱和吸附容量明显提高;蒙脱石-OR-SH复合体对Cd2+的吸附很稳定,不易解吸;在原土、Cd 3mg·kg-1和Cd 10 mg·kg-1污染土上,添加蒙脱石-OR-SH复合体能够不同程度地提高作物产量,小白菜Cd含量分别比对照降低61.00%、62.10%和83.73%.表征测试显示,Cd成功地吸附到了复合体上,并与巯基发生了配位反应,复合体表面的絮状物增多.蒙脱石-OR-SH复合体与镉的反应机制除了静电吸附、离子交换吸附和羟基配位吸附外,主要存在巯基配位吸附.     

两种铁改性生物炭对微碱性砷镉污染土壤的修复效果

改性生物炭作为良好的重金属钝化剂,已被广泛应用于环境修复.为探究不同改性方法对生物炭钝化土壤砷-镉(As-Cd)的影响,采用共沉淀法和浸渍热解法制备铁改性生物炭,通过吸附试验和土壤培养试验,对生物炭性质、吸附As-Cd以及钝化土壤As-Cd的能力进行分析.结果表明,两种改性方法均可提高生物炭铁含量和零电荷点,且共沉淀法制备的铁改性生物炭(FeBC-1)负载的铁矿物主要为Fe₃O₄、 FeO(OH)和γ-Fe₂O₃等,而浸渍热解法制备的铁改性生物炭(FeBC-2)主要为α-Fe₂O₃和γ-Fe₂O₃等铁氧化物.FeBC-1对As和Cd均展现出很强的吸附去除能力,去除率达21.40%～34.14%,可显著促进土壤中非专性吸附态As向残渣态As转化,而FeBC-2仅对As具有较好的吸附效果.BC、 FeBC-1和FeBC-2对Cd的吸附能力与自身的阳离子交换量(CEC)呈正比,其中,BC对Cd的吸附去除效果优于FeBC...