硅酸盐和磷酸盐矿物对土壤重金属化学固定的研究进展

根据重金属离子的迁移转化规律,可以采用物理、化学、生物等方法来治理土壤的重金属污染,每种修复方法都有其优缺点,而环境矿物法具有成本低廉和效率较高的特点,因此,本文叙述了两种具有代表性的环境矿物(硅酸盐和磷酸盐),从硅酸盐和磷酸盐矿物的性能、反应机理以及对土壤重金属离子的作用效果等方面综述了硅酸盐和磷酸盐修复重金属污染土壤的研究进展,并且阐述了硅酸盐和磷酸盐对不同重金属离子的作用效果,以及影响其作用的各种因素,提出了其中存在的问题和不足。     

柠檬酸辅助甜高粱对南方典型母质土壤的镉修复效应

甜高粱生物量大,镉（Cd）吸收能力强,具有植物修复Cd污染土壤的潜力.为研究柠檬酸辅助甜高粱对南方典型母质土壤的Cd修复效应,在湖南省2种典型成土母质（中性紫泥田和黄麻砂泥田）Cd污染农田,开展甜高粱植物修复田间试验.结果表明：①柠檬酸对甜高粱生长无抑制,施用柠檬酸后甜高粱成熟期地上部生物量均呈现增大趋势,增幅为10.1%~24.7%;②甜高粱种植和柠檬酸施用降低了土壤pH值,其中柠檬酸施用进一步降低甜高粱各生育期土壤pH值,且在中性紫泥田降幅更大,降低了0.24~0.72个单位;③甜高粱种植和柠檬酸施用降低了土壤Cd总量,中性紫泥田和黄麻砂泥田降幅分别为23.8%~52.2%和17.1%~31.8%,并同时增大两地土壤Cd酸可提取态占比38.6%~147.7%和4.8%~22.7%;④柠檬酸施用显著提高甜高粱各部位Cd含量,中性紫泥田甜高粱茎和叶ω（Cd）分别为0.25~1.90 mg·kg^-1和0.21~0.64 mg·kg^-1,均高于黄麻砂泥田;⑤施用柠檬酸后中性紫泥田甜高粱成熟期地上部Cd提取量可达47.56 g·hm^-2.综上,柠檬酸可强化甜高粱修复Cd污染土壤效率,在中性紫泥田上效果更好,该技术具有重金属污染农田的边生产边修复潜力.     

镉胁迫对大豆花荚期生理生态的影响

为了探讨重金属胁迫对大豆繁殖期生理生态的影响,采用盆栽试验方法,研究了Cd2+胁迫对五月王和日本青两个大豆品系花荚期植株生长及叶片叶绿素含量、超氧化物歧化酶(SOD),活性、过氧化物酶(POD),活性和丙二醛(MDA)含量的影响.结果表明:(1)低质量分数Cd2+胁迫对2个大豆品系的花荚期植株生物量和植株高度均具有促进作用,但随着Cd2+质量分数的增加转而抑制大豆植株的生物量和高度的增加,且质量分数越高其抑制作用越明显.(2)不同质量分数Cd2+处理对花荚期大豆叶片叶绿素合成具有刺激效应,两个大豆品系结荚期的叶绿素含量随胁迫时间的延长呈先增加后降低的趋势.(3)短时间、低质量分数的Cd2+胁迫能增强大豆花荚期SOD活性,长时间、高质量分数的Cd2+胁迫能抑制大豆花荚期SOD活性.(4)随着Cd2+质量分数增加,五月王和日本青结荚期POD活性逐渐升高,但其时间效应有差异;随着胁迫时间的延长,日本青花荚期POD活性稳步提高,而五月王在长时间、高质量分数Cd2+胁迫下POD活性降低.(5)随着Cd2+质量分数和胁迫时间的递增,大豆MDA含量呈"先升后降"趋势.(6)大豆五月王和日本青花荚期对Cd2+耐受性存在较大差异,这主要是由二者的遗传学因素不同决定的而不是环境因素.     

三元复合调理剂对土壤镉砷赋存形态和糙米镉砷累积的调控效应

为研究三元复合调理剂(石灰石+硅藻土+硫酸铁,LDF)对稻田土壤Cd 和As 赋存形态及水稻糙米Cd 和As 累积的影响,开展水稻盆栽试验.LDF按质量比设置7个施用水平(0、0.5、1.0、2.0、4.0、8.0和16.0 g·kg-1),种植2种水稻(黄华占和T优272).结果表明:①施用LDF分别提高黄华占和T优...     

秸秆离田对土壤Cd生物有效性及水稻Cd积累的影响

通过选取湖南省宁乡市某轻度Cd污染稻田开展连续两季水稻秸秆离田田间试验,研究秸秆离田措施对轻度Cd污染稻田土壤Cd有效性及水稻对Cd吸收累积的影响.结果表明：(1)连续两季秸秆离田有效提高了土壤pH值,降低土壤有机质和根际土壤Cd含量;T1～T4处理使土壤pH值提升0.04～0.58个单位,有机质含量降低了0.68%～25.87%,根际土壤Cd含量降低了3.76%～12.78%.(2)连续两季秸秆离田能降低酸可提取态和可氧化态Cd占比,使残渣态Cd占比上升;同时秸秆离田处理降低了根际土壤Cd的生物有效性,使根际土壤TCLP、 DTPA和CaCl₂提取态Cd含量均显著降低.(3)水稻秸秆离田可显著降低土壤孔隙水中DOC和Cd浓度,连续两季秸秆离田处理下(T1～T4)土壤孔隙水中Cd浓度分别降低了4.54%～40.00%和2.75%～67.34%,说明DOC是影响土壤孔隙水中Cd浓度的关键因素之一.(4)连续两季秸秆离田各处理(T1～T4)降低了水稻各部位对Cd的吸收累积,其中秸秆和根系全部离田处理(T4)下,2020年晚稻和2021年早稻糙米Cd含量分别降低了18....     

组配改良剂对稻田土壤中镉铅形态及糙米中镉铅累积的影响

通过田间实验,研究了镉(Cd)和铅(Pb)复合污染稻田土壤中施加组配改良剂(LS,石灰石+海泡石)对黄华占和丰优9号2种水稻种植土壤中p H、Cd和Pb形态转化以及水稻糙米中Cd和Pb累积量的影响.结果表明,施加LS,通过提高2种水稻土壤的p H值,可以有效地改变土壤中Cd和Pb的存在形态,使土壤Cd和Pb由酸可提取态不同程度地转化为铁锰氧化态和有机结合态.LS施加量为2.0~8.0 g·kg-1时,使黄华占水稻土壤中Cd和Pb的酸可提取态含量分别降低19.6%~23.8%、7.7%~14.3%,丰优9号水稻土壤中Cd和Pb的酸可提取态含量分别降低7.6%~31.1%、11.7%~24.8%,且降低效果为CdPb.LS还能显著降低2种水稻糙米中Cd和Pb含量,LS施加量为2.0~8.0 g·kg-1时,黄华占和丰优9号2种水稻糙米中Cd含量分别降低了56.5%~67.2%、29.0%~38.7%,Pb含量分别降低了9.8%~34.2%、6.8%~45.4%,同种水稻Cd和Pb含量降低效果为CdPb.研究表明,土壤中Cd和Pb酸可提取态含量能很好地反映土壤中Cd和Pb的生物有效性和迁移性.     

不同水分管理模式对水稻吸收土壤砷的影响

通过水稻盆栽试验,研究了淹水灌溉(F)、灌浆期前湿润灌溉(A-F)、灌浆期后湿润灌溉(F-A)、淹水与湿润交替(AFA)这4种水分管理模式对水稻吸收土壤As的影响.结果表明,同F处理比较,A-F处理能显著降低水稻根和茎叶As含量,F-A和AFA处理都能显著降低水稻茎叶、谷壳、糙米As含量和糙米无机As含量.A-F、F-A、AFA处理对水稻生物量影响都不大,仅AFA处理减少了水稻根系生物量.F-A和AFA处理降低糙米As含量的机理是:灌浆期是水稻糙米吸收土壤As的关键时期,此时的湿润灌溉提高了土壤E h,土壤溶液As(Ⅲ)与As(Ⅴ)浓度之和、As(Ⅲ)/As(Ⅴ)的比例都显著降低,从而使土壤As的迁移能力得到抑制.F-A处理降低水稻糙米总As和无机As含量的效果与AFA处理无显著差异,但F-A处理的操作更简单,因此,F-A处理应当是污染土壤中控制水稻糙米累积As的最佳水分管理模式.     

水分管理模式与土壤Eh值对水稻Cd迁移与累积的影响

通过水稻盆栽试验,研究了4种水分管理模式[水稻全生育期湿润灌溉(M)、灌浆期湿润和灌浆期后淹水灌溉(M-F)、灌浆期淹水和灌浆后湿润灌溉(F-M)、全生育期淹水灌溉(F)]对土壤Eh值、Cd生物有效性及对水稻Cd迁移与累积的影响.结果表明土壤Eh值从负值变为正值时,土壤交换态Cd含量先升高后降低.与M处理相比,F-M、M-F、F处理显著降低水稻根、茎叶、谷壳、糙米Cd含量,其中M-F和F处理水稻糙米Cd含量分别为0.19 mg·kg~(-1)和0.10 mg·kg~(-1),均低于国家食品污染物限量0.2 mg·kg~(-1)的标准(GB 2762-2012).与M处理相比,F-M、M-F、F处理显著降低水稻地上部Cd累积量和水稻中Cd的转运系数.水稻地上部分Cd累积量、水稻中Cd的转运系数、水稻糙米Cd含量与土壤Eh值均存在正指数关系.4种水分管理模式中,M-F处理的水稻产量最高.虽然威优46被认为是Cd高累积水稻品种,但是在5 mg·kg~(-1)的Cd污染土壤中进行适当的水分管理,威优46糙米Cd含量也能够达到国家标准.因此,为了保证水稻的食品安全和水稻产量,建议采用M-F处理作为水分管理模式,且灌浆期后的土壤Eh值保持在-160~-130 m V范围.     

两种钝化剂对土壤Pb、Cd、As复合污染的菜地修复效果

通过辣椒种植田间试验,研究了硫酸铁和碳酸钙对土壤Pb、Cd和As复合污染的生物有效性以及对辣椒中Pb、Cd、As迁移与累积的影响.结果表明:(1)硫酸铁和碳酸钙都能显著降低土壤中Pb、Cd的TCLP提取态含量,使土壤中As的TCLP提取态含量显著升高.(2)硫酸铁使辣椒果实中Pb和Cd含量分别降低7.2%~22.9%和2.3%~2.9%,而对As含量没有影响;碳酸钙使辣椒果实中Pb、Cd、As的含量分别降低15.8%~16.3%、11.8%~15.0%、0.03%~53.2%.(3)硫酸铁使辣椒茎到果实中Pb、Cd、As的转运系数分别最大降低16.7%、68.0%、10.2%;碳酸钙使辣椒茎到果实中Pb、Cd、As的转运系数分别最大降低16.7%、51.5%、45.6%.硫酸铁和碳酸钙都能有效降低旱地中Pb、Cd、As向辣椒中迁移,且碳酸钙效果比硫酸铁好.     

组配改良剂对污染稻田中铅、镉和砷生物有效性的影响

选取湖南某矿区重金属和砷复合污染稻田土,以盆栽实验研究了施用组配改良剂LMF(碳酸钙+偏高岭土+钙镁磷肥)对土壤中Pb、Cd和As的生物有效性和水稻糙米中Pb、Cd和As累积效应的影响.结果表明:施用LMF能显著增加供试土壤pH值、交换性盐基总量(TEB)和阳离子交换量(CEC),对盐基饱和度(BS)和有机质(OM)含量无显著影响.施用LMF能显著降低土壤中Pb、Cd的交换态和酸可提取态含量,以及降低Pb的TCLP提取态含量,对Cd的TCLP提取态含量无明显效果.LMF施用使土壤中As的交换态和TCLP提取态含量呈现先下降后上升的趋势,且均在施用量为2 g·kg-1时含量最低.随着LMF施用量的增加,水稻糙米中Pb、Cd的含量分别降低了8.44%~99.6%、27.5%~74.1%,而水稻糙米中As含量呈现出先下降后上升的趋势.除Cd的TCLP提取态和酸可提取态外,Pb、Cd和As的其它提取态含量与其在水稻糙米中的含量均呈现出显著正相关关系(p0.05或p0.01).