Fractionation and solubility of cadmium in paddy soils amended with porous hydrated calcium silicate

Previous studies have shown that porous hydrated calcium silicate （PS） is very effective in decreasing cadmium （Cd） content in brown rice. However, it is unclear whether the PS influences cadmium transformation in soil. The present study examined the effect of PS on pH, cadmium transformation and cadmium solubility in Andosol and Alluvial soil, and also compared its effects with CaCO3, acidic porous hydrated calcium silicate （APS） and silica gel. Soil cadmium was operationally fractionationed into exchangeable （Exch）, bound to carbonates （Carb）, bound to iron and manganese oxides （FeMnOx）, bound to organic matters （OM） and residual （Res） fraction. Application of PS and CaCO3 at hig rates enhanced soil pH, while APS and silica gel did not obviously change soil pH. PS and CaCO3 also increased the FeMnOx-Cd in Andosol and Carb-Cd in Alluvial soil, thus reducing the Exch-Cd in the tested soils. However, PS was less effective than CaCO3 at the same application rate. Cadmium fractions in the two soils were not changed by the treatments of APS and silica gel. There were no obvious differences in the solubility of cadmium in soils treated with PS, APS, silica gel and CaCO3 except Andosol treated 2.0% CaCO3 at the same pH of soil-CaC12 suspensions. These findings suggested that the decrease of cadmium availability in soil was mainly attributed to the increase of soil pH caused by PS.     

土壤有机质和镉对金霉素吸附-解吸的影响

金霉素已经广泛应用于兽药生产和疾病治疗.由于动物废弃物的土地应用和其它输入来源,重金属与四环素类抗生素往往共存于土壤环境中.基于OECD 106号指导准则,采用批量平衡实验方法,研究了金霉素及其与镉复合后在褐土及去有机质褐土中的吸附和解吸行为.结果表明,在单一和复合污染条件下,金霉素在褐土和去有机质褐土中的吸附和解吸等温线都可以用Freundlich模型进行良好地拟合.在金霉素单一污染和金霉素-镉复合污染条件下,去除有机质能够增加金霉素在褐土中的吸附容量(Kf)和吸附强度(1/n).金霉素在土壤上的解吸过程存在明显的滞后现象,在单一污染物情况下,金霉素在去有机质褐土的解吸滞后现象增强,其HI从0.81增加到1.06;而加镉后这种现象反而有所减弱,其HI从1.11减低到0.84.本研究为建立更加完善的模型以预测金霉素环境浓度或评价其环境风险,提供了可利用的数据和参数.     

土壤中镉的生物可给性及其对人体的健康风险评估

为了研究土壤中镉生物可给性与土壤属性之间的相互关系以及人体无意摄入土壤镉的风险,采集我国一些地区的16个土壤样品,利用in vitro方法研究了这些土壤中镉的生物可给性及其对人体的健康风险.结果表明,有11个土壤样品中镉的含量高过我国土壤环境质量标准的三级标准;土壤中镉的溶解态浓度及其生物可给性变化很大,模拟胃和小肠液中镉的溶解态含量分别为0.05~20.71 mg.kg-1和0.03~11.99 mg.kg-1,平均值分别为1.81 mg.kg-1和1.06 mg.kg-1;模拟胃和小肠液中镉的生物可给性分别为6.37%~69.43%和3.19%~36.91%,平均值分别为25.34%和14.84%.模拟胃液中镉的溶解态含量与土壤pH有显著的相关性.如以胃阶段为判断,无意摄入土壤中镉对儿童的PTW I贡献率除广西南宁的土壤为26.90%外,其它有11个土壤样品低于1.00%.如以小肠阶段为判断,无意摄入土壤中镉对儿童的PTW I贡献率最高为广西南宁的土壤达15.57%,另有4个土壤样品高于1.00%,其它都低于1.00%.可见,对于本研究中大多数土壤,通过口部无意摄入土壤中镉的对人体并没有很高的风险.但当土壤中镉含量较高,同时其具有很高的生物可给性,就会对人体健康产生很大的风险.     

纳米羟基磷灰石对镉的吸附解吸及对镉污染土壤修复研究

镉是我国土壤的首位污染元素,镉钝化修复技术是解决当前我国耕地面积减少、镉污染面广问题的有效手段。通过吸附解吸及盆栽试验,研究了纳米羟基磷灰石(nHAP)对镉的固定行为及油菜吸收的影响。结果表明:nHAP对镉的吸附符合二级动力学模型,且促进土壤对Cd~(2+)的吸附,在pH为5.6和7的解吸溶液下,Cd~(2+)的解吸率分别为3.3%和0.3%。同时,nHAP施加可改善土壤性质,促进植物生长。油菜收获后,施加0.2%、0.5%、1%的nHAP处理,油菜株高分别比对照组增加85.5%、99.1%和76.8%,土壤过氧化氢酶活性可分别提高0.86,1.19,1.54倍。添加1%nHAP土壤的pH值提高13.1%,有利于土壤镉向稳定态转换,降低了镉的生物毒性,表明nHAP对镉具有较好的稳定性,在促进植物生长、改善土壤生物质量、降低镉植物毒害方面有较好的应用前景。     

铝代水铁矿协同吸附砷镉的机制

通过室内试验,研究了铝代水铁矿对As(Ⅴ)和Cd(Ⅱ)的协同作用过程及机制.结果表明,溶液体系p H值和重金属加入顺序明显影响铝代水铁矿对砷和镉的协同吸附与共沉淀.在近中性砷镉共存体系下吸附72h(p H为6. 0～6. 5),含20%铝的铝代水铁矿(AF20)对砷和镉的吸附容量达到了60. 9 mg·g~(-1)和17. 1 mg·g~(-1),去除率分别为96. 0%和73. 0%,砷和镉协同吸附到AF20颗粒内部孔隙,AF20对砷和镉的协同吸附效应明显;在砷溶液中加入镉体系下吸附72 h(p H为6. 1～6. 5),AF20对砷和镉的吸附容量分别为58. 1 mg·g~(-1)和12. 4 mg·g~(-1),去除率分别为96. 0%和48. 3%,砷的吸附限制了镉的固定;在镉溶液中加入砷体系下吸附72 h(p H为9. 5～9. 8),AF20对砷和镉固定量分别为20. 9 mg·g~(-1)和24. 4 mg·g~(-1),去除率分别为38. 8%和98. 9%,AF20对砷和镉的共沉淀效应明显,生成的砷镉难溶物通过堵塞孔道使镉呈稀疏条带状分布,同时阻碍砷的进一步吸附.上述结果表明,铝代水铁矿可协同吸附、共沉淀污染环境介质中的砷和镉.     

铜、镉及其交互作用对泡泡草细胞超微结构的影响

为了解铜、镉对泡泡草根、茎、叶细胞亚显微结构的毒害及作用位点 ,以期为进一步研究鸭跖草属植物的耐重金属机理提供理论基础 ,本文通过透射电子显微技术研究了 75 μmol·L-1铜和 5 0 μmol·L-1镉及其交互污染对泡泡草根、茎、叶细胞超微结构的影响和铜、镉在细胞中的分布 .结果表明 :75 μmol·L-1铜和 5 0 μmol·L-1镉均对泡泡草根细胞造成明显损伤 .铜使根细胞产生质壁分离、细胞质浓缩、部分细胞空泡化 ,使线粒体脊突消失、结构模糊、外膜破坏 ;镉使根细胞空泡化 ,并在部分空泡化的细胞里产生大小不等的颗粒状物 ;铜、镉交互污染使根细胞受害程度加深 ,并兼有两者的受害症状特征 :线粒体结构彻底破坏、空泡化细胞里的颗粒物更大电子密度更高、质壁分离现象更普遍、质膜上的颗粒物沉淀更大 .铜、镉及其交互污染使泡泡草茎细胞产生质壁分离 ,对叶细胞无明显伤害 .所以铜、镉及其交互作用在试验浓度下 ,对泡泡草各器官的损伤程度为根 >茎 >叶 .     

淹水条件下不同氮磷钾肥对土壤pH和镉有效性的影响研究

针对稻田土壤镉污染的问题,探讨常用氮、磷、钾肥料品种对土壤镉有效性的影响,采用淹水培养方法,研究了在水稻生长季节施用不同肥料或添加酸、碱对土壤中镉有效性的影响.结果表明,土壤淹水后pH显著增加,特别是培养初期;随着培养时间的延长,pH逐渐回落,并趋向中性.土壤中有效Cd的变化趋势与pH变化趋势相反,两者间存在显著的线性负相关,淹水使土壤有效Cd下降58.2%~84.1%.肥料类型/品种对土壤镉有效性的影响存在显著差异,氮肥的影响较为复杂,钾肥其次,磷肥最小.在所有肥料中,氯化铵对土壤pH降低最多,对Cd的有效性增加最大;其他肥料依次为尿素、过磷酸钙和氯化钾.硫酸铵、硫酸钾和磷酸一铵都显著降低了土壤Cd的有效性.无论是否经过淹水培养,添加酸、碱后土壤pH与土壤有效Cd呈显著负相关,相关系数(R)分别为-0.994和-0.919.本研究进一步表明,在受Cd污染的酸性水稻土上,应避免施用氯化铵,选用含硫肥料,配合施用碱性物质,并在水稻生长过程中保持淹水状态,可有效降低土壤Cd的有效性.     

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.     

镉污染应急处置含镉絮体稳定性实验研究

以广西龙江河镉污染应急处置过程中产生的含镉絮体为研究对象,在探讨扰动及pH对絮体稳定性影响的基础上,考察了絮体在模拟静态水库和酸性洪水中的稳定性.结果表明,扰动及pH对絮体稳定性的影响较大,扰动条件下,Cd2+浓度随河水初始pH变化规律为:pH 5.0>>pH 6.0>pH 7.0≈pH 8.0>pH 9.0,当pH为5.0时,Cd2+浓度较高,超标19～58倍;当pH为6.0、7.0、8.0和9.0时,Cd2+浓度不超标至超标11倍.含镉絮体在扰动水环境中释镉量较大,大部分样品的Cd2+浓度高于5.0μg.L-1,最大超标1倍;而在模拟静态水库中的释镉量较小,所有样品中Cd2+浓度均低于5.0μg.L-1,未超标,可见含镉絮体在模拟静态水库中稳定性较好.含镉絮体在模拟酸性洪水中释镉量大,Cd2+浓度超标14～25倍,稳定性差.因此,在龙江河的生态环境影响后评估工作中应加强洪水期的监测.     

干湿交替灌溉制度下纳米修复材料对杂交籼稻籽粒Cd累积及产量的影响

干湿交替灌溉具有节水高产特性,但在重金属Cd污染稻田,干湿交替灌溉常导致稻米Cd含量＞0.20 mg·kg-1,通过添加钝化剂可能对水分高效利用及优质稻米生产具有显著的调控效应.为此,本研究以吸收能力较强的籼型亚种为试材,在前期筛选出的高积累品种(深两优1813)和低积累品种(两优6206)基础上,于Cd轻度污染稻田设...