生物质炭对磷镉富集土壤中两种元素生物有效性及作物镉积累的影响

以磷镉富集土壤(总Cd 0.94mg·kg~(-1)、全磷0.86g·kg~(-1))和低镉积累基因型红菜薹金秋红三号为供试材料,采用盆栽试验的方法,设置了绝对对照CK0(仅施NK无机肥)、相对对照CKp(施NPK无机肥)、生物质炭BC(BC+NK无机肥)和BC-CKp(BC+NPK)这4个处理,考察了土壤磷素和重金属Cd的生物有效性、植株可食部位生物量及其Cd累积特征和土壤基本性状等指标.结果表明,至作物收获时,添加生物质炭的BC和BC-CKp处理与未添加生物质炭的CK0和CKp处理相比,土壤有效Cd含量分别降低了8.23%和5.68%;同时土壤有效磷含量提高了11.60～16.26mg·kg~(-1).施加外源磷肥的CKp和BC-CKp处理土壤有效Cd含量与未施加磷肥的CK0和BC处理相比分别降低了31.43%和33.29%.除CK0处理外,其它3个处理(CKp、BC及BC-CKp)的红菜薹作物可食部位Cd含量均未超出我国食品安全国家标准(GB 2762-2017)中Cd的限定值0.1mg·kg~(-1).结果表明,将生物质炭输入到磷素富集的中、轻度Cd污染土壤中,能够同时实现土壤中重金属Cd钝化和磷素活化的双重功能;且在不额外使用磷素化肥的条件下,种植弱吸收低积累Cd的蔬菜作物基因型,既可以保证可食部位生物量增加,也可以使其可食部位重金属Cd含量满足食品安全国家标准.     

增温和锌复合作用对菠菜富集多环芳烃的影响

目前有关增温和重金属复合作用对植物富集疏水性有机物的影响研究还鲜有报道.本文通过构建土壤-大气-植物密闭微宇宙,分析土壤、大气和植物中多环芳烃（Polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs）的浓度及土壤中PAHs降解菌基因的拷贝数,进而探究增温（+6℃）和锌胁迫（100~600 mg·kg^-1）及两者复合作用对菠菜富集4种氘代PAHs及其致癌风险的影响.结果表明,增温使菠菜根部中PAHs的浓度降低了1.5%~20.4%,这是由于增温促进了土壤中PAHs的生物降解,进而导致PAHs自由溶解态浓度降低;另外,增温也降低了根部脂肪的含量,从而降低PAHs在根部的富集作用.然而,菠菜根部中PAHs的浓度随土壤中锌浓度的增加而增加,且增加比例为1.2%~91.7%,这主要是因为锌抑制了土壤中PAHs的降解,进而增加了PAHs的自由溶解态浓度;另外,锌胁迫还增加了菠菜根部细胞膜的通透性,进而促进根部吸收PAHs.增温和锌胁迫条件下,菠菜茎叶中PAHs的浓度分别降低了7.3%~51.1%和增加了3.0%~76.9%,与对根部富集PAHs的影响一致,这归因于茎叶中的PAHs主要来源于根部的向顶运输而非大气的茎叶吸收.增温和锌复合作用对菠菜富集PAHs具有拮抗作用,这是因为两者对土壤中PAHs的生物降解具有相反的影响.在无外源PAHs输入下,增温和锌胁迫分别会降低和增加PAHs的总致癌风险.     

锰促进稻田生物结皮固定灌溉水中镉

为了解在不同浓度的锰盐作用下生物土壤结皮对稻田灌溉水中镉的固定作用及机制,将不同浓度的硫酸锰、镉溶液与稻田生物土壤结皮混合,并在实验室内培养15 d.通过分析生物土壤结皮中不同形态的锰、镉的量,探究不同浓度锰盐对土壤结皮中镉的固定及分布的影响.结果表明:锰盐能有效地促进生物土壤结皮固定镉,随着锰盐浓度的增加,生物土壤结皮对镉的去除效率增加.在20.00 mg·L~(-1)硫酸锰条件下,生物土壤结皮对水中镉离子去除率达到98.20%,镉主要以非乙二胺四乙酸可提取的矿物形态存在.通过扫描电子显微镜-电子散射能谱及X射线光电子能谱分析,锰被锰氧化菌氧化成类似水钠锰矿的多孔海绵状物质,镉富集固定在晶格中.本研究对利用生物土壤结皮净化镉污染灌溉水提供了新的思路.     

不同温度桉树叶生物炭对Cd2+的吸附特性及机制

通过元素分析、BET-N₂、Zeta电位、Boehm滴定,SEM-EDS、FTIR等分析方法对不同热解温度（300、500和700℃）下制备的桉树叶生物炭进行表征,研究了3种生物炭（BC300、BC500和BC700）对Cd²⁺的吸附特性与机制.结果表明,随温度升高,生物炭产率下降,灰分、pH值和Zeta负电荷量上升,比表面积增大.当Cd²⁺浓度为20mg/L时,平衡时间依次为80min（BC700）<360min（BC500）<540min（BC300）,均符合准二级动力学模型（R²>0.98）,以化学吸附为主.BC300和BC500吸附过程均符合Langmuir和Freundlich模型,BC700更符合Freundlich模型,最大吸附量依次为BC700（94.32mg/g） > BC500（67.07mg/g） > BC300（60.38mg/g）.在Boehm滴定结果分析的基础上,结合FTIR和SEM-EDS,表明生物炭吸附机制主要为静电吸附和官能团络合作用.BC700吸附性能最佳,原因可能是具有较大的比表面积、较多的负电荷量和较为丰富的官能团.     

湿法炼锌高盐废水的综合回收实验研究

采用“预处理除杂—蒸发—盐分离结晶”技术对锌烟尘处理厂产出的高盐废水进行了探索实验研究.结果表明：采用该技术处理锌冶炼高盐废水,分别得到合格生产用水、无水硫酸钠和氯化钠,高盐废水实现了资源化回收利用.中和后的浓盐水加热到95~100℃进行高温蒸发浓缩,分离得到结晶盐无水硫酸钠,含量为98.79%,达到Ⅱ类优等品质量标准;蒸发得到的冷凝水电导率≤48μS/cm,水质达到生产用水标准.高温蒸发后期,氯化钠富集在少量的残余液中,保持60℃低温蒸发,分离得到结晶盐氯化钠,其中氯化钠含量为93.82%.     

磁性MZF@SiO2对水中Pb(Ⅱ)的吸附

为提高吸附剂固液分离性能,以锰锌铁氧体Mn_(0.6)Zn_(0.4)Fe_2O_4为磁核,利用正硅酸乙酯水解制备了核壳结构磁性吸附剂Mn_(0.6)Zn_(0.4)Fe_2O_4@SiO_2(MZF@SiO_2),以水中重金属Pb(Ⅱ)作为探针分子,研究了其吸附动力学、吸附等温线及吸附热力学,并通过Zeta电位、FT-IR红外光谱及X射线光电子能谱,对吸附机理进行了研究.结果表明,吸附动力学数据符合准二级动力学模型,Freundlich方程能更好地描述吸附等温行为;MZF@SiO_2对Pb(Ⅱ)的吸附为自发吸热过程,MZF@SiO_2对Pb(Ⅱ)的吸附机理为静电作用、阳离子交换和配位作用.MZF@SiO_2可采用0.01 mol·L-1硝酸进行再生.     

催化阳极溶出伏安法连续测定水中镉,铅,铜

测定环境样品中痕量及超痕量Cd,Pb,Cu的分析多采用灵敏度极高的阳极溶出伏安法.阳极溶出法用于水中Cd,Pb,Cu的测定,有较多的局限性.首先,由于该法精密度难以控制,在一般底液中干扰因素较多,且由于环境样品中金属含量高低相差甚大,无法一次定量,而需分段富集,从而增加了本法的繁     

1种钝化剂对3种水稻生长影响及降镉效果的研究

为了考察钝化剂对不同程度污染土壤及不同水稻品种的适应性,采用盆栽试验研究了2种程度镉污染农田土壤(轻度污染土壤和重度污染土壤)中钝化剂的修复效果以及3个品种水稻对镉的吸收。结果表明:添加钝化剂后,2种污染程度土壤的pH值在不同时期均显著提高(轻度污染土壤pH值提高了0. 18～0. 73,重度污染土壤pH值提高了0. 42～0. 71),土壤中pH值与土壤有效态Cd呈负相关性(轻度污染土壤的pH值与土壤有效态Cd相关系数为0. 77;重度污染土壤的pH值与土壤有效态Cd的相关系数为0. 91)。2种程度镉污染土壤分蘖期和成熟期的有效态Cd在施加钝化剂后明显降低(轻度污染土壤有效态Cd在分蘖期的最大降幅为30. 69%,在成熟期的最大降幅为25. 69%;重度污染土壤有效态Cd在分蘖期的最大降幅为6%,在成熟期的最大降幅为7. 5%)。糙米总Cd在施加钝化剂后也明显降低(轻度污染土壤的糙米总Cd降低幅度为59. 46%～66. 67%,重度污染土壤的糙米总Cd降低幅度为18. 71%～57. 60%)。施加钝化剂对水稻株高、叶绿素、有效穗、生物量及产量无显著性差异。此外,3个水稻品种的糙米Cd富集系数有一定的差异,2种污染程度土壤中水稻生长有差异。因此,钝化剂对3种水稻品种均具有降镉效果,且对3种水稻生长无负面影响。钝化剂对水稻生长轻度镉污染土壤的修复效果优于重度污染土壤的修复效果,施用钝化剂能使轻度污染土壤中糙米总Cd达标,不能使重度污染土壤中糙米总Cd达标;轻度污染土壤中水稻生长效果明显优于重度污染土壤中水稻生长。     

三种富集植物对广西兴源铅锌矿区周边Cd污染农田土壤修复性能研究

选择少花龙葵、商陆和青葙三种富集植物,以实际的镉污染农田土壤为修复对象,进行室内盆栽试验,比较了三种植物对土壤镉的吸收和积累特征,评价了三种植物对研究区镉污染土壤的修复性能。结果表明,少花龙葵、商陆和青葙地上部分对Cd的富集系数分别达到5.84、6.46和5.84。三种植物地上部分的Cd含量在35.45 mg/kg到35.47mg/kg之间,在土壤环境条件相似的情况下,其远低于土壤Cd含量相当的人工配土实验。若对研究区Cd污染农田土壤的修复达到GB 15618—1995《土壤环境质量标准》中的三级标准,直接种植这些富集植物需要数十年时间。这表明真实污染土壤中Cd的生物有效性较人工模拟污染土壤的Cd生物有效性低得多。对于研究区这种重度污染的土壤,直接种植镉富集植物以达到修复效果的意义较小。因此,必需采取强化措施提高植物修复的效率。     

石灰对Cd、Pb在土壤-水稻体系中转移和累积的影响

在酸性土壤中,石灰对重金属污染土壤有明显的钝化修复效果。通过土壤盆栽试验,以宜优673(籼稻)为供试作物,研究了添加石灰(消石灰,Ca(OH)2)对Cd-Pb复合污染土壤中Cd、Pb的有效性,以及Cd、Pb在土壤-水稻体系中转移与累积的影响,探讨了石灰降低水稻糙米Cd和Pb累积量的主要途径。结果表明,石灰提高了土壤的p H值,显著降低了土壤Cd和Pb的有效性和根表铁膜中Cd、Pb的质量比,对根系Cd质量比的影响不显著,但显著降低了成熟期根系Pb的质量比。石灰抑制了Cd从根向叶、从茎向叶的转移,抑制了Pb从茎和叶向糙米的转移,最终降低了Cd和Pb在糙米中的累积量。与Cd的累积相比,石灰抑制Pb在糙米中累积的效果更为显著。研究表明,石灰降低了土壤中Cd和Pb的有效量,抑制了Cd和Pb在水稻体内的转移,是降低水稻糙米Cd和Pb累积量的主要途径。