珠三角典型区域农田小区尺度氮、磷、镉、砷输移特征与控制对策

区域氮、磷、镉、砷输移变化是影响农业生产、导致农田面源污染的主要因素。基于土壤表观平衡模型,以珠三角流域佛山市农业科学研究所试验农田为典型研究区域,构建农田小区尺度土壤表观氮、磷、镉、砷平衡模型,对4种元素在土壤中输移结构和平衡进行分析。结果表明：研究区域4种元素的主要输入途径是施肥,而输出的主要形式各有不同。其中,氮、磷主要输出形式是作物富集输出,输出占比分别为57.5%和39.0%;镉、砷主要输出形式分别是地表径流和作物富集输出,输出占比分别为66.7%和10.7%。研究区域4种元素均出现了不同程度土壤富集现象,农田小区尺度氮、磷平衡处于盈余状态,而镉、砷平衡处于亏损状态,4种元素的平衡强度分别为37.40、8.88、-1.35和-20.50 kg/(hm²·a),仅氮、磷未超过当地土壤环境安全阈值。分析试验农田中5类蔬菜各部位镉、砷富集情况发现,砷的富集系数均达到70.0%以上,而镉的富集只在辣椒叶中较为突出,富集系数达到57.5%。研究显示,应重视肥料输入的有效利用,加强农田灌溉水、农作物和地表径流中重金属的监测,以保障区域粮食安全和水环境安全。     

Selection of appropriate organic additives for enhancing Zn and Cd phytoextraction by hyperaccumulators

Chelant-enhanced phytoextraction is one of the most promising technologies to remove heavy metals from soil. The key of the technology is to choose suitable additives in combination with a suitable plant. In the present study, laboratory batch experiment of metal solubilization, cress seeds germination were undertaken to investigate the metal-mobilizing capability and the phytotoxicity of organic additives, including ethylene diamine triacetic acid （EDTA）, citric acid, acetic acid, oxalic acid, glutamine and monosodium glutamate waste liquid （MGWL） from food industry. Experiments in pots were carried out to study the effects of the additives on Zn and Cd phytoextraction. Furthermore, a leaching experiment with lysimeter was performed to evaluate the environmental risks of additive-induced leaching to underground water. The results showed that EDTA had a strong mobilizing ability for Zn and Cd, followed by mixed reagent （MR） and MGWL. MGWL and acetic acid at 5 mmol equivalent per liter resulted in seed germination index less than 2%. Experiments in pots verified the phytotoxicity of acetic acid and MGWL. Addition of the mixed reagent at 6--10 mmol/kg significantly increased Zn phytoextraction by Thlaspi caerulescens. The same for EDTA and the mixed reagent at 10 mmol/kg by Sedum dfredii. But only mixed reagents could significantly increase Cd phytoextraction by the studied hyperaccumulators. This suggested that the strong chelant was not always the good agent to enhance phytoextraction. S. alfredii combined with 2--10 mmol/kg soil MR was preferred for phytoremediation of Cd/Zn contaminated soils in southern China, this could result in high phytoextraction of Cd/Zn and reduce the leaching risk to underground water than EDTA assisted phytoextration.     

营养调控影响滇杨幼苗镉积累的效应模型分析

营养调控是强化植物修复效率的重要手段。滇杨(Populus yunnanensis)作为修复土壤镉(Cd)污染的重要候选树种,Cd耐受能力较强,但Cd积累量不高。以滇杨为研究对象,采用“3414”试验设计,开展氮(N)、磷(P)、钾(K)三因素四水平(0、100、200、400 mg·kg^-1)共15个处理的营养调控盆栽试验。通过肥料效应模型推算最佳施肥量、最大Cd积累量以及提升滇杨Cd积累量的最佳施肥方案。结果表明,施加N、P、K均能提升Cd胁迫下滇杨的生物量,提升比例为70.5%-132%,生物量随N、P和K浓度增加而呈现先增加后降低趋势,均在200 mg·kg^-1时达到最大值,施N对生物量的促进最显著。滇杨Cd积累量受N影响最大,其次为P,再次是K。无N处理(N0P0K0、N0P2K2)的Cd积累量最低,高N、高P处理(N2P4K2、N4P2K2)的Cd积累量最高。一元模型拟合结果显示,N以374.704 mg·kg^-1施加时可获得最大Cd积累量(2.168 mg·pot^-1),拟合方程为y=...     

不同给水管材对管壁附着生物膜铅、镉的解吸动力学研究

给水管壁生物膜会吸附水中的重金属元素积累在管壁生物膜中,在受到扰动时释放回到水体,危害饮用水水质安全。试验以上海管网末梢水为实验对象,研究了PVC、铸铁和紫铜等三种管材上生物膜对铅、镉的解吸特性。结果表明,PVC、铸铁和紫铜附着生物膜对铅的解吸容量qe分别为:5.92211μmol·m^-2、128.3051μmol·m^-2和21.1808,解吸速率常数k分别为:0.001060 m^2·μmol^-1·min^-1、0.000041 m^2·μmol^-1·min^-1和0.000503 m^2·μmol^-1·min^-1,对于镉元素三种材质的解吸容量qe分别为:14.71519μmol·m^-2、18.50481μmol·m^-2和2.25225μmol·m^-2;解吸速率常数k分别为:0.000102 m^2·μmol^-1·min^-1、0.001070 m^2·μmol^-1·min^-1和0.000103 m^2·μmol^-1·min^-1。     

硫化锰纳米颗粒高效去除重金属镉

中国镉污染问题日益严峻,开发高效的镉吸附剂,是解决环境镉污染问题的重要技术手段。采用共沉淀方法合成了硫化锰纳米颗粒,研究了其对重金属镉的吸附行为,并采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、高分辨透射电镜(HR-TEM)、比表面积(BET)等技术手段探究了硫化锰纳米颗粒的形貌、化学组分以及镉的去除机制。结果表明,MnS纳米颗粒呈球状,平均粒径100 nm,比表面积30.56 m~2·g~(-1)。MnS纳米颗粒对Cd~(2+)的吸附动力学数据较好地符合伪二级动力学模型;吸附等温线数据较好地符合Langmuir模型,说明MnS对Cd2+的吸附是以化学吸附为主的单分子层吸附。使用Langmuir拟合的MnS饱和最大镉吸附量为349.6 mg·g~(-1),在众多镉吸附材料中处于前列。对于模拟工厂重金属废水的处理,MnS纳米颗粒可以在5 h内使镉的浓度由60 mg·L~(-1)降至国家规定排放线以下(0.1 mg·L~(-1)),且吸附过程中水体pH稳定,对水体干扰小。在多种重金属离子共存的情况下,仍可以达到接近100%的Cd~(2+)去除率。硫化锰相对稳定,在空气中放置30 d仍有80%的镉去除率。较高的离子交换量形成CdS沉淀是MnS高效去除镉的主要原因。     

碳酸镁与镉离子的吸附和沉淀作用研究

以碳酸镁为吸附剂,在镉离子初始浓度为0~6 mmol/L,初始pH值为4和7的条件下,研究了碳酸镁与镉离子的吸附与沉淀作用。结果表明,由于碳酸镁的溶解及与体系中氢离子的中和,碳酸镁—镉体系的最终pH值为10.4左右;体系的平衡pH值随着镉离子初始浓度的增加而减小;体系中镉的平衡浓度随着初始镉离子浓度的增加缓慢上升;碳酸镁对镉的吸附等温线为折线型,不符合Freundlich和Langmuir模型,符合伪二阶吸附动力学模型。结合碳酸镁吸附镉前后固相表征的结果,说明碳酸镁与镉离子的作用机制随着镉离子浓度的增加,从离子交换发展为离子交换和表面配位反应并存,最后表现为表面沉淀。     

微波辐射回用活性炭对水中亚甲基蓝和Cd~(2+)去除效果的研究

考察了微波-活性炭联合处理技术对模拟染料废水中亚甲基蓝和Cd2+的去除效果。对于100 mL浓度为1 000 mg/L的亚甲基蓝溶液、活性炭用量为10 g时,新活性炭对亚甲基蓝的去除率为99.99%;采用700 W微波对吸附亚甲基蓝的活性炭辐射10 min进行再生并回用,经微波辐射再生10次后活性炭对亚甲基蓝的去除率为99.68%,未经微波作用反复使用10次的活性炭对亚甲基蓝的去除率为85.41%。结果表明:微波处理有效地减缓了活性炭吸附能力的下降速率,实现了活性炭再生和反复使用。在吸附过程中,Cd2+使活性炭对亚甲基蓝的吸附能力略有下降,而共存的亚甲基蓝则促进了活性炭对Cd2+的吸附,对新炭和再生后活性炭物理化学特性的表征证明了活性炭对亚甲基蓝的吸附为物理吸附,对Cd2+的吸附为化学吸附。     

膜电解法退镀废ABS电镀件及回收铜和镍

采用膜电解法对废丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）电镀件进行退镀处理。以退镀废液作为阴极液和阳极液,在阳极室退镀ABS电镀件,在阴极室电解退镀废液,进行铜镍分离,回收铜粉和NiCl₂。实验结果表明：在阴极电流密度为500 A/m²、初始铜离子质量浓度为24.00 g/L的条件下电解160 min,阴极铜回收率可达97.65%,电流效率达86.60%,得到的铜粉纯度为97%~99%,处理1 L退镀废液可回收铜粉20.0 g,2 mol/L盐酸0.87 L,NiCl₂晶体43.8 g;在阳极电流密度为500 A/m²、液固比为6的条件下电解60 min, ABS电镀件的退镀率为77.22%。