累托石-粉煤灰颗粒吸附剂的制备及除铜性能

研究了累托石-粉煤灰颗粒吸附剂制备工艺条件及其去除铜冶炼废水中Cu(Ⅱ)的条件。实验结果表明:累托石与粉煤灰的比例为7∶3,另加入15%的添加剂(St)和50%的水,焙烧温度为500℃时,制成的颗粒吸附剂不仅吸附效果最佳,而且其散失率较低。在不调节铜冶炼工业废水pH值的条件下,颗粒吸附剂用量为0·01g/mL,作用时间为60min,温度为25℃(常温)时,Cu(Ⅱ)的去除率达99·5%,处理后的水符合国家污水综合排放标准(GB8978-1996)一级标准。     

镉对植物光合作用的影响

本文从光合作用色素、光合组织、光合作用过程、光合速率等方面概述了近些年来 Cd对植物光合作用影响的研究进展 ,并结合我们的研究进行了讨论。     

重金属镉在黑土和棕壤中的解吸行为比较

采用一次平衡法对Cd²⁺在黑土和棕壤2种土壤类型中的解吸行为进行了比较研究.结果表明,Cd²⁺在2种土壤中的解吸行为均有明显的滞后性.相对于棕壤,Cd²⁺在黑土中的解吸有更长的滞后阶段.Cd²⁺在2种土壤中的解吸过程是一个快速反应的过程,当解吸平衡时间在30min左右时,吸附态Cd²⁺的解吸量能达到总解吸量的90%以上.Cd²⁺在2种土壤中的解吸效率都比较低,相对于总吸附量而言,Cd²⁺在黑土和棕壤的解吸百分比分别低于9.0%和15.1%.解吸速率随着初始浓度的增加而升高,但随着解吸量和解吸时间增加而下降,土壤性质对解吸速率的下降并没有明显的影响.Freundlich方程是描述Cd²⁺在这2种土壤中等温解吸的最佳方程,而Elovich方程是描述其在这2种土壤中解吸动力学变化的最佳方程.     

Sorption-desorption of cadmium in aqueous palygorskite, sepiolite, and calcite suspensions: isotherm hysteresis

Sorption isotherms have been widely used to assess the heavy metal retention characteristics of soil particles. Desorption behavior of the retained metals, however, usually differ from that of sorption, leading to a lack of coincidence in the experimentally obtained sorption and desorption isotherms. In this study, we examine the nonsingularity of cadmium (Cd) sorption–desorption isotherms, to check the possible hysteresis and reversibility phenomena, in aqueous palygorskite, sepiolite and calcite systems. Sorption of Cd was carried out using a 24-h batch equilibration experiment with eight different Cd solution concentrations, equivalent to 20–100% of maximum sorption capacity of each mineral. Immediately after sorption, desorption took place using successive dilution method with five consecutive desorption steps. Both Cd sorption and desorption data were adequately described by Freundlich equation (0.81 < r² < 0.99). The sorption and desorption reactions, however, did not provide the same isotherms, indicating that hysteresis occurred in Cd sorption–desorption processes. The extent of hysteresis was quantified based on the differences obtained from sorption and desorption isotherms regarding the amount of Cd sorbed, the Freundlich exponent, and the Cd distribution coefficient. The results revealed that, sepiolite possessed the most hysteretic behavior among the minerals studied. Calcite showed much smaller hysteresis compared to the other two silicate clays at low Cd surface load, but its hysteresis indices significantly increased, and exceeded that of palygorskite, as the amount of Cd in the systems increased. The average amount of Cd released after five desorption steps, was 13.8%, 2.2% and 3.6% for the palygorskite, sepiolite and calcite, respectively, indicating that a large portion of Cd was irreversibly retained by the minerals.     

挺水植物水田芥对镉的积累特性研究

通过前期的初步研究发现,挺水植物水田芥(Nasturtium officinale R.Br.)地上部分镉含量超过了超富集植物的临界值(100mg/kg),可能是镉超富集植物。为进一步了解水田芥在不同镉浓度梯度条件下的镉积累特性,通过盆栽试验研究了不同土壤镉浓度(0、25、50、75、100mg/kg)对水田芥生长特性、镉耐性和镉积累特性的影响。结果表明:随土壤镉浓度的增加,水田芥根系和地上部分镉含量增大,分枝数量、根系生物量、地上部分生物量、抗性系数及叶绿素SPAD值均呈降低的趋势。当土壤镉浓度大于0mg/kg时,随着土壤镉浓度的增加,水田芥的根冠比呈增加的趋势。土壤镉浓度为50~100mg/kg时,水田芥地上部分镉含量均大于100mg/kg,最大值为214.84mg/kg(土壤镉浓度为100mg/kg),地上部分富集系数(BCF)大于1,但转运系数(TF)小于1。在土壤镉浓度为50mg/kg时,水田芥地上部分镉积累量达到最大值,为192.233μg/株。因此,水田芥是一种镉富集植物,适合用于土壤镉污染浓度在50mg/kg以内的水田修复。     

Cu和Cd胁迫下接种外生菌根真菌对油松根际耐热蛋白固持重金属能力的影响

铜和镉是我国土壤重金属常见种类,生物固定过量重金属以降低其生理毒害是修复土壤重金属污染的有效方法之一.外生菌根能够通过分泌大量有机物质来降低土壤中重金属的生物有效性.在Cu或Cd胁迫下,外生菌根真菌接种油松幼苗根际分泌的耐热蛋白具有固持重金属的潜力.结果表明,纯培养条件下接种并没有增加耐热蛋白的分泌,但是在Cu或Cd的胁迫培养下,接种幼苗耐热蛋白的分泌量增加.不同Cu浓度处理下,接种油松幼苗总提取耐热蛋白(total thermostable protein,TTP)和易提取耐热蛋白(easily extracted thermostable protein,EETP)的分泌量为未接种油松的2.64~11.79倍;Cd处理下接种油松TTP和EETP的分泌量,分别是未接种油松的1.49~7.56倍.虽然Cu处理下无论是接种还是未接种,根际耐热蛋白和根系细胞中固持的总Cu量显著大于空白对照,但接种显著增加了根际的重金属固持量,其Cu总相对含量是未接种的1.81~2.75倍,且绝大部分重金属固持在耐热蛋白中,使得根际耐热蛋白中的Cu相对含量是根系细胞含量的4.19~43.00倍.Cd处理下也得到了相似的结论.说明接种菌根真菌促进了植物分泌耐热蛋白量,加强了根系对重金属的固持能力,从而达到减少过量重金属的生物有效性,缓解土壤重金属污染的目的.     

掺杂生物膜组分对黄河乌海段表层沉积物吸附Cd^2＋的影响研究

以生物膜主要组分水铁矿和腐殖酸作为掺杂吸附剂,分析了掺杂前后黄河乌海段表层沉积物对重金属Cd^2＋的吸附特性,探讨了吸附时间、Cd^2＋初始浓度和pH对沉积物吸附Cd^2＋的影响,对吸附动力学和吸附等温线进行了拟合并计算了分配系数。结果表明：腐殖酸和水铁矿掺杂比例的提高增强了沉积物对cd^2＋的吸附能力;掺杂生物膜主要组分对黄河乌海段水体Cd^2＋的吸附过程更符合Langmuir等温吸附曲线（R^2≥0．99,P≤0．02,n=7）;掺杂腐殖酸和水铁矿后沉积物对cd^2＋的分配系数分别为：6．2959和2．7110,二者均高于未掺杂沉积物对Cd^2＋的分配系数（0．8626）,说明掺杂腐殖酸的吸附效果优于掺杂水铁矿的吸附效果;另外,溶液pH对沉积物吸附Cd^2＋影响显著。     

蕹菜镉积累典型品种的根际土壤酶研究

通过在镉含量高、低不同的2种土壤上的自制根箱试验并对所种植作物的镉含量进行相关性分析,研究了两种蕹菜镉积累典型品种,强坤柳叶白骨（QK,Cd-PSC）和台湾308纯白柳叶（T-308,非Cd-PSC）的根际土壤酶区系.结果表明：品种间茎叶镉含量差异极显著;在高镉条件下,蕹菜茎叶Cd含量与根际转化酶活性呈显著正相关;在低镉条件下,与根际碱性磷酸酶活性呈显著负相关.     

硫素对水稻根系铁锰胶膜形成及吸收镉的影响

添加外源镉污染水稻土进行池栽试验,施入不同形态及数量的硫肥(单质硫、石膏),研究硫素对水稻根系铁锰胶膜的形成及对水稻吸收镉的影响.结果表明,整个水稻生育期内,土壤溶液Eh范围在-200~100 m V之间;p H在6.9~7.9之间;pe+p H在4~10之间.水稻根表胶膜以Fe膜为主,其质量分数达到5 000~13 000 mg·kg-1,Mn膜的质量分数相对较小,为170~580 mg·kg-1.在孕穗期高硫量处理与低硫量处理的铁胶膜质量分数分别为9 400 mg·kg-1和8 600 mg·kg-1,高硫量处理比低硫量处理可生成更多的铁胶膜;而根表锰胶膜的数量差异主要表现在分蘖期,单质硫和石膏硫处理的锰胶膜质量分数分别为600 mg·kg-1和400 mg·kg-1,达到显著差异水平,单质硫比石膏硫更易促进水稻根表锰胶膜的形成.胶膜对于Fe2+过量吸收有一定阻控作用,对Mn2+作用不显著.水稻根表胶膜吸附Cd的质量分数在分蘖期为78.8~131.1 mg·kg-1,孕穗期16.6~21.1mg·kg-1,成熟期3.0~9.2 mg·kg-1.在分蘖期与孕穗期,高硫量处理比低硫量处理的吸附量高,在成熟期反之.采用ACA方法浸提铁锰胶膜内的Cd测定值并不能真实地表明胶膜实际固定Cd的质量分数.水稻体内各部位Cd的质量分数表现为根茎叶籽粒.一定量的施硫能有效减少水稻各器官中Cd的质量分数.对于根和茎叶,单质硫在成熟期以前效果好于石膏硫;对于籽粒,石膏硫效果更佳.一定量的硫肥,能有效阻碍Cd从水稻根部向茎叶与籽粒的转移.对于茎叶,在孕穗期单质硫和石膏硫的Cd转移系数分别为0.13和0.25,差异显著,单质硫能更好地阻碍Cd的转移;对于籽粒,石膏硫的阻碍效果更好.     

表生风化淋滤迁移过程的Cd同位素分馏及其指示意义

利用Cd同位素来示踪Cd污染源是近年发展起来的一个新的同位素示踪体系,具有极大的优越性。然而,在利用Cd同位素示踪污染源的研究中,表生风化淋滤作用是否会导致同位素分馏,目前还没有研究报导,限制了Cd同位素在示踪污染源方面的应用。通过对Pb-Zn矿山主要固体污染源的表生风化淋滤过程进行模拟实验表明,无论是淋滤实验还是可交换态Cd实验,淋滤液总体上较残留态富集Cd的重同位素,其中尤以硫化矿最为明显,其Cd同位素分馏可达0.50‰(δ^114/110Cd)。此外, Cd的淋滤率与淋滤产生的Cd同位素分馏总体呈负相关关系。因此,我们认为在利用Cd同位素端元模型示踪污染源时,必须充分考虑表生风化淋滤作用可能带来的影响。