模拟降水对碱性盐化土壤中镉的淋滤及形态变化的影响

采用人工模拟方式,试验研究了不同pH值的降水对碱性盐化土壤中镉的连续淋滤效果,分析了淋洗后土壤中镉的形态变化特征。结果表明,在不同pH值降水对土壤中镉的淋滤过程中,12h内基本上达到高峰,12h后镉的淋滤量较低,随着时间的延续镉的淋洗量基本保持不变;降水有利于土壤中的镉释放,且pH值越低,镉的释放量越高。土壤盐化对降水淋洗镉的效果有一定影响,氯化物的存在,有利于镉的淋滤,淋滤量增加值在18%～94%之间,随着淋洗液pH值的增加,镉的淋滤量增加幅度减少;与对照组土壤样品相比,淋洗液pH降低利于增大硫酸盐型盐化土壤中镉的淋滤量,当pH值为中性时,镉的淋滤量减少;苏打型盐化土壤镉的淋洗效果与硫酸盐型土壤相似。模拟降水淋洗后,土壤中镉的形态发生明显变化,与淋洗前相比,土壤中镉的可交换态、碳酸盐结合态、有机结合态的质量分数降低,随着淋洗液酸性的增加,降低幅度增大;镉的铁锰氧化态相对质量分数在淋洗后有所增加。     

The role of root organic acids in the tolerance of Festuca rubra to zinc,lead and cadmium

Abstract

Festuca rubra L. plants are pseudometallophytes colonizing abandoned Pb/Zn mine areas, successfully employed in phytostabilization. To study the contribution of low-molecular weight organic acids to metal tolerance, F. rubra plants were grown for three months in hydroponics with Cd (1.8, 18 and 36 µmol?L^?1), Pb (50, 250 and 500?µmol?L^?1) and Zn (0.3, 3 and 6?mmol?L^?1), separately, and in ternary combination (18?µmol?L^?1 Cd + 250?µmol?L^?1 Pb + 0.3?mmol?L^?1 Zn). The roots retained most of the metals but their distribution from shoot to root was altered when the plants were treated with the ternary combination. The main organic acids in roots were citrate and malate. At the lowest concentrations, the metals caused small reductions in biomass, had no effects on photosynthetic pigments nor on malondialdehyde, but led to increases in root organic acids. At higher concentrations, phytotoxic responses were observed, associated with a decline of citrate and malate in the roots.     

不同类型土壤镉含量对香芋镉吸收的影响

为探明香芋(Colocasia esculenta)镉(Cd)超标的关键原因,在湖南临武香芋主产区分别选择紫色页岩和第四纪红壤发育的Cd污染水稻土,研究土壤Cd含量、Cd活性及土壤基本理化性质对香芋Cd吸收的影响,以期为香芋的安全种植提供技术支撑。结果表明,两个试验点所有香芋Cd质量分数皆超过食品安全国家标准(0.1 mg·kg^-1),且各试验点内田块间土壤Cd含量、pH差异显著,而土壤有机质和阳离子交换量变异较小;紫色页岩发育的中碱性水稻土壤Cd活性、Cd在土壤-香芋系统中的转移系数(TFstem/taro、TFtaro/soil)皆低于第四纪红壤发育的酸性水稻土;紫色页岩发育的中碱性水稻土中,香芋Cd含量主要受土壤全Cd、TFtaro/soil的正调控;而第四纪红壤发育的酸性水稻土壤中,香芋Cd含量既受土壤全Cd、DTPA-Cd、TFtaro/soil的正调控,还受土壤pH的负调控。为实现香芋的安全生产,紫色页岩发育的中碱性水稻土中,应优先选择Cd吸收能力较低的香芋品种,或选择土壤全Cd低于0.65 mg·kg^-1的土壤进行种植;而在第四纪红壤发育的酸性水稻土壤中,则可优先选择Cd吸收能力较低的香芋品种,或选择土壤全Cd含量低于0.41 mg·kg^-1的土壤,或调理土壤pH至6.26以上,以及钝化土壤DTPA-Cd至0.19 mg·kg^-1以下的技术措施,抑制土壤Cd向香芋的迁移转运。     

镉胁迫对不同水稻品种幼苗根系形态和生理特性的影响

为了解植物根系对重金属镉的反应,以水稻秀水63和秀水09为试验材料,采用溶液培养方法,研究不同浓度镉(0、1、5、10、25、50、100 μmol·L~(-1))对水稻幼苗根系形态和部分生理特性的影响.结果表明:1 μmol·L~(-1)镉处理对2个水稻品种根系生长有一定的促进作用,表现为植株干质量、根系总长度、根系表面积、根体积和根系活力均略有升高.但随着镉浓度(5～100 μmol·L~(-1))增加,表现出一定的抑制效应,与对照相比,秀水63和秀水09分别在10 μmol·L~(-1)和25 μmol·L~(-1)镉处理时的根系干质量、根系总长度、根系表面积、根体积和根系活力明显受到抑制,而根系平均直径、质膜透性均有所增加.不同浓度镉胁迫对两个水稻品种直径≤1.5 mm的根系生长影响最大,其中高于10 μmol·L~(-1)镉胁迫下,秀水63直径≤1.5 mm根系长度、根系表面积和根系体积分别降低了11.89%～55.39%、10.77%～57.27%和18.37%～67.35%,秀水09分别降低了6.84%～40.48%、8.55%～42.79%和16.50%～52.42%.本实验结果表明,2个水稻品种对镉胁迫存在着一定的差异,秀水09对Cd胁迫的耐受能力要强于秀水63.     

铜尾矿复垦后土壤微生物活性及其群落功能多样性研究

对安徽铜陵五公里尾矿区三叶草复垦后的土壤微生物活性和群落的功能多样性研究表明,复垦后每克土壤微生物细菌数已达2.3×107个,并存在一定量耐Cu2 、Cd2 、Zn2 、Cr6 、Pb2 、Ni2 的菌株,但种类少,主要为芽孢杆菌属、假单胞菌属和短杆菌属。BIOLOG测试结果显示,铜镉重金属离子的复合污染使土壤微生物群落丰富度降低;外源耐铜镉微生物菌剂的添加使尾矿区土壤微生物群落代谢剖面(AWCD)变化明显,提高微生物对单一碳源底物的利用能力,增加利用不同碳底物的微生物数量,减轻了重金属污染引起的土壤微生物群落功能多样性的下降,为尾矿区生境加速恢复提供一条有效途径。     

重金属镉对污水生物膜吸附菲的影响机制

为了探究重金属镉(Cd)对污水生物膜吸附菲(phenanthrene,PHE)的影响及机制,以新疆乌鲁木齐某含油污水库生物膜为研究对象,通过对比有Cd²⁺和无Cd²⁺条件下,污水生物膜对PHE的吸附性能,Cd²⁺的存在对污水生物膜吸附PHE有促进作用。有Cd²⁺和无Cd²⁺条件下,在pH=6、温度为35 ℃时污水生物膜对PHE的吸附效果最好;吸附动力学和吸附等温线方程均符合拟二级动力学和Langmuir模型,说明吸附以单分子层的化学吸附为主,并且有Cd²⁺时污水生物膜对PHE的最大吸附量比无Cd²⁺时高出21.8%。SEM、FTIR和XPS的表征分析结果表明,有Cd²⁺和无Cd²⁺条件下污水生物膜表面与PHE发生作用的基团基本相同,吸附过程中的主要官能团为有机质中的羟基、羧基和酰胺基团。     

基于Donnan渗析离子交换膜分离水中的Cd(Ⅱ)

基于Donnan渗析原理构建了离子交换膜反应器,探讨了受体池溶液种类和浓度、给体和受体池搅拌功率以及给体池溶液的初始pH、进水流量和Cd(Ⅱ)进水浓度等因素对Cd(Ⅱ)分离效果的影响。结果表明,随着搅拌功率由0.035 W增大为0.162 W,Cd(Ⅱ)分离去除率与离子通量显著增加。当受体液NaCl浓度为0~0.5 mol·L-1时,Cd(Ⅱ)分离去除率随着受体液浓度的增加而显著增加。当给体池进水Cd(Ⅱ)溶液初始pH≤8时,Cd(Ⅱ)分离去除率随受体液pH的增加而增加。此外,给体池中Cd(Ⅱ)分离去除率与Cd(Ⅱ)初始浓度以及给体池进水流量成反比。在本实验条件下,Cd(Ⅱ)的分离去除率最高可达85.51%。     

电絮凝过程中倒极消除极板钝化

针对电絮凝处理污水过程中极板易发生钝化影响电絮凝效果的问题,采用倒极方法消除了极板钝化,并通过SEM和EDS,定性、定量分析不同反应时间段极板的表面形态和元素含量的变化,研究了表面钝化层成分及含量随处理时间的变化趋势。结果表明：电絮凝处理压裂废水中Al阳极钝化层的主要成分是Al₂O₃,阴极钝化层的主要成分是CaCO₃;倒极后的阴极板表面Al₂O₃含量在20 h内由48.94%下降到18.73%,阳极板Al₂O₃含量由11.87%降低到9.28%,这表明倒极能有效消除Al₂O₃氧化膜对极板钝化的影响;对于Ca²⁺含量较低的压裂废水,倒极使CaCO₃的吸附量控制在0.01%~0.34%,可有效控制极板钝化现象的发生。     

含磷材料对矿区铅镉污染土壤重金属形态转化的影响

以湖南郴州东江湖风景区矿区遗留地重金属污染土壤为研究对象,研究了3种含P材料,及其与蒙脱石的组合材料,对矿区土壤铅镉污染的修复效果。实验设6组处理,分别为P1组、P2组、P3组、P1+M组、P2+M组、P3+M组,通过添加5%的稳定剂,稳定2d后,分析土壤中铅镉的形态变化。实验结果表明:添加含P材料,及组合材料后,土壤中铅镉的离子交换态、铁锰结合态、有机结合态大幅度降低,残渣态显著升高。对Pb离子转化效果均在90.00%以上, Cd离子的转化效率相对较差,最优P1处理效果为74.20%。离子交换态的减少,有效地降低了重金属的生物有效性,有效地降低了环境风险。同时,含P材料均增加了土壤有效磷的含量,对矿区土壤的肥力也有一定提升。     

炭基和磷基复配材料钝化修复土壤镉污染

生物炭和磷基材料是常用土壤重金属钝化材料,但单一施用均存在一定不足。为了更好发挥生物炭和磷基材料的作用,开展了炭基和磷基复配材料修复重金属镉(Cd)污染土壤研究。制备了猪粪生物炭(B)、浮选尾矿(F)、黄磷渣(H)、猪粪炭-浮选尾矿复配材料(BF)和猪粪炭-黄磷渣复配材料(BH)5种钝化材料,并探讨了这些材料对溶液中Cd²⁺吸附-解吸特性和对土壤Cd污染的钝化修复效果。结果表明,BF和BH对Cd²⁺的吸附均能在6 h内达到平衡,吸附速率高于F而低于B或H。5种钝化材料对Cd²⁺的吸附能力排序为：H>BH>B>BF>F。将5种材料以1%或5%比例施入污染土壤后,土壤Cd有效态含量降低幅度均可达70%以上;Cd有效态含量降低幅度均随材料施用比例增加而增加。复配材料BF和BH未表现出加和效应,其钝化效果介于单一生物炭处理和单一磷基材料处理之间。炭基和磷基复配材料能够有效吸附和钝化Cd,其中含黄磷渣的复配材料较含浮选尾矿的材料具有更好的Cd钝化效果。本研究结果可为复配修复土壤材料的开发提供参考。