固体废物改良剂修复重金属污染土壤的研究进展

随着中国工矿业的高速发展,出现了大面积土壤被重金属污染或被固体废物占用现象。因此,利用固体废物来解决重金属污染土壤问题有着重要环境意义和应用价值。固体废物作为改良剂不仅能有效治理土壤重金属污染,同时提高农作物产量,是今后发展的重要方向。论述了无机固体废物钢渣、赤泥、粉煤灰,有机固体废物污泥、秸秆、猪粪、生物碳用作重金属土壤修复改良剂的研究情况。     

磷灰石等改良剂对土壤-黑麦草系统中铜行为的影响

以黑麦草作为修复植物,开展了石灰、磷灰石、木炭、猪粪等4种改良剂对重金属Cu污染土壤的田间原位修复研究.结果表明,改良剂提高了土壤pH值并促进土壤Cu从可利用态向潜在可利用态和不可利用态转化,以降低对生物和环境的直接毒害作用,促进黑麦草的生长.以黑麦草生物量和Cu富集量作为评价指标,添加改良剂的4种处理修复Cu污染土壤...     

施用营养型土壤改良剂对水稻产量和土壤肥力的效应

探讨了营养型土壤改良剂(简称改良剂)对水稻产量、土壤酸度、土壤养分、土壤肥力和土壤物理性能的效应。连续2年4造水稻试验结果表明,施用改良剂比对照稻谷产量增加8.6%~11.3%(平均10.3%),增产达极显著水平,并且有良好后效。施用土壤改良剂具有提高pH,降低活性Al,增加N、P、K有效养分和代换性K、Ca和Mg的效果。     

4种改良剂对土壤-黑麦草系统中镉行为的影响

以黑麦草（Lolium perenne L.）作为修复植物,开展了石灰、磷灰石、木炭、猪粪4种改良剂对重金属Cd污染土壤的田间原位修复试验研究。结果表明：改良剂提高了土壤pH值并促进土壤Cd从生物可利用性高的形态向迟效态转化,降低对生物和环境的直接毒害作用,促进黑麦草的生长。以黑麦草生物量和Cd富集量的增加作为评价指标,4种改良剂修复Cd污染土壤效果依次为：石灰〉磷灰石〉木炭〉猪粪。石灰处理中黑麦草Cd富集量为13.11 mg,与其他处理均呈现显著差异。污染土壤重金属Cd的化学形态与黑麦草对Cd的吸收密切相关。黑麦草地上部分Cd质量分数,与土壤B-2态Cd呈极显著正相关关系,相关系数为0.730。黑麦草地下部分Cd质量分数,与B-2、B-3态Cd均呈极显著正相关关系,相关系数分别为0.756、0.786;黑麦草地上部分和地下部分Cd质量分数均与B-4态Cd呈极显著负相关关系,相关系数分别为0.757和0.708。     

改良剂对Cu、Cd污染土壤重金属形态转化的影响

采用室内培养的方法,比较石灰、钙镁磷肥、硅肥、紫云英、猪粪和泥炭等几种改良剂作用下Cu、Cd污染酸性水稻土中不同形态重金属的动态变化.结果表明,土壤添加石灰、钙镁磷肥、硅肥、紫云英和猪粪培养120d期间,土壤pH值呈现先增加至最大值而后缓慢降低的趋势,但均高于对照,而添加泥炭后土壤pH值略有下降.各改良剂的使用均显著降低了土壤水溶态和交换态Cu、Cd含量,且在培养期间呈现先逐渐降低至最小值而后再增加的趋势.相关分析结果表明,土壤水溶态和交换态Cu、Cd含量与土壤pH值之间均存在极显著的负相关关系.土壤添加改良剂后碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机结合态和残渣态Cu、Cd含量均有不同幅度的增加,说明改良剂的应用能够使土壤重金属由有效态向某些潜在有效态或无效态转变,从而达到修复重金属污染土壤的目的.     

2种组配改良剂对稻田土壤重金属有效性的效果

为研究2种组配改良剂LS(碳酸钙+海泡石)和HZ(羟基磷灰石+沸石)对土壤重金属的生物有效性以及水稻吸收累积重金属的影响,在湘南某矿区附近污染稻田中施用了不同添加量(0,2,4,8g/kg)的两种组配改良剂,并进行了水稻种植的田间试验.结果表明,施用2~8g/kg组配改良剂LS和HZ均能使土壤pH值和CEC含量显著增加,有机质含量变化不明显,LS比HZ更能提高土壤pH值和CEC含量.施用2~8g/kg组配改良剂LS能使土壤中Pb、Cd、Cu和Zn的TCLP提取态含量分别降低25.7%~52.2%、12.7%~25.7%、6.4%~17.2%和8.6%~23.4%,施用2~8g/kg HZ使土壤中Pb、Cd、Cu和Zn的TCLP提取态含量分别降低57.6%~80.1%、7.0%~40.9%、2.3%~22.7%和4.5%~33.2%.两种组配改良剂能显著降低土壤中Pb、Cd、Cu和Zn的生物有效性,抑制水稻植株对Pb和Cd的吸收,土壤Pb、Cd和Cu的TCLP提取态含量与水稻根系和糙米中Pb、Cd和Cu的含量之间存在显著或极显著的正相关关系,TCLP提取态含量能较好的表示重金属在土壤中的生物有效性.     

改良剂对黄泥土镉锌复合污染修复效应与机理研究

采用盆栽试验,研究了镉锌复合污染黄泥土中施用石灰、有机肥、海泡石对小油菜生物产量、镉锌吸收量、土壤中镉锌形态转化、pH等的影响.结果表明,施用改良剂,小油菜(Brassica chinensis Linn)连种3季的生物产量都显著提高,对镉锌的吸收量降低,其中以石灰和有机肥配施的效果最好,增产170%以上;改良剂单施降低小油菜对镉锌的吸收以石灰的效果较好,海泡石的最差.这主要是因为施用改良剂后镉锌的交换态减少,而对作物有效性低的碳酸盐结合态、铁锰氧化态和残渣态增加,同时,pH也有不同程度的升高.小油菜对镉的吸收系数大于锌的吸收系数,说明镉在土壤中的移动性比锌大,施用石灰降低吸收系数的效果最好.石灰与有机肥配施能够显著提高镉锌复合污染黄泥土的修复效率,与对照相比,修复镉污染的效率提高13.5倍;修复锌污染的效率提高2.4倍.     

水稻秸秆炭及组合改良剂对石漠化地区土壤-玉米系统中重金属迁移特征影响

化学固定是重金属污染土壤修复及改良技术之一。通过盆栽实验,研究了水稻秸秆炭及其与石灰、磷酸盐组合改良剂对石漠化土壤-玉米体系中As、Zn和Pb 3种重金属迁移的影响,分析了玉米及土壤重金属含量、形态变化。结果表明,几种改良剂均显著促进了玉米生长,地上部分生物量：水稻秸秆炭 > 石灰+水稻秸秆炭 > 石灰 > 秸秆 > 磷酸盐+水稻秸秆炭 > 磷酸盐 > 对照。水稻秸秆炭、石灰及其组合均能够提高土壤pH值,抑制重金属向玉米地上部分迁移。添加改良剂后土壤中As的弱酸提取态和可还原态含量显著降低,均小于3 mg·kg-1。水稻秸秆炭、秸秆与石灰及其组合均能够降低土壤中重金属提取态和还原态量,能够降低玉米籽粒中重金属的含量,但玉米籽实中Pb依然超标。     

施用改良剂和种植栾树对锰矿渣微生物群落的影响

施用改良剂可降低矿区重金属污染对植物的胁迫,但其对根际环境的影响机制尚不明晰。以栾树(Koelreuteria paniculata)为供试植物、以某锰尾矿区矿渣为基质,比较CK(100%矿渣)、S0(90%矿渣+5%蘑菇渣+5%凹凸棒)和S1(90%矿渣+5%蘑菇渣+5%凹凸棒,种植栾树)等3个处理重金属赋存状态和微生物多样性等的差异,探究施用改良剂和种植栾树等对矿渣中重金属拦截效果的影响。结果表明,施用改良剂(即蘑菇渣和凹凸棒)提高了矿渣pH,增强了其肥力和持水性;而种植栾树可降低重金属的生物有效性,Mn、Pb、Zn的残渣态比例显著提升,较S0分别提升了5.73%、13.5%和6.47%,较CK分别提升了4.98%、12.8%和6.01%。实验前、后各基质中Mn、Pb、Zn随雨水径流的流失量差异显著,表现为S1改良剂对矿渣微生物群落结构影响巨大,其中S0和S1处理细菌α多样性差异较小,而真菌差异显著。与CK和S0相比,S1处理拟杆菌门(Bacteroidota)、酸杆菌门(Acidobacteriota)、担子菌门(Basidiomycota)和子囊菌门(Ascomycota)的相对丰富显著增加,腐生和富养菌等有益菌的相对丰度和多样性提升明显,有利于保持土壤肥力和促进栾树生长,提高其抗逆性和修复效率。     

微碱性土壤施用烟秆生物炭与磷酸盐降低小麦籽粒镉积累

为探究烟秆生物炭（TSB）和磷酸氢二铵（DHP）对微碱性土壤镉（Cd）迁移转化机制,通过盆栽试验调查了其施用对土壤pH、有效态Cd、Cd赋存形态和小麦Cd积累的影响.结果表明：① TSB和DHP显著降低了土壤有效态Cd含量,10.12 t·hm^-2TSB可降低微碱性土壤（pH 7.8）有效态Cd含量的44%.② TSB和DHP显著改变了土壤Cd的赋存形态,6.75 t·hm^-2和10.12 t·hm^-2TSB分别降低可交换态Cd含量的48%和42%,分别增加铁锰氧化物结合态Cd和有机结合态Cd含量的47%~67%和22%~38%.所有处理均增加了残渣态Cd含量,以TSB和DHP配施增幅最大,为115%~217%.③ TSB和DHP显著降低小麦根系、叶片、叶鞘、茎秆、颖壳和籽粒Cd含量.10.12 t·hm^-2 TSB小麦籽粒Cd含量降低56%,产量不受影响.10.12 t·hm^-2TSB和DHP配施小麦可增产32%,籽粒Cd含量降低53%.结果说明在微碱性土壤上施用TSB和DHP可促进土壤Cd的形态转化,降低土壤Cd的生物有效性,降低小麦籽粒Cd积累.