石灰海泡石钝化后两种轮作模式对重度镉污染农田土壤的利用及修复

为安全利用并修复矿区重度镉污染农田,使作物达到饲料安全标准,以不同配比的石灰海泡石作为钝化剂,钝化后试验两种轮作模式（玉米-紫花苜蓿和玉米-黑麦草）,综合分析比较,筛选出最佳的钝化剂配比及配套的轮作模式.进行大田试验,测定土壤理化性质、重金属Cd有效态含量及作物中Cd含量、生物量,并采用BCR形态分级试验研究土壤钝化前后重金属形态的变化,综合分析评价其修复效果.结果表明：（1）通过石灰海泡石的施加,能不同程度地提高土壤pH值、有机质和CEC.（2）推荐施加量为LS1(石灰6.6 t·hm^-2+海泡石9.9 t·hm^-2),相比CK可显著降低玉米根、茎、叶和籽粒中重金属Cd的含量,分别降低了70.27%、 61.54%、 46.51%和44.23%.紫花苜蓿地上部Cd显著下降了78.47%,而黑麦草地上部Cd显著下降了65.79%.玉米季、紫花苜蓿种植区和黑麦草种植区土壤有效态Cd钝化率分别为51.37%、 69.58%和77.83%,土壤中重金属由活性高的弱酸提取态向活性低的残渣态进行转化.（3）推荐在施加量为LS1下,配合玉米-紫花苜蓿的轮...     

连续施硅对双季稻镉硅累积效应的影响

为研究硅肥对土壤镉生物有效性以及双季稻对镉硅积累的影响,在稻田土壤镉较高［ω（总Cd）为1.03 mg·kg^-1］污染条件下,开展双季稻连续基施硅肥180 kg·hm^-2（以SiO₂计）的田间定位试验.结果表明,双季稻田连续施用硅肥能够增加土壤有效硅含量,增幅为108.1%~275.0%,同时提高土壤1.15~1.33个pH单位,施用硅肥早、晚稻土壤DTPA-Cd含量降幅分别为12.3%和15.9%,差异达显著水平;施硅促进了土壤镉向稳定形态的转化,土壤可交换态EXC-Cd含量降幅为2.6%~5.1%,QW处理降低达显著水平;施硅肥处理,碳酸盐结合态CAR-Cd含量降低,降幅为8.6%~24.9%,显著增加了铁锰氧化态FMO-Cd含量,增加了土壤有机结合态OR-Cd含量,增幅为2.3%~12.8%,残渣态RES-Cd含量增幅为2.3%~6.0%;连续施硅肥降低了水稻对镉的积累,早稻根、茎叶和稻米平均降幅分别为38.4%、49.7%和50.9%,晚稻根、茎叶和稻米平均降幅分别为30.6%、34.4%和39.2%;硅处理显著降低了水稻根吸收系数（AF_土/根）,降幅为25.5%~49.6%,同时降低了水稻根向茎叶的转运系数（T_根/茎叶）,降幅为13.5%~52.6%,差异显著,早、晚稻稻米镉富集系数（BAF）分别平均降低6.0%和8.0%,其中粉末状硅肥对降低水稻镉吸收效果最佳.综上表明硅肥能够降低水稻对镉的吸收积累,然而硅肥持续性降镉效应不明显.     

改性生物炭修复砷镉复合污染土壤研究进展

砷镉复合污染(As/Cd污染)已成为我国主要的土壤环境问题,改性生物炭作为一种吸附固定剂在修复土壤As/Cd污染中正发挥日益重要的作用.在明确原始生物炭作为钝化剂修复As/Cd污染土壤局限性的基础上,综述了针对As/Cd污染土壤修复的生物炭改性方法研究进展,分析了相关作用机制,并对未来利用改性生物炭修复As/Cd污染土壤的前景和存在问题进行展望.结果表明,金属改性生物炭具有较好的协同修复As/Cd污染土壤的效应,从而具有良好的应用前景.通过不同改性方法制备的生物炭材料修复As/Cd污染的固定机制各异,其中,金属改性和无机非金属改性生物炭对As/Cd的固定作用主要涉及官能团配位、共沉淀和As氧化还原;微生物改性生物炭涉及沉淀作用和As氧化还原;物理和酸改性方法则局限于物理吸附和弱静电引力.针对当前研究现状,建议未来应加强生物质原料类型、热解温度、制备工艺、经济成本和土壤老化等因素对改性生物炭修复As/Cd污染土壤的影响研究,实施不同因素影响下材料对重金属固定的稳定性和长效性评估,揭示材料修复As/Cd污染土壤的关键作用机制.     

典型黑色岩系地质高背景区土壤和农产品重金属富集特征与污染风险

土壤重金属污染是我国的重要环境问题,而区域地质高背景是土壤重金属富集的重要影响因素.黑色岩系风化土壤普遍存在重金属富集的现象,潜在生态环境风险较高,但目前农产品重金属富集的基础数据较缺乏,限制了黑色岩系地质高背景区的土地安全利用与农产品安全生产.对重庆典型黑色岩系地质高背景区313件土壤和289件主要农产品重金属的富集特征、污染风险和土壤重金属赋存形态进行研究.结果表明,相对于我国土壤环境背景值和重庆市表层土壤,研究区土壤Cd、 Cr、 Cu、 Zn和Se富集,Pb不富集;其中98.7%的土壤Cd含量超过风险筛选值,47.3%的土壤Cd含量超过风险管制值,Cd的污染水平和潜在生态风险最高,是研究区土壤的特征污染物.土壤Cd主要以离子交换态存在(40.6%),其次为残渣态(19.1%)和弱有机结合态(16.6%); Cr、 Cu、 Pb、 Se和Zn主要以残渣态存在,Se和Cu的有机结合态、 Pb的铁锰结合态也占较高比例;说明Cd的迁移能力和活性高于其它重金属.研究区主要农产品富集重金属的能力较弱,约18.7%的农产品Cd超标,超标倍数相对较低,重金属污染风险较低.研究可为黑色岩系地质高...     

西南地区典型土壤酸化特征及其与重金属形态活性的耦合关系

采用空间代替时间的方法,采集了西南地区主要类型和不同酸化阶段的土壤样品,分析了土壤理化性质特征、酸缓冲性能和重金属赋存形态,结合小白菜盆栽生物试验,探讨土壤酸化和重金属形态活性变化的耦合关系.结果表明,紫色土和黄壤随着土壤酸化程度增加,土壤交换性盐基离子降低,由交换性Ca²⁺流失引起.不同酸化阶段紫色土和黄壤对酸敏感性差异较大,紫色土在pH>7.50和pH<4.50时,酸缓冲容量较大;黄壤酸缓冲容量和土壤交换性盐基离子含量呈较强的相关性,且随着酸添加量增加,酸缓冲容量的增大倍数和土壤盐基离子消耗速率有关.重金属Cd和Pb在土壤中的赋存形态和土壤类型、酸化程度紧密相关,紫色土与黄壤中Cd和Pb主要以可交换态和残渣态为主,且随土壤酸化程度增加交换态占比增加,残渣态占比减少;红壤中以残渣态和Fe-Mn结合态为主,Cd的Fe-Mn结合态分别是紫色土和黄壤的2.15倍和1.73倍,Pb的Fe-Mn结合态是紫色土与黄壤的4.30倍和3.91倍,与红壤铁含量较高有关.盆栽试验表明土壤酸化一定程度上抑制小白菜的生长量,酸化严重的黄壤(pH<5.70)中小白菜生物...     

杂交水稻对Cd的吸收与籽粒积累:土壤和品种的交互影响

土壤-作物-食物是人类摄取Cd的主要途径,而水稻是籽粒Cd积累最强的粮食作物.选择2种杂交水稻(普通杂交稻“汕优63”和超级稻“Ⅱ优明86”)与乌栅土和红沙泥田2种水稻土为材料,采用添加Cd(2.5 mg/kg)和不添加Cd处理进行盆栽试验,研究了水稻在成熟期对土壤中Cd的吸收及籽粒积累特点.结果表明,杂交水稻对Cd的吸收及籽粒积累依土壤、品种及两者的交互作用而变化.杂交稻对土壤中原有Cd的吸收与积累,基因型影响高于土壤类型的影响,但对外源Cd的吸收与籽粒积累,土壤类型的影响强于品种基因型,而土壤与品种间的正交互作用(Cd吸收强的超级稻种植于土壤Cd化学有效性高的红沙泥田)可使水稻籽粒Cd积累成倍提高.说明在未污染条件下,杂交稻对Cd的吸收与籽粒积累主要受品种的吸收能力控制,而在污染条件下,土壤化学性质对Cd有效性的影响成为土壤-水稻系统Cd迁移的主要控制因素.本实验显示,在酸性土壤或污染条件下,超级稻对Cd的吸收与籽粒积累十分强烈,就地消费人群的籽粒Cd暴露风险水平达到数倍于临界摄入剂量水平.加Cd处理下,汕优63中Cd滞留于根部,而Ⅱ优明86有较强的将Cd向上运输的能力,Ⅱ优明86籽粒Cd积累的不利效应远远超过其产量的增加效应.因此,在高产水稻育种中必须考虑水稻对Cd吸收的基因型差异与籽粒Cd的暴露风险,推广高产杂交水稻根据其Cd的吸收特性考虑土壤-品种的合理布局.     

pH值对海陆交互相土壤镉纵向迁移转化的影响

为揭示土壤pH值影响下海陆交互相土壤镉(Cd)纵向迁移转化规律,共布设18组土壤剖面,测定90组海陆交互相不同深度土壤中的pH值及重金属镉含量,运用地质累积指数和潜在生态风险指数法对Cd污染程度进行评价,采用相关分析识别土壤pH值对土壤Cd迁移转化的影响程度.结果表明:广州市南沙区土壤多属于中度-强污染,具有高潜在生态...     

珠江三角洲海陆交互相沉积物中镉生物有效性与生态风险评价

镉(Cd)污染对人类健康构成威胁,开展Cd生物有效性研究及生态风险评价,有助于防治和减轻Cd的危害.通过分析海陆交互相土壤中的Cd 含量及形态,揭示了土壤Cd 的富集特征及变化规律,通过累积指数法(Igeo)、潜在生态危害指数法(Er)和风险评估编码法(RAC),对Cd 的环境生态风险进行了评价.结果表明:①杂填土中C...     

Cadmium removal mechanistic comparison of three Fe-based nanomaterials: Water-chemistry and roles of Fe dissolution

● nZVI, S-nZVI, and nFeS were systematically compared for Cd(II) removal. ● Cd(II) removal by nZVI involved coprecipitation, complexation, and reduction. ● The predominant reaction for Cd(II) removal by S-nZVI and nFeS was replacement. ● A simple pseudo-second-order kinetic can adequately fit Fe(II) dissolution. Cadmium (Cd) is a common toxic heavy metal in the environment. Taking Cd(II) as a target contaminant, we systematically compared the performances of three Fe-based nanomaterials (nano zero valent iron, nZVI; sulfidated nZVI, S-nZVI; and nano FeS, nFeS) for Cd immobilization under anaerobic conditions. Effects of nanomaterials doses, initial pH, co-existing ions, and humic acid (HA) were examined. Under identical conditions, at varied doses or initial pH, Cd(II) removal by three materials followed the order of S-nZVI > nFeS > nZVI. At pH 6, the Cd(II) removal within 24 hours for S-nZVI, nFeS, and nZVI (dose of 20 mg/L) were 93.50%, 89.12% and 4.10%, respectively. The fast initial reaction rate of nZVI did not lead to a high removal capacity. The Cd removal was slightly impacted or even improved with co-existing ions (at 50 mg/L or 200 mg/L) or HA (at 2 mg/L or 20 mg/L). Characterization results revealed that nZVI immobilized Cd through coprecipitation, surface complexation, and reduction, whereas the mechanisms for sulfidated materials involved replacement, coprecipitation, and surface complexation, with replacement as the predominant reaction. A strong linear correlation between Cd(II) removal and Fe(II) dissolution was observed, and we proposed a novel pseudo-second-order kinetic model to simulate Fe(II) dissolution.