蚓粪及其生物炭农用对土壤-蔬菜系统中Cu/Zn阻控效应差异

为开发蚓粪资源化利用新途径和有效防控土壤重金属迁移风险,以牛粪源蚓粪(CV)为原材料制备蚓粪基生物炭(CVC),并将其施用于种植油麦菜的Cu/Zn污染土壤,研究蚓粪及其生物炭对油麦菜生长、Cu/Zn含量及土壤中Cu/Zn有效性变化的影响.结果表明:蚓粪及其生物炭施用均可有效促进油麦菜的生长并降低其可食部位和根系中的Cu/Zn含量,且以蚓粪生物炭5%添加水平下的阻控效果最佳;同时,蚓粪生物炭较之蚓粪可以更为有效降低土壤有效态Cu、Zn含量及其生物有效性系数,且5%蚓粪生物炭添加水平下对土壤中Cu/Zn有效性的降低效应更加明显.因此,可以利用蚓粪生产生物炭用于菜地土壤重金属污染迁移风险的有效阻控.     

不同热解温度生物炭改良铅和镉污染土壤的研究

 为了探究热解温度对生物炭修复重金属污染土壤的影响,将300℃、500℃和700℃下制备的生物炭加入铅（Pb）和镉（Cd）污染土壤进行培养,检测重金属形态的变化。结果表明,加入生物炭培养60d后,Pb和Cd污染土壤pH值较对照上升0.35—0.86单位值,土壤中重金属的酸可提取态含量下降,残渣态含量上升,对目标重金属生物有效性降低的改良效果700℃>500℃>300℃;在生物炭添加量相同的情况下,复合污染土壤中Pb的残渣态含量比对应单一污染高50.60%—72.79%,而复合污染土壤中Cd的酸可提取态含量较对应单一污染高7.53%—12.99%;热解温度影响生物炭的表面特征和吸附重金属机制,进而影响生物炭改良土壤中目标重金属形态分布。     

云浮矿区土壤Cd、Pb形态分布及潜在生态风险评价

运用Tessier连续提取法对云浮硫铁矿区及周边农田土壤中重金属Cd、Pb的质量分数及其各形态质量分数进行了分析,用Hakanson潜在生态危害指数法进行了潜在生态风险评价,并以ArcGIS空间分析技术绘制了实验区域土壤中Pb、Cd及其有效态质量分数的空间分布图.结果表明Cd、Pb有效态质量分数各占其质量分数的34.4%和17.8%,相对于Pb,Cd具有较高的生态风险.以重金属Cd、Pb有效态质量分数进行潜在生态风险评价能够准确反映出土壤重金属的污染程度,而以重金属Cd、Pb的质量分数进行评价会夸大潜在生态风险.     

不同施用量生物炭对绿豆镉吸收的阻控效应

探究不同施用量生物炭对不同生长期绿豆（Vigna radiata (L.) R. Wilczek）镉（Cd）吸收的阻控效果.通过盆栽试验,以Cd污染旱地土壤为基质,对其进行2.5%和5.0%（质量分数）的鸡粪生物炭添加处理,同时以无生物炭添加（0%）作为对照处理,所有处理均种植绿豆（生长周期为70 d）,探讨不同施用量的生物炭对结荚期和收获期的土壤pH、土壤Cd化学形态以及绿豆Cd吸收的影响.结果表明:生物炭添加降低了结荚期和收获期绿豆植株中Cd的富集,且植株地上、地下部分Cd吸收对不同剂量生物炭添加的响应存在差异.结荚期,不同施用量生物炭添加均显著降低绿豆植株根部Cd含量,添加2.5%生物炭对绿豆植株茎部Cd富集的阻控效应最强,而添加5.0%生物炭对绿豆植株叶片Cd富集的阻控效应最强;收获期,绿豆植株地上部分（叶、茎）的Cd含量表现为添加2.5%生物炭处理显著低于添加5.0%生物炭处理,植株地下部分（根）的Cd含量则表现为添加5.0%生物炭处理显著低于添加2.5%生物炭处理.生物炭添加改变了土壤中Cd化学形态的分布,显著降低了酸可提取态Cd的相对含量.在结荚期与收获期,添加5.0%生物炭的土壤其酸可提取态Cd的相对含量均最低,对同一处理不同生长期而言,添加2.5%生物炭的土壤中酸可提取态Cd占比减少的效果最显著,收获期降低幅度达26.68%.由此可见：在使用生物炭修复Cd污染土壤时,生物炭施用量、植物生长期和植物组织利用都应予以考虑.本研究结果可为农用旱地土壤污染治理与安全利用提供参考.     

典型岩溶地质高背景土壤镉生物有效性及其控制因素研究

我国岩溶地貌主要分布在广西、贵州、云南等西南地区,全国土壤污染状况调查公报显示这些岩溶区土壤中金属元素通常超标严重,其生物有效性的相关研究仍较缺乏.采集广西典型岩溶重金属地质高背景地区的稻田土壤,分析金属元素As,Cd,Cr,Cu,Ni,Pb和Zn总量,并采用CaCl_2和EDTA(Ethylene Diamine Tetraacetic Acid)提取方法分析土壤中金属的生物有效态含量.结果表明,与上部地壳相比,研究区土壤中不同重金属的富集程度顺序为CdAsPbZnCrCuNi,与广西灰岩中这些重金属的富集程度顺序基本一致,揭示岩溶区地质高背景土壤重金属的富集具有显著的母岩继承性.土壤Cd的CaCl_2提取的平均含量为0. 02 mg·kg~(-1),平均提取率为4. 37%,远低于人为污染区土壤Cd的CaCl_2提取的平均含量和提取率. EDTA提取态Cd的含量平均值为0. 84 mg·kg~(-1),平均提取率为52. 86%.岩溶区土壤Cd的CaCl_2提取态含量与土壤Cd总量没有明显的线性关系,生物有效性和生态风险主要受pH控制:当土壤pH6. 5时,虽然土壤Cd总量较高,但CaCl_2提取态Cd含量偏低,生态风险低;而当土壤pH6. 5,土壤Cd总量相对偏低时,CaCl_2提取态Cd含量较高,生态风险较高.     

三种螯合剂对土壤重金属Cd和Zn形态变化的研究

螯合诱导植物修复技术目前在重金属污染土壤治理领域中具有广阔的发展前景;而土壤中重金属的生物有效性一直是这项技术中的关键。在实验室条件下,利用土壤培养和BCR(the Community Bureau of Reference)连续提取方法,研究了外源重金属Cd、Zn在土壤中的形态转化以及EDTA-Na2、DTPA和酒石酸三种螯合剂的添加对土壤中Cd、Zn形态的影响。结果表明:原土中的Zn主要以可还原态为主,残渣态和可氧化态次之。原土中的Cd含量较少,主要以残渣态主。外源Cd、Zn进入到土壤后,重金属各个形态含量明显增加,主要集中在酸可提取态中。EDTA-Na2、DTPA和酒石酸添加后,土壤中Cd、Zn的酸可提取态明显提高,可还原态和可氧化态含量降低,残渣态没有明显变化。三种螯合剂的添加浓度和Cd、Zn的有效态有着明显的线性相关性,其中DTPA的相关性最高。EDTA-Na2在1.25 mmol.kg-1的时候对Cd和Zn活化效果最好;比对照组分别提高了34.16%和23.24%,说明EDTA-Na2在1.25 mmol.kg-1的施加浓度下,对修复重金属污染土壤中的Cd和Zn具有较大潜力。     

广西锰矿区土壤重金属垂直分布和赋存形态分析

以广西某典型锰矿区中不同地域土壤为研究对象,研究了土壤中铬(Cr)、镉(Cd)、锰(Mn)3种重金属的垂直分布规律和赋存形态.采用BCR三步连续提取法对土壤中3种重金属进行形态分析以了解其潜在生态风险,采用原子吸收分光光度法分析了3种重金属元素总量,通过地累积指数(Igeo)法对重金属污染程度进行了评价.结果表明:土壤中Cr为轻度污染,Cd为严重污染,Mn的区域差异性较大,渣矿为清洁,酒店和矿场为偏重度污染.形态分析结果表明:Cr以残留态为主,潜在生物有效性较低;Cd以酸可溶态、可还原态和可氧化态为主,潜在危害性较大;Mn在酒店和矿场以可还原态为主,而在渣矿以残留态为主.3种重金属不同深度的形态分布基本保持不变,重金属污染无变化,但其本身污染严重,需采取相应措施进行土壤重金属修复.     

基于高炉渣的土壤重金属稳定/固化剂

通过测定土壤中重金属有效态降低量、正交实验法和扫描电镜方法,研制一种以高炉渣为主要原料的土壤重金属稳定/固化剂。研究结果表明:随着基础配方稳定/固化剂HMS-1的添加量的增加,修复土壤有效态重金属质量分数均降低越多,当HMS-1与土壤的质量比为1:4,液固比为0.28:1 L/kg,室温下养护7 d,有效态锌、镉和铅的质量分数分别降低40.23%,56.68%和48.33%。在HMS-1的基础上,采用正交实验,优化了HMS-1各组分配比,优化后的固化剂命名为HMS-2,即高炉渣、添加剂、石灰石和激发剂的质量分数比等于65:15:2:15。用HMS-2修复土壤,在添加量、液固比、养护温度不变的条件下养护90 d,修复土壤的p H接近原土壤,有水化产物低钙硅质量比的C—S—H凝胶生成,土壤内部结构致密,有利于吸附或共沉淀、包裹和固化重金属,有效态锌、镉和铅的质量分数分别降低了64.08%,66.37%和57.15%。     

矿区周边土壤中重金属形态分析及污染风险评价

为了解某矿区周边土壤的重金属污染状况及污染程度,以广西河池市某矿区周边6处矿山和农田土壤为研究对象,采用湿法消解和BCR连续提取法研究了土壤中重金属(Cd、Zn、Pb和Cu)的总量及形态分布,并用次生相与原生相比值法(RSP)评价了土壤中重金属潜在的生态风险。结果表明,样品中重金属呈现一定的富集效应,总量超过当地土壤背景值和土壤环境质量标准值,从总量超标倍数看,其污染程度为CdZnPb≈Cu。BCR结果显示,离矿山较近的5个采样点的可提取态重金属均占总量的50%以上,有较强的生物有效性和毒性,最远的采样点的重金属主要存在于残渣态中(60%),可提取态低于40%。RSP结果显示,离矿山较近的两个采样点的重金属污染风险最高(RSP在1.62~3.20),矿山周边3个采样点有轻度或中度的的污染风险(RSP在1.11~2.16),离矿山最远的采样点几乎没有污染风险(RSP在0.42~0.67)。说明该矿区周边土壤重金属活性较大,离矿区越近,污染风险越高。     

浍河祁县段底泥沉积物重金属的生物有效性及风险评价

为深入认识浍河祁县段底泥沉积物中重金属元素的赋存状况及生态风险,采集12个表层沉积物(0~20cm)样品,采用改进的BCR连续提取法进行元素形态和生物有效性分析,进而运用潜在生态风险指数法对其污染进行评价。结果表明,研究区河段底泥沉积物中重金属元素Zn,Pb,Ni,Cr,Cu的平均含量均高于安徽省土壤背景值,存在一定程度的累积现象;各元素含量的空间分布受煤矿开采活动影响显著,在研究区河段内沿程呈现"先升高、后降低"的变化趋势;5种重金属元素的潜在生态风险均为轻微风险等级;底泥沉积物中Zn,Ni,Cr主要以残渣态为赋存形态,Pb以可还原态为主,Cu的可还原态和可氧化态比例大致相当,且占较大比重,各元素的生物有效性从大到小依次为Pb,Cu,Zn,Ni,Cr。     

油菜秆热解过程中重金属形态研究

采用BCR连续提取法研究修复植物油菜秆和生物炭中重金属形态,并利用风险评估指数对重金属的环境污染风险进行评估。研究结果表明:随热解温度的升高,各重金属残渣态质量分数增大,Cd,Cu,Mn和Pb的稳定性增强,生物有效性降低,而Zn由于酸溶态质量分数增大,稳定性减弱;随热解时间的延长,Cd和Cu的可氧化态质量分数减小,残渣态质量分数增大,Zn的可还原态质量分数减小,可氧化态与残渣态总质量分数增大,Mn和Pb的各形态质量分数保持相对稳定;热解可有效降低重金属的污染风险。     

生物炭施用对污染红壤中重金属化学形态的影响

采用BCR分级提取的方法研究了2种不同生物炭施用对污染红壤中重金属Cu、Zn、Cd和Pb化学提取形态的影响.结果表明,生物炭施用提高了土壤pH值和有机质含量.实验土壤中重金属Cu、Zn、Cd和Pb均主要以残渣态存在(分别为86.11%、63.30%、66.24%、50%),施用鸡粪生物炭(P)后Cu、Cd和Pb的可还原态比例降低,Zn可还原态与Cu、Zn、Cd、Pb的酸可提取态和可氧化态的比例都有所增加.施用木屑生物炭(W)后Zn、Cd和Pb的可还原态比例降低,Cu、Zn、Cd和Pb的酸可提取态,Cu可还原态及Cu、Zn可氧化态的比例增加.总体来看,施用木屑生物炭(W)和鸡粪生物炭(P)后,Cu和Zn的残渣态所占比例分别降低了9.3%、27%,3.7%和16%,而Cd和Pb的残渣态比例分别增加了3.6%、3.0%,4.5%和3.7%,表明施用2种生物炭可以增加Cu和Zn的生物有效性,且施用P生物炭后增加的比例大于施用W生物炭;降低Cd和Pb的生物有效性,但施用2种生物炭后降低的比例相差不大.     

碱性Cd污染农田原位稳定化修复研究

围绕碱性农田重金属Cd污染原位稳定化修复技术,通过实验室小试筛选出以椰壳生物炭为核心材料的稳定剂应用于修复重金属Cd污染的碱性土壤,并进一步探究了施加稳定剂对于小麦生长的影响.研究结果表明,随着稳定剂施加量的增加重金属Cd钝化效果显著增加,在施加量为2%时,椰壳生物炭对土壤有效态Cd钝化率达到99.08%,远高于木质生物炭、硅肥以及钙镁磷肥.稳定化修复后,土壤中Cd由生物可利用性较高的形态向稳定的结合态转化,降低土壤环境风险.此外椰壳生物炭的施加还可以促进小麦生长,降低小麦体内Cd含量,稳定剂施加量为1.5%时,与对照组相比小麦根中Cd含量降低64.31%,地上部Cd含量降低69.60%.本研究筛选的椰壳生物炭作为稳定剂不仅能够实现Cd污染碱性农田的持效性修复,还能够显著改善土壤结构并提高土壤肥力,促进小麦生长,为以后该技术在我国北方大面积重金属污染碱性农田的修复及规模化应用提供支持.     

吉林省西部土壤中重金属的形态及其潜在生态影响评价

在吉林省西部5种主要类型土壤中共采集土壤样品144件,对其中Hg、As、Cd、Zn、Cr、Cu、Pb、Ni等重金属的含量进行了测定,并采用7步连续提取法对土壤中重金属的形态进行了分析。结果表明吉林省西部草原区土壤中重金属的含量均低于国家土壤质量标准中的一级标准,重金属含量处于自然背景水平;从土壤重金属总量来看,土壤基本没有受到重金属的污染;土壤中As、Cr、Cu、Zn、Ni、Pb主要是以残渣态存在,其潜在生态影响较小;而Hg、Cd主要以腐殖酸结合态等活性态存在,其潜在生态风险相对较大;风沙土、盐碱土中Hg的生态风险大于其它类型土壤;而栗钙土、草甸土中Cd的生态风险大于其它类型土壤。     

生物炭修复技术在铅污染土壤及植物生长中的应用研究

为了探讨生物炭对铅污染土壤的修复效果,以耕作农田土壤为供试土壤,分别向其中加入200mg·L~(-1)与1 000mg·L~(-1)铅溶液进行人为污染,采用1%、5%生物炭修复剂BC400(中药渣生物炭与花生壳生物炭1:1)进行修复处理,分析测定了印度芥菜(Brassica juncea)生长前后土壤pH值、土壤铅含量、种子萌发率以及植物体内铅含量的变化.研究结果发现,人为加铅污染后,土壤pH值下降、NH_4NO_3浸提态铅含量上升、植物株高、茎粗均下降,植物体内重金属含量上升.加入生物炭修复剂后,可有效改善土壤pH值,提高种子萌发率及植株的高度和茎的粗度,显著降低NH_4NO_3浸提态铅含量、植物铅含量,且5%生物炭修复剂的改善效果优于1%.生物炭应用可铅污染土壤,有效降低重金属对植物生胁迫作用,可用于重金属污染土壤的生物修复.     

生物炭对红壤中铅形态分布的影响

为了探究生物炭对铅污染土壤的修复作用,将玉米秸秆炭(CS)、花生壳炭(PS)和银杉木炭(SF)分别以1%,3%,5%的比例加入铅污染土壤进行淹水培养,在5,15,30和75 d时采样检测铅形态及土壤性质的变化.结果表明:加入生物炭(CS,PS,SF)培养后污染土壤pH值较对照分别上升0.43~1.32,0.45~1.01,0.33~0.72个单位值,有机质含量分别增加56.84%~277.89%,14.74%~92.63%,35.79%~128.42%,且都表现为随生物炭施用量的增加而增大.随着培养时间的增长,铅形态分布趋于稳定,酸溶态和可还原态含量下降,残渣态含量上升.添加CS,PS,SF后土壤中酸溶态铅含量与对照相比分别下降19.20%,17.55%,6.66%(平均值).生物炭添加后使铅的生物有效性显著降低,且其降低幅度随生物炭施用量的增加而增大.在生物炭添加量相同的情况下,玉米秸秆炭的修复效果最好.     

河南省某高校校园表层土壤重金属污染状况与评价

为了解和评价高校校园不同功能区和新老校区表层土壤重金属污染状况,在河南某校园多个校区采集了91个表层土壤样品,利用BCR(European Community Bureau of Reference)连续提取法提取校园表层土壤中重金属的化学形态,并采用单因子污染指数法和内梅罗污染指数法对其污染状况做出评价.结果表明:校园不同功能区的表层土壤重金属Pb,Zn,Cd和Cu的平均含量分别为116.37、95.08、0.64和39.89mg·kg-1,均高于河南省土壤背景值,4种元素的残渣态均占有较大比例,其中Pb在土壤中除残渣态之外,酸可提取态、可还原态和可氧化态含量在土壤中都占有相当的比例,具有潜在的环境风险;生物有效性分析表明,Cd和Pb易被生物利用的量相对较大,潜在危害性较大,Zn和Cu不易被外界生物所利用;绿化区各重金属元素之间均不存在相关性,Zn-Cd在校门口、教学区和建筑区都呈显著正相关,Pb-Zn在生活区与教学区中呈显著正相关关系,Pb-Cd在实验区呈极显著正相关.内梅罗综合污染平均指数为0.54.高校校园表层土壤重金属含量处于安全级别.     

有色矿冶区污染蔬菜土壤中重金属活性

从湖南省长沙、株洲、衡阳和郴州地区典型有色金属矿冶区采集土壤和蔬菜样品,采用BCR法连续提取污染上壤中重金属不同组分,结合十壤中粘土矿物相、土壤和蔬菜重金属全量分析污染土壤重金属活性,并探讨其潜在环境风险.研究结果表明,土壤中Cd,Cu和Pb的可提取态含量与其在土壤中含量之比分别高达61.71%,43.14%和48.84%:土壤Cd的活性组分以酸町提取态为主,As,Cu和Pb以可还原态为主,Zn以酸可提取态和可还原态为主:土壤重金属尤其是As,Cd,Cu,Pb和Zn有效性组分之间存在明显的复合污染效应;土壤Cd,Cu和Zn可提取态含量与蔬菜Cd,Zn和Cu含量之间均存在显著正相关关系.     

腐殖酸钠对贵州农业土壤中镉形态的影响

在土壤重金属污染治理中,镉（Cd）为最优先控制元素之一。通过实验室土壤培养试验,探究腐殖酸钠对贵州农业土壤中Cd有效态的影响。结果表明：HA-Na添加量在10%-60%时,对Cd的形态变化具有显著的影响,其影响程度与方向与其比例及浓度相关,且可交换态Cd在土壤中的占比与HA-Na的添加量呈负相关,不同地区土样最高降幅百分比均在50%以上;还原态Cd则与其呈正相关,增幅均在20%-40%左右,且还原态Cd在不同土样中其总占比均大于50%;氧化态Cd与残渣态则变化较为稳定。综合考虑成本与治理效果,最终确定0.2%为适宜添加量,可以一定程度上降低Cd的生物毒性。本实验结果为后期Cd污染土壤的治理提供了新思路及数据支撑。     

土壤pH和有机质含量对重金属可利用性的影响

以昆明市内28个作物种植点为例,对土壤重金属镉(Cd)、铜(Cu)、锰(Mn)、镍(Ni)、铅(Pb)及锌(Zn) 6种元素全量、有效态含量和相关土壤因子进行了测定.统计分析表明:土壤pH与Cd、Cu、Ni、Pb及Zn有效态含量呈显著的二次函数关系,当pH值在6.5左右时,重金属有效态含量较高,而随着土壤pH的进一步提高,其有效态含量显著降低.土壤有机质与Cd、Mn、Ni、Pb和Zn有效态含量呈显著正相关.因此,适当调节土壤pH至中性或弱碱性,科学合理地施用有机肥料,可有效降低耕地红壤重金属的生物可利用性,消减重金属污染问题.