利用化学萃取法研究长春市土壤重金属化学形态及其影响因素

利用化学萃取法研究长春市土壤重金属化学形态, 分析其化学形态与土壤负荷水平、 理化性质的关系表明, 土壤中Pb和Cu主要以残渣态和有机结合态为主; Cd主要以残渣态和交换态为主; Zn主要以残渣态和铁锰氧化态为主. Cd的活性形态含量最高, 为31.98%. 交换态Cd和Zn含量及活性与土壤重金属负荷水平呈正相关; Cu和Pb铁锰氧化态的含量随负荷水平增加而下降; Zn和Pb碳酸盐结合态与负荷水平无关. 交换态Cd与土壤阳离 子交换量呈显著正相关, 而Cd的活性与土壤阳离子交换量呈显著负相关; 在碱性条件下, Cd, Cu, Pb和Zn的碳酸盐结合态与pH呈正相关; 重金属铁锰氧化态含量随着氧化还原电位的增加而降低, 而残渣态相反. Cu有机结合态与有机质呈显著正相关.     

核桃青皮在土壤重金属植物修复中的应用

该研究以核桃青皮发酵产物配施生物炭为固定化载体，结合前期筛选的硫酸盐还原菌(SRB15-3-2),制备得到了核桃青皮固定化菌剂，用于重金属污染土壤修复。基于pH、含水率、总养分、有机质、种子发芽指数和重金属含量等指标，评估了核桃青皮的发酵效果。通过配施生物炭并接种SRB15-3-2得到了改良后的固定化菌剂，考察了核桃青皮固定化菌剂对土壤重金属形态转化、植物生长及重金属富集能力的影响。结果表明，核桃青皮固定化菌剂促进了青菜生长并提高了生物量，与对照组(CK)相比，施加固定化菌剂的Cu和Cd污染土壤中青菜的株高分别增加了12.62%和5.42%,地上部分干重分别增加了95.05%和47.93%;固定化菌剂对土壤重金属表现出明显的钝化作用，促进了Cu和Cd从可交换态向残渣态转化，从而降低了重金属的迁移性及生物毒性，且青菜地下部分Cu和Cd的含量相比CK组降低了92.92%和72.83%,地上部分含量降低了34.00%和3.30%。研究结果为重金属污染土壤修复和核桃青皮的资源化利用提供了科学依据和理论支撑。     

污泥农用对碱性土壤重金属元素形态分布的影响

采用一种新的连续浸提方法,研究污泥长期(8 a)施用对碱性土壤中Zn、Cu、Ni、Cd和Pb元素的总量及元素形态分布的影响。结果表明:污泥农用显著增加了土壤中Zn、Cu、Cd和Pb元素的总量,而对Ni元素的总量无显著影响;土壤中Zn、Ni、Cd和Pb元素的主要存在形态为残渣态(61%~84%),其次为乙二胺四乙酸(EDTA)提取态,而Cu元素主要为EDTA提取态(42%);污泥农用对土壤中Ni和Pb元素的形态分布无显著影响,但提高了Zn、Cu和Cd元素的EDTA提取态、Zn和Cu元素的有机质结合态以及Cd元素的残渣态比例,而且减小了Zn元素的残渣态、Zn和Cu元素的晶体铁铝氧化物结合态、Cu元素的醋酸-醋酸钠提取态以及Cd元素的可交换态比例;土壤重金属总量、p H和有机质含量是影响重金属元素形态分布的主要因素。     

高浓度含铜污染土壤的电动修复研究

为了探究电动修复法对高浓度含铜污染土壤修复的可行性,对铜含量为1500 mg/kg的污染土壤进行了电动修复。实验研究了不同修复时间下电流变化、土壤pH值变化和土壤中铜的迁移规律,并采用BCR法对土壤中铜的不同形态进行了分离提取测定。实验结果表明,电动修复技术对于高浓度含铜污染土壤中的铜具有良好的去除效果,在修复电压为30 V,修复时间为7 d时,土壤中的铜含量可以降至400 mg/kg以下。修复后铜的弱酸提取态占比增加,可还原态占比降低,可氧化态和残渣态占比无明显变化。     

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.     

何家小岭尾矿库周边土壤重金属污染状况分析及潜在风险评价

对合肥市庐江矿区何家小岭尾矿库周边土壤中重金属的总量和形态分布进行分析,通过内梅罗指数法和风险评价编码法(RAC)对其污染状况进行评价。结果表明,除Ni外,其他重金属元素均高于庐江县土壤背景值,其中Cu、Cd两种元素超过风险筛选值(GB15618-2018)。土壤中金属元素(除Cd以外)主要以残渣态为主,Cd元素的弱酸提取态占相当大的比例(11.25%～52.18%),金属元素弱酸提取态顺序由大到小依次为Cd、Zn、Ni、Cu、Pb、As、Cr。基于单因子和内梅罗污染的结果表明,Cu、Cd、As属于轻微污染,土壤重金属总体水平属于轻度污染,基于形态的RAC表明该地区Cd为高风险,Zn为中风险,其他元素无风险或具有较低的风险水平。     

高浓度含铜污染土壤电动修复的实验研究

为了探究电动修复法对高浓度含铜污染土壤修复的可行性,对铜含量为1 500 mg/kg的污染土壤进行了电动修复。实验研究了不同修复时间下电流变化、土壤p H变化和土壤中铜的迁移规律,并采用BCR(Bureau Community of Reference)法对土壤中铜的不同形态进行了分离、提取、测定。实验结果表明,电动修复技术对于高浓度含铜污染土壤中的铜具有良好的去除效果;在修复电压为30 V,修复时间为7 d时,土壤中的铜含量可以降至400 mg/kg以下。修复后铜的弱酸提取态占比增加,可还原态占比降低,可氧化态和残渣态占比无明显变化。     

新乡孟庄工业区周边土壤重金属生态风险评价

为了调查研究乡镇企业对农村土壤的影响,以孟庄工业区为代表,研究了孟庄工业区周边的土壤,测定了土壤中六种重金属Cd、Ni、Cr、Cu、Pb和Zn的总量。采用欧共体参比司(BCR)制定的三步连续提取法对重金属Cd、Ni和Pb的形态进行分析。参照GB 15618—1995二级标准,结果显示土壤中Cd的含量全部超标,其最高含量达到5.2 mg·kg-1;Ni的含量部分超标,最高达77.3 mg·kg-1;其他几种重金属均未超标。对重金属的形态分析显示,重金属Cd主要以弱酸提取态和可还原态存在,Ni主要以可还原态和残渣态存在,Pb主要以残渣态存在。对土壤样品进行有效性分析并用潜在生态危害指数法进行评价,结果表明,重金属Cd有效态含量较高,为81.7%,潜在生态危害较高,其他几种重金属的潜在生态危害较小,对环境危害不大。     

Tween80-乳酸乙酯复合溶液强化植物吸收土壤中的DDT

采用盆栽实验方法,研究了Tween80-乳酸乙酯复合溶液对黑麦草(Lolium perenne L.)吸收、转化污染土壤中DDT的作用,同时考察了黑麦草生物量、叶绿素含量和根系活力的动态变化规律.结果表明:Tween80-乳酸乙酯复合溶液能够通过提高DDT的溶解度有效促进黑麦草对DDT的吸收、富集并促进其转化为DDE和DDD;黑麦草地下部分的富集能力显著高于地上部分,Tween80-乳酸乙酯复合溶液作用下黑麦草地上部分和地下部分中DDTs的含量占原施药量的0.42%和1.2%,比植物单独修复分别提高了21.7%和17.9%;三种植物抗性生理生化指标在修复过程中呈现出不同的动态变化规律,整体看来DDT胁迫是降低黑麦草生物量等指标的主要因素,而Tween80-乳酸乙酯复合溶液对有机污染环境中的黑麦草生长水平和抗逆性程度具有一定的调控作用.     

醋渣生物炭对土壤铬修复及苋菜萌发的影响

为了缓解重金属铬(Cr)给农田和作物带来的负面影响,将2%醋渣生物炭、2%市售土壤调理剂、基肥(由硫酸钾、磷酸二氢铵和尿素构成,施用量分别为0.05%、0.08%和0.08%)、2%醋渣生物炭+基肥施用于Cr污染的土壤中,对比各处理组对土壤修复及苋菜萌发的作用．结果表明：与对照组(5.12%)相比,醋渣生物炭可降低土壤弱酸可提取态Cr的相对含量(4.19%),但其他处理组会不同程度提升土壤中弱酸可提取态Cr的含量,土壤中弱酸可提取态Cr含量与pH(r=0.74)、脲酶活性(r=0.81)呈正相关,与过氧化氢酶活性呈负相关(r=-0.55)．醋渣生物炭可减轻弱酸可提取态Cr对苋菜幼苗的胁迫作用,使苋菜幼苗长势最佳(其干质量是对照组的3.5倍),作用效果优于市售土壤调理剂．该结果为耕地重金属钝化和作物生长研究提供了技术支持．     

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。     

不同钝化剂对城市地下固体废弃物重金属的钝化作用

采用实验室模拟,研究了6种重金属钝化剂(粉煤灰、脱硫石膏、磷矿粉、海泡石、膨润土、生物炭)以不同添加比例(0%、3%、7%、10%)对城市地下固体废弃物二乙基三胺五乙酸{HOOCCH_2N[CH_2CH_2N(CH_2COOH)_2]~2,DTPA}可提取态重金属Cu、Zn、Pb、Cd含量的影响。结果表明,粉煤灰、脱硫石膏、磷矿粉、海泡石、膨润土、生物炭6种钝化剂均可以降低DTPA可提取态Cu、Zn、Pb、Cd的含量,表明这6种钝化剂对城市地下固体废物重金属Cu、Zn、Pb、Cd均具有钝化作用,且随添加比例的增高,钝化作用越明显,但钝化效果有所差异。膨润土的对Cu、Pb、Cd的钝化作用最明显,对Zn也有一定的钝化作用,因此,可优先选择膨润土作为城市地下固体废物重金属的钝化剂。     

土壤重金属复合污染钝化修复对酶活性的影响

以生态环境部在河南省济源市设置的农田土壤重金属污染修复试验区为研究对象,采集不同修复处理样地HD(改性纳米SiO_2)、QG(硅酸盐+磷酸盐+有机肥)、JG(铁基生物炭)、ND(改性生物炭+磷酸盐)和DZ(对照)的表层和剖面土壤样品75个,其中表层混合样15个,剖面样品60个,测定其生物有效态重金属(Cd、Pb、Cu、Zn、Ni和Cr)含量及过氧化氢酶、脲酶、蔗糖酶和磷酸酶活性.结果表明,与修复前相比,HD和JG样地表层的酶活性有所增强,QG和ND样地表层的酶活性有所下降,改性纳米SiO_2和生物炭钝化剂可激活多数酶的活性,磷酸盐则可抑制多数酶的活性.土壤脲酶、蔗糖酶和磷酸酶活性均随深度增加而减弱,过氧化氢酶活性随深度增加而增强.与对照样地相比,钝化修复后剖面下部土层的酶活性有所增强.重金属有效态含量与脲酶、蔗糖酶和磷酸酶活性之间表现为极显著正相关,与过氧化氢酶活性表现为极显著负相关;Cd、Pb、Cu、Zn和Ni对过氧化氢酶活性表现为协同抑制效应,Cd、Pb、Cu和Zn对其余3种酶活性表现为协同促进效应.     

中药渣生物炭对污染土壤中Cu的修复

以中药渣为原料,采用限氧控温炭化法在300℃和500℃温度下制备生物炭,将其分别加入重金属污染土壤探究其对土壤中Cu的作用效果。土培实验结果表明:施加1%土重的生物炭后土壤中重金属Cu的形态发生迁移,主要是由有效态向残渣态转化,与对照相比,300℃和500℃生物炭培养下残渣态分别提高22.38%和20.11%,土壤中p H、有机质、CEC及碱解氮、速效磷的含量,脲酶、磷酸酶的活性在一定培养时间内有所增加,继而出现下降趋势。土壤阳离子交换量能较好地指示中药渣生物炭对污染土壤中Cu的钝化效果。300℃条件下制备的生物炭优于500℃条件下的生物炭。     

石灰用量和培养时间对红壤镉形态转化的影响

石灰是酸性镉(Cd)污染土壤修复的主要钝化材料.通过室内培养试验,研究了石灰不同用量对镉污染红壤土壤pH、阳离子交换量和Cd赋存形态的影响,并探讨Cd形态间与土壤pH和阳离子交换量的关系.结果表明,与对照比,施用石灰显著提高了 土壤的pH和阳离子交换量,且随施入量的增加而效果明显.培养期间土壤Cd形态主要以可交换态为主...     

新乡市王村污灌区土壤中重金属污染及相关性分析

采用田间试验,研究了新乡市王村污灌区土壤中Cd,Ni,Zn,Cu的含量及相关性特征.结果表明,除部分Cu的含量能达到国家土壤环境质量二级标准之外,Cd,Ni和Zn的含量均超出标准限值,Cd的污染最严重;重金属化学形态的相关性分析表明,土壤中Cd全量与5种化学形态均显著相关;Ni的全量与碳酸盐结合态和有机结合态显著相关;Zn的全量只与有机结合态显著正相关;Cu的全量与可交换态,碳酸盐结合态,有机结合态及残渣态呈显著相关.     

铜胁迫对黑麦草种子萌发及幼苗生理生态的影响

以多年生黑麦草为研究对象,采用植物培育袋对黑麦草进行0,40,80,160,320,640mg/L的重金属Cu2+胁迫处理,通过测定种子萌发率、生物量、根系长度及叶绿素含量,分析了黑麦草对重金属Cu2+的积累特性和生长、生理响应.结果表明:黑麦草种子的发芽率随着铜处理浓度的升高呈现先上升后下降的趋势,低铜浓度对黑麦草根系长度起促进作用,而长时间铜胁迫则对黑麦草根系长度起抑制作用,且胁迫浓度越高抑制作用越强;铜胁迫抑制了黑麦草叶绿素的增长,且抑制作用随着胁迫浓度的增加而增强.实验结果对进一步明确铜对高等植物的伤害机理以及铜污染对草原牧草经济价值的影响具有重要意义,也可为草原牧草选种、草原中铜元素的生态风险评价提供理论依据.     

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.     

重金属在土壤中的形态分布及其在空心菜中的富集研究

通过盆栽实验,研究了Cu、Zn、Pb、Cd在空心菜中的富集作用,并采用BCR提取方法,对盆栽土壤中4种重金属的化学形态进行了分析.研究结果表明,Cd主要以水溶态、可交换态、碳酸盐结合态和Fe-Mn氧化物结合态为主;Pb主要以残渣态为主;Zn主要以残渣态和水溶态、可交换态、碳酸盐结合态为主;Cu在土壤中的形态分布与土壤中Cu的含量有关.4种重金属的生物有效性表现为Cd>Zn>Cu>Pb.重金属在空心菜中的吸收富集能力与土壤中重金属的形态,尤其是水溶态、可交换态、碳酸盐结合态关系密切.空心菜中重金属富集系数大小表现为Cd>Zn>Cu>Pb.空心菜地下部4种重金属富集系数远远高于地上部.     

热解温度对秸秆生物炭钝化重金属污染土壤影响分析

为了探究热解温度对以黄豆秸秆制备生物炭对土壤重金属Pb及Cd的吸附及钝化性能,以黄豆秸秆为原材料,在300,500和700℃热解温度下制备生物炭,并探究其对土壤重金属铅锌的钝化作用。实验结果表明随热解温度升高,生物炭中碳含量呈现上升趋势,且pH由8.95升高至10.23,灰分的含量却由34.5%下降至28.6%。热解温度能对生物炭吸附重金属Pb及Cd产生影响,并且热解温度升高,重金属吸附量呈现上升趋势,并且当热解温度为700℃时,生物炭对Pb及Cd的吸附量分别为1.2和26.8 mg/g。进一步探究表明热解温度能够提高生物炭对Pb及Cd的钝化性能,机制研究表明生物炭能够提高土壤中pH,并且热解温度升高提高了残渣态Pb及Cd的含量而降低酸可提取态Pb及Cd的含量。