矿物固化剂添加下土壤重金属有效性变化及污染风险评价

采集重金属污染原土为供试土壤,通过施加1%和2.5%的沸石、膨润土、硅藻土、蛭石4种矿物固化剂,研究矿物添加对土壤重金属全量、有效态、生物有效性及形态分级的影响,并评价其污染及生态风险.结果表明:添加矿物固化剂后土壤中Cu、Zn、Pb含量仍在土壤重金属污染管控筛选值范围内,其污染及生态风险均相对较低;矿物固化剂添加后可不同程度地降低土壤重金属有效态及生物有效性,且以硅藻土和蛭石处理效果相对较好;矿物添加后可能通过促进EXCH-Cd向FeMnOX-Cd转化而降低土壤中Cd的生物有效性;整体上,2.5%矿物固化剂下土壤重金属综合污染指数下降更为明显.综上,适量矿物固化剂添加可以降低土壤重金属有效性并控制其污染及生态风险.     

中轻度污染菜地土壤中重金属阻控剂组合优化研究

为了解阻控剂组合及单一因素对中轻度污染菜地土壤重金属迁移释放的影响,采用模拟培养及L16(44+32)正交试验法对土壤中重金属阻控剂及其配方参数进行优化,以期筛选出最优阻控剂组合配方.研究结果表明:各阻控剂处理组合对污染土壤Pb、Cu、Zn、Cd阻控效果较好,其对Pb、Cu的阻控效果优于对Zn、Cd的阻控效果.单一影响因素分析表明:硅肥对土壤中Pb和Cu、骨炭对土壤中Cu、羟基磷灰石对土壤中Zn和Cd分别具有较好阻控作用,且在适当延长阻控时间和提高温度下添加中、高水平的阻控剂有利于提高阻控效果;与土壤pH相比,土壤类型对重金属阻控效果的影响相对更大.综合考虑各处理组合对菜地土壤中Cu、Zn、Pb、Cd的阻控效应及影响因素,对中轻度Cu、Zn、Pb、Cd污染土壤的复合阻控剂最优配方参数为:pH 4.5~7.5下施用硅肥2.0~8.0g/Kg、羟基磷灰石6.0~8.0g/Kg及骨炭20.0~40.0g/Kg后于15~35℃下培养8~16d;且较之潮土性菜园土壤,在红壤性菜园土壤中各阻控剂可以就低选择用量.     

牛粪及其蚓粪基本理化性状及重金属形态分布差异

为了合理利用牛粪及其蚓粪,并防控重金属污染风险,本研究选取了3个养殖场牛粪(C_1、C_2、C_3)及其蚓粪(V_1、V_2、V_3),分析了牛粪及其蚓粪的理化性状,进一步对铜(Cu)、锌(Zn)、铅(Pb)、镉(Cd)总量及其形态分布差异进行了研究.理化性状调查分析表明,蚓粪较之牛粪具有较低的pH、有机质质量分数和较高的电导率、阳离子交换量含量和灰分质量分数.与牛粪相比,蚓粪具有较高的比表面积、较大的孔隙体积和较多的细小孔隙.牛粪及其蚓粪的XRD(X-Ray Diffraction)图谱比较表明,蚓粪较之牛粪中含有较多种类的无机组分,且其特征峰强度略高于牛粪.较之牛粪,蚓粪中存在较高的全量磷(P)、钾(K)、钙(Ca)、镁(Mg)含量,而其全量氮(N)含量相对较低.牛粪及其蚓粪中重金属形态分布差异表明,所调查牛粪及蚓粪中Cu、Zn、Pb、Cd总量均无超标现象,但牛粪中的Cu、Zn、Cd总量高于蚓粪,蚓粪中的Pb总量高于牛粪,且牛粪及其蚓粪中Cu、Zn、Cd、Pb的存在形态均以残余态为主.     

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.     

蚓粪配比对墨西哥玉米生长及重金属积累特性的影响

采用盆栽法,研究了蚓粪配比对墨西哥玉米生长及Cu、Zn吸收积累特性的影响,结果表明,墨西哥玉米的茎叶及根系生长分别在蚓粪体积配比为50%和75%时相对最优;蚓粪体积配比为50%或75%时有利于墨西哥玉米茎叶Cu含量的提高,而对茎叶Zn含量无明显影响,但其根系Cu、Zn含量均随蚓粪比例提高而上升;当蚓粪体积配比为50%时,墨西哥玉米茎叶对Cu、Zn的积累量均较高,而当蚓粪体积配比为75%时则更利于墨西哥玉米根系对Cu、Zn的积累.因此,50%蚓粪体积配比相对利于墨西哥玉米修复蚓粪中的Cu、Zn复合污染.     

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.     

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.     

陕西某冶炼区农田土壤重金属污染特征

以陕西某冶炼区农田蔬菜地土壤为研究对象,采用单因子污染指数法、污染负荷指数法、综合污染指数法和潜在生态风险指数法评价冶炼区农田蔬菜地土壤重金属Zn、Cu、Ni、Mn、Cd的污染状况.结果表明,单项污染评价生菜、香菜、白蒿、小青菜、油麦菜、菠菜、大葱、韭菜、蒜苗地土壤重金属Cu、Ni、Mn含量是安全的,重金属Cd含量严重超标,而小青菜、菠菜、大葱、韭菜、蒜苗这5种蔬菜地土壤Zn含量超标,超标率为55.56%.综合污染评价9种蔬菜地土壤均被重金属严重污染,污染负荷评价菠菜和韭菜地重金属为中度污染,其他蔬菜地土壤重金属含量符合标准.9种蔬菜地土壤中重金属的生态危害指数88.89%,属于中等及极强生态风险,尤其Cd的生态危害较高.相关性分析与主成分分析冶炼区蔬菜地土壤中Zn与Mn、Zn与Cd、Ni与Mn均呈现出极显著正相关(P0.01),而其他重金属之间均呈现出不显著性差异(P0.05),说明冶炼区农田蔬菜地土壤重金属的污染可能是复合污染源造成的.     

陕西某冶炼区农田土壤重金属污染特征

以陕西某冶炼区农田蔬菜地土壤为研究对象,采用单因子污染指数法、污染负荷指数法、综合污染指数法和潜在生态风险指数法评价冶炼区农田蔬菜地土壤重金属Zn、Cu、Ni、Mn、Cd的污染状况.结果表明,单项污染评价生菜、香菜、白蒿、小青菜、油麦菜、菠菜、大葱、韭菜、蒜苗地土壤重金属Cu、Ni、Mn含量是安全的,重金属Cd含量严重超标,而小青菜、菠菜、大葱、韭菜、蒜苗这5种蔬菜地土壤Zn含量超标,超标率为55.56%.综合污染评价9种蔬菜地土壤均被重金属严重污染,污染负荷评价菠菜和韭菜地重金属为中度污染,其他蔬菜地土壤重金属含量符合标准.9种蔬菜地土壤中重金属的生态危害指数88.89%,属于中等及极强生态风险,尤其Cd的生态危害较高.相关性分析与主成分分析冶炼区蔬菜地土壤中Zn与Mn、Zn与Cd、Ni与Mn均呈现出极显著正相关(P<0.01),而其他重金属之间均呈现出不显著性差异(P>0.05),说明冶炼区农田蔬菜地土壤重金属的污染可能是复合污染源造成的.     

不同品种牧草对高Cu、高Zn蚓粪中重金属的吸收和积累特性

采用盆栽试验方法,研究了8种牧草对蚓粪中Cu、Zn吸收和积累特性.结果表明:在蚓粪中,墨西哥玉米、一年生黑麦草、多年生黑麦草、苇状羊茅的茎叶和根系生长均受到明显促进作用,而高丹草和欧洲菊苣则受抑明显,其中墨西哥玉米的生物量最大.8种牧草对蚓粪中Cu、Zn均具有一定吸收能力,其中,多年生黑麦草、冬牧70黑麦和一年生黑麦草的吸收能力较强,而欧洲菊苣的吸收能力相对较弱.不同牧草的茎叶及根系Cu、Zn积累量具有差异性,墨西哥玉米、冬牧70黑麦、高丹草和一年生黑麦草的积累量相对较高,而欧洲菊苣和紫花苜蓿甚低,且茎叶中Cu、Zn积累量均以墨西哥玉米最大.可见,墨西哥玉米可以在蚓粪中较好生长,并对Cu、Zn具有一定的吸收和积累能力,有望用于Cu、Zn污染蚓粪的植物修复.     

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。     

生物炭对重金属迁移行为的阻控效应及影响因素

生物炭是由废弃物在缺氧或无氧条件下高温热解形成的一种含碳量丰富的产物,因其比表面积较大及空隙结构独特而成为一种新型吸附剂.文章主要就生物质炭原料来源、制备工艺、生物炭的表面特性及表征方法等进行了综述,进一步就生物炭用于阻控重金属迁移行为的主要机制及影响因素等进行了总结,以期为提高生物炭阻控重金属迁移行为的应用效果提供理论支持.     

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.     

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.     

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。     

生物炭在矿区农田土壤中与镉的纵向共迁移行为

以广东韶关大宝山矿山废水污染的农田为研究对象,利用超纯水和甲苯/甲醇提取的溶解性有机质(DOM)的三维荧光光谱平行因子分析(EEM-PARAFAC)技术,追踪荔枝树枝生物炭1年内在土壤层0~100 cm深度范围的迁移行为及其协同重金属镉(Cd)的纵向迁移性质. 结果表明:生物炭增加了0~60 cm深土壤层溶解性有机碳(DOC)的质量分数,增加了表层土壤的pH,对深层土壤pH无明显影响;EEM-PARAFAC解析得到3个DOM组分(1个类蛋白和2个类腐殖质组分),生物炭的添加增大了0~60 cm深土壤层类腐殖质的质量分数;并且甲苯/甲醇提取的DOM在0~60 cm深土壤层中均检测出生物炭特有的多环芳烃结构,说明生物炭在1年内发生了明显的纵向迁移;生物炭能够有效降低0~20 cm深土壤中有效态Cd的质量分数,但20~60 cm深土层中有效态Cd与对照组的相比最高增加了148%左右. 研究表明:需要特别关注生物炭协同重金属在土壤中纵向迁移行为所带来的环境影响.     

生物炭对镉、铅、锌污染土壤上小白菜生长状况的影响

采用500℃限氧热解制备的玉米秸秆生物炭作为改良剂,通过盆栽实验,研究生物炭对Cd、Pb、Zn复合污染土壤上小白菜生长状况的影响。结果表明,不同质量比生物炭配施量对Cd、Pb、Zn污染土壤上小白菜生物量有明显影响,小白菜干重、鲜重均表现为生物炭配施5%(w/w)>3%(w/w)>0%(w/w)>1%(w/w);在土壤重金属Cd、Pb、Zn污染程度较高时,少量生物炭配施并不能明显改善小白菜生长状况;重金属胁迫对小白菜吸收土壤水分可能有重要影响,同时,5%(w/w)相对于3%(w/w)生物炭配施虽然更有利于改善小白菜生长状况,但大量生物炭配施可能会导致土温升高,蒸发加强,对土壤持水能力产生不利影响。     

辽宁兴城松北铅锌矿化区土壤-植物系统中 重金属分布和迁移特征

研究辽宁兴城松北铅锌矿化区玉米和艾草两种植物及其根系土壤系统中Cu、Mn、Pb、Zn和Ni的分布、富集和迁移特征,并采用单因子污染指数法、内梅罗指数法、生物富集系数法和迁移系数法对该地区的重金属污染、富集和迁移情况做出了评价。结果表明,该地区土壤受到了Cu和Zn两种重金属污染。重金属在植物的各个器官中分布不均匀,Cu在两种植物的叶片中富集明显,其他重金属在两种植物各器官中的富集均不明显。两种植物对重金属的迁移特征相差较大,玉米中重金属的迁移能力为Cu Mn Zn Pb Ni,其中Cu的迁移能力最强,迁移系数达到了2. 8,Mn的迁移系数都在1左右,Zn、Pb和Ni的迁移系数均小于1。艾草中各重金属的迁移系数较为接近,均为2左右,其中Pb的迁移能力最强,迁移系数达到了2. 5,Ni的迁移系数最小,为1. 9。虽然艾草对土壤重金属具有一定的迁移能力,但其对重金属的富集能力相对较弱,与玉米相近,因此推断两种植物对研究区土壤重金属污染无明显改善作用。     

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。