不同钝化材料对农田土壤中砷的钝化效果研究

笔者探究不同添加比例钝化材料对贵州喀斯特岩溶地区农田土壤中有效态As钝化特征,旨在为砷污染土壤修复提供参考。试验通过向砷污染土壤中分别添加生石灰等12种不同比例钝化剂,分析不同钝化剂对土壤pH、有效As和钝化率的影响。6种无机钝化材料中铁矿粉、钢渣和煤渣均能有效降低农田土壤中As有效态含量,以施用煤渣效果最佳,使土壤pH降低0.01~0.16个单位,不同添加量的钝化率为34.58%~56.33%;6种有机钝化材料中添加腐殖质的土壤中As有效态含量呈现先升高后降低的趋势,土壤pH变化不显著,不同添加量的钝化率为40.96%~44.08%。铁矿粉、钢渣、煤渣和腐殖质能稳定土壤中As的活性。考虑到材料投入成本,钢渣、煤渣更适合广泛应用于重金属污染土壤修复。     

土壤重金属原位钝化修复技术研究进展

随着现代工农业的发展,土壤重金属污染问题日趋严重,成为亟待解决的问题。重金属离子在土壤中可发生吸附、沉淀、络合、氧化还原等反应。土壤原位钝化修复技术是基于添加外源修复剂,与重金属发生系列反应,改变重金属在土壤中的赋存形态,以降低其在土壤中移动性和生物有效性的技术。目前研究较多的钝化剂主要有石灰类物质、富硅类物质、含磷物质、有机物料、黏土矿物、金属及金属氧化物、生物碳及纳米新型复合材料等。本文概述了以上钝化剂对重金属污染土壤的钝化修复效果和作用机理,对修复效果的化学和生物评价方法进行了归纳对比,并进一步从环境风险、评价体系、研究方法等方面分析了原位钝化修复技术存在的问题和今后的研究方向。提出钝化修复剂对土壤-作物系统的潜在环境风险、钝化材料修复效果的田间长期稳定性评价以及新型高效多功能材料的研制是该领域今后研究的重点。     

不同钝化剂对酸性土壤中重金属的钝化修复研究进展

化学钝化修复技术是土壤重金属污染修复的重要方法之一,其钝化成本低、效率高、种类丰富,具有良好的前景。随着目前环境因素复杂化,土壤酸化日益严重,酸性土壤中重金属也变得多种多样,钝化修复能够较好的响应土壤环境变化,对酸性土壤中重金属污染的土壤修复前景较好。本文对单一型及复合型钝化剂的种类、作用原理、存在的问题进行了总结归纳,并分别对其各类型钝化剂研究进展及现状进行综述。单一类钝化剂主要分无机类和有机类钝化剂,其中无机类钝化剂种类较多,应用较广,主要通过吸附、络合、共沉淀等方式钝化土壤中重金属;复合型钝化剂主要有无机—无机、无机—有机、有机—有机型,其作用原理与单一型钝化剂相似,与复合型钝化剂相比单一型钝化剂对多重金属污染土壤的修复效果不明显。与此同时针对目前酸性土壤中镉、铅、砷的钝化修复研究进展进行综述,酸性土壤主要通过调节土壤pH来对其修复,基于此总结归纳了酸性土中3种重金属的最适钝化剂种类及其作用机理,针对当前重金属污染土壤修复存在的问题进行了展望,以期对钝化剂修复重金属污染的土壤提供参考。     

有机肥料对铅污染土壤铅形态及生物有效性影响研究

为了探索不同的有机肥料对降低重金属污染土壤Pb毒性的原理和效果;运用重金属污染土壤盆栽添加3种有机肥料的试验方法,分析盆栽土壤中重金属Pb的5种形态;除有机肥料牛粪对Pb的铁锰氧化结合态无显著影响、对Pb的残渣态有显著影响外,有机肥料牛粪对Pb的离子交换态、碳酸盐结合态、有机硫化物结合态有极显著影响,有机肥料猪粪、鸡粪对重金属Pb的5种形态有极显著影响。适量有机肥可降低重金属Pb离子交换态量、碳酸盐结合态和生物活性,增加铁锰氧化物结合态、有机硫化物结合态和残渣态。3种有机肥对降低重金属污染土壤Pb毒性的效果为鸡粪＞牛粪＞猪粪。有机肥料显著改变了污染土壤中Pb的形态,降低了Pb的生物活性,有机肥料是重金属污染土壤有效的改良剂。     

不同钝化剂对恩施Cd污染土壤的钝化效果研究

为解决恩施高山蔬菜土壤重金属镉(Cd)污染问题,采用盆栽试验,研究施加不同钝化剂（生物炭、羟基磷灰石、石灰粉、粉煤灰、混合有机钝化剂）对试验土壤中Cd的钝化效果及小白菜产量、品质及Cd含量的影响。结果表明,除石灰粉处理对小白菜生长抑制外,其他处理对小白菜鲜重、株高均有促进作用,且粉煤灰处理增加小白菜鲜重达109.72%。羟基磷灰石、石灰粉和混合钝化剂等3种处理分别提升土壤pH 25.18%、36.61%和28.21%。各处理对土壤脲酶、纤维素酶、蔗糖酶活性无显著性影响;生物炭、混合钝化剂处理显著提高磷酸酶活性达52.85%和69.82%,而石灰粉处理显著抑制了磷酸酶活性。5种钝化剂处理均降低了小白菜重金属Cd的含量,其中生物炭、羟基磷灰石、石灰粉、混合钝化剂均达到抑制吸收显著效果,且石灰粉最优,降低了73.80%。各处理对小白菜品质无显著性影响。生物炭和混合钝化剂处理分别降低了土壤中总Cd含量27.21%、46.98%;石灰粉和混合钝化剂处理降低了土壤中离子交换态Cd43.67%、47.35%。5种钝化剂的施用均能降低小白菜的Cd含量,其中混合钝化剂处理在不影响小白菜产量和品质的同时,增强了土壤酶活性,降低了土壤中总Cd及有效Cd（离子态、水溶态）比例。     

唐山市南湖城市中央生态公园土壤重金属形态特征研究

土壤重金属元素的存在形态是衡量其环境效应的关键参数。选择唐山市南湖城市中央生态公园为研究区,采集了20个表层土壤样品,采用BCR三步连续提取法对土壤中的重金属（Cu、Pb和Cr）不同形态（酸可提取态、氧化物结合态、有机结合态、残渣态）特征进行分析,并采用相关分析探讨影响重金属化学形态的影响因素。研究结果表明：土壤中Cr和Cu主要以残渣态和酸可提取态存在,Pb主要以氧化物结合态和残渣态存在;Cr的酸可提取态较其他元素高,对环境的潜在风险较大。相关分析显示,土壤pH值与重金属的酸提取态含量呈极显著负相关,与Cu和Pb的氧化物结合态含量呈极显著正相关,土壤有机质含量与Cu和Pb的有机结合态含量呈极显著正相关关系。在生态公园建设过程中,可通过适当提高土壤pH的方法来减少重金属的酸可提取态含量,降低其生态环境风险。     

桑树修复农田镉和铅的土壤微环境特征分析

在江西某矿区周边重金属污染农田上栽植桑树,栽植三年后,分析桑园土壤中重金属含量、重金属各形态含量分布、土壤微生物分布、土壤酶活。分析结果表明,栽植桑树3年后,农田土壤Cd和Pb的修复指数达到96.87%和81.93%,含量分别为12.31mg/kg和595.44mg/kg。且重金属Cd和Pb均主要是富集在桑树根部。桑树不同部位中的Cd和Pb含量分布都表现为夏季含量最高,其次为春季,随后为秋季,最低为冬季。土壤中的Cd和Pb均存在金属可交换态、碳酸盐结合态、金属残渣态、Fe-Mn氧化物结合态、有机质结合态,分别以可交换态Cd和残渣态Pb作为主要形态分布。同时土壤中Pb和Cd各化学形态含量与土壤中微生物群落分布、土壤理化特征以及酶活性具有显著相关性。研究结果表明桑树修复矿区重金属过程中土壤微环境同步变化和改善,桑树栽植三年后,该矿区土壤环境质量达到三级标准。     

有机无机钝化剂及组合对重金属污染土壤上小白菜吸收Pb和Cd的影响

为修复重金属污染的土壤,通过室内盆栽模拟试验,研究有机、无机钝化剂及组合对小白菜的生长、土壤重金属Pb和Cd有效性及小白菜体内Pb和Cd含量的影响。结果表明,有机无机钝化剂组合对小白菜的生长均有一定程度的促进作用,以加入鸡粪处理效果最明显。与对照(不添加任何钝化剂)相比,所有钝化剂组合处理均明显降低土壤有效态Pb和Cd含量,其中活性炭+磷矿粉组合效果最好,土壤有效态Pb和Cd含量分别降低80.60%和49.21%;其次是鸡粪+磷矿粉组合,土壤有效态Pb和Cd含量分别降低76.16%和36.78%。与对照相比,所有钝化剂组合处理小白菜地上部Pb和Cd含量均明显降低。鸡粪+磷矿粉组合小白菜地上部Pb含量降低79.37%,效果最明显;其次是活性炭+磷矿粉组合处理。活性炭+磷矿粉组合小白菜地上部Cd含量降低56.55%,效果最明显;其次是鸡粪+磷矿粉组合处理。可见,在轻度Pb和Cd复合污染土壤上,施用有机无机钝化剂活性炭+磷矿粉组合或鸡粪+磷矿粉组合均是一种高效且环境友好的钝化手段。     

复配材料对中南地区冶炼厂周边镉铅复合污染土壤的影响

研究旨在探讨中南地区冶炼厂周边土壤镉铅复合污染问题,降低冶炼厂周边土壤污染风险。通过筛选3种复配钝化材料,进行土培试验模拟,探讨复配材料对株洲冶炼厂周边重金属污染土壤的钝化效果。结果显示：相同试验条件下,通过3种(C1、C2、C3)钝化材料处理后的土壤浸出溶液中镉、铅浓度均未超过《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)Ⅳ类标准,可溶性土壤重金属含量符合环境质量标准。从3种材料对湖南株洲冶炼厂周边土壤镉和铅第7、15、30天的钝化效果看,添加1.0%的C1（黏土矿物+TMT）材料钝化镉铅效果最好,酸浸态镉含量降低率最高达到了97.02%,酸浸态铅含量降低率最高达到99.37%。C1钝化材料对土壤中镉铅影响随着时间的推移从可交换态、铁锰氧化物结合态慢慢向残渣态转移,大大降低了镉铅向周边环境迁移转化的能力,减少了中南地区冶炼厂周边镉铅环境污染的风险。该试验筛选出了镉铅复合污染土壤钝化材料,为解决中南地区冶炼厂周边污染治理的提供了参考。     

污灌区盐渍化土壤重金属Cd的形态分析及其影响因素

以受盐渍化及重金属Cd污染的天津污灌区土壤作为研究对象,探讨盐渍化土壤重金属的形态分布及其影响因素。研究的盐分种类主要为NaCl和Na_2SO_4,盐度7个[添加质量分数依次为0%(CK)、0.2%、0.4%、0.6%、1%、2%和5%],采用Tessier连续提取法测定土壤前3种重金属的形态(可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化态),得出重金属的形态分布规律。结果表明:在添加NaCl盐度条件下,土壤中Cd碳酸盐结合态可交换态铁锰氧化态,可交换态含量与盐度、重金属总量、pH值和有机质均呈显著相关。在添加Na_2SO_4盐度条件下,土壤中Cd铁锰氧化态可交换态碳酸盐结合态,可交换态、碳酸盐结合态与pH值和有机质均呈极显著相关,铁锰氧化态与pH值呈显著负相关。盐度与Cd各形态也有不同程度的相关性。在添加NaCl盐度条件下,pH值对可交换态含量有重要影响;有机质对碳酸盐结合态含量有重要影响;Cd含量对铁锰氧化态含量有重要影响。在添加Na_2SO_4盐度条件下,有机质对可交换态含量有重要影响;pH值、有机质对碳酸盐结合态含量有重要影响;CEC对铁锰氧化态含量有重要影响。得出的Cd形态分布规律以及土壤各理化性质对Cd形态含量的影响分析对土壤重金属的污染防治和生态风险评价提供了基本的理论依据。     

长期污水灌溉条件下土壤重金属形态及生物活性的研究

摘 要: 通过野外调查和实验分析,对孝义市污灌区土壤中Ni、Cr、Pb、Cu、Zn、Cd 6种重金属的含量、形态分布和生物活性进行了研究。结果表明,孝义市污灌区土壤中重金属都未超过国家二级标准,但Ni、Cr、Pb比当地背景值都有所增加。土壤中重金属各形态的分布存在很大差异。Ni、Cr、Zn主要以残渣态的形式存在。Pb主要以残渣态和铁猛氧化态存在。Cu主要以残渣态和有机结合态的形式存在。Cd在残留态中比例最小,碳酸盐结合态和交换态含量比例很高。与对照相比,污灌降低了重金属残留态所占比例,改变了土壤中重金属存在形态,提高了重金属的生物有效性和迁移能力。污灌区土壤中重金属活性系数的大小顺序为：Cd＞Pb＞ Cu ＞Cr ＞Zn ＞Ni;迁移系数的大小顺序是：Pb ＞Cd＞ Cu ＞Cr ＞Zn＞Ni,土壤中Cd 、Pb的生物活性最高, 生态污染风险最大,应引起足够重视。     

矿区周围农田土壤重金属铜锌铅污染及生物效应分析

为了解矿区周围土壤中主要重金属的污染状况和生物效应,通过野外调查和室内分析,对河南省某开采矿区周围农田土壤中重金属Cu、Zn、Pb进行了化学形态测定及其生物效应分析。结果表明,该矿区农田土壤重金属Zn的总量大于Cu和Pb。根据土壤环境质量三级标准(GB15618—1995),矿区开采活动并未造成这3种元素的明显污染。基于Tessier(1979)提出的5种化学形态：可交换态(EXC)、碳酸盐结合态(CAB)、铁锰氧化物结合态(FMO)、有机物结合态(OM)和残渣态(RES),土壤中各元素均以残渣态为主。依据可交换态和碳酸盐结合态二者所占总量的比例,Cu、Zn、Pb的生物可利用系数平均值分别为0.09、0.05和0.16,显示各元素生物可利用性的顺序是Pb>Cu>Zn;由可交换态所占总量的比例,得到Cu、Zn的迁移系数平均值分别为0.026和0.020,而Pb则高达0.083,表明各元素的迁移能力是Pb>Cu>Zn。并据此判断Pb的生物效应最大。     

生物质炭修复后污染土壤铅赋存形态的转化及其季节特征

为了解农田土壤污染典型重金属铅的赋存形态对生物质炭修复措施的响应,以不同生物质炭施用量修复铅污染土壤为研究对象,采用BCR三步连续提取法对2010—2012年土壤中铅的形态分布特征及其季节变化规律进行分析,探讨铅污染稻田生物质炭修复的稳定机制。结果表明：生物质炭施用后,土壤pH和有机质(SOM)分别升高了0.11~0.65个单位和16.0%~51.2%。土壤中铅元素赋存形态中,酸溶态、还原态和氧化态组分显著降低并向残渣态转化,譬如2010年小麦季,施用生物质炭后,三者分别降低了5.3%~25.0%、9.8%~22.3%和40.8%~43.5%;而残渣态铅含量升高了7.8%~16.1%,但小麦季及水稻季的响应有所差异,4个形态的各个处理2011年小麦季显著高于2010年水稻季9.1%~28%,原因在于不同水分条件导致氧化还原电位的变化。铅的各赋存形态与土壤pH及SOM值具有较好的相关性,生物质炭本身含有的大量碱性物质及羟基、羧基等有机官能团可通过络合、沉淀等化学机制有效实现土壤中铅的固定,说明生物质炭的施用可有效降低铅元素的生物可利用性和生态毒性,为重金属土壤污染的修复研究提供理论依据。     

有机肥料的合理增施对土壤性质影响研究

为深入了解有机肥料对土壤培肥的效应及对土壤的调控作用,[方法]综述了近年来有机肥料对土壤氮磷钾三种养分元素、容重和孔隙度、土壤微生物、土壤重金属方面的研究进展。[结果]其主要内容包括：合理施用有机肥料可以增加土壤中可矿化氮含量,促进不同形态的氮素转化;可提高土壤速效磷及有机磷含量,使有效钾和缓效钾的含量显著提高;有机肥料可以降低表层土壤容重,有效保持土壤的孔隙度;促进土壤微生物活动并提高其生物量;有选择的施用有机肥料还可以对土壤中的重金属起到固定和净化作用,反之施用不当也会导致重金属污染等。除此之外,还对有机肥料在土壤污染及修复方面的研究趋势提出了展望,[结论]以期在土壤中最大效益的施用有机肥料,进一步提高土壤肥料的利用率。     

中、轻度重金属污染农田的特征及治理

文章从环境保护部和国土资源部发布的《全国土壤污染状况调查公报》入手,指出中国耕地的重金属污染情况严重,但大部分受污染耕地都还处于中度或轻度污染程度。笔者概括归纳了与重度污染农田相比,中轻度污染农田的3个特点：仍然承载着农业生产的功能;危害性比较隐蔽;危害性常常被低估。文章结合当前的重金属污染修复技术,综述了低累积作物品种筛选的基础、取得的成果;常用的无机型、有机型、微生物型钝化剂及使用效果。提出针对中轻度重金属污染农田的2个治理策略：种植低累积、耐重金属的农作物品种;原位钝化,降低重金属的有效性。最后,笔者提出今后在中轻度重金属污染农田修复领域的一些发展方向。     

滇中高山丘陵区土壤重金属来源及影响因素——以武定县为例

以武定县为例,探明土壤重金属的来源及影响因素,以期为高山丘陵区土壤重金属污染防治提供理论依据。笔者分析了武定县重金属含量和空间分布特征,运用多元统计分析方法,结合地质特征综合分析土壤重金属来源和影响因素。结果表明,表层土壤重金属的空间分布特征与深层土壤具一致性。除Cd、Pb、Zn外,表层与深层土壤重金属含量无显著差异。受区内断裂带控制,重金属主要富集在铁铜、铅锌多金属成矿带上。在垂向分布上,Cd受人为因素影响较大,Cr、Ni受自身理化性质的控制,As、Cu、Hg、Pb、Zn可能由地质背景控制。8种重金属均来源于成土母质,Cd、Pb、Zn受矿产开采的影响较大,Cr、Ni主要来源于成土母质,As、Cd、Cu、Hg、Pb、Zn来源于多金属成矿带高背景值成土母质与矿产开采的共同影响。不同土壤类型和土地利用类型中重金属含量不同,土壤重金属含量也与有机碳、铁锰氧化物、粘土矿物、养分元素、pH具有较显著的相关关系。