一种磁性固体螯合材料对农田土壤Cd的移除修复效果研究

通过室内模拟试验,开展了投加一种磁性固体螯合材料（Magnetic solid chelator, MSC）并进行磁选回收对农田土壤Cd的移除修复效果、MSC回收率及磁选物质螯合捕集Cd能力的研究。结果表明,投加0.4%~1.2%的MSC材料并进行磁选回收对总Cd和有效态Cd的去除率分别为15.91%~17.69%和33.33%~50.26%,而MSC的回收率在74.01%~94.33%之间,有随投加量增加而增加并逐渐趋于稳定的趋势;磁选物质（主要为MSC材料）螯合吸附的Cd含量在19.31~25.72 mg·kg^-1之间,在0.4%处理中最高,显著高于0.8%、1%和1.2%处理,有随MSC材料回收量的增加而降低的趋势。0.8%和1.2%投加量时磁选物质螯合捕集的Cd能较好地解释土壤被去除的那部分Cd。处理后水样中的Cd含量低于我国地表水环境质量标准（GB 3838—2002）中的Ⅰ类标准（0.001 mg·L^-1）,不会成为新的污染源。因此,MSC材料对农田土壤Cd具有一定的移除修复效果,为农田土壤重金属修复提供了一种新方法。     

土壤外源镉老化过程中形态变化及影响因素

为研究土壤组分相互作用及老化时间对外源镉(Cd)化学形态的影响,向红壤、褐土及黑土中添加秸秆或秸秆+细菌后施入外源Cd,土壤培养360 d,每120 d取样1次,测定土壤中Cd化学形态及不同类型有机碳和铁氧化物含量,利用多元线性逐步回归方法分析影响土壤中Cd老化的因素。结果显示:3种土壤中离子交换态Cd含量均最高,红壤和黑土中离子交换态Cd含量超过总Cd含量的50%;秸秆、秸秆+细菌添加处理降低了褐土中碳酸盐结合态Cd含量,提高了3种土壤中腐殖酸结合态Cd含量;3种土壤中残渣态Cd含量随时间延长逐渐增加,秸秆、秸秆+细菌添加处理促进红壤及黑土中Cd老化的效果更显著。红壤中促进Cd老化的因素为腐殖酸和络合铁,游离铁可促进褐土中Cd的固定,黑土中腐殖酸和非晶型铁对Cd老化起促进作用。     

小麦秸秆对农田土壤中重金属Cu吸附的影响

以河南省郑州市郊区的土壤和秸秆为材料,利用化学定量分析等方法,研究中原地区农田土壤在添加秸秆的情况下对重金属Cu的吸附影响,考察秸秆投加量、温度和吸附时间等因素对土壤中重金属Cu的吸附影响,确定了一定浓度范围内土壤对重金属Cu的等温吸附模型,从中发现秸秆对农田土壤中重金属Cu的吸附影响规律。研究结果表明:秸秆含量的增加、温度的提升、吸附时间的延长均能促进土壤中重金属Cu的溶出,降低土壤对Cu的吸附固定能力;其动力学特征和等温吸附线可以用Elovich动力学模型和Langmuir方程较好地拟合。     

淋洗—稳定化对镉污染土壤的修复效果

以纳米羟基磷灰石(nHAP)和水稻秸秆混合热解制备了稳定化材料(nHAP@Biochar),通过吸附试验研究了其配比对镉(Cd)吸附效果的影响;通过土柱试验考察了表层柠檬酸-氯化铁淋洗、深层稳定化对不同Cd污染程度耕地土壤的修复效果.结果 表明,稳定化材料对Cd的吸附随nHAP与水稻秸秆的比例增大而提高,适宜的添加比例...     

冀北山区矿区周边镉铅污染农田钝化修复研究

为了筛选出一种适用于冀北山区矿区周边铅镉污染农田的土壤调理剂配方,本研究采用室内土壤培养试验,以石灰、蒙脱石、生物炭、沸石为材料,研究不同组合方式和添加量(0.5％、1％、3％、5％)对土壤中有效态Cd和Pb含量的影响.结果 表明,土壤有效态Cd含量、有效态Pb含量和土壤pH因土壤调理剂不同组合方式和不同添加量呈现不同...     

秸秆移除对降低土壤镉含量的效果有限

秸秆移除是重金属中低污染农田安全生产广泛采用的措施之一,其目的是通过移除积累在秸秆中的重金属,逐步降低土壤重金属含量。本文通过对文献报道的数据进行模拟计算,以评估水稻秸秆移除对降低土壤镉(Cd)含量的效果。基于田间试验数据,水稻秸秆Cd含量与土壤Cd含量呈显著的线性关系。根据回归方程和秸秆平均生物量估算,在土壤总Cd含量为0.5～5.0mg·kg~(-1)范围内,单季水稻秸秆可移除的Cd占耕层土壤Cd总量的0.23%～0.37%(平均值为0.27%),秸秆和籽粒Cd总移除率的平均值大约为0.30%。研究表明,水稻秸秆移除对降低耕层土壤Cd含量效果非常有限。     

沼渣腐殖质对Cd污染土壤的淋洗效果及性质影响

针对湖南水稻田土壤Cd污染问题，用沼渣中提取的腐殖质作为土壤淋洗剂，研究沼渣腐殖质溶液对农田土壤中重金属Cd的淋洗效果。通过室内模拟试验，采用振荡淋洗方式研究沼渣腐殖质溶液对不同含量Cd污染土壤中Cd去除效果和土壤性质的影响，并对淋洗过程中的土壤重金属含量进行动力学分析，最后初步探讨沼渣腐殖质溶液淋洗去除土壤中Cd的机理。结果表明：当液土比为4∶1(质量比),淋洗时间为120 min时，沼渣腐殖质溶液淋洗低含量和高含量Cd污染土壤对土壤中Cd去除率分别为57.73%和54.66%。沼渣腐殖质淋洗土壤的过程为非均相扩散过程。淋洗后土壤中可提取态Cd去除效果明显，同时有机质、氮、磷、钾等营养元素含量有所提高，酶活性先下降后上升。与淋洗前土壤上种植的水稻相比，淋洗后2种土壤上水稻种子发芽率以及幼苗株高、鲜质量和干质量都有所提高。沼渣腐殖质溶液淋洗Cd污染土壤可破坏土壤中的O-Cd键。说明沼渣腐殖质在Cd污染农田修复和Cd污染工业场地修复领域具有一定的应用潜力。     

秸秆炭化物长期还田下农田镉风险研究

以中国科学院常熟农业生态试验站宜兴基地秸秆及生物质炭连续还田试验作为研究对象,研究该农艺措施进行7年后对麦季土壤及小麦不同器官中镉(Cd)含量的影响。结果表明,与不添加秸秆源的BC0处理相比,秸秆和生物质炭还田增加了土壤中总Cd浓度(均低于国家土壤环境质量二级标准),但与7年前相比无显著性差异。相较于对照处理(BC0处理),添加2.25 t·hm-2的秸秆(Straw2.25处理,1/3秸秆全量还田量)与11.25 t·hm-2的生物质炭(BC11.25处理,5倍秸秆全量还田量制备生物质炭)对小麦中Cd吸收量无显著影响;但添加22.5 t·hm-2的生物质炭(BC22.5处理,10倍秸秆全量还田量制备生物质炭)的小麦籽粒、秸秆和根部中Cd含量比BC0处理分别显著降低了88.7%、75.3%和52.8%(P0.05)。Straw2.25处理、BC11.25处理和BC22.5处理中土壤DGT-Cd含量与不添加秸秆源的BC0处理相比分别降低了71.2%、74.6%和83.4%(P0.05);且DGT-Cd含量与小麦Cd吸收量呈显著正相关性(P0.01)。该研究结果表明在清洁农田中秸秆资源还田下土壤总Cd短期内环境风险较小,土壤Cd的生物有效性显著降低。     

镉污染农田原位钝化修复效果及其机理研究进展

镉（Cd）污染农田土壤的修复是环境质量领域关注的热点,原位钝化修复技术是一项较为经济且实用的解决方案,其技术关键在于钝化材料。本文对各类钝化材料原位钝化Cd的修复效果进行了综合比较分析,综述了钝化材料应用优劣情况、研究趋势、成本效益及其潜在修复机理,以期为Cd污染农田土壤原位钝化修复材料应用提供参考。     

秸秆类材料对土壤Cd、Pb的固定效果

土壤重金属污染及其修复,已成为当今全球共同关注的重大问题。我国秸秆资源丰富,通过秸杆利用降低污染土壤危害,既可以消除污染影响,又能解决秸秆难以无害化处置的普遍难题,符合农业可持续发展的规律。为筛选秸秆利用于土壤重金属污染修复的新材料,探究不同秸秆材料对土壤Cd、Pb活性的影响。结果显示,秸秆粉导致土壤p H值增加,土壤有效态Pb含量显著小于对照,但随着添加剂量增加,土壤有效态Pb含量也显著增加,后期秸秆粉促进土壤Cd的溶出。秸秆灰、秸秆生物炭、秸秆垫料有机肥和秸秆猪粪有机肥均能显著提高土壤p H值,显著降低土壤有效态Cd、Pb含量。不同秸秆材料固定土壤Cd、Pb效果的大小顺序为:秸秆灰秸秆生物炭秸秆垫料有机肥秸秆猪粪有机肥秸秆粉。说明秸秆直接还田可能会为土壤修复带来一定的风险。秸秆灰、秸秆生物炭、秸秆垫料有机肥和秸秆猪粪有机肥均能有效固定土壤Cd和Pb,改善土壤酸性环境,但秸秆垫料有机肥和秸秆猪粪有机肥属于价格经济的秸秆利用新方式的修复材料。     

基于MSC-IDA的土壤重金属镉污染移除净化技术研究

受到各种条件的限制,土壤重金属镉污染采用统一净化方案并不能取得最佳治理效果。针对上述问题,提出基于MSC-IDA（磁性固体螯合剂）的土壤重金属镉污染移除净化技术。设计了4种不同的净化方案,设定不同的土壤样本（重金属镉元素含量：0.925、0.642、0.61 mg）、MSC-IDA浓度（0.01、0.05、0.1、0.20 mol/L)、净化时间（时间：0～120 min）、土壤粒径不同（50、100、200目）,研究这些方案下的MSCIDA对土壤重金属镉污染的移除净化效果。结果表明：方案1条件下,在添加MSC-IDA后,3种土壤样本中镉含量均明显减少,其中样本1的去除率最高,为5.22%;方案2发现,在MSC-IDA添加量小于0.1 mol/L时,土壤中镉的去除率随MSC-IDA浓度的增加而增加,但当MSC-IDA含量超过0.1 mol/L之后,上升幅度逐渐趋于平缓,样本1 (Cd:0.925 mg/kg)去除率>样本2 (Cd:0.642 mg/kg)>样本3 (Cd:0.61 mg/kg)。方案3发现,震荡时间与镉的去除率成正比,但是90 min后,镉去除率增长趋于平...     

混合淋洗剂对污染土壤中重金属的去除及植物生长的影响

以重金属污染水稻田土壤为研究对象,采用盆栽试验,研究EDTA和混合试剂(EDTA、GLDA、柠檬酸)7次淋洗后土壤理化性质、重金属含量、赋存形态等的变化,并在淋洗后的土壤中种植三季作物。通过分析各季作物生物量以及地上部和地下部重金属含量,评价其农用价值,以期达到多种重金属污染农田土壤的修复及安全农用目的。结果表明:与EDTA处理相比,混合试剂(MC)对土壤中Cd、Pb、Cu和Zn也有较好的去除率,分别为44.30%、28.78%、26.44%和11.49%,且第二次淋洗土壤中重金属去除率最高;此后重金属的去除率随着淋洗次数的增加持续降低。淋洗处理降低了小白菜生物量,提高了小白菜地上部和地下部重金属含量。与对照相比,淋洗处理玉米的生物量差异不显著,然而玉米地上部Cd、Pb和Zn含量显著降低,所有处理两季玉米地上部重金属含量均低于国家饲料卫生标准。研究表明,与EDTA处理相比,MC处理土壤重金属乙酸铵提取态含量较低,对植物生长影响较小,是一种修复多种重金属污染土壤的较为温和的淋洗剂。     

贝壳粉对农田土壤镉污染钝化修复效应

通过静态培养试验和盆栽试验,研究了贝壳粉对Cd污染农田土壤的修复效应及其对土壤质量的影响。结果表明：静态培养试验中,随贝壳粉施加量的增加,土壤pH上升,而土壤有机质、速效氮、速效磷和速效钾含量则降低。贝壳粉对土壤中TCLP-Cd的钝化率最高达64.13%,各处理较对照差异显著（P<0.05）。施加贝壳粉后土壤过氧化氢酶、过氧化物酶、脲酶活性增幅最高分别达到64.31%、30.26%、17.08%。盆栽试验中,施用贝壳粉可以使土壤中重金属Cd由水溶态和还原态向氧化态和残渣态转化。贝壳粉处理使油菜叶片叶绿素含量提高,但对植物鲜质量没有显著影响（P>0.05）,油菜地上部Cd含量较对照下降了3.13%~26.71%,地下部Cd含量较对照下降了12.22%~31.49%。当贝壳粉投加量达到1%时,油菜可食部分Cd含量符合国家食品中污染物限量标准（GB 2762-2017）。施用贝壳粉钝化修复Cd污染土壤切实可行,可进一步开展大田试验验证效果。     

不同改良剂对水稻土壤Cd污染的修复研究

为探究不同的有机物料作为改良剂的改良效果,将它们施入Cd污染的盆栽水稻土中,研究其土壤中有效态Cd的钝化效果。在盆栽条件下,采用不同的有机物料（煅烧贝壳粉、未煅烧贝壳粉、木薯发酵渣、植物源有机肥）和生石灰、“田师傅”钝化剂为改良材料,在有机物料间进行单施、配施,研究各处理对水稻根系、秸秆和糙米等不同器官中Cd含量影响和土壤Cd化合态的变化。结果表明：与CK组对比,发现施用煅烧贝壳粉1.5%+有机肥1.5%的处理显著提高土壤pH值,提高幅度为17.42%,同时显著降低了糙米Cd含量,降幅为49.04%;煅烧贝壳粉1.5%单施显著降低了秸秆Cd含量,降幅为93.8%;未煅烧贝壳粉1.5%使根系Cd含量显著下降,降幅达54.2%;在降低土壤中有效态Cd含量方面,只有“田师傅”钝化剂效果显著,其他有机物料的效果不显著。煅烧贝壳粉和植物源有机肥提高土壤pH值效果明显;两者配施可提高土壤pH值和降低糙米Cd含量,其效用高于单施处理;单施贝壳粉处理可显著降低秸秆、根系Cd含量,其效用高于配施处理。     

生物质材料与营养物配施对石油污染土壤的修复

为研究营养物质、玉米秸秆碎屑和生物炭材料对石油污染土壤修复效果的影响,对4个处理组修复后土壤理化性质、修复中和修复后土壤生物特征和石油烃类物质的去除率,以及上述指标的相关关系进行分析。结果表明:添加玉米秸秆碎屑和生物炭能够显著降低土壤容重,增加土壤孔隙度,并提高土壤田间持水量(P0.05)。在石油污染土壤中添加营养物和两种疏松材料均能提高土壤中微生物数量,其中生物炭与营养物联合处理组效果最佳,修复90 d微生物数量达到7.24×107CFU·g~(-1)。修复后玉米秸秆碎屑与营养物联合处理组和生物炭与营养物联合处理组总石油烃和不同组分烃类物质明显减少,尤其是生物炭联合处理组,明显高于单独营养物处理组和对照组。土壤理化性质、微生物数量、石油烃去除率三者之间多呈显著相关,其中土壤孔隙度和总氮对微生物影响较大,微生物对石油烃类的去除作用明显。因此,添加生物炭材料并配施营养物质既可以改善土壤物理性质又能够为微生物提供充足的养分,进而增强石油污染土壤的修复效果。     

不同增强试剂对二维电场下伴矿景天修复镉污染土壤的影响

为探讨添加不同增强试剂对二维电场下伴矿景天（Sedum plumbizincicola）修复镉（Cd）污染土壤的影响,采用室内盆栽试验,通过构建棒状石墨阳极在花盆四周,垂直网状不锈钢阴极在土壤表层的二维电场,研究了硫粉、菌菇渣溶解性有机质（DOM）和柠檬酸等不同增强试剂及固定直流电场和反转电场等不同电场模式对土壤理化性质、Cd迁移转化、伴矿景天生长和Cd吸收的影响。结果表明：无电场条件下,施加硫粉能使土壤pH下降0.5~1.0个单位,整体提高了土壤有效态Cd含量,并且显著提高了伴矿景天根部对Cd的积累,但显著降低了伴矿景天地上部生物量和地上部Cd积累量;施加DOM和柠檬酸可显著促进伴矿景天生长,但对伴矿景天吸收Cd影响较小,植物地上部Cd积累量分别是不添加增强剂的对照的1.43倍和1.60倍。施加固定直流电场使土壤表层总Cd发生迁移,增加了植物根区土壤总Cd含量,但并未使底层土壤总Cd向表层土壤迁移;反转电场缓解了土壤pH和有效态Cd的变化,使表层土壤总Cd向底层迁移。直流电场与DOM和柠檬酸共同作用时,固定直流电场和反转电场均显著抑制了伴矿景天的生长和对Cd的积累,电场对伴矿景天生长和Cd吸收的影响占主导地位;直流电场与硫粉共同作用时,硫粉对伴矿景天生长和Cd吸收的影响起主要作用。整体上,固定直流电场相较反转电场可增加植物对Cd的吸收,反转电场相较固定直流电场能增加植物生物量。固定直流电场与硫粉共同作用可显著增加伴矿景天根系Cd浓度,其对地上部的Cd吸收也有促进作用。研究表明,在利用伴矿景天修复碱性污染土壤时,电场+硫粉处理可作为一种有效的强化措施,但是硫粉的施用量需要进一步优化。     

添加方式对不同固化剂稳定土壤重金属的影响

以石灰、膨润土、沸石、骨粉、硫化钠、硫酸亚铁为固化材料,分别在最佳添加量下以不同添加方式（固-固、固-液和液-液）对重金属污染土壤进行稳定化修复,研究不同添加方式对固化剂稳定化修复土壤重金属的效果。结果表明：固化剂的添加方式会对土壤重金属的稳定化作用效果产生不同程度的影响,其中以液-液方式添加的石灰对潼关和凤县土壤中Cd稳定化效果最好,土壤中有效态Cd含量分别减少87.9%和70.8%;以固-液方式添加的膨润土对潼关和骨粉对凤县土壤中Pb的稳定化效果最好,重金属残渣态的比例分别增加了59.0%和56.3%;硫酸亚铁以固-液、液-液的添加方式分别对潼关和凤县土壤中Zn稳定化效果最优,有效态Zn含量减少87.2%和84.3%。     

生物有机肥和生物炭对Cd和Pb污染稻田土壤修复的研究

在田间试验条件下,研究施用生物有机肥和生物炭对稻田Cd 和Pb 污染的钝化修复效果。研究结果表明:施用生物有机肥和生物炭处理可以提高土壤pH值以及土壤养分含量,并显著降低土壤有效态Cd 和Pb 的含量,且土壤pH 值与土壤有效态Cd 和Pb 的含量呈极显著负相关;生物有机肥和生物炭处理还可以降低水稻体内Cd 和Pb 的含量,其中水稻糙米Cd 降幅达到了22.00%和18.34%,水稻糙米Pb 含量的降幅也达到了33.46%和12.31%,且水稻糙米Cd 和Pb 的含量与土壤有效态Cd 和Pb 的含量呈显著正相关。综合各处理对土壤pH 值、土壤养分含量、土壤有效态Cd 和Pb 的含量以及水稻Cd和Pb 的影响,可以看出生物有机肥和生物炭处理对于Cd 和Pb 污染稻田土壤有较好的修复效果。     

Cd在吉林省3种典型土壤上的吸附及其影响因素研究

为了解Cd在不同土壤类型中的吸附特性,通过批量平衡吸附试验,探究了重金属Cd在吉林省盐碱土、黑土和白浆土3种典型土壤中的吸附行为及不同影响因素对Cd吸附特性的影响。结果表明:Cd在3种土壤中的吸附过程用Langmuir模型拟合最优,且对Cd的最大吸附量顺序为盐碱土黑土白浆土;与准一级动力学方程相比,准二级动力学方程对3种土壤吸附Cd的拟合效果更好,说明3种土壤对Cd的吸附过程是多重吸附共同作用的结果;Cd在3种土壤中的吸附均为自发、吸热和无序反应;在试验pH范围内(3.0～11.0),3种土壤对Cd的吸附量呈现先增加后趋于平衡的趋势;Al~(3+)和Ca~(2+)浓度的增加均使3种土壤对Cd的吸附量减少;添加生物质炭后3种土壤对Cd的吸附量增加。