不同水分下水铁矿在土壤中稳定性变化对砷移动性的影响

为合理利用水铁矿,将其作为土壤砷污染修复的一种高效稳定的钝化剂,采集湖南石门县三个不同乡镇的土壤进行室内培养试验,采用连续提取法和薄膜梯度扩散技术(D iffusive gradient in the thin films technique,DGT),研究不同水分模式下外源添加的水铁矿在土壤中稳定性变化过程中对砷在土壤中移动性的影响。结果表明,水铁矿在三种不同水分管理模式[100%SWHC(Soilwaterholdingcapacity,SWHC)、干湿交替(D ry/wetcycle,DWC)和30%SWHC]下培养33d后均发生转化,其中在100%SWHC条件下转化速率最快,在三种土壤中的转化率达到16.50%~22.78%,在30%SWHC和DWC条件下最大转化率仅为8.77%和10.96%。添加外源水铁矿后在三种水分管理模式下两种砷污染土壤中活性态砷浓度均显著降低,并且在100%SWHC条件下降幅最大,在中高浓度的砷污染土壤中降低程度分别达到42.08%和60.75%。但随后在100%SWHC和DWC条件下培养22d后,活性态砷的浓度均出现微弱的上升趋势。在100%SWHC和DWC两种水分条件下,两种砷污染土壤中弱结晶态铁氧化物结合态砷(F1-As)的含量均显著增加,并且随着水铁矿的转化而逐渐向更稳定的形态(F2-As)迁移,在30%SWHC条件下F2-As含量没有增加。研究表明,水铁矿在土壤高水分条件下稳定性最差,其次为土壤的干湿交替条件。在两种砷污染土壤中施加水铁矿修复过程中都具有潜在的砷释放风险,在农业生产中应合理调控土壤水分以保证水铁矿对砷的吸附效率。     

改良剂对复合污染红壤中镉锌有效性的影响及机理

采用盆栽试验,研究了施用石灰、有机肥、海泡石对红壤上小油菜生物量、Cd与Zn吸收量、土壤Cd、Zn形态转化、pH等的影响。结果表明,改良剂对无污染红壤小油菜的生长影响不大,但能显著提高污染土壤上小油菜的生物产量,同时明显降低小油菜对Cd、Zn的吸收浓度。改良剂单施的效果是有机肥>石灰>海泡石,而有机肥和石灰配施或3种改良剂配合施用优于单施。改良剂降低复合污染红壤Cd、Zn生物有效性的主要原因是,施用改良剂后,土壤重金属形态和pH值发生显著变化。施用改良剂,土壤Cd、Zn转变为植物不易吸收的形态,与植物生长有良好相关性的土壤有效态重金属含量显著减少;施用石灰使土壤pH升高约2个单位,施用海泡石和有机肥使土壤pH增加1.2个单位以上。     

基于体外模拟法评价蔬菜中Cd的健康风险与污染土壤修复效果

为探明北方地区常见蔬菜中Cd的健康风险,以北京地区Cd污染的大棚菜地土壤为对象,利用盆栽实验测定了韭菜和小油菜对Cd的吸收、转运特征及2种修复剂（沸石+蚯蚓粪,凹凸棒+蚯蚓粪）对Cd污染土壤的修复效果,基于体外模拟法和人体健康风险评价方法对污染土壤修复前、后的2种蔬菜中Cd的有效性及人体健康风险进行评价。结果表明,污染土壤上的2种蔬菜中Cd含量均超过《食品安全国家标准食品中污染物限量》,但2种蔬菜对Cd的吸收具有显著差异,小油菜中Cd的含量为韭菜的2.04倍;体外模拟法测定结果表明,韭菜和小油菜中Cd在模拟人体胃液中的有效浓度分别为0.027、0.039 mg·kg^-1,韭菜中的Cd对人体具有更高的生物有效性;基于人体健康风险评价方法对2种蔬菜中Cd进行健康风险评价,结果表明,污染土壤上种植的2种蔬菜中Cd对人体具有较高的致癌风险,其中,对0~6岁儿童的致癌风险大于成人（>18岁）的风险;添加修复剂可使韭菜和小油菜中Cd含量最大分别降低65.2%和72.3%;2种修复剂处理的韭菜与小油菜中Cd的生物有效性和致癌风险值显著下降,其中凹凸棒+蚯蚓粪处理土壤的2种蔬菜中Cd的致癌风险值接近安全水平。     

The Effect of Planting Oilseed Rape and Compost Application on Heavy Metal Forms in Soil and Cd and Pb Uptake in Rice

Pot experiments were conducted under greenhouse condition to investigate whether Cd and Pb uptake by rice could be reduced when it was rotated with oilseed rape and compost application. The results showed that the rice grown after oilseed rape had significantly lower Cd and Pb concentrations in both straw and grains. Cd and Pb concentrations in the grains of the rice rotated with oilseed rape decreased by approximately 46-80% and 17-86%, respectively, although the Cd and Pb removal by oilseed rape ranged only from 2.39-3.67 and 0.032-0.13% of the total content in soil. Compost amendment also decreased the bioavailability of Cd and Pb in the soil and reduced Cd and Pb uptake by oilseed rapes and rice. The concentrations of Cd and Pb significantly decreased in the exchangeable and carbonate fractions and Pb concentration decreased in the organic matter and sulfide fractions in the contaminated soil after planting oilseed rapes.     

外源沸石对铅污染菜园土修复作用研究

以油菜为供试植物,通过盆栽试验,研究了天然沸石对铅污染菜园土壤的修复作用。结果表明:施用沸石可有效降低铅的活性,抑制铅由土壤向油菜地上部的转运,降低铅在土壤中的生物有效性。随着沸石施用量的增加,土壤pH显著增加,阳离子交换量明显提高。与对照处理相比,油菜地上部和根系铅含量最高减少率可达47.4%和49.3%。研究表明天然沸石是一种有潜力的可用于修复铅污染菜园土的矿物材料,其主要是通过调节土壤pH值和CEC抑制铅的生物活性,土壤pH值为改变土壤中铅生物有效性的主导因子。     

秸秆还田配施无机改良剂对稻田土壤镉赋存形态及生物有效性的影响

以成都平原德阳市旌阳区Cd污染稻田土为研究对象,通过大田试验研究了秸秆还田下配施无机改良剂对污染稻田土壤Cd形态分布特征及水稻生物有效性的影响。结果表明,秸秆(油菜秆、小麦秆)配合改良剂(海泡石、石灰、钙镁磷肥)施用均显著降低水稻糙米Cd含量,其中油菜秸秆配合海泡石效果较优,降低幅度为36.75%;油菜秸秆配合改良剂(海泡石、石灰、钙镁磷肥)施用提升了茎秆Cd含量(31.46%~140.73%),可能会影响秸秆还田利用。对土壤可交换态Cd含量影响表现为:水稻分蘖期,小麦秸秆配合石灰处理降低50.47%,效果较佳;水稻成熟期,小麦秸秆配合钙镁磷肥处理降低58%,效果较优。回归分析结果表明,土壤Cd形态由有效性较高的形态(可交换态)向有效性较低的形态(铁锰氧化物结合态、有机结合态等)转化,有助于减少水稻根系对Cd的吸收,降低糙米Cd的累积。综上,在抑制土壤活性态Cd,降低水稻Cd积累方面,油菜秸秆还田配合海泡石和小麦秸秆还田配合石灰效果均较优。     

不同钝化剂配施硫酸锌对石灰性土壤中镉生物有效性的影响研究

为了降低轻度镉(Cd)污染土壤中Cd的生物有效性以确保农产品安全,以低吸收豆类蔬菜(豇豆)作为供试植物,通过田间试验研究了在轻度Cd污染(Cd1.5 mg·kg-1)石灰性土壤中施加赤泥、油菜秸秆、玉米秸秆、赤泥+油菜秸秆等钝化处理并配施硫酸锌肥料对土壤中Cd的生物有效性的影响.结果表明,与对照相比,不同钝化处理可显著(P＜O.05)降低豇豆豆角中Cd浓度和土壤中可溶态Cd浓度;钝化处理条件下豇豆豆角中Cd浓度降低了27％(玉米秸秆)～83％(赤泥+油菜秸秆).在施加钝化剂的基础上,配施硫酸锌肥料可进一步降低豇豆对Cd的吸收,各钝化处理在配施锌肥后,豇豆豆角中Cd平均浓度与未施锌肥相比降低了27％.对不同作物秸秆而言,富含巯基的油菜秸秆比富含纤维素的玉米秸秆钝化效果好.由此可见,在轻度Cd污染的石灰性土壤中,无机钝化剂赤泥和富含巯基的油菜秸秆复合使用是一种高效且环境友好的钝化手段.同时,合理施用锌肥可能会进一步降低作物对Cd的吸收.     

薄膜扩散梯度技术评价土壤砷生物有效性研究

【目的】探讨薄膜扩散梯度技术（Diffusive Gradients in Thin Films Technique, DGT）在表征土壤砷生物有效性方面的准确性与优势,为正确评价土壤砷污染风险提供新技术。【方法】采用盆栽试验研究DGT方法测定土壤砷有效浓度（CE）、土壤孔隙水中砷含量、NaHCO3提取态砷含量、NH4Cl提取态砷含量及土壤总砷含量与油菜体内吸收砷量之间的关系,并初步尝试利用DGT测定结果和DIFS（DGT Induced Fluxes in Sediments and Soils）模型对土壤中砷的迁移过程进行模拟。【结果】DGT测定土壤砷有效浓度（CE）与植物吸收砷量之间均存在极显著相关关系,决定系数（R2）为0.990,DIFS模型模拟结果表明砷生物有效性高的土壤,具有较高的解析速率（kb）和较短的特征响应时间（Tc）。【结论】 DGT能较准确地表征土壤砷生物有效性,并可根据DIFS模型计算出土壤中砷迁移动力学参数,有助于进一步阐释土壤中砷的生物有效性。     

Uptake of B,Co and Ni by Plants from Oil Contaminated Soil Capped with Peat

Plant uptake of contaminants provides vital information for the reclamation of large area of contaminated soils.A field experiment was conducted using four plant species growing in four kinds of oil contaminated soils to estimate the uptake of organic and inorganic contaminants by plants from the oil contaminated soils.The experiment showed that the concentrations of some selected elements,such as B,Co and Ni in plants growing in the oil contaminated soils were significantly higher than those in plants growing in the uncontaminated control soil.The accumulation of metals in plants increased with plant biomass;however,the removal of metals by plants from the oil contaminated soils was not practical.     

矿物调理剂对酸性土壤酸度降低和菠菜镉累积的影响

为改良酸性土壤、降低重金属活性和提高酸性土壤生产力,采用盆栽试验,探究硅钙钾镁肥(T1)、矿物调理剂A(T2)和矿物调理剂B(T3)降低土壤酸度的效果和对菠菜Cd累积的影响。结果表明:施用10 g/kg的矿物调理剂均能显著提高土壤pH,降低土壤交换性Al³⁺,使土壤酸度降低,矿物调理剂B的效果最优(T3)。施用矿物调理剂显著促进了菠菜的生长,T1、T2和T3处理使植株鲜重分别增加13.8、15.9和15.9倍。T2和T3处理使土壤DTPA-Cd含量分别降低41.6%和41.0%,菠菜植株Cd浓度分别降低48.9%和50.9%。此外,T2和T3处理也抑制了菠菜对Cd的累积,菠菜生物富集系数分别降低49.1%和50.9%。综上,以硅酸盐矿物、牡蛎壳粉和白云石为主要原材料制备的矿物调理剂在改良酸性土壤和降低镉的生物有效性方面具有更大的潜力。     

复合钝化材料对农田土壤砷有效性及白菜生长的影响

【目的】探究施用不同复合钝化材料对贵州喀斯特地貌农田土壤砷（As）形态及蔬菜生长和品质的影响,筛选出能大幅降低蔬菜作物As含量的复合钝化材料,为As污染土壤的修复和安全利用提供理论依据。【方法】采用盆栽试验,以不施钝化剂为对照（CK）,设添加铁矿粉+钢渣（AB）、铁矿粉+煤渣（AC）、铁矿粉+钢渣+煤渣（ABC）、铁矿粉+钢渣+腐殖质（ABD）、铁矿粉+钢渣+煤渣+腐殖质（ABCD） 5个复合钝化剂处理,种植小白菜收获后,利用原子荧光形态分析仪测定As在土壤中形态变化差异和白菜中的含量,分析不同复合钝化剂的钝化效果。【结果】与CK相比较,添加AB、AC、ABC和ABCD 4种复合钝化材料能显著降低土壤As有效态含量（P<0.05,下同）,而ABD的钝化效果不显著（P>0.05）,处理ABC的钝化率最高,为60.91%。供试土壤中残渣态As （O-As）和铝型As （Al-As）的比例呈逐渐增加趋势,比例范围分别为32.52%~34.88%和16.44%~28.17%;而易溶态As（AE-As）、铁型As（Fe-As）和钙型As（CaAs）比例呈下降趋势,比例范围分别为0.66%~1.50%、19.63%~31.28%和16.64%~17.15%。施用复合钝化剂的白菜生物量均显著提高,株高和株幅也相应有所增长,均达显著水平（除AC处理的株幅外）,其中处理ABC的生物量增长达91.46%;地上部和地下部As含量的变化范围分别为0.306~0.588 mg/kg和0.622~1.592 mg/kg,有效抑制白菜地上部和地下部对As的累积,其中,处理AB、AC、ABC和ABD的地上部（可食部位） As含量均低于国家标准（GB 2762—2017）（新鲜蔬菜As≤0.5 mg/kg）;处理AB、AC和ABC均不同程度地抑制白菜向地上部迁移As的能力。【结论】施用复合钝化剂2.5%铁矿粉+1.0%钢渣+2.0%煤渣,既可有效降低土壤As有效态含量,又能最大限度减少As在白菜地上部（可食部位）中的累积,有效促进白菜生长。     

水铁矿结构稳定性及对砷固定研究与展望

水铁矿是砷污染土壤和水体修复中最常用、最有效的钝化剂。水铁矿等铁氧化物对砷的赋存形态和生物有效性具有显著影响,并对环境中的砷具有很强的固定作用;但水铁矿在环境中容易转化,极大地影响了其对砷固定的效果。基于此,本文从水铁矿的结构及影响其稳定性因素的分析入手,综述了水铁矿与砷的交互作用,探讨其在修复砷污染土壤方面的可行性,旨在为利用水铁矿修复砷污染土壤提供理论依据。同时,从降低农田中砷有效性等角度,对砷污染农田修复和安全利用技术与方法等进行了讨论。     

猪粪和石灰对铅锌尾矿污染土壤中紫花苜蓿生长及重金属吸收特性的影响

通过温室盆栽试验,研究了铅锌尾矿污染土壤上施用有机肥、石灰2种改良剂对紫花苜蓿生长发育、产量、叶绿素含量以及重金属元素Cu、Cd、Pb、Zn积累特性的影响,并分析施用改良剂后土壤pH值和土壤中有效态重金属含量的变化。结果表明,与对照（不施加任何改良剂）相比,2种改良剂的不同施用水平均能不同程度地提高土壤pH值,显著降低土壤中各重金属有效态含量。明显抑制Cd、Pb、Cu、Zn向紫花苜蓿地上部转移,降低重金属在紫花苜蓿地上部植株中的积累。改善紫花苜蓿的生长和发育,株高、地上部鲜重和地下部鲜重、叶绿素含量均有不同程度的增加;2种改良剂的不同处理水平对紫花苜蓿地下部重金属含量的影响均达到显著水平。总体上看。当有机肥、石灰的施用量均为10g／kg土时。其改良土壤的效果最明显。     

不同钝化剂对小米椒吸收和积累镉的影响

采用田间小区试验,研究石灰、生物质炭、海泡石、钙镁磷肥等单一和复合钝化剂对小米椒吸收和积累Cd的影响,结合土壤性质和养分含量变化,以期筛选出能有效降低小米椒果实中Cd含量的钝化剂类型。结果表明:供试辣椒品种艳椒425对土壤中Cd有较强的吸收积累能力,不同部位的Cd含量为茎叶>根>果实;不同处理辣椒果实的Cd含量介于0.049~0.106 mg·kg^-1,除生物质炭处理外,其他钝化剂处理辣椒果实的Cd含量显著降低,降幅在25%~54%,其中,海泡石处理降幅最高,其次为复合钝化剂。除个别处理外,各钝化剂处理有效地降低了Cd的转运系数和富集系数,降幅分别在26%~44%和23%~52%。辣椒中Cd含量的降低主要是由于钝化剂的施入提高了土壤pH值,降低了土壤中有效态Cd含量;土壤pH值与对照相比提高了0.8~2.4个单位,有效态Cd含量降低了68%~93%,其中,海泡石处理效果最佳,其次为复合钝化剂。此外,不同钝化剂一定程度上提高了土壤有机质含量和主要养分含量。总体来看,海泡石和复合钝化剂能在改善土壤性质的同时有效降低辣椒对土壤中Cd的吸收、转运和积累,有利于保障辣椒的安全生产。     

复合改良剂对铅污染土壤中小白菜品质的影响(英文)

该研究采用盆栽试验,以小白菜为试验材料,种植在人工配置的不同浓度(800、1 200、1 600和2 000 mg/kg)的铅污染土壤中,研究不同浓度复合改良剂(0、600、900和1 200 mg/kg)对土壤有机质、p H、小白菜可食部位铅含量和营养品质的影响。结果表明,施用900 mg/kg复合改良剂可使Pb污染土壤的有机质含量提高24.19%~60.00%,但对土壤p H值无显著影响。施用复合改良剂可明显提高小白菜安全性和营养品质,4个铅处理中小白菜可食部位铅含量降低19.11%~35.72%,Vc含量增加13.27%~69.30%,可溶性糖含量提高54.17%~87.50%,干物质量提高28.36%~33.39%,粗纤维含量降低20.83%~31.03%。因此,复合改良剂能够用于重金属铅污染土壤的原位修复,推荐其适宜用量为900 mg/kg。     

砷污染土壤植物修复的主要影响因素及改良研究进展

影响砷污染土壤植物修复的因素很多,文章重点综述了超积累植物、砷污染物特性、土壤物理化学性质以及气候、农业耕作措施等外部环境因素对砷污染土壤植物修复影响的研究进展,认为超积累植物是植物修复技术的核心,其对植物修复效率的提升起到至关重要的作用。实际工作中,应重视超积累植物的研究和筛选,强化超积累植物收割后的安全处置和资源化利用。只有建立在以植物修复为主的基础上,辅之以化学、微生物及农业生态等措施,才能大大提高砷污染土壤的修复效率。     

混合无机改良剂对酸性多重金属污染土壤的改良效应

为筛选适合于治理和修复酸性多金属污染土壤的无机混合改良剂,通过正交土壤培育实验,研究了不同剂量的石灰石、沸石和羟基磷灰石组配的混合改良剂对广东省韶关市大宝山周边的酸性多金属污染土壤的改良作用,根据其提高土壤p H和固定土壤Cu、Zn、Pb、Cd的效果,从中筛选出效果较好的6种混合改良剂配方,并以红油麦菜为供试植物进行盆栽试验。土壤培育实验显示,15种混合改良剂均显著提高了土壤p H,对土壤中Cu、Zn、Pb、Cd有很好的固定效果。统计分析显示,混合改良剂对土壤中Pb、Cd、Zn固化效果的影响依次为石灰石>羟基磷灰石>沸石,对Cu固化效果影响依次为石灰石>沸石>羟基磷灰石。盆栽试验发现:6种无机混合改良剂显著增加了土壤p H值,降低了Cd、Cu、Zn、Pb的有效态含量,且土壤p H值和Cd、Cu、Zn的有效态含量呈显著负相关。当土壤p H为6~7时,红油麦菜的生长健康,其中混合改良剂(4 g·kg-1沸石+2 g·kg-1石灰石+6 g·kg-1羟基磷灰石)处理后,红油麦菜可食部分的生物量最高。当土壤施加改良剂的用量过大、土壤p H过高时(处理A与B),植物的生长状态较差。虽然混合改良剂显著降低了土壤中Pb、Cd的有效态含量,但红油麦菜地上部的Cd含量均显著超过食品卫生标准,Pb含量超过或接近食品卫生标准。因此,石灰石、沸石和羟基磷灰石混合无机改良剂在改善红油麦菜的生长和提高产量上有很大效果,但不能保障红油麦菜在大宝山周边的酸性多金属污染土壤上的安全生产。     

硅素调理剂在镉超标菜地中的应用效果

【目的】探讨不同用量的硅素调理剂对镉超标菜地叶菜吸收镉和土壤镉有效性的影响作用,以明确施硅对土壤镉的调控效应,为合理利用硅素调理剂来减少叶菜镉含量提供参考。【方法】2009 年在广州市郊镉超标菜地设置两个田间试验,研究硅素调理剂在4种施用水平下对土壤镉活性及叶菜吸收、累积镉的效应。【结果】硅素调理剂对镉超标菜地上菜心和生菜的增产效应不明显,但在用量为60 kg•667m-2时可显著增加两种叶菜体内硅含量,降低其镉含量;两种叶菜地上部硅含量分别比Si0处理增加了1.00和2.40倍,根系硅含量分别比Si0处理增加了0.95和2.37倍;在该用量水平下,两种叶菜地上部镉含量分别较Si0处理降低了25%和32%,根系镉含量较Si0处理降低了17%和15%。施用硅素调理剂后土壤DTPA-Cd含量较对照显著降低,#1菜地土壤pH较对照无明显变化, #2菜地土壤pH显著增加,但不同用量间差异不显著。【结论】适当施用硅素调理剂对降低叶菜体内镉含量效果显著,可以作为一种有效抑制镉超标菜地叶菜镉吸收的改良措施。     

Effectiveness and longevity of amendments to a cadmium-contaminated soil

The effectiveness and longevity of amendments will influence the reduction in cadmium(Cd) bioavailability by in situ remediation techniques. Different amendments, including red mud(RM), corn straw(CS), rape straw(RS), and their combinations with zinc(Zn) fertilizer, were evaluated based on a long-term field experiment. It was found that all amendments decreased the concentration of available-Cd(EDTA-Cd and Exch-Cd) in soil and also reduced the Cd content(%) in plants. The amendments were still effective after eight years, although the effect did decline over time. The reduction of plant Cd content was 83.5% for red mud plus rape straw(RMRS), 65.3% for red mud plus corn straw(RMCS), 50.9% for RS, 54.0% for RM, and 37.3% for CS in the first few years. The reduction in plant Cd content was still 17.2% for RMRS after eight years, and RMRS was found to be the most effective treatment for decreasing Cd bioavailability. This study also explained that why the reduction in plant Cd content declined over time is the change of available Cd content in soil over time, which is important for guiding agricultural practice. It was concluded that RM, CS, RS, and their combinations with Zn fertilizer as effective amendments can have a profound and lasting positive impact on Cd-contaminated soils.     

两种外源性有机物料对设施土壤磷变化的影响

采用室内强化模拟试验研究了90 d培养期内稻草和草炭2种外源性有机物料对设施菜地土壤磷素转化的影响。结果显示,与对照相比,添加量为2 g C·kg-1和4 g C·kg-1的稻草处理土壤微生物生物量磷分别增加111.1%~310.0%和197.7%~356.3%,草炭处理分别增加23.7%~54.6%和63.2%~157.1%;添加量为2 g C·kg-1和4 g C·kg-1的稻草处理土壤有效磷平均降低了15.0%和20.2%,草炭处理土壤有效磷与对照差异在前期(45 d)并不显著;土壤易解吸磷30 d后持续降低,培养结束时稻草和草炭处理土壤易解吸磷均值分别降低了21.3%和10.9%。以培养结束时各组分磷占全磷的比例来看,稻草和草炭均可促进土壤无机态的Al-P、Fe-P、O-P及有机态的MLOP、HROP等组分向有机态的LOP和MROP转化,土壤微生物生物量磷、有效磷和易解吸磷均与Fe-P呈显著线性相关。研究表明,添加稻草和草炭有利于设施土壤磷素的管理,且稻草的效果总体上比草炭的要好;Fe-P是调控设施土壤磷素周转与流失的重要形态。