4种环境材料施用对土壤铅、镉形态的影响

采用4因素3水平正交试验设计,以不添加环境材料和磷肥为对照(CK),研究保水材料(A)、腐殖酸(B)、钠基膨润土(C)和磷肥(过磷酸钙,D)4种环境材料对土壤重金属铅(500 mg/kg)、镉(5 mg/kg)形态的影响。结果表明,土壤中Pb形态分布为残渣态有机结合态铁锰氧化物结合态碳酸盐结合态可交换态,Cd形态分布为可交换态铁锰氧化物结合态残渣态碳酸盐结合态有机结合态;添加环境材料和磷肥可使Pb、Cd的可交换态、碳酸盐结合态比例较CK有降低,稳定态(铁锰氧化态+有机结合态+残渣态)较CK有提高;其中磷肥和腐殖酸对Pb形态分布影响最大,组合(A_2B_1C_2D_3)较CK铅的稳定态增加3.86%;保水剂和磷肥对Cd形态分布影响最大,组合(A_2B_3C_1D_2)较CK稳定态增加11.36%。比较发现,添加环境材料对土壤铅、镉形态均有不同程度影响。该结果可为土壤铅、镉稳定化治理提供参考。     

土壤中镉的赋存形态及生物有效性研究

为研究镉在土壤-植物系统中的赋存形态和生物有效性,以棕壤为供试土壤,添加1、3、8、15、30mg·kg-1等5个不同浓度的外源镉,测定不同浓度和不同处理时间下土壤中镉的存在形态及质量分数。结果表明随外源镉处理浓度的升高,土壤中碳酸盐结合态和有机结合态的镉向交换态、残渣态方向转化,铁锰氧化物结合态变化不大;随处理时间的延长,土壤中交换态和碳酸盐结合态的镉向残渣态、铁锰氧化物结合态和有机结合态方向转化,镉的生物有效性逐渐降低。     

外源水溶性镉在红壤中的迁移和形态转化

[目的]为污染土壤的控制和修复治理提供科学依据。[方法]采用实验室土柱法,研究外源水溶性镉在红壤中的迁移和形态转化。[结果]在非饱和水分条件下,外源水溶性镉进入红壤90 d后并未向15～30 cm土层迁移,而是集中在0～15 cm层次;外源水溶性镉进入红壤(0～15 cm)30 d后水溶态镉迅速向其他形态转化,其形态分布以交换态为主,其次为残渣态、铁锰氧化物态、水溶态、碳酸盐结合态、有机结合态。在其后的60 d内,外源Cd各形态的百分比随时间的变化幅度较小,其中交换态镉分别占总量的76.55%和72.31%。[结论]绝大部分外源Cd进入红壤90 d后未转化为相对稳定的形态,对土壤—植物系统的污染存在着潜在的危害。红壤对外源水溶性镉的吸附主要通过离子交换和络合作用。     

草酸对镉污染土壤油葵生物量及土壤酶活性和镉形态的影响

探究草酸浓度与施入时间对Cd污染土壤酶活性、Cd形态及油葵生物量的影响。采用盆栽试验,以油葵为供试植物,研究了不同草酸施用浓度(1、2、3、4、5 mmol·kg~(-1)和6 mmol·kg~(-1))和施入时间(出苗后20、30、40、50 d)对土壤酶活性、油葵干物质量及土壤Cd形态的影响。结果表明,施用草酸提高了土壤过氧化氢酶和蔗糖酶活性,比CK分别提高4%～84.4%和2%～147%。草酸提高了油葵地上部分及根干生物量,比CK处理分别提高7%～126%和11.4%～139%;施用2～3 mmol·kg~(-1)浓度草酸,地上部和根干质量较高,在出苗后30～40 d时施入草酸,地上部和根干质量较高。草酸降低了土壤可交换态、铁锰氧化物结合态及有机物结合态Cd浓度;施入2～3 mmol·kg~(-1)浓度草酸,土壤可交换态、铁锰氧化物结合态及有机物结合态Cd浓度较低,在出苗后30～40 d时施加草酸,可交换态、铁锰氧化物结合态及有机物结合态Cd浓度较低。在油葵出苗后30 d时施入4 mmol·kg~(-1)浓度草酸,土壤Cd去除率最高,相比CK提升89.2%;草酸可有效提高油葵修复Cd污染土壤能力,具有一定的应用潜力。     

改良剂对土壤中外源镉形态转化的影响研究

采用室内培养试验,研究了4种不同改良剂(熟石灰、熟石灰+牛粪、钙镁磷肥、烘干磨碎的紫云英)对河潮土、第四纪红土红壤中镉(Cd)形态转化的影响.结果表明,4种改良剂可明显降低培养30 d后河潮土、第四纪红土中可交换态Cd含量,促进土壤中的Cd形志逐步由可交换态Cd向Fe-Mn氧化态、有机结合态、碳酸盐结合态.残渣态转化.因此,熟石灰、熟石灰+牛粪、钙镁磷肥、紫云英均可作为有效的原位修复Cd污染的上壤改良剂.     

不同施肥措施对休宁土壤Cd形态的影响与蔬菜富集特性的研究

[目的]研究不同施肥措施对休宁土壤Cd形态的影响与蔬菜富集特性。[方法]通过盆栽试验,研究了鸡粪、改良剂和外源Cd对体宁菜园土中重金属Cd形态的影响与蔬菜富集特性。[结果]结果表明,施入鸡粪可降低土壤中可交换态Cd和铁锰氧化态Cd的含量,增加了土壤中的碳酸盐态Cd和有机物结合态Cd含量。改良剂可提高土壤中可交换态Cd和碳酸盐态Cd的含量。外源Cd进入到土壤中主要以可交换态、碳酸盐态和铁锰氧化物结合态存在。萝卜、白菜和辣椒的可食用部分对土壤Cd的富集能力为：白菜〉萝卜≈辣椒,转移系数为白菜〉萝卜〉辣椒。[结论]在农业生产上,可在土壤中添加有机肥和无机改良剂减少蔬菜时重金属Cd的吸收积累。在重金属Cd含量高的土壤中应避免种植富集能力极强的蔬菜品种。     

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。     

不同水分条件下镉在土壤中形态转化的动态过程

[目的]研究不同土壤水分条件下,外源镉(Cd)进入土壤中的形态随时间的变化规律。[方法]采用室内培养,模拟不同湿度土壤,连续提取法进行Cd形态分析。[结果]外源Cd进入黑土后,交换态Cd在培养初期迅速下降,以后逐渐变慢并趋于平稳;碳酸盐结合态呈现先小幅度增加后减小的趋势;铁锰氧化物结合态Cd的含量在培养前30d内较快增加,而后趋于平衡;黑土中有机态Cd含量先增加后缓慢降低;残渣态Cd随培养时间的增加呈现逐渐增加的趋势;在培养前期碳酸盐态Cd含量淹水要高于水分适度条件,但淹水条件下交换态的下降更为迅速;适度水分时铁锰态Cd含量要显著高于淹水条件下的Cd含量。[结论]土壤湿度通过影响金属在土壤各相中的再分配强烈影响金属的可利用性,Cd在淹水条件下比水分适度条件下更容易达到一种稳定的状态。     

不同改良剂对污染土壤中Cd形态影响的研究

采用室内培养试验,研究了4种改良剂对污染土壤中Cd形态的影响。外源添加Cd的土壤中,重金属Cd主要以可交换态Cd的形式存在,所占比例为全量的35.2%~44.0%。施加改良剂可在一定程度上增加土壤pH值,从而影响土壤中Cd的形态分布,其影响效果为改良剂1>改良剂4>改良剂3>改良剂2。施加改良剂并在室温下培养35 d后,土壤中Cd形态分布发生了明显的变化。在1 mg·kg-1和10 mg·kg-1的Cd污染土壤中,可交换态Cd含量降低,残渣态Cd含量增加,而在5 mg·kg-1的Cd污染土壤中,残渣态Cd含量降低,可交换态Cd含量增加;培养过程中碳酸盐结合态Cd和铁锰氧化物结合态Cd含量并未产生较大变化,土壤中有机质结合态Cd所占比例非常小,改良剂施用对其含量的影响也不明显。总体上来讲,改良剂的施用可使土壤Cd由可交换态向残渣态转化,Cd的生物有效性降低。     

绿洲土Cd、Pb、Zn、Ni复合污染下重金属的形态特征和生物有效性

通过模拟基于干旱区绿洲土壤Cd-Pb-Zn-Ni复合污染下的油菜盆栽试验,采用Tessier五步连续浸提法探究了重金属复合污染对油菜生长的影响及其各形态的转化归趋和生物有效性.结果显示,随着Cd-Pb-Zn-Ni复合胁迫水平的升高,油菜的干重先增加后减小,根系的生长由促进作用转变为抑制作用;对照土壤中4种重金属元素均以残渣态为主要赋存形态,可交换态的含量均很小;随着外源重金属的添加,油菜种植土壤中4种重金属元素的各形态含量随之增加,Cd、Pb、Zn的可交换态和Ni的碳酸盐结合态对外界胁迫响应强度最大,Cd、Pb、Zn、Ni的活性增加,且Cd、Pb的主要赋存形态迅速转变为碳酸盐结合态和铁锰氧化态,Zn的主要赋存形态由残渣态和碳酸盐结合态过渡到碳酸盐结合态和铁锰氧化态,Ni的主要赋存形态为碳酸盐结合态;Cd、Zn在茎叶中的含量大于根系,Pb、Ni反之,油菜能将Cd、Zn更多的运输至茎叶,Pb、Ni则主要积累在根系;油菜茎叶吸收Cd和油菜各部位吸收Zn的主要贡献形态为可交换态,根吸收Cd的主要贡献形态由可交换态转变为有机结合态,根吸收Pb和油菜各部位吸收Ni的主要贡献形态为碳酸盐结合态.     

干旱区绿洲土壤Cd/Pb复合污染下重金属形态转化与生物有效性

采用盆栽试验及连续浸提形态分级方法,研究了Cd和Pb在土壤中的形态分布规律及其对油菜的生物有效性的影响。结果表明,当土壤受外源Cd/Pb污染后,重金属的形态分布特征发生了变化,以可交换态(EXC)响应最大,Cd、Pb的赋存形态分别以碳酸盐结合态(CAB)、铁锰氧化态(FMO)和碳酸盐结合态(CAB)为主;一定浓度范围内的Cd/Pb复合胁迫能促进油菜的生长,油菜根系和茎叶的Cd、Pb含量均随着Cd/Pb复合胁迫水平的升高而持续增加。茎叶中的Cd含量远远高于根系,Pb含量反之。油菜可将更多的Cd从根系转移至茎叶,而将更多的Pb滞留在根系中;对油菜根系吸收Cd最重要的形态为可交换态(EXC)和碳酸盐结合态(CAB),而对茎叶吸收Cd以及油菜吸收Pb贡献最大的则为碳酸盐结合态(CAB)。     

两种污染土壤中重金属Pb Cd Zn的EDTA萃取及形态变化

用Tessier连续提取法研究了EDTA萃取前后受污染覆盖土和灌溉土土壤中重金属Pb、Cd、Zn的形态变化。结果表明,2种污染土壤中的重金属Pb、Cd、Zn的形态分布各有差异,均以残渣态为主。在5.0mmol·L-1浓度条件下,EDTA对Pb和Cd的萃取能力较其对Zn的萃取能力强;经EDTA萃取后的土壤中Pb、Cd、Zn残渣态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、交换态含量分别有所下降,Pb和Cd减少顺序为残渣态>碳酸盐结合态>铁锰氧化物结合态>交换态,Zn减少顺序为残渣态>交换态>铁锰氧化物结合态>碳酸盐结合态;而有机物结合态Pb、Cd、Zn的含量却有所增加,其增加幅度为Zn>Pb>Cd。     

铜和镉及铅在玉米根际土壤中的形态变化

通过根际栽培试验,对玉米根际土壤中铜、镉、铅的形态变化进行了研究.结果表明:1)可交换态铜随时间的延长显著上升,20d左右达到最大(0.97mg/kg),然后逐渐回落,40d恢复到起始水平,之后继续下降.可交换态镉的变化趋势与可交换态铜大至相似,同样经历了先升后降的过程,25d达到最大值(0.43mg/kg),其后维持此含量,50d后逐渐下降.可交换态铅的含量均低于检出下限.2)碳酸盐结合态铜含量在试验初始阶段没有明显变化,约40d后略有升高,随后下降,在整个试验过程的变化仅±1mg/kg.碳酸盐结合态镉和铅的含量在试验期间持续上升,有机结合态镉和铜含量在试验期间呈总体下降趋势.3)铁锰氧化物结合态铜、镉和铅与土壤固相结合比较紧密,变化规律不太明显,但变化幅度较大.4)有机结合态铜在试验初期急剧下降,而后上升,最后维持在与初始含量大致相当的水平.有机结合态镉和铅在试验期间整体呈下降趋势.     

外源水溶性Cd在棕壤中的迁移和形态转化

采用实验室土柱法研究了外源水溶性Cd在棕壤中的迁移和形态转化。结果表明,在非饱和水分条件下,外源水溶性Cd进入棕壤90d后并未向15～30cm土层迁移,而是集中在0～15cm层次;外源水溶性Cd进入棕壤(0～15cm)30d后水溶态Cd迅速向其他形态转化,其形态分布主要以交换态(65.57%)为主,其次为残渣态(24.92%)、碳酸盐结合态(6.23%)、铁锰氧化物态(2.46%)、水溶态(0.82%),有机结合态未检出。在其后的60d里,外源Cd各形态的百分比随时间变化的幅度较小,其中交换态分别占总量的60.59%和67.03%,说明外源Cd进入棕壤90d后绝大部分还未转化为相对稳定的形态,对土壤-植物系统的污染存在着潜在的危害。棕壤(0～15cm)对外源水溶性Cd的吸附主要通过离子交换和络合(或螯合)作用。     

外源镉在褐土中的迁移和形态转化

采用实验室土柱法和连续浸提法,研究了外源镉在褐土中的迁移和形态转化。结果表明:在水分不饱和的条件下,在外源镉进入褐土90 d后,没有从表土向15～30 cm土层迁移,而主要累积在0～15 cm层次;外源镉进入褐土30 d后,水溶态镉迅速向其他形态转化,各形态所占比例大小依次为交换态残渣态碳酸盐结合态铁锰氧化物态有机结合态水溶态。在其后的60 d,外源镉各形态的百分比随时间的推移没有发生明显的变化,其中交换态分别占总量的43.86%和44.68%,说明外源镉进入土壤90 d后大部分未转化为相对稳定的形态,对土壤—植物体系危害性很大。褐土对外源镉的吸附主要通过离子交换和络合(或螯合)作用,其中通过离子交换机制吸附的镉数量均高于通过络合(或螯合)机制吸附的镉数量。     

石灰类钝化剂对土壤镉赋存形态及油麦菜吸收镉的影响

采用盆栽试验,向种植油麦菜的重度镉污染土壤中施入不同剂量的方解石粉、赤泥、碳酸钙3种钝化剂,探讨钝化剂对油麦菜吸收镉和土壤镉赋存形态的影响。结果表明:3种钝化剂均能显著提高土壤pH值,其中添加赤泥对土壤pH值影响最大,方解石粉次之,碳酸钙处理仅使土壤pH值升高0.89~1.01个单位。除添加0.5%赤泥和0.5%、1.0%碳酸钙外,其余处理均能显著降低土壤有效态镉含量,以添加5.0%赤泥和5.0%方解石粉的效果最好。添加钝化剂能显著降低土壤镉的可交换态含量,同时升高碳酸盐结合态和残渣态含量;钝化剂对可交换态的转化率由大到小依次为方解石粉、赤泥、碳酸钙;方解石粉和碳酸钙使可交换态镉主要转化成碳酸盐结合态和残渣态,赤泥主要转化成碳酸盐结合态。施入钝化剂能有效降低油麦菜镉含量,添加5.0%赤泥和5.0%方解石粉粉的效果最好,降幅分别达到48.01%和55.45%。     

外源Cd、Pb在薄层黑土中的形态分布及其对小白菜生长的影响

通过盆栽试验,研究了外源镉、铅在土壤中的形态分布及其对小白菜生长的影响。结果表明:随着外源镉、铅浓度的增加,土壤中各形态的镉、铅均呈上升趋势。其中镉、铅均以交换态和碳酸盐结合态增幅较大,交换态、碳酸盐结合态镉、铅所占的百分比均呈现上升趋势;残渣态镉呈锐减趋势。外源镉浓度在0～2mg/kg时,小白菜的鲜重、叶长、干重都略有增加;当镉浓度达5 mg/kg时,小白菜的鲜重、叶长、干重开始下降,当镉浓度达20 mg/kg时与对照相比下降分别为27%、28%和21%。随着外源铅浓度的增加,小白菜的鲜重、叶长、干重在不断下降,当铅浓度达2 000 mg/kg时与对照相比下降分别为43%、38%和35%。     

施污土壤重金属有效态分布及生物有效性

以城市污泥为研究对象,将城市污泥与土壤按照一定的质量比配成污泥混合土壤.采用6种不同性质提取剂(0.05mol/L EDTA、0.1 mol/L CH3 COOH、0.01 mol/L CaC12、1 mol/L CH3COONH4,0.05 mol/L NaHCO3和0.05 mol/L Tris-HCl)分别对污泥混合土壤中重金属(Cd、Pb、Cu和Zn)的螯合态、酸溶态、中性交换态、中性结合态、碱性交换态和蛋白质结合态进行提取,考察污泥的添加对土壤中不同形态重金属的消长规律.通过黑麦草盆栽试验,探究污泥混合土壤中不同形态重金属的植物可利用性.结果表明:污泥混合土壤中重金属螯合态比例较大,占总量的20.3％-40.0％;其次为酸溶态和中性结合态,而中性交换态、碱性交换态和蛋白质结合态的含量较低.污泥的添加促进了黑麦草对Cd、Cu和Zn的吸收,在污泥添加率为44.4％时根部对其吸收量达最大,分别较CK处理增加了0.3、2.3和6.5倍.抑制了对Pb的吸收,在污泥添加率为37.5％时,根部对Pb的吸收较CK处理下降0.4倍.Pearson相关系数分析结果表明:污泥混合土壤中以螯合态、酸溶态和中性结合态存在重金属可被黑麦草吸收利用.     

硅对土壤外源镉活性和玉米吸收镉的影响

 通过土培试验，研究了外源硅对土壤镉形态组成的影响，以及与玉米吸镉量的关系。结果表明，经0.1和1.0 mmol·kg-1（以CdSO4·8/3H2O加入）镉处理的土壤加入2.0 g·kg-1 硅酸钠（以Na2SiO3·9H2O加入，pH调至6.0）后可显著减轻镉对玉米的毒害，降低玉米吸镉量。加硅处理显著降低土壤中的交换态和铁锰结合态镉量，但显著提高碳酸盐结合态和残渣态镉的量。硅降低镉对玉米毒害的机制之一是硅改变了根外土壤中镉的形态，降低了镉的活性和生物有效性。     

硅对水稻吸收镉的影响

通过盆栽试验,以水稻土为供试土壤,采用完全因素试验设计方法,研究硅对土壤中外源镉的活性及其对水稻吸收镉的影响。结果表明,外源镉的添加量越大,水稻根、茎叶和糙米中镉含量越大;在外源镉的添加量为2和5 mg.kg-1时,施硅可降低水稻根、茎叶和糙米中的镉含量;随着施硅量的增加,水稻各部位的镉含量呈现降低趋势,且水稻根部和茎叶的镉含量比例上升,糙米的镉含量比例减少;土壤中的可交换态、碳酸盐结合态镉含量呈降低趋势,铁锰氧化物态、有机结合态和残渣态镉含量呈增加趋势。硅降低土壤中镉对水稻毒害的机制之一是硅改变了土壤中镉的形态,降低了镉的活性和生物有效性。