钝化材料复配对镉污染土壤中镉的固定效果

为探讨钝化材料不同复配处理对Cd污染土壤有效Cd含量的影响,利用土壤培养试验和盆栽试验,采用正交试验设计,研究生物炭、粉煤灰、汉白玉3种钝化材料不同复配处理对土壤pH值和Cd生物有效性的影响。结果表明,3种钝化材料不同复配处理均显著提高了土壤pH值,降低了土壤有效Cd含量。随着时间的延长,大部分处理土壤有效Cd含量呈先降低后逐渐达到平衡的趋势,平衡时间为7~15 d。同时,3种钝化材料的因素主次效应依次表现为汉白玉>生物炭>粉煤灰。添加钝化材料后小白菜可食部位的Cd含量显著降低,降幅为9.10%~24.39%,以小白菜可食部位Cd含量作为评价指标,1.5%生物炭+1.0%汉白玉、1.0%生物炭+1.0%粉煤灰+0.5%汉白玉、1.0%生物炭+0.5%粉煤灰+1.0%汉白玉为最优复配处理。本研究结果为Cd污染土壤钝化修复和作物的安全生产提供了理论依据。     

不同施磷水平对土壤中重金属镉的钝化效果评价

通过室内培养试验,以P/Cd摩尔配比分别为0,2∶3,3∶2,2∶1,4∶1进行了不同磷肥钝化修复Cd污染土壤试验。采用毒性淋溶提取法(TCLP)和形态分析法评价了磷酸氢二铵(DAP)、磷酸二氢钾(MPP)、过磷酸钙(SSP)和磷酸钙(TCP)对污染土壤中Cd的钝化效果。结果表明,4种磷肥的钝化效果依次为:MPPDAPSSPTCP,4种磷肥的钝化处理可显著降低土壤中TCLP提取态Cd含量,在磷肥剂量水平P/Cd为4∶1时对土壤中Cd的钝化效果最佳,最大降低幅度为49%;添加磷肥能够大幅度提高土壤中速效磷的含量,相同磷水平下,土壤中速效磷含量高低次序为:MPPDAPSSPTCP,TCLP提取态Cd含量随土壤速效磷含量升高而显著降低(R=-0.903**);DAP,MPP,SSP和TCP处理后交换态Cd的浓度降幅分别为23.75%,39.06%,16.60%和18.36%,而碳酸盐结合态(WSA)、铁锰氧化物结合态(Fe-Mn-OX)、有机结合态(OM)和残渣态(RES)Cd的含量均有所升高,表明磷素是通过改变Cd的存在形态而降低其有效态含量的。     

油枯对镉污染土壤的钝化研究

为了研究油枯对镉(Cd)污染土壤的钝化效果,以油枯为外源添加物(质量比:1%、2%、3%、4%、5%),模拟田间条件在塑料桶中进行为期45 d的培养,对镉污染土壤中Cd形态分布特征、DTPA提取态Cd(DTPA-Cd)含量、pH、有机质含量进行分析。结果表明,添加油枯可显著降低镉污染土壤中可交换态镉(Ex-Cd)的比例,提高碳酸盐结合态镉(Cb-Cd)、铁锰氧化物结合态镉(Fe-Mnb-Cd)以及有机质及硫化物晶格态镉(OMb-Cd)的比例,而残渣晶格结合态镉(RLb-Cd)变化不明显。添加油枯显著降低镉污染土壤中DTPA-Cd含量,降幅最高可达49%。镉污染土壤p H值维持在6.0左右,1%~4%添加处理中土壤pH波动幅度较大;而5%添加处理的土壤pH波动幅度小。添加油枯均能显著提高镉污染土壤中有机质含量。由此可见,油枯对镉污染土壤有较好的钝化效果,这为重金属污染土壤的修复和农业废弃物的循环利用提供了参考。     

凹凸棒石-稻秸复合材料的制备及其对污染土壤中镉钝化效果的研究

为提高凹凸棒石(ATP)在土壤重金属修复中的性能，以ATP和水稻秸秆(稻秸)为原料，通过厌氧发酵法制备了ATP占稻秸质量分别为25%(F-25)、50%(F-50)、75%(F-75)、100%(F-100)和125%(F-125)的ATP-稻秸复合材料，研究了复合材料对污染土壤镉(Cd)的钝化效果。通过扫描电镜(SEM)和傅立叶红外光谱(FTIR)对复合材料进行了表征，探讨了复合材料对土壤Cd的钝化机制。结果表明，复合材料减少了土壤可交换态、碳酸盐结合态及铁锰氧化物结合态Cd的含量，而增加了残渣态Cd的含量，其中，F-25分别使土壤可交换态、碳酸盐结合态及铁锰氧化物结合态的Cd含量减少了14.11%、5.95% 和10.66%，而残渣态增加了29.15%。3% 添加量的复合材料F-25或5% 添加量的复合材料F-50对土壤Cd的钝化效果较好，钝化率分别为59.88% 和62.50%。复合材料对土壤Cd的钝化率随着钝化时间的延长急剧增加，但15 d后，钝化率增加缓慢。综合考虑复合材料配比、修复材料添加量及钝化时间对土壤Cd钝化效果的影响并兼顾成本，在污染土壤Cd修复时，应优先考虑复合材料F-25并推荐3% 的添加量。     

四川盆地西缘土壤阳离子交换量的特征及影响因素

土壤阳离子交换量(CEC)因其对土壤肥力保护及污染评估具有重要意义而受到日益重视。对四川盆地西缘黄壤、黄棕壤、水稻土、紫色土、潮土和石灰土CEC进行系统比较及影响因素研究,结果表明:黄壤、水稻土和紫色土CEC显著低于黄棕壤(P0.05),显著高于潮土(P0.05)。同时,土壤CEC与年均温、积温呈负相关关系(P0.01),而与年均降水量和湿润指数呈二次函数关系(P0.01);山地土壤的CEC显著高于平原和丘陵土壤(P0.05),且土壤CEC随海拔增加而极显著上升(P0.01);冰碛物发育土壤的CEC显著高于河流冲积物和紫色粉砂岩发育土壤(P0.05)。主成分分析结果表明,温度和降水组成的气候因素为该区土壤CEC的决定性影响因素。     

铅镉高污染土壤的钝化材料筛选及其修复效果初探

本研究以重金属高污染农田土壤(全Pb含量为1 277 mg/kg,全Cd含量为39.0 mg/kg)为研究对象,通过土培试验和玉米苗期盆栽试验,探讨海泡石、石灰、腐植酸、钙镁磷肥、磷矿粉、生物质炭等常用稳定材料不同剂量及复配组合对高污染土壤重金属的钝化修复效应。土培试验结果表明,石灰对Pb和Cd钝化效果最好,其次是海泡石,但两者表现为较高添加量处理间没有显著差异;而低剂量生物质炭和腐植酸显著增加土壤有效态Pb和Cd含量,高剂量生物质炭具有较好的钝化效果。盆栽试验表明,海泡石与石灰配施钝化效果较好,与对照相比,土壤氯化钙提取态Pb、Cd含量分别降低了97.5%、81.4%;玉米根和地上部Cd含量分别降低48.5%、34.0%,Pb含量分别降低35.6%、29.6%;但海泡石与磷材料配施显著增加玉米根Pb含量,对玉米Cd吸收没有显著影响。以上结果表明,重金属高污染农田土壤添加合适的改良剂,可较大幅度降低土壤重金属有效性和植物重金属吸收性。     

再生水灌溉对4类土壤Cd生物有效性的影响

根据国家土壤环境质量标准,选取重金属Cd含量为二级水平的4类土壤（红壤、 潮土、 土、 黑土）进行土培试验,研究再生水灌溉与小白菜生物量及Cd含量、 土壤有效态Cd含量、 pH、 微生物群落的关系,以及不同类型土壤间的差异性。结果表明, 再生水灌溉在不同类型土壤上对小白菜生物量及Cd含量、 土壤有效态Cd含量、 土壤pH和微生物数量的影响不同: 1）红壤、 潮土、 土上小白菜生物量增加显著,分别增加9.09%、 16.08%、 9.92%,黑土上增加不显著; 2）小白菜Cd含量在红壤上显著降低,由对照的0.29 mg/kg降低到0.22 mg/kg,在黑土上比对照增加了18.75%,在潮土和土上影响不大; 3）有效态Cd含量在红壤没有变化,但在潮土、 土、 黑土上增加显著; 4） 4类土壤微生物数量增加显著; 5）潮土、 土、 黑土的pH值有所降低。     

土壤改良剂与叶面喷硒联合阻控对小白菜吸收镉的影响

为探究改良剂与叶面喷硒（Se）联合阻控减轻农产品受镉（Cd）毒害的效果,采用土壤培养及盆栽试验的方法,筛选不同用量的牛粪（7.5、15 g kg?1）与石灰（1、2、3、4、5 g kg?1）配施钝化土壤Cd有效性的最优处理,并探讨改良剂与叶面喷Se（1、2、4、8 mg L?1）联合阻控对不同程度Cd污染土壤（0.5、3、6 mg kg?1）中小白菜吸收Cd的影响。结果表明:（1）与未施改良剂处理相比,7.5 g kg?1牛粪与 5 g kg?1石灰配施对土壤Cd的钝化效果最显著,土壤有效Cd含量降低了37.9%。（2）与单施改良剂相比,施用改良剂与叶面喷Se显著抑制了小白菜对Cd的吸收,其中在中轻度污染土壤中（0.5 和 3 mg kg?1 Cd）叶面喷施 4 mg L?1 Se使小白菜Cd含量分别降低了 12.9% 和 78.7%,丙二醛含量分别降低了29.9% 和 60.6%;在重度污染土壤中（6 mg kg?1 Cd）叶面喷施 8 mg L?1 Se使小白菜Cd含量降低了 81.4%,丙二醛含量降低了71.9%;叶面喷Se使小白菜的抗氧化酶活性和谷胱甘肽含量均有不同程度的增加。     

4种生物炭对镉污染潮土钝化修复效果研究

以甘蔗叶、木薯秆、水稻秸秆和蚕沙为原材料,采用限氧热解法在500℃下制备生物炭,通过室内培养实验,研究在不同培养时间(0,15,30,45d)条件下,生物炭施入潮土(Cd浓度5mg/kg)后对土壤基本性质及土壤中镉(Cd)化学形态的影响,探讨了生物炭修复镉污染土壤的可行性。结果表明:添加生物炭后,土壤pH值和阳离子交换量(CEC)随着培养时间的增加而逐渐增加,而土壤有机碳(SOC)含量则呈先增加至最大值而后缓慢降低的趋势,但仍高于对照。同时,生物炭的施入显著降低了土壤中弱酸可提取态Cd和可还原态Cd含量,提高了可氧化态Cd和残渣态Cd含量,且随着培养时间的延长这种转化趋势更为明显。4种生物炭对潮土中Cd钝化效果表现为蚕沙生物炭水稻秸秆生物炭木薯秆生物炭甘蔗叶生物炭。培养结束(45d)时,与对照相比,添加蚕沙生物炭的土壤中弱酸可提取态Cd含量降低了42.07%,可还原态Cd含量降低了35.19%,可氧化态Cd和残渣态Cd含量分别增加了292.59%和339.29%,从而大大降低了Cd的生物有效性,由此可见,生物炭对镉污染土壤的修复是切实可行的。     

膨润土对轻度镉污染土壤钝化修复效应研究

通过盆栽和大田小区试验,研究了膨润土对Cd污染土壤修复效应。结果表明,盆栽和大田条件下施用膨润土后土壤Cd交换态含量分别较对照降低了41.3%~86.1%和7.9%~24.6%,铁锰氧化物结合态(OX)和残渣态(RES)Cd含量则有所上升。水稻各部分Cd含量总体上随膨润土投加量的增加而降低,与对照相比,盆栽条件下根、茎、叶、糙米中Cd含量最大降幅分别达到46.0%、49.8%、54.2%和71.8%,大田小区条件下水稻各部分Cd含量最大降幅分别达到35.3%、48.8%、36.0%和40.9%。投加不同浓度膨润土后,水稻幼苗叶片SOD酶活性和可溶性蛋白含量在一定程度上有所促进,而POD酶活性和MDA含量则表现为明显的抑制效应(P0.05)。在盆栽和大田实验中,施用膨润土显著提高土壤过氧化氢酶活性(P0.05),与之相反,在盆栽实验中,土壤Cd蔗糖酶活性较对照处理显著降低(P0.05),降幅达44.3%~52.3%,而大田条件下各处理间差异不显著(P0.05);脲酶活性随膨润土施加量的增加呈现出先降低后增加的趋势。     

喀斯特山区不同母质(岩)发育的土壤主要理化性质差异性分析

在贵阳市乌当区采集了白云岩、石灰岩、钙质紫色砂页岩等9种母质(岩)上发育的土壤样品763个,分别进行了土壤主要理化性质的测定和差异性分析。结果表明不同母质(岩)发育的土壤理化性质具有很大的差异:红色粘土、老风化壳和页岩上发育的土壤pH值均为酸性至强酸性,有机质和CEC含量中等,土壤质地较粘重;石灰岩、白云岩和钙质紫色砂页岩上发育的土壤pH值为中性至微碱性,有机质和CEC含量较高,质地较为适中;砂页岩和河流冲积物上发育的土壤pH值为酸性至中性,其余理化性质为中等水平;砂岩发育的土壤pH值为强酸性,其余理化性质均较差。     

贵阳市乌当区不同母质发育的土壤理化性质和重金属含量差异研究

在贵阳市乌当区采集了9种母质（岩）上发育的土壤样品763个，分别测定了土壤的主要理化性质和主要重金属元素含量，通过对比分析表明不同母质（岩）发育的土壤理化性质和重金属含量都具有很大的差异。土壤理化性质的差异性主要表现为：石灰岩、红色粘土、老风化壳和页岩发育的土壤质地粘重。砂岩发育的土壤质地较轻，钙质紫色砂页岩、白云岩、砂页岩和河流冲积物发育的土壤质地适中；石灰岩、白云岩和钙质紫色砂页岩发育的土壤pH值为中性至微碱性。河流冲积物发育的土壤pH值为中性，其余5种母质（岩）发育的土壤pH值为酸性至强酸性；白云岩、钙质紫色砂页岩和河流冲积物发育的土壤有机质含量较高，而砂岩发育的土壤有机质含量较低，其余5种母质（岩）发育的土壤有机质含量介于二者之间；河流冲积物、石灰岩、白云岩和钙质紫色砂页岩等发育的土壤CEC较高，而砂岩发育的土壤CEC较低，其余4种母质（岩）发育的土壤CEC介于它们之间。土壤重金属含量差异性表现为：钙质紫色砂页岩、石灰岩、河流冲积物等发育的土壤中锅、铬、汞的含量较高。而红色粘土、河流冲积物和石灰岩等发育的土壤中铅和砷含量较高，砂岩发育的土壤中5种重金属元素的含量均为最低，其余母质（岩）发育的土壤中5种重金属元素的含量均介于上述之间。通过相关性分析结果表明：研究区域内土壤重金属镉、铬、汞、铅、砷的含量差异主要是由于成土母质（岩）的差异性所致，土壤理化性质的变化则是影响土壤重金属含量的次要因素。     

Soil affects on the cadmium and zinc contents of Chinese cabbage in Yunnan Province,China

Chinese cabbage and surface soil samples (0–20 cm) from a periurban market garden in Yunnan Province (P.R. China) were collected to determine variations of cadmium (Cd) and zinc (Zn) contents in Chinese cabbage and the influence of soil factors. Mean Cd content was 0.49 mg kg^?1 dry materials (DM) in Chinese cabbage, ranging between 0.23 and 1.34 mg kg^?1 DM (n = 21 samples). Mean Zn content was 51.2 mg kg^?1 DM, ranging from 34.9 to 157.5 mg kg^?1 DM (n = 21 samples). The soil factors best predicting Chinese cabbage Cd and Zn contents were total and available Cd and Zn contents and cation exchange capacity (CEC). Soil samples and corresponding Chinese cabbage samples were divided into two groups: soils with low pH (<6.5, n = 10) and soils with high pH (>6.5, n = 11). Positive correlation between CEC with pH > 6.5 and Cd and Zn contents in Chinese cabbage were observed. Available trace element contents and CEC explained 77% and 69% of variation of Cd and Zn contents in Chinese cabbage, respectively. AEC (enrichment coefficient related to trace element availability) and BCF (bioaccumulation factors) could be used to understand Cd and Zn accumulation in Chinese cabbage.     

不同母质土壤-水稻系统Cd吸收累积特征及差异

通过选取土壤有效态镉(Cd)含量相近、母质不同的水稻土河沙泥(河流冲积物发育)和紫泥田(紫色砂页岩母质发育),添加不同浓度的外源Cd(0,0.5,1,2,5mg/kg)模拟Cd污染稻田土壤进行盆栽试验,研究不同母质稻田土壤Cd胁迫条件下水稻不同生育期对Cd吸收累积的差异,并推算出土壤Cd环境安全临界值。结果表明,水稻生育期2种土壤有效态Cd含量均在分蘖期最高,河沙泥有效态Cd含量平均为0.47mg/kg,紫泥田平均为0.36mg/kg,同一外源Cd水平下,河沙泥土壤有效态Cd含量高于紫泥田。对河沙泥而言,随着外源Cd浓度的增加,水稻总生物量呈现先增加后下降的趋势,当外源Cd浓度为1mg/kg时达到最大生物量,为47.11g/pot;而紫泥田水稻生物量呈现逐渐增加的趋势,但各处理间差异不显著(P0.05)。2种土壤中水稻糙米、谷壳、茎叶、根Cd含量均随外源Cd浓度的增加而增加,整体分布特征为根茎叶谷壳糙米,且河沙泥高于紫泥田;河沙泥水稻平均Cd累积量为51.71μg/pot,紫泥田平均Cd累积量为42.56μg/pot,2种土壤成熟期水稻Cd累积量对比分蘖期分别增加1.45,1.07倍。回归分析表明,河沙泥和紫泥田稻米Cd超标的土壤Cd安全临界值分别为2.03,3.14mg/kg。水稻对Cd的吸收累积特征及土壤Cd安全临界值因土壤母质不同而存在显著差异。     

不同类型生态区稻-稻种植制度中钾肥效应及钾素平衡研究

研究了在丘陵生态区和洞庭湖生态区稻-稻种植制度中钾肥对水稻产量和钾肥效应及钾素平衡的影响。结果表明,在施钾量为0、112.5、150和187.5K2O kg hm-2的条件下,在丘陵生态区红黄泥田上,150K2O kg hm-2的施钾水平已达到较高的产量;洞庭湖生态区的紫潮泥田中缓效钾与速效钾含量均较高,目前施钾效应不明显。两种类型生态区土壤上施用氮肥的增产效果明显地大于施用钾肥。丘陵生态区红黄泥田上的3个施钾处理两季水稻吸收来自肥料钾的百分数比例均高于洞庭湖生态区的紫潮泥田。丘陵生态区红黄泥田上的3个施钾处理早稻钾素利用率平均为35.0%,晚稻为51.8%;洞庭湖生态区紫潮泥的3个施钾处理早稻钾素利用率平均为27.1%,晚稻为42.6%。肥料氮的利用率随钾肥施用量的增加而提高,这一趋势在晚稻上更为明显。在每季水稻施钾量为112.5、150、187.5 K2Okg hm-2的条件下,钾素平衡出现亏缺。在早稻施氮量165N kg hm-2(丘陵生态区),150N kg hm-2(洞庭湖生态区)和晚稻施氮量180N kg hm-2的条件下,两种类型生态区土壤上的氮素平衡中氮均出现盈余,且氮素盈余量随钾肥用量的增加而下降。     

菌渣生物炭对镉污染土壤性质及小白菜吸收镉的影响

为探讨以菌渣为原料制备的生物炭修复重金属镉污染土壤的可行性。采用盆栽试验,以香菇菌渣生物炭(SC)和平菇菌渣生物炭(PC)为研究对象,设置0.5%,1%,2%的生物炭施用量(w/w,%),研究其对镉污染土壤理化性质、土壤各形态镉分布、小白菜生长及镉吸收的影响。结果表明:施用SC和PC均能显著提高土壤pH和有机质(SOM)含量。与对照相比,2%的生物炭处理,土壤pH分别提高1.05和1.10个单位,SOM含量分别提高80.6%和61.2%。施用SC和PC使土壤可交换态镉降低,而提高残渣态镉含量。相关分析表明,土壤可交换态镉与pH、SOM和蔗糖酶呈显著负相关。与对照相比,2%处理下SC和PC显著降低小白菜镉含量,分别降低57.5%和54.1%;1%用量下小白菜产量分别提高53.4%和41.6%,表明高投加量菌渣生物炭对小白菜生长有不利影响。总体看来,SC和PC均有利于改善土壤性质,减轻镉对植物的毒害,促进小白菜生长。     

改良剂对镉污染酸性水稻土的修复效应与机理研究

为探明田间条件下施用石灰、钙镁磷肥、海泡石和腐殖酸等改良剂对Cd污染酸性水稻土的修复效应和作用机理, 通过在Cd污染区建立田间小区试验, 研究了改良剂单施和与石灰配施对Cd污染酸性水稻土中Cd作物有效性的影响。结果表明, 施用改良剂有效地改变了土壤中Cd的存在形态, 除腐殖酸外, 其他改良剂均使土壤酸提取态Cd不同程度地转化为可还原态Cd和残渣态Cd; 施用改良剂可使0.1 mol·L^-1 NaNO₃和 0.01 mol·L^-1CaCl₂提取态Cd 降低26%~97%, 降低效果为石灰+海泡石>海泡石>石灰+钙镁磷肥>钙镁磷肥>石灰>石灰+腐殖酸>腐殖酸; 改良剂使水稻地上部分的Cd吸收量降低6%~49%。试验结果还显示, 施用改良剂提高土壤pH是引起土壤中Cd作物有效性降低的主要原因之一。根据田间试验的结果, 海泡石可推荐作为Cd污染酸性水稻土的改良剂, 而腐殖酸则不宜使用。     

Kinetics of Copper Desorption from Highly Calcareous Soils

Abstract

Desorption of copper (Cu) is an important factor in determining Cu availability in calcareous soils. Kinetics of native and added Cu desorption by DTPA (diethylene‐triaminepentaacetic‐acid) from 15 highly calcareous soils of southern Iran were studied in a laboratory experiment. Our results showed that two constant‐rate, Elovich, simple Elovich, and parabolic‐diffusion equations were the best‐fitted equations among eight kinetic models used. The copper desorption pattern based on the parabolic‐diffusion equation revealed that the rate of native Cu desorption was higher in the first 2 h followed by a slower release rate, which suggests that two different mechanisms are involved. The trend may describe why the DTPA soil test has been considerably successful in predicting Cu availability in calcareous soils. Stepwise multiple regression equations indicated that CCE (calcium carbonate equivalent), CEC (cation exchange capacity), and clay content are the most important soil characteristics that predict the rate constants of the kinetic models. Mean extractant recovery percentage (ERP) of the soils was only 20%, which indicated that after 20 days, DTPA extracted only one‐fifth of added Cu. Regression equations indicated that as soil OM (organic matter) content increased, the value of ERP decreased. From results reported herein it seems that CCE, CEC, and clay are the most important factors controlling Cu release from highly calcareous soils of southern Iran. However, the initial soil Cu desorption rate is probably controlled by CEC.     

Zinc desorption kinetics from some calcareous soils of orange (Citrus sinensis L.) orchards,southern Iran

Zinc (Zn) desorption is an important process to determine Zn bioavailability in calcareous soils. An experiment was performed to assess the pattern of Zn release from 10 calcareous soils of orange orchards, southern Iran and the soil properties influencing it. For Zn desorption studies, soil samples were extracted with diethylene triamine penta-acetic acid solution at pH 7.3 for periods of 0.083–48 h. Suitability of seven kinetic models was also investigated to describe Zn release from soils. Generally, Zn desorption pattern was characterized by a rapid initial desorption up to 2 h of equilibration, followed by a slower release rate. The simple Elovich and two-constant rate kinetic models described Zn release the best, so it seems that Zn desorption is probably controlled by diffusion phenomena. The values of the rate constants for the superior models were significantly correlated with some soil properties such as soil organic matter (SOM) content, cation exchange capacity (CEC), and soil pH, whereas carbonate calcium equivalent and clay content had no significant influence on Zn desorption from soils. SOM had a positive effect on the magnitude of Zn release from soils, while soil pH showed a negative effect on Zn desorption. Furthermore, the initial release rate of soil Zn is probably controlled by CEC in the studied soils. Finally, it could be concluded that SOM, CEC, and soil pH are the most important factors controlling Zn desorption from calcareous soils of orange orchards, southern Iran.

Abbreviations: Soil organic matter (SOM); Cation exchange capacity (CEC); Calcium carbonate equivalent (CCE); Zinc (Zn).