重金属污染土壤的有机-中性化修复技术试验

通过田间定位试验,采用石灰、钙镁磷肥、泥炭、猪粪、石灰+泥炭、石灰+猪粪、钙镁磷肥+泥炭、钙镁磷肥+猪粪等处理对污染田进行改良.试验表明,大部分处理能提高土壤的pH值、有机质含量、碱解氮及速效磷含量;各处理pH值大小顺序为,钙镁磷肥+泥炭、钙镁磷肥、钙镁磷肥+猪粪>石灰+猪粪、石灰+泥炭、石灰>泥炭、猪粪.经统计分析,土壤pH值与土壤有效镉、有效铅、有效铜含量之间呈显著负相关.说明通过提高土壤pH值,降低土壤重金属活性是有机-中性化改良技术的主要机理.     

有机物料与石灰对土壤pH和镉有效性的影响

本文采用土壤培养实验,探讨了不同有机物料(猪粪、鸡粪、泥炭和活性炭)、石灰及其有机物料与石灰配合施用对镉(Cd)污染土壤的pH和Cd有效性的影响,旨在为土壤Cd污染治理提供有效的方法和技术。结果表明:不同处理对土壤pH和Cd的有效影响显著。土壤pH随猪粪或石灰用量增加而增加,随培养时间而逐渐降低,60 d后趋于稳定;石灰+有机物料在0~5 d对土壤pH的影响较大,15 d后趋于稳定。土壤有效Cd含量与不同处理引起的土壤pH变化呈负相关,也与猪粪或石灰用量呈显著负相关,即二者用量越高,对土壤Cd有效性效的抑制效果越好。与对照相比,活性炭和泥炭处理能显著降低土壤Cd的有效性。石灰与猪粪配施比单施石灰对降低土壤有效Cd的效果更优。所有处理的土壤有效Cd含量都随时间的增加而降低,特别是高量石灰处理,其次为高量猪粪和高量活性炭处理。培养60 d后,这3个处理的土壤有效Cd含量分别从0 d时的0.063、0.112和0.105mg/kg降至0.044、0.061和0.075 mg/kg。     

土壤改良剂对污染土壤及栽培蕹菜Pb、Cd含量的影响

为了研究受酸性尾矿渣冲刷造成的低浓度Pb、Cd污染土壤的钝化效果,筛选出降低土壤及蕹菜体中有效态Pb、Cd含量的改良剂。通过盆栽试验研究了尾矿污染土壤中施用石灰、钙镁磷肥、泥炭、活性炭和聚丙烯酸钠5种改良剂对蕹菜(water spinach)的生长发育、Pb、Cd含量特性的影响,分析了施用改良剂后土壤pH值和有效态Pb、Cd含量的变化。研究表明,复合改良剂的施用不仅可以明显提高蕹菜地上部鲜质量,还可以降低蕹菜中铅、镉的含量。施加1%生石灰后的土壤pH值的均值为5.95,明显高于未修复的土壤,结合蕹菜鲜质量及其体内Pb、Cd的含量,施用1%生石灰、0.2%钙镁磷肥、6%泥炭、0.4%活性炭和0.1%聚丙烯酸钠后改良矿区污染土壤的效果最好。总体上讲,施用改良剂对轻微Pb-Cd污染的酸性农田土壤有修复作用,能够确保蕹菜的种植安全性。     

秸秆和猪粪对小麦镉吸收的影响

采用盆栽试验,以黄棕壤和潮土为供试土壤,每种土壤上按照有机碳加入量一致的原则设置5个处理,分别为对照(不添加有机物)、1.1%和2.7%秸秆处理、2%和5%猪粪处理,研究施用秸秆和猪粪对小麦Cd含量、土壤Cd形态、pH值、有机质组成的影响,为利用有机物调控小麦Cd污染提供科学依据。结果表明,施用秸秆和猪粪均可显著降低小麦各部位Cd含量。施用秸秆和猪粪均可促进土壤Cd由活性较强的交换态向其他形态转化。土壤交换态Cd含量与小麦Cd含量呈极显著正相关。秸秆对土壤pH值总体上无显著影响,猪粪可显著降低潮土pH值,增加黄棕壤pH值。施用秸秆和猪粪可使土壤胡敏酸(HA)与富里酸(FA)的比值HA/FA显著升高。土壤HA/FA与交换态Cd含量呈极显著负相关;土壤交换态Cd含量与pH值只有在猪粪施入黄棕壤的处理中呈极显著负相关,在其他处理中均呈正相关。综上,施用秸秆和猪粪均可通过促进土壤Cd形态的转化抑制小麦对Cd的吸收,其机制主要与土壤有机质组成和pH值有关。     

有机-中性化技术对镉铅污染土壤春菜生长的影响

采用盆栽试验研究了在镉、铅污染的土壤上，有机-中性化技术对春菜生长以及污染元素(Cd和Pb)吸收的影响。结果表明：石灰(L)．石灰加低量泥炭(LP1)、石灰加高量泥炭(LP2)处理能显著提高pH，显著缓解重金属镉和铅的毒害，明显改善了春菜的生长状况，一定程度上抑制了春菜对土壤中镉、铅的吸收。结果还表明：泥炭总体上并不影响石灰的中性化效果的发挥，在部分情况下还不同程度地加强了中性化效果，但泥炭的用量不是越多越好，有个适用量的问题。     

硝酸钙泥配施泥炭和无机肥对不同土壤的效应

为明确硝酸钙泥对土壤的改良效果,采用盆栽试验研究了硝酸钙泥与泥炭和无机肥配施对石灰性褐土和菜园土的土壤pH值、含盐量、有机质、全氮、速效磷和速效钾的影响。结果表明,从土壤pH值和含盐量改变效果来看,泥炭∶钙泥为1∶6的施肥处理施用效果最好;从土壤有机、无机养分含量来看,泥炭∶钙泥为4∶3的施肥处理施用效果最好。不同施肥处理可以改善土壤酸碱度,增加土壤含盐量,提高有机、无机养分含量,因此,硝酸钙泥可与泥炭和无机肥配置成复混肥料,从而实现农业资源化利用。     

混合改良剂钝化修复酸性多金属污染土壤的效应——基于重金属形态和植物有效性的评价

通过盆栽试验研究了4种由不同剂量的沸石、石灰石、无机磷、有机肥(猪粪或蘑菇渣)组配的混合改良剂对广东省韶关市大宝山周边酸性多金属污染土壤的改良效果。结果表明,4种有机-无机混合改良剂处理后,土壤pH值增加了0.52~1.76个单位,土壤中Pb、Cu、Zn的有效态含量分别比对照土壤降低70.92%~99.29%、69.47%~98.45%、67.22%~99.17%,而且土壤pH值和重金属Pb、Cu、Zn的有效态含量呈显著负相关性。在对照土壤上,菜心和油麦菜的种子发芽和生长显著受到抑制,植株地上部Pb、Cu、Zn含量均高于食品卫生标准。土壤经混合改良剂处理后,菜心和油麦菜生长健康,株高和地上部的生物量显著增加,地上部Pb、Cu、Zn含量显著降低。重金属的化学形态分析结果显示,改良后土壤中的Pb、Cu、Zn可交换态含量明显降低,铁锰氧化物结合态含量提高。因此,4种有机-无机混合改良剂通过提高土壤pH值和促进土壤中Pb、Cu、Zn由可交换态向铁锰氧化物结合态转换,从而达到钝化修复该酸性多金属污染土壤的效果。     

猪粪发酵与否对土壤性质的影响差异

为了对比猪粪发酵与否对土壤性质影响差异,通过2年的田间定位试验分析了相同用量免发酵猪粪(T1)、猪粪固液分离物(T2)、以及发酵猪粪(T3)对土壤容重、pH值、盐分含量及有机质含量的影响,研究结果表明:T2处理更有利于土壤容重的降低、以及土壤pH值、盐分含量的稳定及土壤有机质含量的提高。研究探明免发酵猪粪及其分离物与发酵猪粪相比更有利于土壤质量的提高和保持。     

不同改良剂对Cd污染红壤土上小白菜生长和Cd吸收的影响

通过盆栽试验,研究施用不同改良剂[石灰(L)、鸡粪(F)、泥炭(T)、鸡粪+石灰(FL)和泥炭+石灰(TL)]对Cd污染湖南红壤土壤上小白菜生物量、土壤有效Cd质量分数、小白菜地上部分Cd吸收量和土壤pH的影响。结果表明:石灰、鸡粪、泥炭单施或配施均可显著增加小白菜生物量,且配施处理较单施处理好,各处理间增产顺序为FL≈TLFTL。与不施改良剂(对照,CK)相比,无论是改良剂单施还是配施,土壤有效Cd质量分数和小白菜Cd质量分数均显著降低,且改良效果顺序为FL≈TLFL≈T≈L。不同改良剂处理的土壤有效Cd与小白菜地上部分Cd质量分数呈正相关(R2=0.99),改良剂是通过降低土壤中Cd的有效性达到降低小白菜地上部分Cd质量分数的效果。除T处理对供试土壤pH影响不显著外,其他处理均可显著提高土壤pH,且各处理对pH的影响顺序为FL≈TL≈LFT。     

石灰与泥炭配施抑制小白菜对重金属的吸收

采用盆栽方法研究在 Cd、Pb、Zn污染土壤上 ,石灰和泥炭配施对春小白菜吸收重金属元素 (Cu、Zn、Cd、Pb、Fe、Mn )的影响 .结果表明 :石灰、石灰加低量泥炭、石灰加高量泥炭处理均显著抑制小白菜对重金属的吸收 ,泥炭对石灰的效果没有负面影响 .土壤有效态 Zn、Cd、Pb含量与土壤 p H呈极显著的负相关 (R2为 0 .78* * * -0 .84* * * ) ,与小白菜茎叶 Cd、Pb、Zn的含量则呈极显著正相关 (R2 为 0 .45 * *-0 .86* * *) .而茎叶 Cd、Pb、Zn的含量与土壤 p H呈极显著的二项式相关 (R2 为0 .87* **-0 .95 * * *) ,茎叶 Zn、Cd、Pb的含量先是随 p H的升高而下降 ,而当 p H升到 6.7左右后 ,其含量又所有回升     

石灰与泥炭配施对重金属污染土壤上小白菜生长和营养元素吸收的影响

采用盆栽方法研究了在Cd、Pb、Zn污染的土壤上,石灰和泥炭配施对小白菜生长状况及对营养元素(N、P、K)吸收的影响。结果表明,石灰(L)、石灰加低量泥炭(LP1)、石灰加高量泥炭(LP2)处理都消除了重金属的毒害症状,显著促进小白菜的生长,生物量较对照提高2—5倍。茎叶鲜重总体上看LP1>LP2>L。L、LP1、LP2处理显著降低小白菜N、K的含量,而P的含量则没有显著降低。小白菜N、P、K含量的降低主要是生长稀释效应引起的。     

稳定化处理对底泥利用后土壤重金属形态及蔬菜重金属含量的影响

采用小区试验,研究了石灰+钙镁磷肥、海泡石+磷酸二氢钙以及钙镁磷肥3种不同稳定剂对底泥利用带来的重金属污染农田土壤的稳定化效果,以及对空心菜、苦瓜、柿子椒和长豆角4种蔬菜吸收重金属的影响。结果表明,3种稳定剂均能有效降低重金属在土壤中的迁移性和生物有效性,减少蔬菜对重金属的吸收。处理后土壤中的Cd、Pb、Cu、Ni、Zn的弱酸提取态含量均显著降低,最大减少率分别为40.95%、83.87%、67.22%、65.32%和71.61%,Cd稳定化效果最好的处理是LP(石灰+钙镁磷肥),而综合所有元素稳定化效果最优的处理是MP(钙镁磷肥)。处理组蔬菜可食部分中重金属含量均低于《食品中污染物限量》的相关限值,重金属含量的最大减少率分别为85.69%(Cd)、100.00%(Pb)、77.91%(Cu)、64.97%(Ni)、70.93%(Zn),空心菜重金属含量减少最大的处理是LP(石灰+钙镁磷肥),3种处理之间对减少苦瓜、柿子椒和长豆角重金属吸收的差异不显著。空心菜对重金属的平均富集系数大于苦瓜、柿子椒和长豆角。总体来讲,稳定剂可以有效修复底泥利用带来的土壤重金属轻度污染,确保种植蔬菜的食品安全性。重金属轻微污染或稳定化处理后的农田可以根据重金属种类、含量和有效性,种植不同富集能力的蔬菜,以保证其食品安全性。     

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。     

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。     

施用鸡粪肥对土壤Cd、Pb、As 生物有效性 及蔬菜生长的影响

通过田间小区试验,研究了种植木耳菜、茄子和不种菜处理条件下,鸡粪肥不同施用量对土壤重金属Cd、 Pb、As 全量、有效态含量,蔬菜对重金属的吸收及蔬菜生长的影响。结果表明,鸡粪肥中Cd、As含量较高,能增加或保 持土壤重金属全量,含量较低的Pb 也能在种植蔬菜时在土壤中累积,无外源添加时,土壤As 全量会随种植过程显著 降低。施肥量为12 000 kg/hm2时,种植蔬菜处理土壤Cd 有效性增加最为明显,施肥量为8 000、12 000、16 000 kg/hm2 时,3 种种植处理土壤As 有效性均会降低。木耳菜中Cd、Pb 随着施肥量增加呈先减少后增加趋势,As呈先增加后减少 趋势。木耳菜产量随施肥量增加呈先升高后降低趋势,在12 000 kg/hm2时达到最高,施肥量对茄子产量和生物量影响 不显著。     

秸秆还田配施石灰对水田土壤铜、锌、铅、镉活性的影响

秸秆还田是我国培肥地力和增加农田土壤碳固定的重要措施,但进入农田的秸秆存在着活化土壤重金属的风险。为了解不同来源的秸秆对污染水平不同农田土壤重金属活性的影响,采取相应措施防止因秸秆还田对农田土壤重金属的激活,开展了盆栽和田间小区试验研究秸秆还田配施石灰对水田土壤铜、锌、镉、铅活性的影响。盆栽和田间试验在轻度和重度污染 2 种土壤上同时进行。盆栽试验中施用秸秆包括重污染水稻秸秆、轻污染水稻秸秆和轻污染油菜秸秆 3 种,石灰用量设对照（0 kg·hm^-2）和石灰处理（750 kg·hm^-2）2 个处理;田间小区试验设对照（不施秸秆和石灰）、秸秆还田及秸秆还田+石灰 3 个处理。动态观察了试验过程中土壤有效态重金属、重金属形态及水稻籽粒中重金属积累情况。结果表明,试验初期（前 20 d）秸秆还田显著增加了水田土壤中水溶性有机碳与水溶性重金属的含量;与对照处理比较,水溶性重金属含量以重度污染土壤增幅较为明显。试验后期（60 d 后）秸秆还田对土壤重金属的活性的影响逐渐变得不明显。油菜秸秆还田土壤中水溶性重金属含量低于水稻秸秆还田,重污染水稻秸秆还田土壤中水溶性重金属含量高于低污染水稻秸秆还田。盆栽试验和田间试验的结果都表明,重污染水稻秸秆还田可轻微增加水稻籽粒中镉的积累,但轻度污染水稻秸秆还田与油菜秸秆还田对水稻籽粒镉积累的影响较小;3 种秸秆还田对水稻籽粒铅、铜、锌积累的影响不明显。配施石灰可显著降低土壤中水溶性重金属的含量,降低水稻籽粒中重金属的积累。研究认为,在污染农田管理上应控制重污染水稻秸秆还田,在秸秆还田的同时适量配施石灰。     

长期施用猪粪和化肥对稻田土壤Cu、Zn和Cd含量及有效性的影响

为研究有机肥与化肥处理下稻田土壤Cu、Zn、Cd含量之间的差异,并探明关键影响因子,本研究利用持续了35 a的长期定位试验,分析了土壤重金属全量及有效态、土壤理化性质和水稻产量,并利用多种统计分析方法研究了猪粪组和化肥组土壤Cu、Zn和Cd与土壤理化指标之间的关系。结果表明：与对照（不施肥）相比,长期施用猪粪使土壤Cu、Zn、Cd全量和有效态含量分别提高了134%~239%、57%~124%、58%~171%和191%~380%、285%~811%、61%~184%,并显著提升了土壤有机质（SOM）、阳离子交换量（CEC）及氮磷养分含量;而化肥处理对土壤重金属全量及有效态含量无显著影响,对土壤理化指标的提升相对较小。冗余分析（RDA）发现,猪粪组土壤全氮（TN）、CEC和速效磷（AP）分别解释了重金属方差变异的89.1%、6.4%和2.0%,化肥组土壤pH和全磷（TP）分别解释了方差变异的45.0%和22.2%,达到显著水平。进一步通过偏最小二乘路径模型（PLS-PM）分析发现,猪粪对重金属有效态的贡献远大于化肥,主要通过影响土壤重金属全量和CEC从而影响重金属有效性,其路径系数分别为0.621 7和0.295 3,均达到显著水平。猪粪组土壤重金属与理化指标之间由于“同源”关系呈显著正相关,而化肥组两者的关系受水稻生长活动等因素影响较大。研究表明,长期施肥可以通过调控土壤理化指标等影响重金属有效性,施用猪粪进行稻田土壤培肥的同时,需要注意土壤重金属的累积风险。