添加化学改良剂对海南岛砖红壤中铅的化学形态与转化的影响

采用土培试验和连续提取-原子吸收分光光度法,研究了海南岛花岗岩砖红壤中重金属Pb的6种形态(水溶态Pb、交换态Pb、碳酸盐结合态Pb、铁锰氧化物结合态Pb、有机质结合态Pb和残余态Pb)、外源Pb污染对土壤Pb形态的影响以及化学修复剂磷、钙、硫对土壤Pb形态的影响.结果表明,在供试原土壤中,重金属Pb的化学形态以结合态和残余态为主,土壤有效态Pb含量较低,其中:残余态Pb有机质结合态Pb铁锰氧化物结合态Pb碳酸盐结合态Pb交换态Pb水溶态Pb,说明土壤Pb的环境风险较低.当外源Pb以离子态污染土壤时,土壤中6种形态Pb的含量均有明显上升,且随时间推移,外源Pb污染土壤中Pb的化学形态发生了连续变化,有:水溶态Pb和交换态Pb的比例持续下降,碳酸盐结合态Pb和铁锰氧化物结合态Pb的比例持续上升,有机质结合态Pb和残余态Pb的比例则有先升后略有下降再趋于稳定的趋势;土壤中Pb主要以铁锰氧化结合态累积,并有:铁锰结合态Pb残余态Pb有机态Pb碳酸盐结合态Pb交换态Pb水溶态Pb的趋势.向污染土壤施加化学改良剂过磷酸钙、硫化钠和石灰,能显著降低水溶态Pb和交换态Pb的含量,可使有机结合态Pb、碳酸盐结合态Pb和铁锰氧化物结合态Pb含量下降,而残余态Pb有增加的趋势.化学改良剂的加入可使土壤Pb的有效态含量降低、活性下降,从而可抑制重金属Pb由土壤向植物体系的迁移,有利于植物安全生产.     

改良剂对Pb污染土壤中Pb形态及植物有效性的影响

通过盆栽试验和土壤连续浸提-原子吸收法探讨了过磷酸钙、石灰、硫化钠对Pb污染土壤中Pb存在的6种化学形态(水溶态、可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机物结合态和残渣态)及植物有效性的影响.结果表明,改良剂对水溶态Pb修复的效果:硫化钠＞石灰＞过磷酸钙;对交换态Pb的修复效果:石灰＞过磷酸钙＞硫化钠;对碳酸盐结合态Pb修复效果:石灰＞硫化钠＞过磷酸钙;对铁锰氧化态Pb的修复效果:过磷酸钙＞硫化钠＞石灰;对有机结合态与残渣态Pb的修复效果:硫化钠＞石灰＞过磷酸钙.改良剂的施加可使土壤Pb的有效态含量降低、活性下降,抑制了Pb在土壤-植物体系的迁移,从而有利于植物安全生产.     

不同改良剂处理对玉米生长和重金属累积的影响

采用土壤盆栽实验研究不同改良剂对玉米吸收和积累重金属的影响.结果表明,大多数改良剂处理均显著地提高玉米的地上部鲜重和总鲜重.添加改良剂可显著地降低土壤Cd、Pb、Cu和Zn的有效态含量.与CK处理相比,添加不同改良剂导致土壤有效态Cd含量降低4.8％～16.5％,有效态Pb含量降低10.6％～15.5％,有效态Cu含量降低4.5％～26.7％和有效态Zn含量降低2.8％～7.6％,其中骨炭、骨炭+赤泥和Al2(SO4)3改性骨炭处理降低效果最明显.改良剂的添加对玉米吸收和积累Cd、Pb、Cu和Zn产生不同程度的影响.与对照相比,不同改良剂处理均显著地降低玉米叶片中的Cd含量27.5％～62.2％,骨炭+赤泥、海泡石、沸石和天然骨炭处理分别降低玉米茎中Pb含量46.7％、55.6％、59.0％和74.0％.同样,改良剂对玉米植株Cu和Zn含量的影响也表现出相类似的规律.玉米转运重金属也受改良剂添加的影响.     

不同钝化剂及其组合对玉米（Zea mays）生长和吸收Pb Cd As Zn影响研究

选取硅藻土、生物炭、沸石粉、石灰及其组合开展田间试验,研究它们对玉米(Zea mays)生长、玉米籽粒吸收Pb、Cd、As、Zn与土壤有效态Pb、Cd、As、Zn的影响。结果表明,除石灰粉外,施用其他3种钝化剂及其组合均能促进玉米生长,增加玉米株高、叶面积和生物量,显著提高玉米产量。4种钝化剂及其组合可升高土壤的p H值和降低土壤中的有效态Pb、Cd、As、Zn含量,与CK处理相比,施用不同改良剂导致土壤有效态Pb降低6.82%~20.46%,有效态Cd降低12.76%~28.28%,有效态As降低26.89%~48.74%,和有效态Zn降低13.88%~28.95%,其中BZD(生物炭+沸石粉+硅藻土)处理降低效果最明显,BLD(生物炭+石灰粉+硅藻土)处理次之;4种钝化剂及其组合都能降低玉米籽粒对Pb、Cd、As、Zn的吸收,其中BZD处理能明显降低玉米籽粒中Pb、Cd、As、Zn含量,较对照分别降低47.71%、95.00%、90.90%、31.41%。在原位钝化修复镉-砷-锌复合污染农田土壤时,BDZ组合的施用效果最佳。     

不同剂量尿素、硫酸铵处理对土壤Pb、Zn、Cd形态分布的影响

以土为研究对象,对不同剂量尿素、硫酸铵施入后土壤重金属Pb、Zn、Cd形态分布随时间的变化规律进行研究。结果表明,Pb污染土壤p H值逐渐降低,28 d后达到稳定,土壤p H值由原土样的7.87降至7.15左右;Zn污染土壤p H值先降低后升高,在28 d时降为最低,p H值为7.22;Cd污染土壤p H值逐渐降低,42 d后达到稳定。交换态Pb、Cd所占比例先降后升,而Zn先升后降,且交换态Pb所占比例与土壤p H值呈显著负相关。碳酸盐结合态Pb、Zn、Cd与土壤p H值呈明显正相关,且Cd呈先降后升的趋势。铁锰氧化物结合态Cd与土壤p H值呈显著负相关,而Pb、Zn与土壤p H值无明显关系,其中Zn、Cd均先降后升。有机结合态Pb、Zn、Cd所占比例在35 d内均与土壤p H值呈正相关,35 d后比例骤然增加,且其变化与土壤p H值无显著关系。残渣态Pb、Zn、Cd均先升后降,且与土壤p H值无明显关系。尿素及硫酸铵施入重金属污染土后,短期内约28 d对土壤Pb、Zn、Cd起钝化作用,Pb、Zn、Cd最高钝化量分别为各自总量的11.82%、11.44%、50.00%以上。     

赤泥、骨炭和石灰对玉米吸收积累As、Pb和Zn的影响

为探索添加剂(赤泥、骨炭和石灰)对土壤重金属的钝化效果,筛选有效的土壤重金属钝化剂,在温室条件下通过土壤盆栽试验研究赤泥、骨炭和石灰对玉米吸收积累Pb、Zn和As的影响.结果表明,施用不同的改良剂均显著地提高了玉米地上部生物量,其中5％骨炭处理玉米地上部生物量最大,比对照处理提高5.3倍.污染土壤中施用不同的改良剂(5％赤泥、5％骨炭、5％石灰、2.5％赤泥+2.5％骨炭),可导致玉米地上部Pb和Zn含量分别比对照降低70.9％～89.1％和78.3％～89.7％,根部Pb和Zn含量分别降低50.0％～67.5％和91.0％～94.3％.应用改良剂对玉米植株As含量影响不一样,与对照处理相比,5％赤泥和2.5％赤泥+2.5％骨炭处理显著地降低了玉米地上部和根部的As含量,而5％骨炭和5％石灰处理显著地提高了玉米地上部的As含量.不同的改良剂应用均显著地降低土壤中Pb和Zn的植物有效态含量,提高土壤中As的植物有效态含量.研究结果表明赤泥、骨炭和石灰是较具有潜力的修复重金属污染酸性土壤的改良剂,为重金属污染土壤钝化修复提供了新材料.     

改良剂对复合污染土壤重金属形态的影响

通过室内培养试验,研究粉煤灰、石灰和改性污泥3种改良剂对铜矿区污染土壤重金属的钝化效果和作用机理。结果表明,3种改良剂均可有效地钝化土壤中的Cu,使土壤重金属的TCLP浸出质量分数降至国际标准以下,其作用效果依次为石灰粉煤灰改性污泥。两种碱性物质显著提高土壤p H,通过吸附和共沉淀作用将交换态和碳酸盐结合态Cu转化为铁锰氧化物结合态和残渣态。改性污泥通过络合和配位作用提高土壤Cu有机结合态和残渣态的比例。     

2种生物炭对复合污染土壤中重金属形态的影响

采用五步连续提取法研究了2种生物炭对复合污染土壤中Cu、Pb、Zn和Cd的化学提取态的影响。结果表明,施加2种生物炭后,土壤中4种重金属生物有效态的含量均下降。对照处理中4种重金属主要以残渣态的形式存在,其中Zn、Pb、Cd和Cu所占的比例分别为79.0%、77.5%、75.0%和63.0%。施加猪粪生物炭后,Zn、Pb和Cd水溶态与交换态占总含量的比例下降,Pb、Cu和Cd的残渣态所占比例增加。施加稻壳生物炭后,Pb和Cd的残渣态所占比例增加,碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、水溶态与交换态比例均下降;Zn和Cu的碳酸盐结合态比例下降,残渣态比例增加。添加猪粪生物炭和稻壳生物炭后Pb、Cu的残渣态比例分别增加了8.4%、5.8%和7.9%、9.5%;表明添加2种生物炭可以降低Pb、Cu的有效性,但比例相差不大。     

外源镉铅铜锌在土壤中形态分布特性及改性剂的影响

采用盆栽、田间试验及连续浸提分组方法，研究了外源Cd、Pb、Cu、Zn在土壤中的形态分布规律及石灰 钙镁磷肥施用对重金属形态分布的影响。研究结果表明，原状土中Cd主要以有机结合态为主，外源Cd污染土主要以残渣态和交换态为主。原状土中Pb、Cu、Zn主要以残渣态为主，而外源重金属Pb、Cu、Zn在土壤中主要以铁锰氧化物结合态为主。外源重金属土 石灰和钙镁磷肥后使土壤中的交换态Cd、Pb、Cu、Zn下降，而碳酸盐结合态Cd、Pb、Cu、Zn含量增加。pH提高，使土壤重金属的有效态含量下降，pH降低使重金属有效态含量增加。     

钝化剂对铅锌尾矿砂中重金属的固化作用

铅锌尾矿砂重金属含量高,对环境危害大。为了减缓铅锌尾矿砂的重金属污染风险,采用室内培养实验方法,在铅锌尾矿砂中添加油菜秸秆、芒草秸秆、水稻秸秆、石灰和磷酸一铵等钝化剂,并通过DTPA及Tessier连续提取铅、锌、镉的化学形态,评价钝化剂对铅、锌、镉的移动性和生物有效性的影响。结果表明,油菜秸秆、芒草秸秆、水稻秸秆、石灰和磷酸一铵均显著地降低Cd的生物有效性及其迁移能力;磷酸一铵、油菜秸秆均能有效地降低尾矿砂中Pb的生物有效性及其迁移能力,尤其是磷酸一铵有极显著的效果;油菜秸秆、芒草秸秆、水稻秸秆和磷酸一铵均能有效地降低尾矿砂中Zn的生物有效性及其迁移能力。尾矿砂中DTPA态Cd、Zn与交换态、碳酸盐结合态Cd、Zn极显著正相关,DTPA态Pb与碳酸盐结合态Pb极显著正相关。从Pb、Cd、Zn生物有效态含量的减少方面考虑,油菜秸秆和磷酸一铵是较好的铅锌尾矿砂原位钝化剂。     

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。     

不同改良剂对铬胁迫下土壤—小白菜系统的影响

本研究以小白菜为材料,采用盆栽试验研究了石灰、活性炭及石灰+活性炭处理对铬胁迫下小白菜铬吸收量及对铬污染土壤中铬形态分布的影响,旨在阐明改良剂抑制重金属铬对小白菜的毒害作用机理。其研究结果表明:(1)在铬污染土壤中,小白菜不同部位铬含量顺序依次为根>叶>叶柄,改良剂能有效抑制小白菜对土壤中铬的吸收,不同改良剂在不同铬处理下对小白菜吸收铬的抑制效果不同。(2)形态提取分析表明,施用改良剂处理使土壤铬的水溶态、可交换态和碳酸盐结合态减少,而有机结合态和残渣态增加,从而降低小白菜对土壤中铬的吸收。     

酸性耕作土壤中Zn、Cd、Cu、Co、Ni和Pb的形态

采用连续提取法研究了福建省酸性耕作土壤中Zn、Cd、Cu、Co、Ni和Pb的形态分布及其影响因素.结果表明,各元素水溶态和交换态所占比例均很小,Zn、Co、Ni和Pb均以残渣态和铁锰氧化物结合态为主,Cu以残渣态和有机结合态为主,Cd以碳酸盐结合态与专性吸附态、铁锰氧化物结合态和交换态为主.相关分析表明,土壤理化性质对重金属形态有较大影响,但影响程度因元素而异.Zn、Ni和Co的形态受游离氧化铁、阳离子交换量和粘粒含量的影响较大;Cd和Pb的形态受土壤pH、游离氧化铁和粘粒含量的影响较大;Cu的形态与土壤粘粒含量呈较显著相关.     

石灰及其后效对玉米吸收重金属影响的田间实例研究

通过田间试验方法,研究了在铅锌矿废水污染的土壤上施用石灰1 a后,继续施用石灰和石灰后效处理对后续第1、2季低累积玉米(Zea mays)的产量以及重金属Cd、Pb、Zn 和Cu 含量的影响,并分析了土壤pH、土壤DTPA 提取态重金属含量和土壤重金属全量的变化.结果表明,连续施用石灰和石灰后效均显著提高玉米产量,其中连续施用石灰处理效果最佳,第1 季籽粒产量是对照(无石灰)的6 倍,第2 季是对照的3.8倍.与对照相比,连续施用石灰处理显著降低了2 季玉米籽粒Cd、Pb、Zn 和Cu 含量,石灰后效只能降低第2 季玉米茎叶Cd、Pb 和Cu 含量,而籽粒Cd、Pb 含量与对照相比略有升高,说明石灰后效能维持一年半左右.对照处理土壤Cd和Zn 全量显著低于石灰处理,可能是土壤中Cd 和Zn 随着雨水的淋洗向下层迁移造成的.施用石灰可防止Cd 和Zn对地下水的污染.     

矿物改良剂对污染土壤中重金属多目标有效性的影响

通过培养试验比较研究磷灰石、农用石灰、坡缕石、钙镁磷肥、沸石和氢氧化铁等6种矿物改良剂对酸性和石灰性等2种污染土壤中重金属的稳定性及其可溶性、植物有效性和生物可接受性的影响。吸附和解吸试验表明,6种矿物改良剂本身对Cd、Cu、Zn和Pb等4种重金属均有强烈的吸持作用,吸持率在97.2%以上;2次解吸后被保留在矿物上的重金属比例仍在96.8%以上。施用改良剂后,土壤中交换态重金属逐渐向碳酸盐结合态、氧化物结合态和残留态转化,但不同改良剂的转化方式和程度有较大差异。施用改良剂对降低土壤中水溶性重金属的效果最为明显,其次为植物有效态重金属,但降低生物可接受态重金属的效果较弱。酸性土壤上施用改良剂的效果明显高于石灰性土壤。总体上,各类改良剂在降低水溶性重金属的效果上较为相似,以施用钙镁磷肥、坡缕石或磷灰石为佳;在降低植物有效性重金属的效果上因重金属种类不同有所差异,Cd以施用钙镁磷肥为佳,Cu以施用坡缕石为佳,Zn以施用钙镁磷肥或坡缕石为佳,Pb以施用农用石灰、磷灰石或坡缕石为佳。施用氢氧化铁、沸石和钙镁磷肥对生物可接受态重金属有一定的降低作用。     

不同改良剂对铅锌尾矿污染土壤中灯心草生长及重金属积累特性的影响

通过盆栽试验研究了铅锌尾矿污染土壤上施用钙镁磷肥、海泡石、碳酸钙和有机肥等4种改良剂对灯心草生长发育和产量以及重金属元素Cu、Cd、Pb、Zn积累特性的影响,并分析了施用改良剂后土壤pH值和土壤中有效态重金属含量的变化。结果表明,与对照比较,不同改良剂及其不同施用水平均能不同程度地提高土壤pH值,降低土壤中有效态重金属含量,从而显著地抑制了Cu、Cd、Pb向灯心草地上部的转移,降低了重金属在灯心草地上部植株中的积累,改善了灯心草的生长和发育,增产效果达到极显著水平(P<0.01)。改良剂的施用显著地抑制了灯心草地下部对Cd、Pb、Zn的积累,但对Cu则表现出促进作用。改良剂的不同处理间存在显著差异。总体来看,当土壤中钙镁磷肥、碳酸钙、海泡石和有机肥施用量分别为80、40、40、80g·kg-1时改良效果最佳。     

土荆芥和蚕豆/玉米间作系统中Pb、Cd、Zn的累积特征研究

为探索污染土壤边生产边修复技术的可行性,通过盆栽试验,采用植物修复的方法,将超富集重金属的植物土荆芥(Chenopodium ambrosioides L.)和农作物玉米/蚕豆间作在污染的土壤中,研究了土荆芥和蚕豆、玉米间作对植物吸收积累Pb、Cd和Zn的影响。结果表明:与单作相比,间作使土荆芥生物量提高了134%~217%,玉米生物量提高了100%~124%,蚕豆生物量提高了1.7%~5.6%。间作后土荆芥体内Pb含量增加了10%~85%,Cd含量增加了21%~134%,土壤有效态Pb、Cd含量增加了11%~19%,土荆芥的Pb、Zn转运系数都增加,Cd转运系数降低;与土荆芥间作后,玉米Pb含量降低了17%~33%,Zn含量降低了10%~34%,蚕豆Pb含量降低了27%~35%,Zn含量降低了5%~34%,根际土壤有效态Pb、Cd和Zn含量降低了2.5%~22.7%,玉米、蚕豆的Pb、Cd和Zn的转运系数均显著降低。研究结果表明:土荆芥和蚕豆、玉米间作促进了土荆芥对土壤中Pb、Cd和Zn的吸收和积累,同时抑制了作物体对重金属的吸收。     

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。     

不同改良剂对Cd污染土壤及水稻Cd吸收转运的影响

本研究以位于浙江省金华市某村农田重金属Cd轻度污染土壤为研究对象,以不添加改良剂为对照(CK),比较石灰类调理剂、甲壳素、生物炭等3种改良剂对水稻安全生产的影响。结果显示,不同改良剂处理提高了土壤pH值和有机质含量,但无显著变化;且均降低土壤中有效态Cd含量,其中生物炭和石灰类调理剂处理有效态Cd下降最显著,与对照相比分别降低了10.32%和8.29%。石灰类调理剂处理对水稻体内各部位的富集系数及转运系数均表现出最低。石灰类调理剂及生物炭用量在1 200 kg·hm^-2和2 250 kg·hm^-2下,可使稻谷籽粒(糙米)中的Cd含量控制在食品安全国家标准的限量以内。综上所述,石灰类调理剂处理对Cd污染农田土壤治理效果最好。     

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。