不同螯合剂强化青葙修复土壤镉污染的效应

【目的】研究6种螯合剂对土壤可提取态镉(Cd)含量及青葙吸收富集Cd的影响,筛选出青葙富集Cd的最佳螯合剂及其最佳浓度,为提高青葙对Cd污染土壤的修复能力提供理论参考。【方法】采用盆栽试验,以青葙为Cd修复植物,在总Cd含量为5.72 mg/kg、可提取态Cd含量为2.62 mg/kg的土壤中,分别加入浓度梯度为0(对照)、1.0、2.5、5.0、8.0和10.0 mmol/kg的6种螯合剂(苹果酸、柠檬酸、酒石酸、草酸、腐殖酸和EDTA),分析不同处理的土壤可提取态Cd含量、青葙生物量及青葙各部位对Cd的富集量。【结果】除腐殖酸外,加入不同浓度的螯合剂后,土壤可提取态Cd含量均高于对照组,加入10.0 mmol/kg柠檬酸时土壤可提取态Cd含量(3.18±0.29 mg/kg)最高,比对照组增加22.8%。在土壤中添加不同浓度的EDTA后,青葙幼苗干枯死亡;加入不同浓度的酒石酸、苹果酸、柠檬酸和草酸后,青葙根、茎、叶的Cd含量均有所增加,其中以5.0 mmol/kg柠檬酸处理青葙叶片中的Cd含量(143.00±14.60 mg/kg)最高,为对照组的2.74倍。添加5.0 mmol/kg的酒石酸、苹果酸、柠檬酸和草酸后,青葙根、茎、叶的生物量均低于对照组,其中柠檬酸和草酸处理对青葙生长的抑制作用较小,生物量较高,且该浓度下柠檬酸处理青葙对Cd的提取总量(0.199±0.006 mg/株)最高。【结论】不同螯合剂种类及浓度强化青葙修复土壤Cd污染的效应存在差异,其中以添加5.0 mmol/kg柠檬酸的螯合效果最佳。     

模拟杉木凋落物源有机酸对南方红壤磷的持续释放效应

为模拟杉木凋落物源低分子有机酸对杉木林下土壤中磷的活化和持续释放作用,采用化学浸提法,以外源有机酸(草酸、丙二酸、苹果酸、柠檬酸及其混合酸)和南方红壤为研究材料,设置不同浓度有机酸溶液处理,对南方红壤进行一次性浸提和多次连续浸提.结果表明:在一次性浸提条件下,各类有机酸对土壤磷释放量皆随浓度的上升而上升;2 mmol·L~(-1)浓度处理下各类有机酸对土壤磷释放作用表现为混合酸草酸≈柠檬酸丙二酸苹果酸;4、8 mmol·L~(-1)浓度处理下各类有机酸对土壤磷释放作用表现为草酸≈混合酸丙二酸≈柠檬酸苹果酸.通过6次连续浸提,各类有机酸在2 mmol·L~(-1)浓度处理下对土壤磷的释放量表现为先上升后下降的变化趋势;8 mmol·L~(-1)浓度处理对土壤磷的释放量表现为持续下降的变化趋势.不同种类和浓度的有机酸对土壤磷的释放量与其p H呈负相关,与其离子活度呈正相关.     

EDTA及低分子量有机酸对土壤Cd活性的影响研究

利用模拟Cd浓度为10 mg·kg-1的污染土壤研究了EDTA及柠檬酸、酒石酸、草酸3种低分子量有机酸对于棕壤、潮土、褐土中Cd的活性影响.结果显示,EDTA及3种低分子量有机酸对棕壤中Cd的活化能力依次为EDTA>柠檬酸>草酸>酒石酸, 活化效率最大可达91%、71%、48%和45%;对潮土和褐土中Cd的活化能力依次为EDTA>柠檬酸>酒石酸>草酸,活化效率最大可达87%、55%、2.5%、1.3%和90%、35%、3.9%、2.9%.EDTA及3种低分子量有机酸对Cd的总体活化趋势随浓度的增大而增大,最佳活化浓度出现在10～30 mmol·L-1之间,3种土壤中对棕壤Cd的活化效果明显好于潮土和褐土.     

低分子有机酸对贵州黄壤龙葵吸收镉的影响

[目的]探讨低分子有机酸对龙葵吸收镉(Cd)的影响,以期为提高贵州地区黄壤重金属污染的植物修复效率提供科学依据.[方法]采用盆栽试验种植龙葵,待龙葵生长60 d后,将不同浓度的低分子有机酸(柠檬酸、苹果酸和酒石酸)及其复合处理(柠檬酸+苹果酸、柠檬酸+酒石酸)以溶液形式加入土壤,以添加500 mL去离子水为对照(CK),1个月后收获植株样品并采集土壤样品,分析不同处理对龙葵生长及吸收转运重金属Cd的影响.[结果]柠檬酸添加量为2.5 mmol/kg时龙葵单株生物量最高,较CK显著增加6.75%(P<0.05,下同),其他处理的生物量均低于CK.3种有机酸均能强化龙葵根、茎、叶和果实对Cd的吸收,表现为苹果酸>酒石酸>柠檬酸,各部位的Cd含量表现为叶>茎>根>果实,且均在苹果酸添加量为5.0 mmol/kg时达最大值,分别为CK的1.68、1.53、1.21和1.32倍.添加2.5 mmol/kg酒石酸和5.0 mmol/kg苹果酸时龙葵对Cd的累积量较高,二者显著高于其他处理.添加柠檬酸、苹果酸和酒石酸均能提高龙葵对Cd的转移和富集能力,作用表现为苹果酸>酒石酸>柠檬酸,其中,添加5.0 mmol/kg苹果酸时龙葵对Cd的富集系数最大,为12.81.相对于单一有机酸处理,复合有机酸处理对龙葵富集Cd的能力无明显优势.[结论]添加适当浓度的柠檬酸、苹果酸和酒石酸均能提高龙葵各部位对Cd的吸收及土壤Cd从地下向地上部转移的能力,促进龙葵对Cd的转移和富集;其中苹果酸添加量为5.0 mmol/kg时,龙葵对Cd的累积量相对较高且富集系数最大,对土壤中Cd的植物修复效果最好.     

低分子有机酸对土壤中镍的活化作用研究

通过低分子有机酸对土壤的浸提和淋溶,研究草酸、酒石酸、柠檬酸对镍的活化作用以及对土壤pH的影响.结果表明,低浓度有机酸能显著降低土壤pH,降低幅度随有机酸浓度的升高而增加,其中柠檬酸对土壤pH的影响最大,20 mmol/kg的添加量使土壤pH从8.77降低至6.93;不同的有机酸对镍的活化能力相差较大,但均随有机酸浓度的增加而增强,5～20 mmol/L草酸和酒石酸对镍的活化能力较弱,活化率不到0.70％,而柠檬酸对镍的活化能力较强,其中20 mmol/L的柠檬酸对镍的活化率达7.30％;有机酸的淋溶降低了土壤pH,柠檬酸降低幅度最大,其次为酒石酸和草酸;不同有机酸对镍的溶出有所不同,其中草酸和酒石酸对镍的溶出率较低,而柠檬酸溶出率达6.25％.     

低分子有机酸/盐对复合污染土壤中Cd、Pb有效性的影响

模拟森林凋落物淋洗液中草酸/盐和柠檬酸/盐浓度范围,研究了不同浓度草酸/盐和柠檬酸/盐溶液对复合污染土壤中镉(Cd)、铅(Pb)有效性的影响及机制。结果表明:草酸/盐、柠檬酸/盐均促进腐殖质层(A1)和淀积层(B)土壤中Cd、Pb的活化释放,以浓度5.0mmol·L-1时释放效果最显著,且对Pb的释放效应强于Cd。低分子有机酸盐对Cd、Pb的释放效率强于同浓度的相应有机酸,即草酸/盐强于草酸、柠檬酸/盐强于柠檬酸,低分子有机酸/盐类物质促进重金属释放的主要机理在于有机酸阴离子反应。同浓度草酸/盐和柠檬酸/盐对Cd、Pb有效性的影响,表现为柠檬酸/盐强于草酸/盐,即柠檬酸强于草酸,柠檬酸/盐强于草酸/盐,这与2种低分子有机酸的化学结构、离解常数及其和重金属形成络合物的稳定性大小有关。几种浸提剂对A1层土壤Cd、Pb的活化释放效应明显高于B层。     

低分子有机酸淋溶对土壤中重金属Pb Cd Cu和Zn的影响

采用原状土柱进行模拟淋溶试验,比较研究了3种低分子有机酸条件对土壤中重金属Pb、Cd、Cu和Zn的影响,以及HPO2-4对低分子有机酸淋溶土壤中重金属的影响.结果表明,3种低分子有机酸淋溶液对供试土壤中Pb、Cd、Cu和Zn都具有解吸作用.相同低分子有机酸浓度淋溶条件下,在对Pb和Cd的淋溶中,各低分子有机酸能力大小顺序为柠檬酸>酒石酸>草酸;Cu的解吸顺序为柠檬酸>草酸>酒石酸;Zn的解吸顺序为酒石酸>柠檬酸>草酸.低分子有机酸浓度的增加有利于对土壤中重金属的解吸.重金属形态分析结果表明,土壤中重金属的解吸部分主要来自水溶态、可交换态和碳酸盐结合态3种形态,淋溶过程与重金属的形态分布情况有关.HPO2 4的加入对解吸过程产生抑制作用.     

植物根系分泌物对铅锌尾矿污染土壤中重金属的活化效应

植物分泌的低分子量有机酸通过形成可溶性络合物而增加重金属元素在根际土壤的移动性。本文对根际分泌物如柠檬酸、酒石酸、草酸、琥珀酸、天冬氨酸、谷氨酸对铅锌矿尾砂及其废水污染土壤中Pb、Zn、Cd、Cu的溶解性影响进行实验 ,证明16mmol/L的有机酸和氨基酸对土壤中重金属Pb、Zn、Cd、Cu具有较强的活化效应 ,其中柠檬酸、酒石酸和草酸的活化能力最强。     

外源有机酸对土壤pH值、酶活性和Cd迁移转化的影响

为了筛选植物修复土壤Cd污染适宜的外源有机酸,采用盆栽试验,在温室内以油菜为试验材料,在模拟重度Cd污染的土壤(原土Cd含量为0.838 mg·kg~(-1),人工喷洒CdCl_2水溶液,制备成Cd含量为4.838 mg·kg~(-1)的试验土)中加入5种有机酸:乙酸、草酸、柠檬酸、苹果酸和酒石酸,设置6个浓度:1、2、3、4、5、6 mmol·kg~(-1),以不加有机酸为对照(CK),测定了油菜收获时的土壤pH值、酶活性和油菜干物质量以及Cd累积量,并分析了土壤理化指标与土壤Cd形态之间的关系。结果表明:1、3、4、5、6 mmol·kg~(-1)乙酸处理,4、5、6 mmol·kg~(-1)柠檬酸处理,3 mmol·kg~(-1)苹果酸处理,3、6 mmol·kg~(-1)酒石酸处理可显著增大土壤pH值(P0.05),草酸处理pH值与CK差异不显著;但施加有机酸对土壤酶活性的影响不明显。1、4、6 mmol·kg~(-1)乙酸处理显著提高了油菜地上部干物质量,1、6 mmol·kg~(-1)乙酸处理根干物质量较CK增加了1倍以上,差异显著(P0.05),4、6 mmol·kg~(-1)苹果酸处理根干物质量较CK显著增加了77.13%和88.30%(P0.05),其余处理与CK差异不显著。1 mmol·kg~(-1)乙酸处理地上部Cd累积量较CK增加了51.52%,2mmol·kg~(-1)草酸处理根系Cd累积量较CK增加了1.58倍,1 mmol·kg~(-1)柠檬酸处理地上部+根系Cd吸收总量高于CK,差异均显著(P0.05);增加苹果酸量有利于提高根系Cd吸收总量,1、2 mmol·kg~(-1)酒石酸处理也提高了根系Cd累积量,但与CK差异均不显著(P0.05)。施加乙酸时,土壤pH值与铁锰氧化物结合态Cd和土壤总Cd显著负相关,施加柠檬酸时,土壤pH值与碳酸盐结合态Cd和试验结束时土壤中的总Cd量显著正相关,施加苹果酸时土壤pH值与可交换态Cd显著正相关,其余处理土壤pH值与Cd形态相关性不显著。在碱性土上种植油菜,施加5种有机酸均会增大收获时土壤的pH值,且不同有机酸施加量对土壤Cd形态的影响不同。5种有机酸中乙酸最有利于提高油菜干物质量和油菜Cd累积量。     

低分子量有机酸对石灰性潮土磷吸附与解吸的影响

采用磷的平衡吸附与解吸方法，模拟缺磷胁迫条件下植物根系分泌的有机酸种类和数量，研究了草酸、柠檬酸、苹果酸、酒石酸、乙酸5种有机酸对石灰性潮土磷吸附的影响，并以作用能力较强的草酸为代表，研究了有机酸对石灰性潮土磷吸附和解吸的影响。结果表明：（1）中性条件下供试有机酸均能不同程度的降低石灰性潮土对磷的吸附，作用强弱依次为草酸、柠檬酸＞苹果酸、酒石酸＞乙酸。（2）有机酸使土壤对磷吸附的降低效应随着有机酸浓度和有机酸与磷浓度比的增加而增加。（3）石灰性潮土在草酸体系中所吸附的磷容易被中性盐解吸，有机酸对土壤吸附磷的解吸有一定的促进作用。     

低分子量有机酸对黑碳吸附Pb Cd的影响

为探讨低分子量有机酸对黑碳吸附重金属离子的影响,由玉米秸秆燃烧物提取黑碳,用平衡吸附技术研究了有机酸对黑碳吸附铅(Pb2+)和镉(Cd2+)的影响。结果表明:柠檬酸和酒石酸在浓度低于10 mmol.L-1时能促进黑碳对Pb2+的吸附,且柠檬酸的促进作用强于酒石酸;草酸和水杨酸则抑制黑碳对Pb2+的吸附,草酸的抑制作用强于水杨酸;柠檬酸、酒石酸和草酸在浓度低于400 mmol.L-1时能促进黑碳对Cd2+的吸附,促进作用为柠檬酸>酒石酸>草酸;浓度低于4 mmol.L-1的水杨酸也能促进黑碳对Cd2+的吸附;当有机酸促进Pb2+和Cd2+吸附时,随有机酸浓度的提高,Pb2+和Cd2+的吸附量先升高后下降,且有机酸对黑碳吸附重金属离子的影响随有机酸和重金属离子的特性而异。     

低分子有机酸对淹水土壤磷释放动力学的影响

采用室内模拟淹水方法研究了不同浓度的草酸、柠檬酸、酒石酸对三峡库区典型土壤-紫色潮土磷释放动力学的影响.研究结果表明:3种有机酸能明显促进土壤磷的释放,不同有机酸活化土壤磷的能力大小为草酸＞柠檬酸＞酒石酸;土壤磷释放与有机酸浓度的关系,可用一次线性方程来描述,根据所建立的模型可对不同浓度、不同种类有机酸影响消落区土壤水污染风险进行定量评估.淹水过程中有机酸对土壤磷的释放量与土壤铁的释放量之间呈显著正相关,不同有机酸在浓度为10 mmol/L时对Fe的释放能力的大小为柠檬酸＞草酸＞酒石酸.有机酸影响土壤磷的释放是酸溶解作用和与金属离子络合反应共同作用的结果.淹水可使上覆水pH值逐渐上升.加入有机酸能显著降低土壤pH,原因是其质子的离解.微酸性或微碱性都有利于磷释放,中性条件下,土壤磷的吸附能力增强,释放能力减弱.     

低分子有机酸对淹水土壤磷释放动力学的影响

采用室内模拟淹水方法研究了不同浓度的草酸、柠檬酸、酒石酸对三峡库区典型土壤-紫色潮土磷释放动力学的影响.研究结果表明：3种有机酸能明显促进土壤磷的释放,不同有机酸活化土壤磷的能力大小为草酸＞柠檬酸＞酒石酸;土壤磷释放与有机酸浓度的关系,可用一次线性方程来描述,根据所建立的模型可对不同浓度、不同种类有机酸影响消落区土壤水污染风险进行定量评估.淹水过程中有机酸对土壤磷的释放量与土壤铁的释放量之间呈显著正相关,不同有机酸在浓度为10 mmol/L时对Fe的释放能力的大小为柠檬酸＞草酸＞酒石酸.有机酸影响土壤磷的释放是酸溶解作用和与金属离子络合反应共同作用的结果.淹水可使上覆水pH值逐渐上升.加入有机酸能显著降低土壤pH,原因是其质子的离解.微酸性或微碱性都有利于磷释放,中性条件下,土壤磷的吸附能力增强,释放能力减弱.     

不同活化剂对铜冶炼厂污染土壤中铜的活化

采用等浓度的不同有机酸、有机盐、人工螯合剂和不同pH水溶液活化污染土中铜,研究比较了各有机活化剂与不同pH水溶液的活化能力与活化特性。结果表明,四种有机酸活化量排序在不同污染程度土中稍有不同,在2号土(污染较重)中为柠檬酸>草酸>酒石酸>DL-苹果酸;在1号土(污染较轻)中为草酸>柠檬酸>酒石酸>DL-苹果酸。而有机盐的活化量在不同污染程度土中排序一致,即EDTA>柠檬酸三钠>草酸钠>酒石酸钾钠。另外,所有有机酸的活化能力都比其相应的盐大。不过同是活化量大的草酸、柠檬酸和EDTA,它们的活化特性不一样,EDTA属于速效型强活化剂,草酸属于缓效型强活化剂,而柠檬酸在2号土中表现为速效型,在1号土中表现为缓效型。pH1、pH2、pH13、pH14的水溶液活化量较大,pH2的水溶液在2号土中活化效果良好,而在1号土中与其它pH值溶液一样,由于土壤的缓冲作用,滤液的pH均趋于中性,铜的活化效果不明显。     

有机酸和FeCl3复合浸提修复Cd、Pb污染农田土壤的研究

采用振荡浸提方法,研究了有机酸(柠檬酸、酒石酸)与Fe Cl3复合浸提对Cd、Pb污染农田土壤重金属的去除效果和影响因素,测定了浸提前后土壤中重金属形态和浸提液中常量元素含量。结果表明,柠檬酸(100 mmol·L-1)和Fe Cl3(20 mmol·L-1)复合浸提,对土壤中Cd、Pb的去除效率分别达到了40.7%和20.9%,酒石酸(100 mmol·L-1)和Fe Cl3(20 mmol·L-1)复合浸提,对Cd、Pb的去除效率分别达到了42.6%和16.5%,均高于相同浓度有机酸、Fe Cl3单独浸提的去除效率。有机酸-Fe Cl3对重金属的去除率随p H值升高而减少。液固质量比为5∶1、浸提时间为24 h、浸提3次比较适宜;有机酸-Fe Cl3对Cd的去除主要是交换态(77.3%~79.8%)和铁锰氧化态(86.7%~87.0%),有机结合态几乎没有变化;对Pb的去除主要是铁锰氧化态(70.0%~70.8%)和有机结合态(58.8%~66.0%),交换态显著增加至24.2%~24.5%,Cd、Pb碳酸盐结合态几乎消失,残渣态无变化。污染土壤中的Pb经过多次浸提,去除率可显著提高,连续3次浸提达到47.0%~48.2%。     

有机酸施用对印度芥菜吸收Pb,Cd的影响

采用盆栽试验研究了EDTA、柠檬酸、草酸和苹果酸对土壤中Pb,Cd的活化和印度芥菜吸收Ph,cd的影响．结果表明,向土壤中施加EDTA不但促进了对Ph的活化而且显著提高了印度芥菜对Ph的吸收,芥菜地上部分的Ph含量是对照的7倍：而柠檬酸、草酸和苹果酸则抑制了Ph的活化,但对印度芥菜地上部分的Ph含量影响不大．有机酸对Cd的影响相对较弱,除草酸显著降低了交换态Cd的含量外,其他有机酸对Cd的活化和印度芥菜吸收Cd的影响与对照均没有明显差异．     

低分子量有机酸作用下棕壤、褐土钾的释放动力学研究

6种有机酸、2种无机酸溶液连续浸提棕壤、褐土．研究土壤钾的释放。有机酸作用下土壤钾的释放是酸性水解和络合溶解双重作用的结果。草酸活化钾能力最强，苹果酸、柠檬酸、酒石酸等活化钾的能力小于草酸，比乙酸和乳酸大。用不同数学模型模拟有机酸浸提土壤钾释放动态过程．Elovich方程判定系数R^2为0．865～0．999，双常数方程的判定系数R^2为0．882～0．996，达到极显著水平，拟合效果很好；抛物线扩散方程判定系数R^2为0．556～0．879，拟合效果较差。     

低分子量有机酸对磷矿粉的释磷效应

采用室内分析测试方法,比较了3种无机酸(盐酸、硝酸和硫酸)和7种低分子量的有机酸(草酸、酒石酸、柠檬酸、苹果酸、琥珀酸、水杨酸和乳酸)对宜昌产低品位磷矿粉的释磷效应。试验结果表明,无机酸中以硫酸对磷矿粉的释磷效果最好,而有机酸的释磷效果与有机酸的种类和浓度有关。有机酸浓度在1.33mmol·L-1至5.00mmol·L-1低浓度条件下,柠檬酸和草酸对磷矿粉的释磷效果最好,释磷量最高;而当浓度>5.0mmol·L-1后,酒石酸和草酸的释磷量最大。试验结果表明,在筛选利用溶磷微生物提高土壤磷素有效性方面,应重点研究能够产生柠檬酸和草酸的菌株,而利用溶磷菌生产高浓度磷肥的研究,应筛选利用可大量产生酒石酸和草酸的菌株。     

低分子量有机酸对茶园土壤团聚体吸附Cu2+的影响

为探讨低分子量有机酸对茶园土壤团聚体吸附Cu~(2+)的影响,探明蒙山茶园土壤中铜的环境化学行为,以蒙山茶园土壤为对象,通过超声波分散法、沉降-虹吸法等提取土壤团聚体,采用批实验法研究了低分子量有机酸(柠檬酸、苹果酸、草酸)对土壤团聚体吸附Cu~(2+)的影响。结果表明:茶园土壤原土及各粒径土壤团聚体对Cu~(2+)的吸附量均随着Cu~(2+)浓度的增加而增加,而随低分子量有机酸加入浓度的增加呈现先增加后降低的趋势,受到土壤团聚体比表面积、游离氧化铁、阳离子交换量以及有机质等的影响,吸附量大小顺序为(0.002 mm)粒径组0.053~0.002 mm粒径组原土2~0.25 mm粒径组0.25~0.053 mm粒径组;应用Langmuir、Freundlich、Temkin三种方程对其等温吸附过程的拟合均达到了显著水平(P0.05),其中Langmuir方程的拟合效果最佳;低分子量有机酸对土壤吸附Cu~(2+)的影响先表现为促进作用,随着加入量的增加转为抑制作用,柠檬酸、苹果酸浓度在0~1 mmol·L~(-1),草酸浓度在0~0.1 mmol·L~(-1)能促进土壤团聚体对Cu~(2+)的吸附,而柠檬酸、苹果酸浓度1 mmol·L~(-1),草酸浓度0.1 mmol·L~(-1)时却抑制其吸附,柠檬酸、苹果酸为0.5 mmol·L~(-1)时吸附量达到最大。综上可知,低分子量有机酸对土壤团聚体吸附Cu~(2+)的影响受有机酸种类、浓度及土壤团聚体大小的综合作用。     

低分子量有机酸对不同合成磷源的释磷效应

采用化学浸提法,研究5种低分子量有机酸(草酸、柠檬酸、酒石酸、苹果酸、乙酸)对不同合成磷源的释磷效应。结果表明:供试有机酸均能促进不同合成磷源(DCP、OCP、FA、Fe-P、Al-P)中磷素的释放;其释磷效果与有机酸的种类和浓度有关,强弱顺序依次为柠檬酸、草酸>酒石酸、苹果酸>乙酸,有机酸浓度越高其释磷效果越好;有机酸与氟磷灰石(FA)反应后,溶液pH值升高,且低浓度条件下pH值变化较大,而高浓度条件下pH值变化较小。