老化生物炭对小白菜积累重金属的影响

[目的]生物炭对土壤中的重金属具有较强的吸附固定能力,能够降低重金属的植物可累积性。生物炭进入土壤后,在各种生物及非生物氧化作用下发生老化,而老化后的生物炭对土壤重金属的有效性以及对植物累积重金属的影响等方面的研究较少。[方法]本研究以氧化剂-干湿-冻融交替循环的方法对新鲜制备的生物炭(原始炭)进行老化,比较生物炭老化前后的阳离子交换量(CEC)、元素含量和表面官能团等参数的变化,并通过盆栽实验,探究生物炭老化前后对小白菜积累重金属(Pb、Cu、Cd)的影响。[结果]结果显示:与原始炭相比,老化作用能够增加生物炭的CEC、O/C值以及生物炭表面羟基和羰基的数量。相比未添加炭处理(对照组),老化炭的施用显著增加了土壤pH值和有机质含量(P0.05)。而老化炭对土壤重金属有效态含量表现为显著降低,且施加量越大,效果越明显。即相比对照,5%老化炭处理下土壤中Pb、Cu、Cd的减少率分别为12.42%、11.67%、11.21%。相应地,老化炭的添加显著降低了小白菜体内重金属累积量(P0.05),即未添加炭处理中小白菜体内Pb、Cu、Cd的含量分别为24.33 mg·kg~(-1)、28.8mg·kg~(-1)、0.2mg·kg~(-1),而在5%老化炭处理下小白菜体内Pb、Cu、Cd的含量各减少至3.33 mg·kg~(-1)、7.23mg·kg~(-1)、0.03mg·kg~(-1)。[结论]因此,老化生物炭依然能有效降低土壤重金属的生物有效性,说明生物炭对重金属污染土壤的修复具有一定的长期稳定性。     

生物炭对土壤固定铜及动植物行为的影响

通过表观吸附、小白菜盆栽、蚯蚓培养试验,研究了700℃玉米秸生物炭不同的施加量(0.5％、1％、2％、5％)对铜的固定、小白菜生物量和铜富集以及蚯蚓SOD活力的影响,以期确定合适的生物炭施加量.吸附试验结果表明,施加生物炭可明显地增加未污染土壤对铜的表观吸附能力.与对照相比,施加生物炭后外源铜污染土壤pH增加了0.21～1.05个单位,有机质含量增加了4.8～23.13 mg/kg,铜形态发生钝化,小白菜可食部铜浓度由89.2 mg/kg下降至80.5～38.6 mg/kg,可食部铜含量(可食部干重与铜浓度的乘积)由0.149 mg下降至0.141～0.097 mg.生物炭降低铜的生物有效性的效果随着施加量的增加而更明显.不过,相对于2％施加量的处理,施加5％的生物炭后,发现小白菜产量降低和蚯蚓SOD活力增加,表明施加高量生物炭会对小白菜和蚯蚓产生胁迫.     

薏苡秸秆生物炭的制备及其对土壤重金属有效性的影响

薏苡是贵州省兴仁市的地理标志产品，生物炭制备是秸秆资源化利用的有效方式之一，被广泛应用于重金属污染土壤的修复治理。采用控温限氧的方法制备薏苡秸秆生物炭，并对生物炭的产率、pH、空间结构以及生物炭对土壤重金属活性的影响进行研究。结果表明：随着热解温度的升高，生物炭的成炭率从49.5%下降到35.7%;生物炭的pH从7.49升高到9.87;在扫描电镜下热解温度越高的生物炭空间结构越无序，表现为微孔数目增多，内部结构复杂。添加秸秆生物炭能显著降低土壤中有效态Cr、Cd、Mn和Zn含量，在600℃添加量10%处理条件下土壤中重金属的降低效果最好，土壤有效态Cr、Cd、Mn、Zn分别下降了36.1%、29.4%、39.1%、15.3%。针对毒性大的重金属Cd,选择400℃处理生物炭，添加量5%,能达到处理成本低、添加量少、重金属有效性降低幅度大的效果。     

污泥-凹凸棒石共热解生物炭对矿区重金属污染土壤的钝化修复效果研究

通过钝化实验研究了在污泥中添加不同质量比（0、5%、10%、15%、20%、25%、30%）的凹凸棒石后制备的污泥-凹凸棒石共热解生物炭对矿区污染土壤中重金属的控制效应。结果表明：在矿区重金属污染土壤中添加污泥-凹凸棒石共热解生物炭后,土壤pH值随凹凸棒石添加量的增加而呈增加趋势,土壤电导率和阳离子交换量也整体呈现出上升的状态。加入污泥-凹凸棒石共热解生物炭钝化处理后,矿区污染土壤中Cu、Cd、Ni、Zn、Cr的TCLP提取态重金属含量均呈现下降趋势,钝化效率分别为94.71%、95.60%、91.75%、99.03%、96.65%;除Cu的DTPA提取态含量增加了5.93%~24.97%外,Cd、Ni、Zn、Cr的DTPA提取态含量也均有所降低,钝化效率分别为94.32%、94.75%、86.63%、90.02%、92.54%。酸溶态的Cd、Cu、Ni、Zn、Cr也向更加稳定的残渣态转化,其修复效率分别为42.50%、33.87%、57.92%、33.74%、42.36%,重金属的4种形态之和与重金属总量具有良好的一致性,一致率为82%~105%。根据土壤管控标准风险等级,重金属污染土壤钝化处理后,Cd、Cu、Ni、Zn、Cr均保持在低风险水平。Cd、Cu、Ni和Zn的潜在风险指数降低,虽然Cr的潜在风险指数有所升高,但是在所有处理条件下Cr的污染等级均为轻度。研究表明,在污泥中添加凹凸棒石增强了污泥生物炭对重金属的钝化性能。     

烟秆炭修复重金属污染土壤的效应及对烟草生长的影响

为了评估烟秆炭修复重金属污染土壤上种植烟草Nicotiana tabacum的可行性,以烟秆炭作为土壤修复剂,以重金属污染土壤为研究对象,利用盆栽实验研究了不同烟秆炭施加量（0,20,40,80 g·kg-1）对重金属污染土壤肥力、重金属生物有效性、土壤酶活性指数及烟草产量、烟叶重金属质量分数的影响。结果表明:施用烟秆炭可以显著提高重金属污染土壤pH值、土壤肥力和土壤酶综合活性指数,显著降低污染土壤重金属生物有效性。与对照相比,添加80 g·kg-1的烟秆炭对土壤肥力的改善、酶活性指数的提升和对土壤中镉的钝化效果最好,土壤有机质和有效磷质量分数分别显著（P < 0.05）提高了2.0倍和3.4倍,土壤酶指数显著提升了24.8%;但施用施加40 g·kg-1的烟秆炭已能使铜、铅的钝化效果达到最佳,与对照相比分别显著（P < 0.05）下降了33.7%和29.5%。另一方面,施用烟秆炭能显著（P < 0.05）增加烟草有效叶数和叶片的宽度,烟叶鲜质量在炭施加量为40 g·kg-1时达到最高,比对照显著（P < 0.05）提高了近50.0%,同时烟叶中铜、镉质量分数降至最低。综合分析当烟秆炭施加量为土壤总质量的4%时,其对重金属污染土壤的修复效果最好。因此,利用烟秆制成的生物质炭修复重金属污染土壤种植烟草是可行的。     

改性生物炭对土壤铜、锌污染的钝化及其作物积累阻控作用

为探究添加改性生物炭对长期沼肥灌施土壤中铜、锌迁移转化的影响,制备稻壳生物炭(BC),并对其进行功能化改性(BC-Mn和BC-Na);以小白菜为供试材料,通过盆栽试验,研究生物炭不同添加量(0、1％、3％、5％和7％)对土壤pH值、铜锌赋存形态以及小白菜铜锌富集和转移情况.结果 表明:改性生物炭具有更高的比表面积和孔容,更加丰富的活性位点和表面官能团;DTPA提取态铜、锌浓度随生物炭添加量的增加而降低,生物活性较强的酸溶态和可还原态等向稳定形式的可氧化态和残渣态转化;当BC、BC-Mn和BC-Na添加量为5％时,土壤中铜、锌的DTPA提取率分别下降34.67％、42.16％、34.72％和28.94％、36.73％、32.92％;小白菜地上部铜、锌含量分别下降30.08％、41.55％、35.65％和30.08％、27.02％、33.31％.这一研究说明,改性生物炭对土壤中重金属的钝化更加有效,对植株体内铜锌的富集、转化有显著的阻控作用.     

施用生物炭对重金属污染农田土壤改良及玉米生长的影响

为了解生物炭的农业环境效应,采用大田试验,研究了不同生物炭施用量(0、5、10、20、30 t·hm-2)对韶关仁化县矿区周边重金属污染农田土壤理化性质、玉米(粤甜9号)生长状况、产量及重金属累积等的影响。结果表明:与对照(CK)相比,生物炭显著提高土壤pH值和有机质质量分数,其提升幅度随施用量的增加而升高,而土壤阳离子交换量随施用量的增加先升高后降低;生物炭施加量达到30 t·hm-2时,土壤速效钾含量是CK处理的3.1倍,但不同生物炭施用量对土壤碱解氮含量的影响没有显著性差异;不同用量生物炭均能降低土壤Pb和Cd的含量,降低幅度分别为11.3%和23.9%。各处理均能有效降低Pb、Cd在玉米粒、玉米芯、玉米叶和玉米秆中的累积。当施用量为20 t·hm-2时,玉米粒中Pb的含量降低幅度达49.4%,Cd的降低幅度达45.4%;生物炭对玉米的增产效果随施用量的增加而增加,分别为CK的1.75、6.16、8.84倍和8.90倍。综上所述,生物炭通过提高土壤pH值和有机质含量,实现了对南方酸性土壤的改良,对玉米产量具有促进作用,可降低污染土壤重金属的生物有效性。     

2种生物炭对Pb、Cd污染土壤的修复效果

以污泥和发酵床废弃垫料热解制备的生物炭为钝化剂,采用土壤培养试验的BCR分级提取方法研究生物炭对铅(Pb)、镉(Cd)单一和复合污染土壤中重金属形态变化的影响。采用小白菜盆栽试验,研究添加2种生物炭对植株生物量和地上部重金属含量的影响。结果表明:添加生物炭可以促进重金属从弱酸提取态向可氧化态和残渣态转化并降低其生态风险;可以提高小白菜的生物量,其中垫料生物炭处理达到了显著性效果;能降低小白菜地上部Pb、Cd的含量,且在单一重金属污染土壤处理中达到显著性效果;与污泥生物炭相比,垫料生物炭钝化修复Pb、Cd污染土壤的效果更佳。     

鸡粪生物炭对土壤铜和锌形态及植物吸收的影响

300℃制备的鸡粪生物炭既可以固定碳和重金属,又可以克服鸡粪不当处理所产生的环境问题,但由于鸡粪中Cu和Zn的含量较高,因此使用时可能存在重金属污染风险。本文研究了温室大棚中土壤培养和小白菜盆栽下施用鸡粪生物炭对土壤Cu和Zn形态以及植物吸收的影响。结果表明施用鸡粪生物炭可以明显增加土壤pH,减少土壤有效态Cu含量,小白菜盆栽条件下鸡粪生物炭对有效态Cu抑制程度小于土壤培养。空白土壤中施入鸡粪生物炭后有效态锌的含量增加了6.19 mg·kg~(-1),使用鹿粪则可以减少鸡粪生物炭对土壤有效态Zn含量的影响。随着土壤培养时间的延长,施用鸡粪生物炭可降低酸溶态与可还原态Cu的比例,增加残渣态Cu比例,提高施加鸡粪生物炭处理中可氧化态与残渣态Zn比例。高温高湿环境下施用2%鸡粪生物炭能够促进小白菜的生长,增加小白菜干重,减少小白菜根部重金属Cu和Zn含量,降低Cu和Zn的根富集系数,二次盆栽后添加鸡粪生物炭还能够降低小白菜茎叶部Cu和Zn的含量。以上结果说明,鸡粪生物炭施入土壤后可引起短时间的污染风险,且Zn的污染风险大于Cu,但随着时间的延长,鸡粪生物炭既可促进小白菜的生长,减少Zn的释放,又能固定Cu和Zn,从而减少植物对Cu和Zn的吸收。     

小麦秸秆生物炭对铅离子的吸附性能及小白菜中铅累积含量的影响

为探究小麦秸秆生物炭对重金属铅的吸附性能及吸附后对重金属的固定效果,开展了240℃热解小麦秸秆制备的生物炭对铅离子的吸附性能和对土壤中铅离子的固定效应及小白菜中铅累积含量的影响试验。结果表明,小麦秸秆生物炭对铅离子以化学吸附为主要过程,在298.15 K和323.15 K条件下的平衡吸附量分别为45.02 mg/g和51.05 mg/g;通过小白菜种植试验,生物炭在土壤中添加量大于1%时,小白菜含铅量小于0.1 mg/kg,且小白菜中铅含量随着生物炭用量的增加而减少,为解决铅离子污染的土壤问题提供了基础数据。     

New geochemical modules for characterizing fixation of heavy metals and metalloids in soils

It is suggested to characterize concretions in contaminated soils by geochemical modules based on the affinity of heavy metals and metalloids with carrier phases, which is indicated by significant positive correlation coefficients between them. The modules include molar ratios Cu: Fe, Ni: Fe, As: Fe, P: Fe, and Pb: Mn, with increase of which the strength of fixation of the trace element by the corresponding carrier phase decreases.     

Zeolite effect on heavy metal content in grey forest soil in conditions of technogenic pollution

The effect of Khotynetz deposit zeolite on the content of lead, nickel and copper in the grey forest soil with copper content above MAC, lead and nickel two times more than background concentrations has been investigated. Under applying zeolite in doze 8–16 t/ha the content of mobile compounds of these elements was reduced significantly; zeolite doze increasing more than 16 t/ha did not provide essential reduction of mobility.     

金华地区11种杂草对4种重金属的吸收与富集作用研究

定量测定了分布于浙江师大校园（地处金华）及金华某冶炼厂的 11种杂草对 4种重金属的吸收与富集能力。结果表明，对 Cu吸收和富集能力较强的有早熟禾（ Poa annua）、裸柱菊（ Soliva anthemifolia）、北美独行菜 (Lepidium virginicum)、北美鬼针草（ Bidens frondosa）；对 Cd富集能力较强的是北美车前 (Plantago virginica)、早熟禾、裸柱菊和蚊母草（ Veronica peregrina）；对 Pb的吸收富集能力以早熟禾、蚊母草和裸柱菊等为强；对 Cr吸收富集能力较强的是蚊母草、早熟禾和北美车前。     

焦作博爱农场与中马村矿土壤及玉米重金属污染分析

对博爱农场和中马村矿的土壤及玉米中Cu、Cr、Pb、Zn的调查研究和对比分析表明,博爱农场三分场土壤及玉米中的重金属略高于四分场;农场除三分场玉米由于受到外界影响Pb超标以外,其他重金属在玉米中的含量均低于国家粮食限量标准;中马村矿土壤重金属整体高于博爱农场,玉米中Pb含量全部超标,其他重金属在玉米中的含量也有部分超出正常标准值。     

焦作博爱农场与中马村矿土壤及玉米重金属污染分析

对博爱农场和中马村矿的土壤及玉米中Cu、Cr、Pb、Zn的调查研究和对比分析表明,博爱农场三分场土壤及玉米中的重金属略高于四分场;农场除三分场玉米由于受到外界影响Pb超标以外,其他重金属在玉米中的含量均低于国家粮食限量标准;中马村矿土壤重金属整体高于博爱农场,玉米中Pb含量全部超标,其他重金属在玉米中的含量也有部分超出正常标准值.     

西安市郊区蔬菜中重金属污染分析与评价

通过对西安市郊区的9种蔬菜50个样品的可食部分中重金属元素的监测 ,探明了蔬菜中重金属汞、砷、铅、铬、镉的含量及分布特征。结果表明 ,铅是西安市郊区蔬菜中的主要污染元素 ,在检测的9种蔬菜样品中 ,铅的超标率为48.0 % ,最高超标6.91倍 ;铬和镉的污染仅表现在个别蔬菜中 ,超标率分别为4.0 %和2.0 % ,最高超标分别为5.20倍和1.32倍 ;汞、砷无超标现象     

不同浸提剂对几种典型土壤中重金属有效态的浸提效率研究

测定了7种浸提剂对3种类型土壤中重金属元素Cu、Pb、Cd的浸提量，分析了不同土壤类型条件下Cu、Pb、Cd元素间和不同元素下土壤间浸提率的相关性。结果表明，在7种浸提剂中，EDTA-2Na的浸提效率最高，是最适宜的浸提剂；同种土壤类型条件下，重庆紫壤、河南潮土中重金属Cu、Pb、Cd元素之间的浸提率呈现出浸提率变化相同的趋势。对于同种重金属而言，Cu、Pb在湖南红壤与重庆紫壤、重庆紫壤与河南潮土之间的浸提率呈现出浸提率变化相同的趋势。     

硝酸盐及重金属对蔬菜的污染研究

对连云港市7个蔬菜品种的58个蔬菜样品中的硝酸盐和重金属含量进行了研究.结果表明.连云港市菜地中硝酸盐和重金属含量因蔬菜种类不同,差异较大,部分地区硝酸盐超标率达到75%.而Pb的超标率达到100%,硝酸盐和重金属含量最高的为叶类菜,最低的为茄科类.各种蔬菜硝酸盐和重金属含量总的趋势为绿叶菜类>根菜类>葱蒜类>茄果类,可见以根、茎、叶营养器官供食的蔬菜均属硝酸盐和重金属蓄积型,而以果实供食的蔬菜则常为低富集.     

中药材中重金属污染及其研究综述

中药材制品在维持人类健康方面有着十分重要的作用,而中药材中重金属限量是其进入国际草药市场的基本保证。分析了中药材重金属污染的影响因素,包括土壤母质、药用植物的自身特性、工业“三废”的排放、农药和肥料对中药材的污染以及中药材仓贮污染等,结合生产实际提出了控制中药材重金属污染的主要措施,同时阐述了中药材重金属污染研究的现状及主要存在问题,并对中药材重金属污染的研究进行展望,以期为中药材产业的健康发展提供有益的依据。     

重金属在污泥堆肥过程中的变化

在污泥混合堆肥过程中,通过采用不同的填充料配比对污泥进行处理,分析该过程中重金属总量和DTPA提取的重金属含量变化。结果表明,通过污泥混合堆肥,重金属总含量不会降低,但重金属的生物有效性可以降低。