农艺措施修复重金属污染土壤的研究进展

农艺措施作为重金属污染土壤修复的绿色技术备受关注,本文分析了水分管理技术、施肥技术、耕作栽培技术、替代种植、添加钝化物质等农艺措施对重金属污染土壤的修复原理或应用效果,并提出今后的研究方向,以期为后续重金属污染土壤治理修复提供理论依据。     

不同生物质炭和矿物钝化材料对镉污染稻田土壤的修复研究

选择常见的3种秸秆生物质炭(水稻生物质炭、小麦生物质炭和玉米生物质炭)和3种矿物钝化材料(钙镁磷肥、磷矿粉和硅肥),在田间开展不同施用量对Cd污染稻田土壤的钝化修复试验,比较不同材料的修复效果,并对其使用成本进行评估。结果表明,除高用量硅肥处理降低了水稻产量外,其他钝化材料对水稻产量没有显著影响;玉米生物质炭和钙镁磷肥处理的土壤pH升高幅度和对土壤有效态Cd含量的降低幅度均大于其他钝化材料;钙镁磷肥降低糙米Cd含量的效果最好,中、高施用量处理糙米Cd含量分别降低至0.179 mg/kg和0.137 mg/kg,下降幅度达45.9%和58.5%;3种生物质炭材料中仅高施用量水稻生物质炭可显著降低糙米Cd含量;从钝化材料的使用成本来看,生物质炭类材料明显高于矿物钝化材料,综合不同钝化材料的修复效果和使用成本,钙镁磷肥是一种值得推荐的钝化修复材料。     

农田土壤重金属污染黏土矿物钝化修复研究进展

随着我国工业化和城镇化的发展,农田土壤重金属污染日趋严重。钝化修复技术因其具有修复速率快、效果好、稳定性好、操作简单等优点较适应于大面积中轻度重金属污染农田修复治理。本文概述了农田土壤重金属污染钝化修复技术特点及国内外发展现状,阐述了农田土壤重金属污染钝化修复技术的发展历史。在此基础上就黏土矿物材料对农田土壤重金属污染钝化修复研究现状、农艺措施对农田土壤重金属污染黏土矿物材料钝化修复效应及稳定性影响、黏土矿物材料钝化修复对农田土壤环境质量影响等诸多方面进行了详细综述,并就黏土矿物材料在农田土壤重金属污染钝化修复中的应用及相关问题进行了展望。     

蚕沙与海泡石联合施用对水稻根际土壤Cd生物有效性及籽粒Cd富集的影响

矿区重金属稻田土壤治理对水稻粮食安全意义重大,为探索蚕沙与海泡石联合施用对矿区重金属Cd污染稻田土壤的生态修复效果,明确其对水稻根际土壤Cd生物有效性和植株不同部位Cd富集及稻米安全性的影响,进行稻田原位土壤修复试验,早稻设置蚕沙+海泡石(T1)、蚕沙+腐植酸钠+海泡石(T2)、蚕沙(T3)3种钝化处理及不添加改良剂为对照(CK)处理,晚稻进行老化效果跟踪试验。采用梯度扩散薄膜(DGT)技术研究稻田根际土壤Cd生物有效性,探讨水稻植株不同部位Cd富集、籽粒Cd累积与其相关性。结果表明,蚕沙单独施用及与其他钝化材料联合施用均可降低Cd污染稻田根际土壤Cd生物有效性,与CK相比,早稻T1、T2、T3处理Cd生物有效性显著下降,分别下降88.36%、82.00%、74.18%;晚稻T3处理下降29.71%。蚕沙与海泡石联合施用减少水稻对Cd的吸收。水稻根系、茎秆、叶片、谷壳和籽粒Cd含量下降31.71%～55.54%、17.01%～84.60%、18.21%～57.09%、44.94%～49.69%和47.62%～53.84%。蚕沙与海泡石联合施用改变土壤理化性质,土壤pH提升0.13～0.27,电导率提高16.45%～121.54%,土壤有机质提高15.51%～39.64%。在老化效果跟踪试验中,蚕沙与海泡石施用处理下水稻籽粒的Cd含量达到安全水平,符合《食品安全国家标准食品中污染物限量》(GB 2762—2017)中的相关标准,对稻田Cd污染作用的持续影响效果最久。蚕沙与海泡石联合钝化有效阻控了土壤-水稻Cd之间的传递,可作为一种稻田Cd污染逆境生态调控的应用技术。     

六盘水市Cd污染耕地农艺调控措施研究

六盘水市耕地土壤存在重金属Cd污染问题。为了保障农产品质量安全和安全利用受污染耕地，本研究选取典型Cd污染耕地，采用品种调整、原位钝化、叶面调控与微生物修复4项农艺调控措施开展试验，对治理后土壤中Cd含量和玉米籽实中Cd含量进行测定并综合评价治理效果，筛选适宜六盘水市Cd污染耕地的治理技术模式。结果表明，各项措施实施后，耕地安全利用率均达标，其中原位钝化措施降低土壤中Cd含量效果最好，最大降幅约23.99%；叶面调控措施降低玉米籽实中Cd含量显著，最大降幅约40%。     

砷污染土壤原位钝化材料修复效果及机制的研究进展

基于钝化材料的原位修复是砷污染土壤的一种重要修复技术。本文综合分析了前人在该领域的研究成果,介绍了原位钝化修复砷污染土壤的磷基材料、含铁材料、生物炭及其他材料对砷污染土壤原位钝化修复的效果和机制等方面的国内外研究进展,并对该领域今后的重点研究方向进行展望。总体而言,含铁材料治理砷污染土壤具有较好的效果,而磷基材料和生物炭材料对砷的原位钝化修复效果存在争议,不同研究得到的修复效果往往并不一致,其中,磷基材料多用于砷污染土壤的植物修复中;不同材料钝化砷的机制各不相同,主要是吸附、共沉淀和氧化还原机制等。针对当前应用钝化材料原位修复砷污染土壤中存在的问题,指出了应加强砷污染土壤原位复合钝化材料和联合修复技术的研发,并加深修复机制以及钝化效果的长期性和稳定性等方面的研究。     

贵州六盘水市镉污染耕地农艺调控措施研究

据调查,贵州六盘水市耕地土壤环境不容乐观,耕地土壤重金属Cd污染问题突出,切实提高农产品质量安全,受污染耕地安全利用越来越受到关注。本研究选取了典型Cd污染耕地,采用品种调整、原位钝化、微生物修复与叶面调控等4项农艺调控措施试验,通过对治理后土壤中Cd含量和玉米籽粒中Cd含量综合评价治理效果,筛选适宜六盘水市Cd污染耕地的治理技术模式。结果表明,4项措施均可使玉米籽粒中Cd含量不超标,耕地安全利用率均达标,其中降低土壤中镉含量,原位钝化效果最好,最大降幅约23.90%;降低玉米籽实中镉含量,叶面调控措施显著,最大降幅约40.00%。     

农艺调控措施对水稻镉积累的影响及其机理研究

利用盆栽试验研究了低镉积累品种种植(V)、全生育期淹水灌溉(I)和施用生石灰调节土壤pH值(P)3种农艺调控措施及其组合对河沙泥田中镉植物有效性的影响及其机理。结果表明:不同农艺措施使土壤的pH值提高0.05~0.9个单位,土壤NH₄OAc提取态镉含量降低5.1%~38.4%,水稻地上部镉含量显著降低。这3种措施组合(VIP)降低水稻吸收与累积镉的效果最佳,IP、PV次之;与对照相比,VIP处理糙米镉含量降低了61.5%,稻壳镉含量降低了70.9%。采取农艺调控措施处理不但可以有效降低水稻地上部分镉含量,而且能提高水稻产量,以VIP处理效果最佳,是对照的2.6倍。因子分析结果显示,低镉积累水稻品种种植和土壤pH值提高可有效降低糙米镉的积累,全生育期淹水与土壤pH值提高之间存在显著交互作用。可见,种植低镉积累品种结合土壤pH值调节和淹水灌溉对镉污染稻田的修复治理具有重要意义。     

不同改良剂对汞矿区水稻汞污染的钝化效果初探…

采用原位盆栽的方法,初步探究了施用不同改良剂对汞矿区水稻总汞含量的钝化效果,结果表明:汞矿区土壤总汞含量超出GB 15618-2008的限量值50倍以上,大米总汞含量也超出GB 2762-2005的限量值10倍多;改良剂在一定程度上能抑制水稻对汞的富集,在梅子溪(MZX)和敖寨(AZ),大米总汞降低率分别为10.86％～40.95％和13.54％～35.80％,降低量分别为23.00～90.50 ng/g和34.54～68.78 ng/g;农家肥处理组在两地获得了最高的平均降低率和降低量分别为30.55％和70.94 ng/g,其次为粉煤灰、约30.18％和70.59 ng/g,海泡石对大米汞的钝化效果最低、约为11.98％和28.77 ng/g;灌溉方式和施肥种类等农艺措施的改变会对水稻的富集能力产生重要影响,改良剂配施产生了积极作用,凹凸棒土+钙镁磷肥配施对水稻总汞的降低量较单施分别提高了约12.31 ng/g和19.67 ng/g;粘土矿物的不同所产生的钝化效果存在一定差异,表现为麦饭石粉＞凹凸棒土＞活性白土＞海泡石.     

淹水灌溉协同钝化剂对水稻Cd吸收和积累的影响

在严格管控区Cd污染稻田开展田间试验,探讨淹水灌溉协同石灰和土壤调理剂对土壤Cd的有效性,以及水稻Cd吸收和累积的影响。结果表明：淹水灌溉协同钝化修复技术可有效降低土壤Cd的有效性和水稻Cd的吸收和积累。淹水灌溉协同石灰和调理剂处理下,土壤pH值较对照显著（P<0.05）提高0.97个单位,且土壤有效态Cd含量以及水稻根、茎和叶片Cd含量较对照分别显著（P<0.05）降低36.4%、63.0%、80.3%和42.4%,糙米Cd含量降至0.15 mg·kg^-1。淹水灌溉协同石灰和调理剂处理还显著抑制Cd向糙米部位的累积。糙米Cd的富集系数和Cd累积量较对照分别显著（P<0.05）降低67.8%和62.8%。因此,淹水灌溉协同土壤钝化修复技术是一种有效实现Cd污染稻田水稻安全生产的措施。     

湖南重度镉污染稻田钝化管控技术研究

[目的]研究钝化管控技术对重度镉污染稻田的修复效果和水稻生长效应。[方法]选取湖南省镉污染稻田作为案例地,并对其进行污染特征分析、风险评价,采用钝化技术对其进行管控,最后对该管控技术进行分析与评价。[结果]采用钝化管控技术能使土壤pH显著提高,水稻稻米中镉含量显著降低,稻米中镉降低29.45%～37.5%;能促进水稻生长并具有增产效果,增产2.51%～6.31%。[结论]结合水稻生长和稻米镉含量的降低率以及钝化剂成本看,钝化剂的最佳添加量为3 000 kg/hm~2。     

农田土壤镉污染钝化修复研究进展

农田土壤镉污染是全球重大环境问题之一。钝化修复具有经济实用、操作简便、效果显著等优势,广泛用于农田镉污染的治理与修复。近年来,人们在农田土壤镉污染钝化修复材料、作用机理及应用效果等方面,取得了许多进展。本文首先介绍了有机、无机和复合三类钝化修复材料;阐述了钝化修复材料通过改变土壤p H、生成沉淀、吸附与离子交换、有机配位络合、离子竞争等作用,降低土壤有效态镉离子浓度和生物有效性,钝化修复农田土壤镉污染的化学机理;进而总结了室内与大田条件下,不同类型材料钝化修复农田土壤镉污染的应用效果。最后对农田土壤镉污染钝化修复的持续性与稳定性、钝化修复机理、修复材料创新、钝化—植物联合修复等方面进行了展望。     

海泡石对镉污染稻田钝化修复效果的稳定性

为探究海泡石对镉污染稻田土壤的钝化修复效果及其稳定性影响,通过开展连续两年4季的大田试验,分析成熟期稻米镉含量和土壤有效态镉含量,研究海泡石在异地对镉污染水稻土壤修复的适应性以及其修复效果的持久性效应,并通过分析稻米品质以及土壤酶活性,考察海泡石钝化修复对稻米品质和土壤环境的影响。结果表明:一次性施用不同剂量海泡石后,海泡石对镉污染稻田具有持续的钝化效果,能够显著降低糙米镉含量,但是其钝化作用随着时间延长有减弱趋势。海泡石钝化处理使第一年早稻和晚稻糙米镉含量分别比对照降低了21.0%~79.0%和63.8%~88.0%,其中当海泡石的添加量达到1.00 kg·m^-2时,可以使第一年早稻糙米镉含量降到我国食品中污染物限量标准(GB 2762—2017)中规定的限值(0.20 mg·kg^-1)以下,但只有海泡石的添加量达到最大2.00 kg·m^-2时,才能使第一年晚稻糙米镉含量降到该标准限值以下;第二年,海泡石钝化处理使早稻和晚稻糙米镉含量分别比对照降低了4.0%~73.5%和21.4%~81.0%,但是只有海泡石施用剂量达到最大2.00 kg·m^-2时,才能使第二年早稻糙米镉含量降到标准限值0.20 mg·kg^-1以下,达到安全生产的目的,而其余处理的早稻和晚稻糙米镉含量均高于限量标准。研究表明,海泡石对镉污染稻田土壤镉具有较好的钝化修复效果,可以保障水稻的安全生产,但是在田间修复过程中,需要跟踪监测海泡石的钝化效果,必要情况下需要复施以确保其修复效果的持久稳定性。     

基于风险等级的重金属污染耕地土壤修复技术集成体系研究

重金属单项控制技术在我国农田土壤修复中已有很多应用,但是面对复杂的土壤污染现状,缺乏基于不同风险等级的控制技术和治理体系,难以应对污染日益严重的不利局面,因此需要将各种单项修复技术进行合理的集成,形成污染耕地修复处理技术的筛选与集成方法体系。本研究基于适用于农田土壤修复的单项技术,包括植物修复技术、农艺修复技术、间套种技术、土壤淋洗技术和土壤钝化技术等,归纳和总结出不同类型技术的技术特性,形成土壤单项修复技术知识库,根据土壤污染风险等级、土壤理化性质、技术特性和人为因素等提出一种适宜的土壤修复技术筛选与集成的方法,为我国农田土壤修复/安全利用和可持续利用管理提供技术支撑。     

不同用量猪粪对黏土矿物钝化修复镉污染土壤效应的影响

通过盆栽试验研究了不同用量猪粪对黏土矿物海泡石和凹土钝化修复镉污染土壤效应的影响。结果表明,海泡石钝化修复下增施猪粪导致油麦菜生物量有所降低,但凹土钝化修复增施高量猪粪(15 g/kg土)处理可使油麦菜生物量增加6.6%。钝化修复下增施猪粪除海泡石10 g/kg+猪粪15 g/kg处理使得油麦菜中亚硝酸盐含量显著下降外,其它处理油麦菜亚硝酸盐含量均无显著变化。在海泡石与凹土钝化修复下,增施猪粪后土壤p H值降低不明显;单施猪粪对土壤有效态Cd含量的影响不明显,甚至还有活化作用,导致土壤有效态Cd含量略有增加,但在黏土矿物材料钝化修复下,增施猪粪土壤有效态Cd含量略有降低,但与对照并无显著性差异。海泡石和凹土单一钝化处理可使油麦菜可食部分的Cd含量分别降低7.1%和14.3%,单施猪粪时油麦菜可食部分的Cd含量降低10.7%~25.0%;海泡石和凹土钝化修复下,增施猪粪可使油麦菜可食部分的Cd含量分别降低32.1%~35.7%和35.7%~39.3%。海泡石钝化修复下,增施猪粪可以一定程度地提高土壤氮、磷、钾有效性和作物的营养水平,但影响不明显。凹土钝化修复下,对土壤氮有效性无明显影响,但增施中、高量猪粪处理可以显著增加土壤磷有效性,增施低、中量猪粪处理可以显著增加土壤钾有效性。     

土壤-水稻系统Cd-As同步钝化与吸收阻控研究进展

我国稻田土壤镉-砷(Cd-As)复合污染形势严峻,是实现农田安全利用的难点。相较于其他粮食作物,水稻积累Cd/As的能力更强,对人类健康危害更大,因此,修复Cd-As复合污染稻田土壤,降低稻米Cd/As含量,对保障我国食品安全意义重大。原位钝化技术是目前应用最广泛且治理效率较高的重金属污染土壤修复技术,本文重点阐述了针对稻田土壤Cd-As复合污染的典型钝化剂及其钝化机理,主要包括铁(Fe)+碱性无机材料复合钝化剂、Fe+有机材料复合钝化剂、Fe+有机+碱性无机材料复合钝化剂、有机+碱性无机材料复合钝化剂等;在此基础上,从根际稳定固持和体内运移阻控两方面,探讨原位钝化技术同步降低水稻Cd-As吸收的作用机制。最后,提出未来Cd-As复合钝化剂的研发方向,强调了土壤友好型Fe-Si复合钝化剂可有效从土壤钝化和生理阻隔两方面同步降低Cd/As生物毒害,应用前景广阔。     

不同治理措施在绍兴受镉污染水稻田的应用效果

根据调查统计结果,绍兴目前耕地土壤环境状况不容乐观,农田土壤重金属Cd污染问题尤为突出。选择绍兴市典型Cd污染水稻田,采用品种调整、原位钝化、优化施肥与叶面调控4项治理措施进行大田试验,通过对治理后土壤中Cd的有效态含量和水稻籽粒中Cd的含量综合评价治理效果,筛选适宜绍兴市Cd污染水田的治理技术模式。结果表明,4项措施均可使水稻籽粒中Cd含量符合GB 2762—2017《食品安全国家标准 食品中污染物限量》限量要求,耕地安全利用率均可达100%,原位钝化、优化施肥可有效降低土壤中有效态Cd含量,其中原位钝化效果最好,最大降幅约55%。4项措施均可在本地区中轻度Cd污染农田的安全利用治理中选择应用。     

不同钝化剂对轻度镉污染农田水稻吸附的钝化修复作用

添加钝化剂是修复重金属污染土壤的有效方法之一.通过在成都平原的水稻轻度Cd污染农田进行田间试验,选取石灰、生物炭、生物有机肥3种钝化剂,探讨轻度Cd污染农田土壤原位钝化修复技术效果.结果表明,向农田土壤中施加石灰、生物炭、生物有机肥等钝化剂可以在一定程度上降低作物籽粒中Cd含量.单一石灰处理、生物炭配施石灰处理以及生物有机肥配施石灰处理可以使水稻常规修复试验中水稻籽粒中Cd含量降低8.85％～29.62％.由此可见,向农田土壤中施加钝化剂可以在一定程度上降低作物籽粒中Cd含量.     

生物有机肥和生物炭对Cd和Pb污染稻田土壤修复的研究

在田间试验条件下,研究施用生物有机肥和生物炭对稻田Cd 和Pb 污染的钝化修复效果。研究结果表明:施用生物有机肥和生物炭处理可以提高土壤pH值以及土壤养分含量,并显著降低土壤有效态Cd 和Pb 的含量,且土壤pH 值与土壤有效态Cd 和Pb 的含量呈极显著负相关;生物有机肥和生物炭处理还可以降低水稻体内Cd 和Pb 的含量,其中水稻糙米Cd 降幅达到了22.00%和18.34%,水稻糙米Pb 含量的降幅也达到了33.46%和12.31%,且水稻糙米Cd 和Pb 的含量与土壤有效态Cd 和Pb 的含量呈显著正相关。综合各处理对土壤pH 值、土壤养分含量、土壤有效态Cd 和Pb 的含量以及水稻Cd和Pb 的影响,可以看出生物有机肥和生物炭处理对于Cd 和Pb 污染稻田土壤有较好的修复效果。     

蔬菜大棚土壤重金属有效态几种修复方法

目前土壤重金属污染已成为广受关注的环境问题,探讨对田间土壤重金属污染有效的修复方法成为热点工作。采用深翻闷棚措施并选用海泡石、木霉菌、竹炭、石灰+钙镁磷肥、有机肥5类不同钝化剂两大类方法对土壤进行处理,降低土壤中重金属镉(Cd)、铜(Cu)、锌(Zn)的有效态含量,从而达到修复重金属污染土壤的效果。结果表明,深翻闷棚对土壤中Zn钝化效果为极显著,钝化剂处理对土壤中Cd钝化效果不明显。种植1茬白菜后对土壤重金属有效态分析表明,深耕闷棚对土壤中3种重金属的钝化效果极显著。添加钝化剂没有降低土壤中Cd的有效态含量。木霉菌和海泡石处理对土壤中Cu有效态含量降低效果显著,木霉菌、竹炭、海泡石处理对土壤中Zn有效态含量降低效果显著。通过深耕闷棚的方法能对Cd、Cu、Zn污染土壤进行有效修复,木霉菌和海泡石是较好的土壤重金属修复钝化剂。