不同钝化剂对Cu、Cr和Ni复合污染土壤的修复研究

利用盆栽试验研究了不同钝化剂(沸石、牡蛎壳、鸡蛋壳、硅藻土和聚丙烯酰胺(PAM))对生长在重金属污染土壤上的青菜(Brassica chinensis L.)生物量、重金属吸收以及超氧化物歧化酶的活性(SOD)和丙二醛(MDA)含量的影响,同时,通过对土壤p H和土壤重金属提取态的分析,探讨了钝化剂影响青菜生物量和重金属吸收的可能原因。结果表明:钝化剂加入可显著降低青菜地上部分Cu、Zn、Ni和Cd的含量及其氧化性损伤和脂膜损伤(SOD和MDA指标显著降低)。施入钝化剂后,土壤p H显著提高,重金属提取态Cu、Zn、Pb、Ni和Cd普遍降低(硅藻土处理除外)。相关性分析表明,土壤p H与提取态重金属Pb、Zn、Ni和Cd呈显著的负相关,而青菜中的重金属Zn、Ni和Cd的含量与土壤提取态含量呈显著正相关。综合考虑,单一钝化剂牡蛎壳和沸石+牡蛎壳+鸡蛋壳(FMJ)组合对降低青菜重金属吸收的效果尤为显著,可推荐作为重金属复合污染土壤的改良剂。本研究为重金属中轻度污染菜地的土壤修复提供了一种新方法。     

洗脱–过硫酸钠氧化联合去除土壤中PCBs的研究

本文考察了羟丙基-β-环糊精（HPCD）及聚氧乙烯月桂醚（Brij35）洗脱和过硫酸钠（SPS）氧化联合对模拟污染土壤以及场地污染土壤中多氯联苯（PCBs）的去除效果,探讨了洗脱时间、土液比和洗脱剂浓度对土壤中PCBs洗脱率和过硫酸钠浓度对洗脱液中PCBs降解效率的影响。结果表明,两种洗脱剂都能有效地洗脱模拟污染土壤中的2,4,4?-三氯联苯（PCB28）,在土液比为1:20,HPCD和Brij35浓度分别为20 g/L和8.0 g/L时,洗脱4 h后,土壤中PCB28的洗脱率分别可达90%和79%;用100 g/L的SPS氧化24 h后,PCB28的最大去除率分别可达90%和92%。将PCB28模拟污染土壤洗脱-过硫酸钠氧化的优化条件用于去除场地污染土壤中的PCBs（总浓度~ 1400 mg/kg）,发现HPCD和Brij35对PCBs的总洗脱率分别为66%和53%;过硫酸钠处理后,两种洗脱液中PCBs（10.6 mg/L）的总降解率分别为41%和52%。以上研究表明洗脱-过硫酸钠氧化法能快速有效去除污染土壤中的PCBs,为PCBs场地污染土壤修复提供了一种新的方法。     

两种土壤中邻苯二胺对铜离子吸附-解吸平衡影响的研究

采用室内测试方法,研究了低浓度的外源铜离子在两种不同性质土壤中的吸附、解吸过程及其受邻苯二胺的影响。结果发现,外源铜离子在红壤中的吸附随pH的变化明显变化,而在黑土中的吸附则随pH变化改变较小,吸附在红壤中的铜较吸附在黑土中的铜更易于解吸。有机物邻苯二胺对铜在两种土壤中的吸附和解吸过程产生了明显影响,酸性条件下邻苯二胺的存在增加了红壤对铜的吸附量,但同时也增加了铜的解吸百分数。而邻苯二胺基本不改变铜在黑土中的表观吸附量,但显著影响铜的解吸百分数。     

土壤铜锌复合污染条件下两种青菜的响应差异

用土培试验研究了青菜的两个品种火青菜(Cu耐性品种)和四月慢(Cu敏感性品种)在重金属CuZn胁迫下的响应差异。结果表明不论是单Cu、单Zn处理还是CuZn复合处理,两个青菜品种的生物量、含水量和重金属含量均因所处理重金属浓度和品种的不同而表现出差异;对地上部含糖量的分析发现,Cu耐性品种火青菜积累可溶性糖的能力显著大于Cu敏感性品种四月慢积累可溶性糖的能力。CuZn复合处理较单一处理均增加两种青菜根中CuZn的积累,但对于地上部来说,CuZn处理浓度不同,青菜品种不同,其影响存在差异。     

用悬液Wien效应研究阳离子与土壤粘粒间的能量关系

从能量关系研究土壤带电粘粒与电解质离子间的相互作用一直是土壤化学家希望解决的课题。本文介绍阳离子与带电粘粒间的平均结合自由能和平均吸附自由能的计算公式,并用悬液Wien效应法研究K 、NH4 、Ca2 和Cd2 与黄棕壤、棕壤和黑土粘粒间的能量关系。研究结果表明:K 和NH4 的平均结合自由能范围为6.3~7.1kJmol-1,K 的结合能稍大于NH4 的;Ca2 和Cd2 的结合能范围为7.2~9.4kJmol-1。同一阳离子与不同土壤的结合能顺序如下:黄棕壤<棕壤<黑土。它们在同一高场强(如150kVcm-1)下的平均吸附能ΔGad值:K 和NH4 在黄棕壤和棕壤粘粒上的很接近,分别为0.9和0.8kJmol-1,而在黑土粘粒上,NH4 的较K 的大0.1kJmol-1;Ca2 在黄棕壤和黑土上的吸附能较Cd2 的分别大0.3和0.6kJmol-1;二价阳离子的平均吸附自由能约为一价阳离子的2~2.5倍。     

用悬液Wien效应研究Na+、K+、NH4+、Ca2+、Zn2+和Cd2+阳离子与红壤黏粒间的相互作用及能量关系

采用悬液Wien效应法研究了Na+、K+、NH4+、Ca2+、Zn2+和Cd2+阳离子与红壤黏粒间的相互作用及能量关系。结果表明,在试验条件下,红壤黏粒与阳离子Na+、K+、NH4+、Ca2+、Zn2+和Cd2+的平均结合自由能分别为:4.50、7.35、7.15、9.12、9.84和9.63 kJ mol-1。含Ca2+悬液的电导率随场强增加而递增最快,含Na+和NH4+悬液的电导率随场强增加而增加最慢,而含K+、Zn2+和Cd2+的悬液电导率的增速相近、介于其间。红壤悬液中不同阳离子的解离速率顺序为Ca2+>K+>Zn2+=Cd2+>Na+=NH4+。在低场强(15～80 kV cm-1)下,不同阳离子的平均吸附自由能ΔGad没有差异。在场强100 kV cm-1以上,二价阳离子的ΔGad明显大于单价阳离子,不同阳离子间ΔGad的大小顺序为NH4+≤Na+>K+=NH4+>Ca2+>Zn2+=Cd2+,Na+离子平均解离度的递增速率(场强增加1kV cm-1所引起的解离度增量)最大,为0.000 427 cm kV-1,其次是Ca2+离子,为0.000 221 cm kV-1,其余阳离子为0.000 12～0.000 14 cm kV-1。     

水、沉积物和土壤中重金属生物有效性/毒性的生物配体模型研究进展

重金属以多种化学形态存在于环境介质中,仅根据环境中重金属元素总量已不能对其生物效应进行良好预测,因此在制定重金属环境质量标准和进行环境风险评价时,明确考虑其生物有效性逐渐受到重视。水体重金属的生物有效性和毒性很早就被认识到是水化学性质的函数,并形成了一些机理描述模型,如自由离子活度模型(FIAM)、鱼鳃点位交互作用模型(GSIM)和生物配体模型(BLM)。BLM在FIAM和GSIM的基础上,同时考虑了水中金属离子的化学形态以及阳离子与金属离子在生物配体(BL)上的竞争对其毒性的影响,能成功预测水体金属的生物有效性/毒性,并被用于水质金属基准的制定。本文对BLM在水环境中的概念模型、发展状况及软件应用做了全面介绍,并对BLM在沉积物和陆地环境中的拓展作了综述,重点介绍了针对植物、土壤动物和微生物的陆地生物配体模型(t-BLM),提出了土壤重金属t-BLM的概念模型并对其构建方法学等进行了探讨。联合了土壤理化性质、金属形态及生物积累和毒性效应的t-BLM,将提供一个环境风险评价和制定更合理土壤环境质量标准的新工具。     

环境因素对红壤模拟泥浆体系中紫外光(300~400 nm)降解邻苯二甲酸二丁酯的影响

土壤pH、硝酸根离子浓度、土壤外源性Cu2+污染、土壤中草酸或柠檬酸浓度等环境因素可能会影响邻苯二甲酸二丁酯(DnBP)在土壤中的化学降解行为,为研究这些环境因素如何影响DnBP的降解,采集江西鹰潭红壤,加入DnBP老化30 d,在光照(300～400 nm)和暗环境下分别研究环境因素对DnBP在土壤泥浆中降解的影响。结果表明:当土壤中目标污染物DnBP浓度为100 mg?kg~(-1)时,在土壤pH为3.5、草酸浓度为50 mmol?L~(-1)的条件下,DnBP降解率为95%。草酸浓度过高或过低均不利于DnBP的降解。柠檬酸对DnBP降解的影响次于草酸。低pH的酸性环境下草酸有利于红壤中DnBP的光降解。以Cu2+污染为例的复合污染,无论在有或无草酸存在的条件下均对DnBP的降解无显著影响。在纯水溶液中,25 mmol?L~(-1)的NO3-有效地利用300～400 nm的紫外光降解DnBP,然而在土壤泥浆中NO3-的存在并不影响DnBP降解。研究表明,在表层红壤接受光照的情况下,有机污染物DnBP可以在红壤中发生光催化降解。     

三种不同类型土壤上水稻对Cu、Pb和Cd单一及复合污染的响应

水稻对重金属有较强的吸收能力,本文采用温室盆栽试验研究了Cu、Pb和Cd在中国土壤环境质量标准Ⅲ级水平(Pb:400mg kg-1;Cd:1.0 mg kg-1;Cu:100 mg kg-1)时于3种不同类型土壤上对水稻生长和吸收Cu、Pb及Cd的影响.结果表明,在红壤上,Cu处理显著降低了稻谷产量,Pb和Cd本身对稻谷产量影响不大,但Pb显著增加了Cu的毒性;Cu或Cd的共存对Pb在稻米中含量的影响较小,但其含量也均超过国家食品卫生标准(0.4 mg kg-1);在Cu-Cd、Pb-Cd和Cu-Pb-Cd处理中,稻米Cd含量较Cd单独存在时分别增加了135%、84%和126%.在红壤性水稻土上,仅有Pb和Cu-Pb-Cd处理与对照相比降低了稻谷产量;Cu-Pb-Cd处理稻米中Pb或Cd含量较Pb或Cd单独存在时分别增加了141%和360%;Pb或Cu分别与Cd共存时,对稻米Cd含量影响不显著.在乌栅土上,各处理对稻谷产量影响均不大,且多数表现为增加.Cu、Pb和Cd对水稻的毒性是红壤＞红壤性水稻土＞乌栅土.稻米中Cu、Pb和Cd含量与土壤NH4OAc提取态Cu、Pb和Cd含量之间均达到极显著线性相关.     

土壤基本理化性质对外源镉蚯蚓慢性毒性的影响

为了给污染土壤生态风险评价和构建土壤生态筛选基准提供基础参考数据,参考经济合作与发展组织(OECD)颁布的蚯蚓慢性毒性试验方法,研究了镉在我国18种典型土壤中对赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)的慢性毒性。结果表明,镉在不同类型土壤中对蚯蚓产茧量最大无影响浓度NOEC变化范围为10~100 mg·kg~(-1),半数有效抑制浓度EC_(50)变化范围为66.5~263.5 mg·kg~(-1)。土壤基本性质显著影响着镉的生物毒性,通过对EC_(50)与土壤的主要理化性质逐步多元回归分析,发现土壤pH值和有机质含量与EC_(50)呈显著正相关关系,黏粒与EC_(50)呈显著负相关关系,三种因子共同控制了EC_(50)预测回归模型变异的89.1%。同时分析不同类型土壤中蚯蚓体内镉积累量变化可知,土壤pH越高,有机质含量越高,土壤中镉生物有效性就越低。