电场驱动纳米Fe0在不同介质中的迁移行为研究

选取四种不同介质(100%石英砂、75%石英砂/25%高岭土、50%石英砂/50%高岭土和100%高岭土),探讨了黄原胶分散的纳米Fe~0在不同介质中的迁移行为。纳米材料投加点设置在介质填充池中间靠近阳极电解池的位置。研究发现,采用该实验装置,100%石英砂的处理中电渗流量最大,这与其较大的孔隙和渗透性有关,加入高岭土的处理中电渗流量较小且各处理流量相当。纳米Fe~0在石英砂中的迁移高于加入高岭土的处理,大部分纳米Fe~0集聚在靠近投加口的部分,在远离投加口的部分铁逐渐由Fe2+向Fe3+转化。100%高岭土中纳米Fe~0的迁移高于混合介质处理,这与其较高的电流强度有关。纳米Fe~0在电动迁移过程中很容易发生溶解和转化,其在高岭土中的迁移是以离子态进行的。μ-XANES(微束X射线近边分析)的分析结果证实电场驱动下高岭土中的铁主要以纤铁矿和磁铁矿形式存在。     

重金属存在下微塑料对环丙沙星的吸附特征及机制研究

为了揭示微塑料在重金属与抗生素共存体系中的吸附特征,以聚酰胺(PA)、聚氯乙烯(PVC)为典型微塑料,以环丙沙星(CIP)作为目标抗生素,以Cu、Cd为重金属代表,通过批量吸附试验研究了重金属存在下微塑料对CIP的吸附行为及机理。结果表明:PA和PVC两种微塑料对CIP的吸附同时符合Langmuir方程和Freundlich方程,由Langmuir方程拟合得到的CIP对PA和PVC的最大吸附量分别为1.846 mg·g~(-1)和1.862 mg·g~(-1)。不同pH下两种微塑料对CIP的吸附呈现先增加再降低的趋势,pH为6时吸附量达到最大。重金属Cu、Cd存在下的吸附等温线更符合Langmuir方程,Cu的存在显著促进了微塑料对CIP的吸附,而Cd的存在抑制了微塑料对CIP的吸附,Cu、Cd没有改变吸附量随pH变化的趋势。PVC对CIP的吸附以物理吸附为主,PA吸附CIP的机制包括酰胺基与羰基间氢键的产生,此外静电相互作用、极性作用也是两种微塑料吸附CIP的重要机制。研究表明,重金属Cu、Cd存在下,可以改变微塑料对CIP的吸附量,但不会对PA、PVC吸附CIP的机制产生影响。     

重金属－有机复合污染土壤的电动强化修复研究

许多污染场地都呈现重金属和有机污染物叠加的趋势,给修复带来了困难和挑战.以红壤为供试土壤,以铜和芘为代表性污染物,研究了添加表面活性剂羟丙基-β-环糊精(HPCD)和氧化剂H2O2对电动修复该复合污染土壤的影响,其目的是实现重金属和有机污染物的同时去除.结果表明,在所有的处理中,芘和铜都有向阴极迁移的趋势;当提高土柱的pH时降低了芘的氧化和降解,同时也阻碍了土壤中铜的迁移和去除;阳极加10%HPCD,阴极控制酸性条件pH3.5有助于土壤中污染物的解吸和迁移,芘和铜的去除率分别可达到51.3%和80.5%;由于H2O2的不稳定性,添加6%H2O2并未明显提高芘和铜的去除率.     

不同锌肥对土壤镉有效性及小麦镉吸收转运的影响

为探究施用锌肥对污染土壤中小麦Cd吸收转运的影响,采用盆栽试验,研究了两种锌肥(常规锌肥、缓释锌肥)及其不同用量(13、26、66 mg·kg^-1)对根际土壤Cd、Zn有效性和小麦Cd、Zn吸收转运的影响。结果表明：施用两种锌肥均可显著增加土壤有效态Zn含量,但施用缓释锌肥在小麦孕穗期、灌浆期和成熟期对土壤有效态Zn的贡献显著高于常规锌肥,且不同生育期小麦根部和地上部Zn含量高于相应浓度常规锌肥处理。在拔节期,施用常规和缓释锌肥均能有效降低小麦根部Cd含量,Cd含量分别比对照(未施锌肥)降低了23%～33%和3%～48%,且中、高浓度锌肥同时显著降低了根部-地上部Cd转移系数。常规和缓释锌肥对灌浆期和成熟期小麦地上部Cd含量的降幅分别为21%～54%和13%～43%。虽然高浓度缓释锌肥在小麦拔节期、孕穗期和灌浆期显著增加了土壤有效态Cd含量,但却显著降低了小麦灌浆期和成熟期根部-地上部Cd转移系数。施用高浓度常规锌肥也能显著降低小麦成熟期根部-地上部Cd转移系数。所有处理中,仅施用高浓度常规和缓释锌肥显著降低了小麦籽粒中Cd含量,降幅分别为19%和29%。相关性分...     

水稻和小麦累积镉和砷的机制与阻控对策

农作物可食用部位累积的镉和砷是人体摄入镉和砷的主要来源之一.研究农作物对镉和砷的累积机制,在此基础上研发阻控农作物对镉和砷累积的方法和技术,是保障被污染农田的安全利用和农产品质量安全的最有效途径,对解决农田镉、砷污染难题具有重大意义.鉴于水稻和小麦是中国最主要的粮食作物,本文就水稻和小麦对镉和砷的吸收、积累和转运机制进行了综述,比较和分析了镉、砷在土壤-作物系统中迁移、转化过程中的异同点及其相应的阻控对策,并探讨了该领域未来的研究方向.     

电动强化过硫酸钠修复多氯联苯污染土壤的研究

选取PCBs实际污染土壤为研究对象,研究了电动增强Na₂S₂O₈氧化修复PCBs污染土壤的效果,同时考察了两端投加、反转电场和碱活化Na₂S₂O₈对土壤中PCBs降解的影响。结果表明,从阴、阳极分别加入10%的Na₂S₂O₈,增大了电流强度和电渗流量,电场能够促进Na₂S₂O₈在土壤中的迁移以及对土壤中PCBs的降解。从土壤中残留PCBs的分布可以看出,电渗流对氧化剂的迁移作用要高于电迁移。由于阴极的去极化作用,反转电场没有促进Na₂S₂O₈对土壤中PCBs的降解。碱活化Na₂S₂O₈对土壤中PCBs的去除效率最高,达28.7%.PCBs的去除率较低跟土壤的异质性和氧化剂的损失有关。     

不同增强试剂对二维电场下伴矿景天修复镉污染土壤的影响

为探讨添加不同增强试剂对二维电场下伴矿景天（Sedum plumbizincicola）修复镉（Cd）污染土壤的影响,采用室内盆栽试验,通过构建棒状石墨阳极在花盆四周,垂直网状不锈钢阴极在土壤表层的二维电场,研究了硫粉、菌菇渣溶解性有机质（DOM）和柠檬酸等不同增强试剂及固定直流电场和反转电场等不同电场模式对土壤理化性质、Cd迁移转化、伴矿景天生长和Cd吸收的影响。结果表明：无电场条件下,施加硫粉能使土壤pH下降0.5~1.0个单位,整体提高了土壤有效态Cd含量,并且显著提高了伴矿景天根部对Cd的积累,但显著降低了伴矿景天地上部生物量和地上部Cd积累量;施加DOM和柠檬酸可显著促进伴矿景天生长,但对伴矿景天吸收Cd影响较小,植物地上部Cd积累量分别是不添加增强剂的对照的1.43倍和1.60倍。施加固定直流电场使土壤表层总Cd发生迁移,增加了植物根区土壤总Cd含量,但并未使底层土壤总Cd向表层土壤迁移;反转电场缓解了土壤pH和有效态Cd的变化,使表层土壤总Cd向底层迁移。直流电场与DOM和柠檬酸共同作用时,固定直流电场和反转电场均显著抑制了伴矿景天的生长和对Cd的积累,电场对伴矿景天生长和Cd吸收的影响占主导地位;直流电场与硫粉共同作用时,硫粉对伴矿景天生长和Cd吸收的影响起主要作用。整体上,固定直流电场相较反转电场可增加植物对Cd的吸收,反转电场相较固定直流电场能增加植物生物量。固定直流电场与硫粉共同作用可显著增加伴矿景天根系Cd浓度,其对地上部的Cd吸收也有促进作用。研究表明,在利用伴矿景天修复碱性污染土壤时,电场+硫粉处理可作为一种有效的强化措施,但是硫粉的施用量需要进一步优化。     

重金属-有机复合污染土壤的电动强化修复研究

许多污染场地都呈现重金属和有机污染物叠加的趋势,给修复带来了困难和挑战。以红壤为供试土壤,以铜和芘为代表性污染物,研究了添加表面活性剂羟丙基-β-环糊精（HPCD）和氧化剂H2O2对电动修复该复合污染土壤的影响,其目的是实现重金属和有机污染物的同时去除。结果表明,在所有的处理中,芘和铜都有向阴极迁移的趋势;当提高土柱的pH时降低了芘的氧化和降解,同时也阻碍了土壤中铜的迁移和去除;阳极加10%HPCD,阴极控制酸性条件pH3.5有助于土壤中污染物的解吸和迁移,芘和铜的去除率分别可达到51.3%和80.5%;由于H2O2的不稳定性,添加6%H2O2并未明显提高芘和铜的去除率。     

生物炭改性及其在农田土壤重金属修复中的应用研究进展

当前农田土壤重金属污染现象十分严重,给农产品与食品安全带来严重威胁。生物炭因其特殊的结构及表面活性,加之原材料来源广、制备简单且环保,故在农田土壤重金属修复中受到越来越多的关注及应用,但初始生物炭对土壤重金属的固持效果还未达到理想状态。因此,对生物炭进行各种改性以提高其对重金属的固持效率已成为土壤污染修复领域的一个研究热点。综述国内外在生物炭热解前、共热解和热解后(化学浸渍、物理球磨和辐照)等多种改性方法与吸附、络合反应、沉淀等修复重金属机制方面的研究进展;并从改性生物炭的应用对农田土壤中重金属及其他理化性质、生物性状和农作物生长的影响等方面来诠释改性生物炭的研究意义;最后提出了可将生物炭磁性改性与共裂解、球磨改性等技术有机结合,在未来实践中利用磁性技术将施用时间较长、吸附饱和的生物炭进行回收,实现改性生物炭安全、高效、灵活应用,为改性生物炭的后续研究和应用提供理论基础和技术支撑。     

施用锰肥对根际土壤锰有效性及小麦镉吸收转运的影响

为探究施用锰肥对重度污染土壤中小麦Cd吸收的影响，采用盆栽试验，研究了施加不同浓度（13、26、66 mg·kg^-1）和不同种类（常规锰肥、缓释锰肥）锰肥对根际土壤Cd、Mn有效性和小麦Cd、Mn吸收转运的影响。结果表明：施用锰肥可显著增加土壤有效态Mn含量，且缓释锰肥在小麦生长后期对土壤Mn的供给显著高于常规锰肥。与对照（不施锰肥）相比，常规锰肥在小麦生长前期使土壤有效态Mn含量增加了8%~61%；缓释锰肥在小麦生长后期使土壤中有效态Mn含量增加了6%~105%。施用常规锰肥显著增加了小麦拔节期根部Mn含量，而施用缓释锰肥在小麦灌浆期和成熟期显著增加了小麦根部Mn含量。施用锰肥处理显著降低了小麦拔节期和孕穗期根部Cd含量和成熟期地上部Cd含量。所有处理中，仅施用中、高浓度常规锰肥和中浓度缓释锰肥显著降低了小麦籽粒中Cd含量，降幅分别为14%、27%和17%。相关性分析显示，在小麦全生育期，小麦根部Mn含量与地上部Cd含量、小麦根部向地上部Cd转移系数均呈负相关关系。研究表明，施用锰肥可通过增加土壤有效态Mn含量，促进小麦根部Mn吸收，从而抑制小麦根部Cd吸收，减少小麦根部Cd向地上部的转运。在中、重度Cd污染土壤中，单施锰肥不能保证小麦的安全生产，需要同时采取更多有效措施或综合农艺技术，进一步降低Cd在小麦籽粒中的积累。