化学调控剂对土壤和莴笋中Hg,Cd,Pb含量的影响研究

通过盆栽试验和解吸试验，研究了石灰，腐殖酸、硫化钠、亚硒酸钠等化学调控剂对土壤重金属Hg，CA，Pb含量及在植物体内积累的影响机理。研究表明：适用荆量的石灰、腐殖酸能显著抑制莴笋对Hg的吸收，增加土壤中Hg的含量；而Na2S则能显著抑制莴笋对Pb的吸收，增加土壤中Pb的含量。从农产品安全要求出发。在试验条件下。抑制土壤Hg、Cd、Pb进入莴笋体内的最佳化学物质及剂量分别为：石灰施用量为10．0g／kg、腐殖酸施用量为2．67g／kg，亚硒酸钠施用量为2．19mg／kg时，抑制Hg进入莴笋体内的效果最好；石灰施用量为10．0g／kg时抑制Cd进入莴笋体内的效果最好；石灰、腐殖酸，硫化钠施用量分别为10．0g／kg。2．67g／kg和0．47mg／kg时抑制Pb进入莴笋体内的效果最好。     

铅镉高污染土壤的钝化材料筛选及其修复效果初探

本研究以重金属高污染农田土壤(全Pb含量为1 277 mg/kg,全Cd含量为39.0 mg/kg)为研究对象,通过土培试验和玉米苗期盆栽试验,探讨海泡石、石灰、腐植酸、钙镁磷肥、磷矿粉、生物质炭等常用稳定材料不同剂量及复配组合对高污染土壤重金属的钝化修复效应。土培试验结果表明,石灰对Pb和Cd钝化效果最好,其次是海泡石,但两者表现为较高添加量处理间没有显著差异;而低剂量生物质炭和腐植酸显著增加土壤有效态Pb和Cd含量,高剂量生物质炭具有较好的钝化效果。盆栽试验表明,海泡石与石灰配施钝化效果较好,与对照相比,土壤氯化钙提取态Pb、Cd含量分别降低了97.5%、81.4%;玉米根和地上部Cd含量分别降低48.5%、34.0%,Pb含量分别降低35.6%、29.6%;但海泡石与磷材料配施显著增加玉米根Pb含量,对玉米Cd吸收没有显著影响。以上结果表明,重金属高污染农田土壤添加合适的改良剂,可较大幅度降低土壤重金属有效性和植物重金属吸收性。     

施用碳酸钙对土壤铅、镉、锌交换态含量及在大豆中累积分布的影响

在重金属复合污染的土壤中,通过施用不同水平的碳酸钙对土壤进行改良,研究土壤中Pb、Cd、Zn交换态含量的变化以及在大豆植株中的累积分布.结果表明:(1)在污染土壤中施用碳酸钙,能够降低土壤中Pb、Cd、Zn交换态含量,且随着碳酸钙施用量的增加,土壤中这3种重金属交换态含量呈明显降低趋势.在土壤中施用碳酸钙改善了大豆植株的生长状况,有效地抑制大豆植株对土壤Pb、Cd、Zn的吸收.从而减缓了重金属对大豆植株的毒害作用.(2)2.0 g/kg为碳酸钙的最佳施用量,能使大豆籽粒增产47.5%.籽粒中Pb含量降低73.0%,Cd含量降低53.8%,但在这个重金属污染矿区土壤中施用碳酸钙仍无法使籽粒中的重金属含量达到国家粮食卫生标准中Pb、Cd低于0.2 mg/kg的标准.     

常用钝化剂对叶菜类蔬菜重金属镉、汞、铅和铬积累的影响研究

为探明受重金属污染的蔬菜地适用的钝化措施,本研究采用田间小区试验的方式,设置对照(CK)、石灰0.3kg/m²(LM)、石灰和生物炭1∶2混施0.9 kg/m² (LC)、腐殖酸肥料0.225 kg/m² (FZ) 4种处理措施,以浙江省主栽的青菜和空心菜为研究对象,比较了不同钝化剂在受重金属污染的蔬菜地的实施效果。结果表明,与对照CK相比,LC和LM处理都能显著提高土壤pH,降低土壤中有效态汞(Hg)、镉(Cd)、铬(Cr)和铅(Pb)含量,而FZ处理仅显著降低土壤中有效态Hg含量;LC处理显著增加土壤中有机质含量,FZ处理显著增加土壤有机质含量和阳离子交换量;LC和LM处理显著降低青菜中Hg、 Cd和Cr含量,LM处理显著降低空心菜中Hg、 Cd、 Cr和Pb含量,LC处理显著降低空心菜中Hg和Cd含量,FZ处理对青菜中Hg、 Cd、 Cr和Pb降低效果不显著,且增加空心菜Cd、 Cr和Pb污染风险。通过综合分析推荐LC处理措施作为青菜、空心菜种植中重金属污染控制措施,也可作为其他叶菜类蔬菜种植的参考措施,但实际应用...     

改良剂与油菜对土壤重金属有效态的影响

通过连续三季盆栽试验,研究利用粉煤灰、膨润土、腐殖酸3种改良剂特性及油菜的富集作用强化修复效果,阐明改良剂与油菜对土壤重金属有效态的影响。油菜收获后测定土壤重金属有效态浓度。结果表明,粉煤灰浓度为12,18g/kg时,可明显降低第1季土壤Cd有效态浓度,但对土壤有效态Cu、Zn浓度未产生明显影响,第2季浓度为6g/kg及第3季各处理可明显降低Pb有效态浓度。粉煤灰降低Cd有效态第1季效果较好,降低Pb有效态浓度第3季效果较好。只有当膨润土浓度为18g/kg时可明显降低第1季土壤Cd有效态浓度,第2季浓度为18g/kg和第2,3季浓度为6g/kg时,可降低土壤Cu有效态浓度,第2季浓度为12,18g/kg及第3季所有处理均可有效抑制Pb的活性,对Zn活性未表现出明显的抑制作用。膨润土降低土壤Cd有效态浓度的第1季效果较好,降低Cu、Pb有效态浓度第2,3季效果较好。腐殖酸浓度为2,3g/kg时可降低第2季有效态Cd浓度,第2季浓度为3g/kg及第3季浓度为2,3g/kg时土壤Cu有效态浓度明显降低,第2季浓度为3g/kg及第3季所有处理可降低Pb有效态浓度,而腐殖酸对Zn活性未起到明显的抑制作用。腐殖酸降低土壤Cd有效态浓度第2季效果较好,降低Cu、Pb有效态浓度效果第3季效果较好。3种改良剂对吸附、固定Cd、Pb、Cu、Zn的作用程度不同,粉煤灰降低土壤Cu有效态浓度、3种改良剂降低土壤Zn有效态浓度的效果不理想。因此,在生产实践中,根据实际情况适时、适量施入改良剂,可降低重金属对生产、环境带来的危害。     

重庆市蔬菜区重金属污染现状

本文通过对不同区域菜地大气污染物和灌溉水、土壤、蔬菜重金属平均含量比较发现,污染区大气污染物均大于清洁区;灌溉水和土壤重金属在不同区域差异不大;不同蔬菜品种重金属在不同区域表现不一致,叶菜类基本表现为污染区大于清洁区,说明叶菜类蔬菜重金属污染主要由大气污染引起。苋菜、莴笋重金属含量较高,说明富集重金属能力较强。蔬菜重金属含量同食品卫生限量标准比较表明超标蔬菜品种为苋菜、莴笋、葱子,超标重金属为Pb、Cd、Cr。同一蔬菜品种莴笋重金属Pb、Cd、Hg、As平均含量在污染点的下风向高于上风向,说明Pb、Cd、Hg、As与大气污染有直接关系。蔬菜重金属相关性分析表明Cr、Hg具有明显的协同和拮抗作用。     

连施石灰对 Cd污染土壤 Cd形态及稻麦吸收 Cd的影响

为探索成都平原轻度Cd污染耕地有效治理措施,以稻麦轮作耕地为研究对象,采用田间试验,施加不同梯度石灰作为钝化剂,研究连续3年施加石灰后,对土壤Cd形态以及水稻、小麦籽粒吸收Cd的影响。结果表明,当每季石灰施用量为2 250 kg/hm~2时,稻麦产量较高,籽粒重金属Cd含量达到《食品安全国家标准-食品中污染物限量》(GB 2762-2012)规定的限值。当石灰施用量为1 500～3 000 kg/hm~2时,能有效提高土壤pH值,改善土壤酸性。随石灰用量的增加土壤Cd有效性降低,且水稻、小麦籽粒Cd含量也随之降低。与对照相比,每季石灰施用量为2 250和3 000 kg/hm~2的处理,水稻籽粒Cd含量分别降低到0.12和0.08 mg/kg;小麦籽粒Cd含量分别降低到0.097和0.075 mg/kg。施用石灰可促进土壤中可交换态Cd向可还原态和残渣态Cd转换,土壤可交换态Cd从对照的44.1%降至3 000 kg/hm~2石灰处理的29.0%;而残渣态从对照处理的18.8%升高到34.3%。     

黄河三角洲芦苇湿地不同水期土壤-植被重金属分布特征

ICP-AES法研究了黄河三角洲湿地平水期(4月)、丰水期(8月)和枯水期(10月)土壤和植被重金属(Hg,Cu,Zn,Pb,Cd和Cr)含量分布特征,并分析了土壤和植被重金属含量的关系。结果表明:(1)黄河三角洲芦苇湿地表土和底泥Hg,Cu,Zn平均含量变化呈递减趋势,依次表现出:平水期丰水期枯水期,不同时期土壤重金属Hg,Cu,Zn含量均表现为表土底泥;黄河三角洲芦苇湿地表土和底泥Pb,Cd和Cr平均含量变化呈递增趋势,依次表现出:枯水期丰水期平水期,并且不同时期土壤重金属Pb,Cd和Cr含量均表现为底泥表土,局部有所波动,综合分析可知,黄河三角洲芦苇湿地平水期的Hg,Cu,Zn污染最严重,枯水期Pb,Cd和Cr污染最严重;(2)黄河三角洲芦苇湿地表土重金属Hg,Cu,Zn含量高于底泥,表土重金属Pb,Cd和Cr含量低于底泥;(3)黄河三角洲芦苇湿地植被重金属Hg,Cu,Zn,Pb,Cd和Cr含量均显著高于土壤(p0.05),说明植被的吸收作用在土壤重金属污染中起着关键作用;(4)主成分分析表明黄河三角洲芦苇湿地土壤中Hg和Zn含量、植被中Pb和Cd的含量变化是黄河三角洲芦苇湿地的重金属污染主要影响因子;相关性分析表明,植被体内的重金属含量主要来自和依赖于土壤重金属含量,同时植被对于土壤各重金属的吸收也保持一定的独立性。     

组配改良剂对重金属污染土壤-蔬菜系统的修复效果研究

采用大田实验研究复合污染土壤中添加组配改良剂FQ12(沸石∶羟基磷灰石=1∶2)对受污染土壤和蔬菜中Pb、Cd、Cu、Zn 4种重金属的影响。结果表明,在添加FQ12后,土壤中重金属交换态含量大幅降低。辣椒可食部位中Pb、Cd、Cu、Zn含量也显著降低,FQ12添加量8.0g/kg时降低效果最好,Pb、Cd、Cu分别降低91.1%,58.3%,95.3%;Zn则是在4.0g/kg时,最大降幅达到89.4%,其他部位也有不同程度降低。在添加FQ12后,在一定程度上可以降低空心菜可食部位中Pb、Cd、Cu、Zn含量。在添加量为8.0g/kg时,4种重金属总量均达到最大降幅,最为明显的是Pb和Cu分别降低55.9%和50.7%,根部各重金属含量变化不大。由此可知,FQ12的施用对2种蔬菜吸收土壤重金属起到有效的抑制作用。     

干旱区绿洲土壤Cd、Pb单一与复合污染下芹菜重金属累积特征研究

通过盆栽模拟试验,研究了干旱区绿洲土壤Cd、Pb单一与复合污染下,芹菜各部位对Cd、Pb的吸收累积与迁移规律。结果表明:在Cd、Pb单一与Cd-Pb复合污染下,芹菜根部和茎叶部对重金属的吸收与累积随着土壤重金属浓度的增大而增加。在复合污染下,Pb对Cd在芹菜体内吸收与累积的影响作用不明显;而Cd抑制了芹菜根部和茎叶部对Pb的吸收与累积。芹菜茎叶部对Cd、Pb的吸收与相应处理下土壤Cd与Pb有效态含量呈显著线性关系。Pb对土壤中Cd的有效态含量没有影响,Cd降低了土壤中Pb的有效态含量。不同处理下,芹菜根部对Cd、Pb的吸收大于茎叶部,Cd比Pb更易在芹菜体内吸收与累积并向地上部分迁移。     

东乌珠穆沁旗草原砂土对汞的吸附特征及其影响因素

以东乌珠穆沁旗的草原砂土为研究对象,采用正交试验设计的方法,研究了土壤/溶液(固/液)、初始汞浓度、溶液pH、腐殖酸、硝酸钠浓度对东乌珠穆沁旗草原砂土吸附HgCl2的影响。结果表明:固/液越小,初始汞浓度越大,土壤吸附能力越强;土壤对汞的吸附量随溶液pH,外源腐殖酸浓度,硝酸钠浓度的增大而呈现先增大后减小的趋势,当溶液pH为7.5,外源腐殖酸浓度为0.6mg/g,硝酸钠浓度为0.08mg/L时,土壤对汞的吸附量分别达到最大。影响砂土吸附HgCl2的因素大小依次为初始汞浓度>固/液>pH>硝酸钠浓度>腐殖酸浓度。草原地区砂土对汞的吸附动力学过程与Lagergren准二级动力学模型拟合有较好的相关性,表明该吸附过程主要以化学吸附为主,且吸附过程不可逆。     

Remediation of agrosoddy-podzolic soils contaminated with cadmium

Results of a long-term field experiment on the remediation of agrosoddy-podzolic soils (Retisols) contaminated with cadmium have been analyzed. The solidification/stabilization method (S/S technology) has been used for the development of remediation technology. Different rates of ameliorants and fertilizers (limestone and phosphorite meals, superphosphate, sodium sulfide, peat, and zeolite) have been studied as ameliorating additives. It has been shown that the efficiency of ameliorating additives in decreasing the mobility of cadmium in the soil depends on their type (the dissolution of ameliorant in water and solubility products of the resulting Cd compounds), application rate, and the time elapsed since the application. In the first year of the experiment, the highest efficiency has been observed for water-soluble forms of ameliorating additives: sodium sulfide and superphosphate. Limestone meal and zeolite have showed the longest aftereffect. The application of all ameliorating additives under study has increased the yield of agricultural crops and reduced their cadmium content down to below the MPC level in most cases, which makes this agronomic practice promising for the remediation of agricultural lands with an elevated content of cadmium.     

腐殖酸对池塘底泥中铅、镉的离子形态分布及其活性的影响

本文探讨了腐殖酸对池塘底泥中铅、镉的离子形态分布及其活性的影响。结果表明,富里酸(FA)能使底泥中铅、镉的碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态和残渣态的含量下降,而有机结合态和可溶态的含量升高,但是胡敏酸(HA)则使其它各形态均向有机结合态转化。随着FA浓度的提高底泥中铅、镉的可溶态含量也呈增高的趋势,但是HA的作用与此相反,这就表明FA能活化底泥中的铅、镉,而HA则起到了钝化作用,且它们的作用随着浓度的增大而增大。另外,无论是FA还是HA它们对底泥中铅、镉的离子形态分布及其活性的影响均表现出对铅的作用大于对镉的作用。     

天然矿物复配腐植酸对农田镉的钝化机理研究

采用田间试验研究了改良剂(腐植酸)及由膨润土、硅藻土、氧化镁组配的钝化剂对土壤镉(Cd)的钝化效果及对土壤理化性质的影响,并借助红外光谱仪(FTIR)、扫描电镜联用能谱分析仪(SEM-EDS)和比表面分析仪(BET),分析探讨了钝化改良剂对镉的钝化机理。结果表明：不同钝化改良剂处理初始有效态镉浓度为0.0836 mg/kg的菜地土壤70 d后,镉的钝化效率由高到低依次为：1% 钝化剂 + 0.04% 改良剂>10g/kg钝化剂>5g/kg 钝化剂 + 0.4 g/kg 改良剂>5 g/kg 钝化剂>0.4 g/kg 改良剂,其中10 g/kg 钝化剂 + 0.4 g/kg 改良剂对有效态镉的钝化效率达到60.2%。表征分析显示,钝化剂表面结构疏松,其表面的Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺ 等离子可与Cd²⁺发生离子交换反应,改良剂中含有醌基、醇羟基、羧基、羰基和C=C键,能与Cd²⁺ 发生配位络合作用,化学吸附是复配钝化改良剂降低土壤镉有效性的主要原因。     

抑制剂对铬铅复合污染小白菜氧化代谢及根组织结构的影响

盆栽试验研究了硅酸盐、腐植酸对Cr、Pb单一污染及Cr-Pb复合污染土壤中小白菜(Brassica Chinensis)的生物量、Cr和Pb积累量、抗氧化酶系统和根尖细胞形态的影响。结果表明,Cr-Pb污染极大地影响了小白菜根部的生长,使根部组织细胞氧化溃解;施用硅酸盐对降低Cr-Pb污染的生物有效性效果较好,其中1.0g/kg质量分数的硅酸盐施用效果最佳,在土壤未受污染时能促进小白菜生长;在土壤受Cr-Pb污染后虽对促进小白菜生长作用不明显,但能有效减轻Cr-Pb污染对小白菜体内超氧化物歧化酶（SOD）活性的抑制,缓解小白菜根部细胞受到的过氧化损伤,加强根部细胞壁和细胞膜对Cr、Pb的隔离作用,使其沉淀在皮层细胞中,从而降低Cr、Pb的生物有效性。施硅量过高（2.0 g/kg）或当土壤中存在Pb污染时施用1.5g/kg以上质量分数的硅酸盐则对小白菜生长产生抑制。腐植酸也能在一定程度上提高超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）的活性,但是对小白菜受到过氧化胁迫的缓解效果不如硅酸盐明显,对小白菜生长的促进作用不显著。结果还表明,在缓解氧化毒害的过程中,过氧化物酶（POD）不是起缓解作用的主要酶类;而超氧化物歧化酶（SOD）活性的提高在缓解氧化胁迫中起到关键作用。     

Cleaning heavy metal contaminated soil with soluble humic substances instead of synthetic polycarboxylic acids

Abstract

Soils contaminated with heavy metals constitute a serious and widespread ecological problem but to clean such soils requires strong chemicals such as polycarboxylates; frequently ethylenediaminetetraacetic acid and nitrilotriacetic acid are used. However, these compounds are synthetic and toxic and their replacement by natural products such as soluble humic substances as washing agents for cleaning heavy metal polluted soils would be environmentally very attractive. In fact, such a replacement seems possible at least on cadmium and copper contaminated soil inasmuch as humic substances, depending on the concentration, were found to extract up to 45% and 54% of total cadmium and copper from a highly contaminated calcareous soil. Even though higher amounts of the two metals were extracted by ethylenediaminetetraacetic acid and nitrilotriacetic acid, the humic substances undoubtedly extracted the most reactive fractions. However, the humic substances extracted only 4% of total lead and 17% of total nickel, whereas the percentages for the synthetic polycarboxylates were about 30% for nickel and lead. Ethylenediaminetetraacetic acid and nitrilotriacetic acid may therefore be replaced by humic substances as washing agents for cadmium, copper and maybe nickel contaminated soils, whereas they seem unsuited for cleaning lead contaminated soils, at least if the soils are as calcareous as the soil tested.     

修复剂调控铅镉污染棉田对土壤微生物多样性的影响

为探讨重金属铅(Pb)、镉(Cd)污染下棉粕腐植酸和聚丙烯酸钾修复剂对土壤微生物多样性的影响,采用田间桶栽试验,进行了棉粕腐植酸、聚丙烯酸钾以及两者复合施用修复污染棉田土壤的研究,通过高通量测序分析了土壤微生物多样性的变化,并利用傅里叶红外光谱进行了土壤化学结构的修复响应分析。结果表明:与未施用修复剂处理相比,施用棉粕腐植酸和聚丙烯酸钾减少了表层土壤Pb、Cd含量,其中两者复合处理可分别减少62.6%和52.3%;改变了土壤微环境进而影响了土壤微生物多样性,不同处理共发现土壤细菌25个门,69个纲,149个目,273个科,442个属,其中优势菌门主要为变形菌门、酸杆菌门、芽单胞菌门和放线菌门。聚丙烯酸钾处理增加了土壤中变形菌门的相对丰度,棉粕腐植酸和复合修复处理增加了酸杆菌门和芽单胞菌门的相对丰度。由此可见,铅镉复合污染土壤中微生物多样性丰富,优势菌群相对稳定,聚丙烯酸钾和棉粕腐植酸通过改变土壤微环境进而影响菌群丰度。     

不同分子量腐植酸的结构特征及其对土壤镉有效性的影响

为探究不同分子量腐植酸组分的结构特征,本研究利用褐煤粉提取腐植酸进行超滤分级,获得四个不同分子量的腐植酸组分。研究发现,分子量大于50 kDa和小于1 kDa的腐植酸分别占总腐植酸的49.66%、47.07%,中间两个组分占比很小；腐植酸的理化性质和功能主要是由1 kDa以下的腐植酸和50 kDa以上的腐植酸所决定的。1 kDa以下的腐植酸总酸性基、羧基和酚羟基官能团含量最高,酚羟基占总酸性基的比例也较高,腐植酸的芳香化程度、缩合度随分子量的增大而增大,含氧官能团含量、E4/E6值随分子量的增大而减少。通过盆栽试验,探索了不同分子量腐植酸对土壤镉有效性的影响,土壤对镉的吸附量随腐植酸分子量的增大而减少,各处理均在500 mg/L时达到吸附平衡；土壤镉的解吸量亦随腐植酸分子量的增大而减少。小分子量腐植酸的酸性官能团丰富,对土壤重金属的吸附络合能力更强,可以降低土壤对镉的吸持能力,提高其移动性和生物有效性；大分子腐植酸则主要起吸持和固定作用,降低重金属的移动性和生物有效性。     

The effect of sewage‐sludge on the heavy metal content of soils and plant tissue

Abstract

Domestic sewage sludge applied to farm fields at a rate of 44.9 kg/ha in a mixture with lime and sawdust was found to increase the soil levels of cadmium, chromium, copper, lead, mercury, nickel and zinc. The average levels in sludge treated soil were: 0.11, 0.56, 3.59, 2.72, 0.068, 1.49 and 2.57 ppm, respectively. The increases were small and the overall loading factors were well below recommended maximums. The uptake of these heavy metals by grass and legume plants was variable with cadmium, copper and zinc levels being higher in those plants growing in the sludge treated soils but only copper was significantly higher. The heavy metal contents found were all within the levels normally found in grass and legume plants. The higher mean concentration in plants growing on the sludge treated soils were cadmium 0.495; chromium 1.22; copper 12.3; lead 1.54; mercury 0.022; nickel 4.08 and zinc 28.4 ppm.