水体和土壤重金属污染净/钝化剂

<正>产品简介本所研制的水体和土壤重金属污染净/钝化剂,对水体中的Pb2+、Cd2+具有良好的吸附净化能力,吸附饱和容量分别高达62.1mg/g和14.6mg/g。钝化剂对土壤重金属Cd和Pb具有良好的吸附钝化作用,可有效降低Cd和Pb在土壤中的迁移性和生物有效性,抑制作物对其的吸收累积。     

钝化剂对重金属的吸附及其吸附机理的研究

试验探讨了静态条件下沸石和草炭对重金属离子的吸附特性和吸附热力学性质。结果表明,重金属钝化剂沸石和草炭中加入重金属溶液(Cu2+、Mn2+、Zn2+、Pb2+、Cd2+)的浓度越大,钝化剂对重金属离子的吸附量越多;不同钝化剂对重金属离子的吸附能力略有不同,草炭>沸石;草炭对重金属的吸附亲和力顺序为Zn2+>Mn2+>Cu2+>Cd2+>Pb2+;沸石的为Zn2+>Cu2+>Mn2+>Cd2+>Pb2+;两种钝化剂对重金属的吸附等温线与Freundlich和Temkin方程均有较好的拟合性,Langmuir方程不适宜描述两种钝化剂对重金属的等温吸附过程,其等温线符合Freundlich吸附等温模型。     

磷酸盐对污染土壤中Pb·Cd·Zn的钝化效果

[目的]研究磷酸盐对重金属Pb、Cd、Zn的钝化作用。[方法]以磷酸盐作为钝化剂,添加量设为50~1 200 g/m~2,考察Pb、Cd、Zn的有效态浓度随着钝化剂添加量的变化。[结果]随着磷酸盐添加量的增大,Pb、Cd、Zn有效态浓度均呈下降趋势,Pb从280 mg/kg下降到123 mg/kg,Zn从14.20 mg/kg下降到7.18 mg/kg,Cd从1.50 mg/kg下降到1.27 mg/kg,最终得到最佳添加量为500 g/m~2,并且30 d后Pb、Cd、Zn有效态浓度达到稳定状态。添加磷酸盐后土壤pH从5.62增加到7.57。[结论]磷酸盐可使土壤中的Pb、Cd、Zn浓度明显降低,达到预期的土壤修复效果。     

含铝钝化剂对蔬菜-土壤系统Cd和Pb的钝化效果

为了解含铝钝化剂对土壤重金属的钝化效果,采用土培盆栽试验方法,以还原铝粉、硫磺、氢氧化钙为主要原料,按一定质量比例制备成含铝复合重金属钝化剂产品,研究了施用几种含铝重金属钝化剂对蔬菜产量、重金属Cd和Pb含量及其土壤重金属Cd和Pb形态含量的影响,结果表明:在污染土壤常规施用化肥处理(PS+CF)的基础上,添施几种含铝的复合重金属钝化剂处理(PS+CF+Al_1、PS+CF+Al_2、PS+CF+Al_3和PS+CF+Al_4)均可在一定程度上提高蔬菜的生物产量、降低蔬菜重金属Cd和Pb含量,并提高蔬菜收获后土壤pH值、减少土壤有效态Cd和Pb的含量。其中,PS+CF+Al4处理效果相对最佳,可比PS+CF处理提高蔬菜的生物产量32.48%,降低菜体重金属Cd含量71.95%~74.69%、Pb含量63.36%~74.69%,提高土壤pH值28.72%,减少土壤中有效态Cd含量12.50%、Pb含量32.42%;X射线衍射分析结果显示,PS+CF+Al_4处理蔬菜收获后土壤的Cd和Pb主要以Cd_3(PO_4)_2、Pb(PO_2)_2、Pb_2(P_4O_(12))、Pb_3O_2SO_4等几种难溶性化合物形态存在,这进一步佐证了该复合重金属钝化剂的钝化效果。因此,含铝复合重金属钝化剂4(硫磺、还原铝粉和氢氧化钙按质量分数比2∶15∶100均匀混合而成)对蔬菜-土壤系统的Cd、Pb具有明显的钝化效果。     

新型功能膜材料对污染土壤铅汞镉钝化作用研究

采用盆栽实验,研究了在未加钝化剂和添加钝化剂的条件下,Pb、Hg和Cd单因子污染及Pb-Cd和Pb-Hg-Cd复合污染对油菜生长性状的影响和重金属在土壤-油菜系统中迁移、积累的特性。结果表明,重金属Pb、Hg在油菜体内不同部位的分配规律为根>茎、叶,而Cd在油菜体内不同部位的分配规律为茎、叶>根。重金属在土壤-油菜系统中的迁移能力为Cd>Pb>Hg。钝化剂对Pb、Hg和Cd具有良好的吸附钝化作用,可有效地抑制Pb、Hg和Cd在油菜体内的积累。     

组配钝化剂对复合污染蔬菜地土壤重金属的钝化效果

通过盆栽试验,研究了不同用量钙镁磷肥、坡缕石、生物质炭及由钙镁磷肥、坡缕石和生物质炭组配(比例为2∶3∶1)的钝化剂对复合污染蔬菜地土壤重金属的钝化效果。结果表明:施用以上钝化剂均可显著降低土壤中水溶性、生物有效性Cd、Cu、Zn和Pb含量,减少蔬菜对以上重金属的吸收,但不同类别钝化剂降低不同重金属元素生物有效性的效果有所不同,降低效果随钝化剂用量的增加而增加。坡缕石对土壤中Cd、Cu和Zn的稳定作用最佳,但对土壤中Pb的稳定效果一般;钙镁磷肥对土壤中Pb的稳定作用最佳,但对土壤中的Cu和Zn稳定效果一般。对蔬菜中Cd和Cu积累的降低效果以坡缕石和组合钝化剂最好,对Zn和Pb积累的降低效果以钙镁磷肥和组合钝化剂最好。由此可知,组合钝化剂对全方位修复重金属复合污染土壤的效果好于单一钝化剂,合适的钝化剂施用量为10 g/kg。     

不同母质发育水稻土对Cd、Pb吸附解吸特性及其影响因子分析

为了解Cd、Pb在土壤中迁移转化规律,探明不同水稻土对Cd、Pb吸附解吸的影响,以红壤、紫色土母质发育的水稻土为对象,研究Cd、Pb在两种土壤中的吸附解吸行为,分析红壤、紫色土对Cd2+、Pb2+吸附解吸特性及其与土壤理化性质的关系。结果表明,两种土壤对Cd2+的吸附用Langmuir、Freimdlich模型均有较好拟合,相关系数在0.95以上;而Pb2+的吸附则用Freimdlich模型拟合较好,相关系数在0.99以上。随着溶液中Cd2+、Pb2+含量的增大,红壤、紫色土对Cd2+、Pb2+的吸附量增大;解吸量亦随吸附量的增加而增加。红壤、紫色土对Cd2+、Pb2+的最大吸附量分别为2871.34 mg/kg和4353.69 mg/kg,10914.65 mg/kg和14249.07 mg/kg;最大解吸率分别达到3.12%和2.43%,1.02%和0.33%。紫色土对Cd2+、Pb2+的吸附量大于红壤,解吸率低于红壤;同等浓度下,红壤、紫色土对Pb2+的吸附量高于Cd2+。研究表明土壤粘粒、有机质、CEC含量是影响红壤、紫色土吸附解吸差异的主要因素。     

刚毛藻对重金属Pb~(2+)的耐受性及吸附性研究

[目的]研究重金属Pb2+对刚毛藻的损害情况以及刚毛藻对重金属Pb2+的吸附性能。[方法]将刚毛藻置于不同浓度(0、2.5、5.0、7.5、10.0、12.5、15.0、17.5、20.0 mg/L)重金属Pb2+的培养液中进行培养,培养周期为10 d,测定分析刚毛藻体内的叶绿素含量、丙二醛(MDA)含量、蛋白质含量及刚毛藻体内重金属Pb2+的含量。[结果]随着重金属Pb2+浓度的增大,刚毛藻体内叶绿素含量急剧下降,最终维持在0.30 mg/mg左右,Ca/Cb比值逐渐减小最终维持在0.30左右,重金属Pb2+对叶绿素a的损害作用随着浓度的增大而逐渐增大,且对叶绿素a的损害作用要大于对叶绿素b的损害作用。重金属Pb2+浓度在0~20 mg/L时,刚毛藻体内的MDA含量呈持续上升趋势,最大值为20.44μmol/g,表明重金属Pb2+对刚毛藻的毒害作用在逐渐增大。随着重金属Pb2+浓度的增加,刚毛藻体内的蛋白质含量整体呈下降趋势,最终维持在1.10 mg/g。推测刚毛藻对重金属Pb2+的吸附分为两个阶段,即快速吸附阶段和缓慢吸附阶段。[结论]刚毛藻对重金属Pb2+具有一定的吸附能力及耐受性,可以用于控制并修复水体中的重金属。     

Cu~(2+)和Cd~(2+)对活性污泥吸附Pb~(2+)的竞争吸附影响效果研究

[目的]通过批量吸附试验,研究Cu2+和Cd2+对活性污泥吸附Pb2+的竞争吸附影响效果。[方法]在单金属、双金属和三金属体系中,不同的pH和不同的初始浓度条件下,对比了活性污泥对Pb2+的生物吸附性能。[结果]吸附时间、pH和初始重金属离子浓度对活性污泥吸附Pb2+具有显著影响。分别采用Langmuir和Freundlich吸附模型,拟合了单金属Pb2+的吸附曲线,其中,Langmuir吸附模型可较好地表征污泥对Pb2+的吸附特性。在单一金属吸附情况下,活性污泥对Pb2+的最大比吸附量(Qe)为186.81 mg/g。在双金属吸附体系中,当添加30 mg/L Cu2+时,Qe减少为138.94 mg/g,相反,当添加30 mg/L Cd2+时,Qe上升为214.58 mg/g。在偏好吸附试验中,在初始吸附量基本相同的情况下,加入第二种金属后,Pb2+的解吸附量为0.089 mmol/L,而Cu2+的解吸附量为0.300 mmol/L。[结论]在多金属吸附体系中,低浓度Cd2+对污泥吸附Pb2+有促进作用,但高浓度会抑制吸附过程;Cu2+不论低浓度还是高浓度,都对污泥吸附Pb2+有抑制作用,且抑制作用大于Cd2+。相对于Cu2+,活性污泥对Pb2+有更好和更稳定的吸附能力。     

不同钝化剂对鸡粪有机肥还田重金属 （Cd、Cr、Pb）的钝化作用

以烤烟为供试植物,采用土培盆栽试验方法,利用连续提取法研究了不同混合钝化剂对发酵鸡粪生物有机肥还田重金属Cr、Cd、Pb的钝化作用.结果表明:(1)向土壤中施加钝化剂会使土壤pH升高,但不会影响烤烟植株的正常生长;(2)施加不同混合钝化剂的土壤重金属(Cd、Cr、Pb)交换形态分配率与植株中重金属含量变化基本一致,无显著差异;(3)不同钝化剂对不同重金属钝化效果不同,粉煤灰+膨润土组合是重金属(Cd、Cr、Pb)钝化最理想的钝化剂,与对照处理相比交换态+碳酸盐结合态分配率降幅分别达27.79％、14.91％和12.45％,粉煤灰+草炭和海泡石+钾长石组合钝化效果次之,而沸石+膨润土、沸石+草炭和粉煤灰+沸石组合钝化效果最差.     

废弃茶叶渣对废水中铅（Ⅱ）和镉（Ⅱ）的吸附研究

为了考察离子初始浓度、吸附时间及pH对废弃茶叶渣吸附废水中铅离子(Pb2+)和镉离子(Cd2+)的影响,并绘制出3种因素对吸附率及吸附量的影响曲线,采用单因素实验方法,对3种影响因素分别进行了实验.结果表明,茶叶渣对Pb2+和Cd2+的吸附率、吸附量随着时间的延长均增高,最后分别达到72.13%、3.56 mg/g和93.75%、4.71 mg/g;随着pb2+和Cd2+初始浓度的增加,吸附量均呈上升趋势,最后分别达到4.06mg/g和4.71 mg/g,pb2+的吸附率呈下降趋势,而Cd2+的吸附率呈上升趋势;随着pH的升高,两种离子吸附曲线都为先升后降,各自的最佳pH分别为5和7;通过改变pb2+和Cd2+的初始浓度、吸附时间和调节溶液pH,废弃茶叶渣对废水中Pb2+和Cd2+具有良好的去除效果.     

采用"3414"配方法研究复配钝化剂对玉米积累镉铅的影响

为了探讨复配施用L(石灰)、S(海泡石)和B(生物炭)3种钝化剂对玉米植株吸收积累土壤Cd、Pb的影响,采用"3414"试验设计方案在云南省某矿区周边开展了田间试验。结果表明:3种钝化剂复配施用的不同处理均显著提高了土壤pH值;钝化剂处理可显著降低土壤有效态Cd、Pb的含量,其中L(0.6 t/hm~2)+S(10.5 t/hm~2)+B(6 t/hm~2)处理对土壤Cd的钝化效率达46.9%, L(0.6 t/hm~2)+S(6 t/hm~2)+B(10.5 t/hm~2)处理对土壤Pb的钝化效率达26.8%;通过多元回归拟合分析,用钝化剂组合L+S+B的施用量预测的玉米籽粒中Cd含量最低,为0.0791 mg/kg,达到食品安全国家标准。因此, L+S+B是该矿区周边Cd、Pb污染农田修复效果最佳的钝化剂组合。     

土壤表层中的Cu、Cd、Pb的垂直运移规律

通过人工模拟重金属Cu、Cd、Pb污染土壤的试验,研究了不同浓度的重金属Cu、Cd、Pb在砂壤土、壤土和粘壤土3种不同质地土壤中垂直运移的规律。结果表明,重金属Cu2+、Cd2+、Pb2+在土壤中垂直分布的规律随土壤质地不同而有所不同,其中土壤对重金属的吸附能力大小为粘壤土>壤土>砂壤土,重金属在土壤中的运移能力大小为砂壤土>壤土>粘壤土。Cu2+、Cd2+、Pb2+主要积累层在土壤表层,尤其是0~10cm的土层,随着土壤深度的增加,土壤Cu2+、Cd2+、Pb2+含量逐渐减少。     

组配钝化剂对镉铅复合污染土壤修复效果研究

为研究组配钝化剂(纳米羟基磷灰石∶巯基化膨润土∶生物质炭=1∶2∶2)对镉铅复合污染土壤修复效果,以南京近郊某蔬菜基地镉(Cd)、铅(Pb)含量超标(Cd:0.89～1.37 mg·kg-1, Pb:441.9～707.8 mg·kg-1)的两块菜地土壤为研究对象,采用盆栽试验方法,研究不同钝化剂添加量(0、0.5%、1%、2.5%和5%)对菜地土壤理化性质和土壤Cd、Pb有效态含量的变化以及小白菜富集转运Cd、Pb的影响。结果表明:组配钝化剂能够有效提高土壤pH和CEC,使两种土壤有效态Cd和有效态Pb含量显著降低,同时降低了小白菜可食部位和根部对Cd、Pb的富集。与对照相比,两种土壤有效态Cd和有效态Pb最大降幅分别为60.34%～63.83%和81.84%～85.19%,小白菜可食部位降幅最大值分别为64.44%～81.48%和80.07%～82.98%。小白菜对Cd的富集和转运能力高于Pb,且2.5%～5%的钝化剂用量可同时显著降低小白菜对Cd、Pb的富集转运。添加钝化剂可以显著降低土壤中重金属Cd、Pb有效性,进而降低小白菜可食部位对Cd、Pb的积累和转运。从食品安全角度考虑,中度污染土壤(土壤A)推荐钝化剂用量为5%,轻度污染土壤(土壤B)推荐钝化剂用量为2.5%。     

利用改性生物质电厂灰钝化修复北方Cd污染土壤的试验研究

为钝化修复我国北方Cd污染农田提供一种经济有效的方法,选取我国北方生物质发电厂的灰渣为原料,经改性制成重金属钝化剂,开展等温吸附试验、盆栽试验和原位修复试验的研究。研究结果表明:制备的钝化剂在水中对Cd的吸附性能高于粉煤灰,最大吸附量达10 mg·g-1以上;且中性条件下,沉淀量对总吸附量的贡献率不到30%。盆栽试验中,添加土壤干重3%的钝化剂,稻米Cd降低80%以上;添加2%的钝化剂,小白菜叶Cd降低90%以上。原位试验中,添加1%的钝化剂,玉米根Cd降低53.5%,Pb降低64.4%,产量增加20.5%;添加2%的钝化剂,小麦籽粒Cd降低33%,产量增加72.5%。基于我国北方生物质电厂灰渣制备的钝化剂,主要化学成分为硅、钾、钙等生物有益元素,重金属安全风险很低。     

不同钝化剂对污染土壤中多重金属的固定（英文）

采用钝化剂培养试验,研究施加沸石、石灰、赤泥和花生壳炭4种钝化剂对酸性多重金属污染土壤Cd、Pb、Cu和Zn的固化效果,以期筛选出对其固定效果较好的钝化剂。结果表明:施用沸石、石灰、赤泥和花生壳炭土壤pH值分别显著升高0.51~1.02、0.82~1.29、0.72~0.89和0.30~0.35;4种钝化剂对土壤中Cd和Zn固化效果的影响依次为石灰>赤泥>沸石>花生壳炭,Pb固化效果的影响依次为赤泥>石灰>沸石>花生壳炭,对Cu固化效果的影响依次为赤泥>石灰>花生壳炭>沸石;土壤CaCl_2提取态Cd、Pb、Cu和Zn含量随着4种钝化剂施用量的增加而降低,石灰和赤泥对Cd、Pb、Cu和Zn均有较好的固定效果,施加低量(2.5 g/kg)石灰和赤泥土壤CaCl_2提取态Cd、Pb、Cu和Zn含量降低程度分别在41%、84%、76%和83%以上。可知,土壤pH值与CaCl_2提取态Cd、Pb、Cu和Zn含量均呈显著负相关(P <0.01),石灰和赤泥在低施用量时对酸性多重金属污染土壤Cd、Pb、Cu和Zn具有的固定效果。     

不同钝化剂对污染土壤中多重金属的固定

采用钝化剂培养试验,研究施加沸石、石灰、赤泥和花生壳炭4种钝化剂对酸性多重金属污染土壤Cd、Pb、Cu和Zn的固化效果,以期筛选出对其固定效果较好的钝化剂。结果表明:施用沸石、石灰、赤泥和花生壳炭土壤pH值分别显著升高0.51～1.02、0.82～1.29、0.72～0.89和0.30～0.35;4种钝化剂对土壤中Cd和Zn固化效果的影响依次为石灰赤泥沸石花生壳炭,对Pb固化效果的影响依次为赤泥石灰沸石花生壳炭,对Cu固化效果的影响依次为赤泥石灰花生壳炭沸石;土壤CaCl_2提取态Cd、Pb、Cu和Zn含量随着4种钝化剂施用量的增加而降低,石灰和赤泥对Cd、Pb、Cu和Zn均有较好的固定效果,施加低量(2.5 g/kg)石灰和赤泥土壤CaCl_2提取态Cd、Pb、Cu和Zn含量降低程度分别在41%、84%、76%和83%以上。可知,土壤pH值与CaCl_2提取态Cd、Pb、Cu和Zn含量均呈显著负相关(P 0.01),石灰和赤泥在低施用量时对酸性多重金属污染土壤Cd、Pb、Cu和Zn具有的固定效果。     

采用“3414”配方法研究复配钝化剂对玉米积累镉铅的影响

为了探讨复配施用L(石灰)、S(海泡石)和B(生物炭)3种钝化剂对玉米植株吸收积累土壤Cd、Pb的影响,采用"3414"试验设计方案在云南省某矿区周边开展了田间试验。结果表明:3种钝化剂复配施用的不同处理均显著提高了土壤pH值;钝化剂处理可显著降低土壤有效态Cd、Pb的含量,其中L(0.6 t/hm²)+S(10.5 t/hm2)+S(10.5 t/hm²)+B(6 t/hm2)+B(6 t/hm²)处理对土壤Cd的钝化效率达46.9%, L(0.6 t/hm2)处理对土壤Cd的钝化效率达46.9%, L(0.6 t/hm²)+S(6 t/hm2)+S(6 t/hm²)+B(10.5 t/hm2)+B(10.5 t/hm²)处理对土壤Pb的钝化效率达26.8%;通过多元回归拟合分析,用钝化剂组合L+S+B的施用量预测的玉米籽粒中Cd含量最低,为0.0791 mg/kg,达到食品安全国家标准。因此, L+S+B是该矿区周边Cd、Pb污染农田修复效果最佳的钝化剂组合。     

耐铅锌离子微生物的筛选及其吸附特性

为获得去除铅、锌污染的高效菌株,采用浓度梯度筛选法,从受铅锌冶炼污染土壤中分离筛选耐铅锌离子微生物,并研究其对Pb2+和Zn2+离子的吸附特性。结果表明:筛选的菌株(编号0a)在试验条件范围内吸附基本符合Langmuir单分子层吸附行为,重金属离子浓度为300mg/L时0a菌对Zn2+、Pb2+离子最大吸附量分别达23.6mg/g和31.7mg/g;pH为3～6时对Zn2+、Pb2+的去除率较高,pH值为7.5时分别对Zn2+、Pb2+的吸附量最高,为30.96mg/g和23.5mg/g;吸附率与吸附时间符合吸附+细胞膜传输模型。初步鉴定该菌株为绿色木霉(Trichoderma viride)。     

钝化剂种类和粒径对复合污染土壤镉铅有效态的影响

为探讨钝化剂种类和粒径对重金属污染土壤的钝化效果,采用室内培养的方法,通过添加三个粒径（60~100、100~200、>200目）下的四种不同钝化剂（自制无机型钝化剂、石灰+生物质炭、硅藻土、磷矿粉）,研究钝化剂种类和粒径对重金属复合污染土壤中有效态Cd、Pb的影响。钝化60 d之后的结果表明,自制无机型钝化剂、生物质炭+熟石灰和磷矿粉均在>200目粒径下对土壤有效态Cd的钝化效果最好,较对照分别减少了9.54%、13.93%和11.08%;其中,硅藻土在100~200目的粒径下效果最佳,有效态Cd含量与对照相比降低了22.35%。自制无机型钝化剂、石灰+生物质炭、硅藻土和磷矿粉对土壤有效态Pb的钝化效果都在>200目的粒径下最好,有效态Pb含量与对照相比分别减少了17.81%、18.70%、11.54%和22.19%,其中磷矿粉的钝化效果最佳。研究表明,自制无机型钝化剂、石灰+生物质炭和磷矿粉都是粒径越小钝化土壤重金属Cd、Pb效果越好,可能是由于较小粒径更有利于Cd和Pb由活性态向非活性态转化,硅藻土对Cd、Pb的钝化效果在三个粒径处理间差异不显著。