钝化剂对酸性镉轻度污染土壤的修复效果

为了解常用钝化剂对酸性镉轻度污染农田土壤的修复效果,在水稻-小麦种植模式下于2016—2018年进行不同用量生石灰、钙镁磷肥、生物质炭、羟基磷灰石等4种钝化剂对土壤酸碱度、有效镉和籽粒中镉积累影响的试验。结果表明,生石灰、钙镁磷肥、生物质炭、羟基磷灰石等4种钝化剂均可有效提高土壤pH值,降低土壤有效镉及水稻、小麦籽粒中镉的含量。其效果随钝化剂用量的增加而增加,对降低水稻籽粒中镉积累的效果大于对小麦籽粒中镉积累的效果。与对照土壤比较,4种钝化材料均不会对土壤肥力质量产生负面影响,并可轻微增加作物的产量。钝化效果以生石灰和生物质炭为最佳,生石灰、生物质炭的用量分别以3.004.50和7.50 t·hm^-2为宜。     

田间条件下不同钝化材料对玉米吸收镉的影响研究

选取4种钝化材料(赤泥、海泡石、钙镁磷肥和磷矿粉)开展田间试验,研究它们对玉米吸收镉与土壤有效态镉的影响。结果表明,除海泡石外,施用其他3种钝化材料均能促进玉米生长,增加玉米叶、茎与籽粒的重量。4种钝化材料都能降低玉米对镉的吸收,其中:高量赤泥(用量1.5%)能明显降低玉米茎、叶片及籽粒中镉的含量,较对照分别降低60.6%、33.6%与49.3%;高量钙镁磷肥(用量900kg·hm-2)明显降低玉米籽粒中镉含量,较对照降低57.4%。4种钝化剂明显降低土壤EDTA提取态镉、DGT提取态镉的含量。其中,高量海泡石处理的EDTA提取态镉含量最低,高量赤泥次之;高量赤泥处理的DGT提取态镉含量最低。本试验结果表明,1.5%用量的赤泥是最佳的功能钝化材料。     

连续施用镉砷同步钝化剂的稻米镉砷含量降低效果分析（英文）

选择湖南典型镉砷复合污染稻田,通过2018—2020年连续3 a的大田定位试验对10个镉砷同步钝化产品进行效果验证,为镉砷同步钝化产品连续施用的持续效果及镉砷复合污染稻田产品的选择提供参考。结果表明：10个钝化剂产品均具有同步降低稻米镉砷含量的效果,但不同钝化剂的稻米降镉、降砷效果不同,稻米降镉效果最好的是T9处理,3 a平均稻米降镉率为52.42%;其次是T4和T3,3a平均稻米降镉率分别为42.62%和40.96%;稻米降砷效果最好的为T7和T4处理,3 a平均稻米降砷率分别为34.15%和33.32%;整体上,钝化剂降低稻米镉含量的效果高于降砷的效果,且钝化剂的连续施用对稻米降镉和降砷皆具有一定的累加效应;另外,连续施用3 a钝化剂在一定程度上提升了土壤的p H值,且2018—2020年稻米镉含量皆与土壤p H值呈显著负相关,表明施用钝化剂提升了土壤p H值,并抑制了水稻对镉的吸收积累。综合考虑认为,T4、T8、T7和T10处理的钝化剂产品适用于镉砷复合污染土壤的修复治理,T9等其他处理的钝化剂产品适用于单镉污染耕地的修复治理。     

新型硅酸盐钝化剂对镉污染土壤的钝化修复效应研究

通过活化蒙脱石中硅(Si)元素制备新型硅酸盐土壤重金属钝化剂,并在高效钝化重金属的同时为作物生长提供营养成分。采用盆栽试验研究了新型硅酸盐钝化剂对土壤pH和镉(Cd)形态分布的影响,同时考察了钝化剂对小白菜生物量、株高及Cd含量的影响,探讨了钝化剂对土壤镉污染可能的钝化机理及效果。结果表明,在Cd含量为3 mg·kg~(-1)和5 mg·kg~(-1)污染土壤上施加新型硅酸盐钝化剂均可显著增加小白菜的生物量并降低其重金属含量,土壤Cd含量为3 mg·kg~(-1)时施加5‰硅酸盐钝化剂可使小白菜生物量增加25%、Cd含量降低59.17%;添加5‰钝化剂可使土壤pH升高约1.4个单位,且土壤中弱酸溶解态镉含量分别降低19.8%和9.40%。由此可见,新型硅酸盐钝化剂可有效降低酸性镉污染土壤中可迁移态Cd含量并促进作物生长。     

连续施用镉砷同步钝化剂的稻米镉砷含量降低效果分析

选择湖南典型镉砷复合污染稻田，通过2018—2020年连续3 a的大田定位试验对10个镉砷同步钝化产品进行效果验证，为镉砷同步钝化产品连续施用的持续效果及镉砷复合污染稻田产品的选择提供参考。结果表明：10个钝化剂产品均具有同步降低稻米镉砷含量的效果，但不同钝化剂的稻米降镉、降砷效果不同，稻米降镉效果最好的是T9处理，3 a平均稻米降镉率为52.42%；其次是T4和T3,3 a平均稻米降镉率分别为42.62%和40.96%；稻米降砷效果较好的为T7和T4处理，3 a平均稻米降砷率分别为34.15%和33.32%；整体上，钝化剂降低稻米镉含量的效果高于降砷的效果，且钝化剂的连续施用对稻米降镉和降砷皆具有一定的累加效应；另外，连续施用3 a钝化剂在一定程度上提升了土壤的pH值，且2018—2020年稻米镉含量皆与土壤pH值呈显著负相关，表明施用钝化剂提升了土壤pH值，并抑制了水稻对镉的吸收积累。综合考虑认为，T4、T8、T7和T10处理的钝化剂产品适用于镉砷复合污染土壤的修复治理，T9等其他处理的钝化剂产品适用于单镉污染耕地的修复治理。     

五种钝化剂施用水平对稻田镉污染土壤的修复效果研究

筛选高效价廉的土壤重金属钝化剂是农田重金属污染防控的关键。在大田试验条件下,研究了5种钝化剂（石灰+沸石、凹凸棒土、硅-钙钝化剂、硅-钙-铝钝化剂、硅-钙-镁钝化剂）在不同添加量的情况下对稻田土壤镉（Cd）的钝化效果以及对水稻中镉含量的影响。结果表明,5种钝化剂均能提高土壤pH,其中石灰+沸石处理对土壤pH影响最大。硅-钙钝化剂处理的稻田土壤有效态镉含量最低,最大降幅为15.9%。当硅-钙钝化剂、凹土、石灰+沸石3种钝化剂的添加量为4 500 kg/hm2时,所有处理糙米样品镉含量均达到GB 2762—2017安全标准,可安全食用。硅-钙钝化剂对该镉污染水田具有较好的钝化效果,能改善土壤理化性质并促进作物生长,可作为镉污染水田的安全利用措施。     

不同钝化剂对镉污染黄壤和棕壤的钝化效果

为了解钝化剂对不同性质镉污染土壤的钝化效果,分别选取模拟镉污染的广西黄壤和江苏棕壤为研究对象.利用盆栽试验研究碳酸钙、硅酸钙、磷酸二氢钙和硫化钠4种常见钝化剂对2种土壤pH值、可交换态镉含量、小麦地上部生物量、籽粒产量和籽粒中镉含量的影响.结果表明,在2种土壤中添加碳酸钙、硅酸钙、硫化钠均可以使土壤pH值上升,而添加磷酸二氢钙的土壤pH值降低.从土壤镉的化学形态看,随着钝化剂添加比例增高,2种土壤可交换态镉均呈下降趋势.当4种钝化剂添加比例为2.0％时,对广西黄壤的钝化效果由大到小为硫化钠、硅酸钙、磷酸二氢钙、碳酸钙,钝化率分别为29.54％、28.11％、24.56％、17.79％,对江苏棕壤的钝化效果由大到小为硫化钠、磷酸二氢钙、硅酸钙、碳酸钙,钝化率分别为28.21％、27.56％、22.76％、13.46％.在广西黄壤中,钝化剂添加量分别为0.5％、1.0％、2.0％时,硅酸钙处理的小麦地上部生物量、籽粒产量均大于磷酸二氢钙和碳酸钙的处理,且籽粒中镉含量更低,硅酸钙添加比例为2.0％处理后小麦籽粒中镉含量为0.06 mg/kg,低于GB 2762—2017《食品安全国家标准食品中污染物限量》中小麦含镉量的限量(0.1 mg/kg);在江苏棕壤中,在钝化剂添加量分别为0.5％、1.0％、2.0％时,磷酸二氢钙处理的小麦地上部生物量、籽粒产量均大于硅酸钙和碳酸钙的处理,且籽粒中镉含量更低,磷酸二氢钙添加比例为2.0％处理后小麦籽粒中镉含量为0.08 mg/kg.由于硫化钠对小麦的生长表现出毒害作用,一般情况下不宜采用.在盆栽条件下,综合考虑钝化剂对土壤镉的钝化率影响,以硅酸钙作为镉污染广西黄壤的钝化剂,以磷酸二氢钙作为镉污染江苏棕壤的钝化剂较好.     

设施菜地土壤镉钝化剂筛选及应用效果研究

针对设施农田土壤重金属污染与农产品累积风险日趋严重的问题,以设施农田镉污染土壤(0.4~0.8 mg·kg-1)为研究对象,在室内钝化剂筛选实验的基础上,通过田间效果验证,重点探究炭基、磷基、硅酸盐、黏土矿物等钝化材料施加浓度和磷基-炭基钝化材料复合配施对土壤镉修复效果及对植物生长的影响。结果表明:施加生物质炭、羟基磷灰石、蒙脱石等钝化剂可明显降低土壤有效态镉含量,其中羟基磷灰石+生物质炭配施效果最好,土壤有效态镉含量降低46.52%~58.11%。与对照相比,施加钝化剂均能抑制油菜对镉的吸收和根部向地上可食部分转移,使油菜地上部镉的含量较CK降低3.9%~51.2%,全部低于《食品安全国家标准》(GB 2762—2016)食品中污染物限量。考虑生产成本、材料来源等因素,推荐羟基磷灰石(225 kg·hm-2)与0.6%生物炭复合添加配施为优选钝化剂组合。田间效果分析也表明,土壤EC与土壤有效态镉含量呈显著正相关,进一步证明污染设施菜地中施加钝化剂降低土壤镉的生物有效性,是实现设施菜地安全生产的可行措施。     

不同修复技术对土壤有效态镉含量及作物镉吸收的影响

针对镉超标的土壤,在大豆—小麦轮作系统下研究了不同钝化剂、不同作物对土壤有效态镉钝化及作物吸收镉的影响.结果表明:调理剂LC-L01、宁粮矿物质+有机质+微生物钝化剂、宁粮矿物质钝化剂和钙镁磷肥可有效降低土壤有效态镉含量;在小麦季试验中,不同钝化剂处理小麦对镉累积量的差异较大,生物有机肥处理下小麦镉累积量最低;在201...     

钝化剂对土壤性质及镉生物有效性的影响研究

为研究土壤重金属钝化稳定化技术中钝化剂施加对土壤物理化学性质及镉生物有效性的影响,通过培养试验结合定期密集采样监测方法,研究羟基磷灰石(HAP)、小麦生物炭(WB)、巯基改性坡缕石(MPG)施加对镉污染碱性土壤pH值、EC值、团聚体组成和DTPA-Cd变化规律的影响,并分析不同因子间的相关关系。结果表明:HAP显著提高土壤pH值0.16～0.30个单位(P0.01),降低土壤EC值;WB则降低土壤pH值0.09～0.32个单位,显著提高土壤有机质、增加土壤EC值(P0.05);MPG处理对土壤pH值和EC值无显著影响。与对照组(不施加钝化剂)相比,3种钝化剂施加后短时间内(5 d)土壤中2mm和2～20mm团聚体比例增加,随着钝化稳定时间的延长,土壤中20mm团聚体占比逐渐增大;对比3种钝化剂对Cd2+的钝化效果,MPG钝化效果最佳,40d后DTPA-Cd含量较对照组降低3.01 mg·kg-1。相关性分析表明,HAP和WB通过改变土壤pH值影响土壤DTPA-Cd含量,XRD表明HAP通过磷酸镉沉淀降低土壤DTPA-Cd含量,HAP和MPG处理组土壤Cd2+的稳定化导致各粒径团聚体比例的变化。研究表明,MPG可显著降低镉的生物有效性且对土壤理化性质无显著影响,可作为碱性土壤原位钝化技术中钝化剂的优先选择。     

不同安全利用技术对琼北地区稻菜轮作系统镉削减的效果

为探讨不同安全利用技术在海南镉污染耕地上的应用效果,以琼北地区轻中度镉污染稻菜轮作耕地为研究对象,比较了6种安全利用技术对辣椒和稻米中Cd积累的削减效果,以及9种钝化剂对稻米Cd积累的影响。结果表明,各项安全利用技术的降Cd效果由高到低依次为优化施肥+土壤调理+叶面阻控>土壤调理+叶面阻控>优化施肥+叶面阻控>土壤调理>叶面阻控>优化施肥,在辣椒和稻米上的降Cd率分别为61.6%~91.5%、49.4%~91.3%,6项安全利用措施下辣椒Cd暴露的膳食安全风险均可接受,但仅优化施肥+土壤调理+叶面阻控和土壤调理+叶面阻控处理下稻米Cd暴露的膳食安全风险在可接受范围内。施用9种钝化剂均可显著(P<0.05)降低稻米Cd含量,但降Cd率差别较大,变化范围在29.7%~77.0%。其中,生物炭和磷复合钝化剂(生物炭+磷矿粉、生物炭+活化磷矿粉)、蚯蚓粪和铁磷复合钝化剂(蚯蚓粪+零价铁+磷矿粉)的施用效果最佳,稻米降Cd率在 68%以上。针对海南轻中度镉污染耕地,宜采用优化施肥+土壤调理+叶面阻控和土壤调理+叶面阻控的联合措施,其中土壤调理技术中的钝化剂推荐使用生物炭和磷复合钝化剂或蚯蚓粪和铁磷复合钝化剂。     

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。     

镉钝化剂筛选及其对中微量元素有效性的影响

为明确不同钝化剂对重金属Cd的钝化率及其对中微量元素有效性的影响,筛选对Cd具有较高钝化率且对中微量元素具有较低活性影响的钝化剂,以重庆市典型农田土壤紫色土为供试土壤,采用室内培养实验,同步比较文献报道的18种常见钝化剂对Cd的钝化率,进而分析其中的高效率钝化剂不同剂量水平对Fe、Mn、Cu、Zn有效性的影响。结果表明,供试钝化剂按照其文献推荐用量,对本底土壤中Cd钝化率高低顺序依次为:生物质炭、氧化钙、氢氧化钙、蚕沙、腐植酸、沸石,其钝化率>47%;在高Cd污染土壤中依次为:氧化钙、蚕沙、生物质炭、氢氧化钙、腐植酸、沸石,其钝化率>72%。多数无机钝化剂在钝化Cd的同时降低了中微量元素有效性,而腐植酸、蚕沙可实现钝化Cd的同时维持或提高Fe、Mn、Cu、Zn的有效性。综合钝化剂的钝化率及其对中微量元素有效性的影响,几种钝化剂推荐施加量分别为:沸石3.2%,腐植酸1.5%,生物质炭2%,氧化钙0.4%,氢氧化钙4%,蚕沙4%。实际应用时应综合考虑土壤的基本性质、中微量元素有效态含量,适当补充中微量元素或配合其他钝化剂施用。     

钝化材料对农田土壤Cd形态及微生物群落的影响

为探讨钝化剂对土壤Cd生态风险和土壤微生物群落结构的影响,通过田间试验,在轻度Cd污染水稻田中施加钝化剂（海泡石、石灰、秸秆生物炭和螯合铁肥）开展相关研究。结果表明：施加钝化剂使土壤pH值提高0.17~1.29个单位,Cd的可交换态减少29.79%~64.48%。施加海泡石、石灰、秸秆生物炭使得微生物群落的多样性指数（ACE、Chao1、Shannon）增加,但螯合铁肥不利于微生物群落的生长,多样性指数均减少。土壤微生物群落随钝化剂的施加发生显著改变,变形菌门、厚壁菌门、拟杆菌门相对丰度有所增加,芽单胞菌门、绿弯菌门、螺旋体菌门相对丰度均降低。相关性分析表明,pH和Cd是影响微生物群落的关键因素,此外Cd形态也对微生物群落产生了影响。研究表明,施用钝化剂可降低土壤中重金属Cd的潜在生态风险,改变土壤微生物群落结构,使多种微生物群落得到抑制或增强。     

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。     

稻田镉砷污染阻控原理与技术应用

我国农田土壤重金属污染治理已成为重大国家需求;水稻是重金属超标最为严重的粮食作物;镉/砷污染稻田是农田重金属污染治理的重点与难点。以农产品安全为目标,以定向调控重金属的活性、阻隔其转移的阻控技术,是农田重金属污染治理的新思路,对解决稻田重金属污染治理难题具有重大意义。铁是稻田中最为重要的活性元素,稻田铁循环是连接养分循环与镉/砷行为的枢纽;调控铁与碳/氮循环的耦合过程,可降低土壤中镉/砷向水稻根系迁移的活性,从而减少水稻植株吸收积累镉/砷。硅与硒等营养元素与水稻镉/砷吸收转运密切相关,外源施加硅/硒养分可降低水稻吸收、转运镉/砷的功能基因表达,提高其解毒功能基因表达,从而抑制镉/砷从水稻根系向籽粒的转运。基于以上原理研发了硅/硒营养调控的生理阻隔技术、铁循环调控的钝化技术,并研制了相应的产品。大田试验结果表明,生理阻隔和土壤钝化技术单独应用或组合应用,均可有效降低稻米中镉/砷含量,从而提高稻米的安全性,具有广阔的应用前景。     

潴育型水稻土稻米镉污染VIP控制技术试验初报

2015年,在宁远县潴育型水稻土上开展稻田VIP镉污染控制技术的小区和大田示范试验,分析农艺性状,对试验区域的土壤pH值和糙米镉含量进行比较。结果表明:VIP控制技术对水稻田污染起到一定的控制作用,土壤pH值较试验前有明显提高,土壤镉含量均有一定程度的减少,采用低镉品种加施用生石灰的效果极显著优于施用生物菌肥,早稻稻米含镉量明显低于晚稻稻米含镉量,实现了镉污染农田土壤中生产的稻米镉含量降低61%,达到国家稻米安全生产的目标(镉含量0.2 mg/kg),但对生育期、产量有所影响。     

镉污染土壤钝化修复机制及研究进展

农田重金属钝化技术通过向污染土壤中添加一些活性物质,以降低重金属在土壤中的活性及生物有效性。该法不改变土壤固有的理化性状,是目前中轻度污染土壤修复较好的选择。综述了农田镉(Cd)污染常见的钝化剂种类、钝化效果及作用机制。Cd污染钝化修复剂的作用机制尚不完全清楚,其可能的机制为提供碱性环境,促进游离的Cd离子与土壤中阴离子形成一系列沉淀络合反应。钝化修复技术的优越性和局限性需要去合理控制,从而更好的治理改善Cd污染农田,为粮食安全提供保证。     

石灰降低稻米镉含量的效果及其影响因素

为探明施石灰降低镉污染酸性稻田米镉含量的效果及其影响因素,在湘潭市16个不同地点,开展石灰施用试验。以稻米镉含量的降幅为主要评价指标,分析了管理措施和土壤环境条件对施石灰降低稻米镉含量效果的影响。试验结果显示,施用生石灰750~1 800 kg/hm~2,土壤pH值平均提升0.16个单位,稻米镉平均含量由对照的0.29 mg/kg降至0.13 mg/kg。石灰施用量以1 800 kg/hm~2最佳,其稻米平均降幅可达58.3%。土壤本底pH值低于6.5时,随pH值的升高,施石灰降低稻米镉含量的效果增强。而随着土壤有机质含量和CEC的升高,施石灰降低稻米镉含量的效果呈明显的减弱趋势。