新型土壤调理剂对镉砷复合污染土壤修复效果的研究

为研究"润邦牌"土壤调理剂在稻田同步降低镉、砷含量的应用效果,选取湖南典型的红泥田,在施用本土壤调理剂后,考察土壤理化性质、水稻植株及土壤中镉和砷含量的动态变化。田间试验结果表明:该土壤调理剂可显著减少土壤和稻米中的镉砷含量,提高水稻产量。施用该土壤调理剂1 500～2 100 kg/hm~2,土壤中有效镉含量降低23.7%～44.8%,有效砷下降24.3%～40.5%,土壤pH值提高0.9～1.1个单位,稻米镉含量减少35.6%～51.1%,稻米砷含量降低22.0%～40.6%,水稻增产2%～5%。     

巯基坡缕石-硫酸锰复配对碱性土壤镉污染钝化阻控效应

为探讨巯基坡缕石（MPAL）和硫酸锰（MnSO₄）复配处理对碱性土壤镉（Cd）污染钝化阻控效应,以河南省Cd污染小麦土作为供试土壤,进行了土壤单施MPAL、单施MnSO₄及MPAL和MnSO₄复配施用的为期30 d的土壤老化培养实验。结果表明：土壤孔隙水中Mn含量主要受外源MnSO₄添加剂量的影响,受MPAL添加量影响较小。随着外源MnSO₄添加剂量的增加,土壤DTPA-Mn含量显著升高,但DTPA-Cd含量与空白对照（不添加MPAL和MnSO₄）间并无显著差异。MnSO₄和MPAL复配施用对碱性土壤Cd的钝化效果优于单施MPAL和单施MnSO₄处理,其中,MPAL和MnSO₄复配处理、单施MnSO₄及单施MPAL处理对土壤Cd的最大钝化率分别为57.7%、19.2%和41.8%。在所有复配处理中,添加0.025% MnSO₄对MPAL钝化Cd无显著影响或存在一定的活化作用,而添加0.1%~0.2% MnSO₄对MPAL钝化Cd具有促进作用,在较高剂量MnSO₄对MPAL钝化Cd呈促进作用的情况下,MnSO₄对0.01% MPAL作用最大,随着MPAL添加剂量的增加,这种促进效应逐渐降低。研究表明,MPAL与MnSO₄合适剂量复配处理可以高效固定土壤Cd,是适用于修复碱性农田Cd污染土壤的良好方法。     

巯基化坡缕石对碱性土壤镉污染的快速钝化修复效应

为了探究巯基化坡缕石作为钝化剂在镉污染碱性土壤上的适用性及应用潜力,选取典型镉污染碱性土壤,以青菜和生菜为模式作物开展盆栽试验和土壤培养试验,研究巯基化坡缕石对碱性土壤镉污染的快速钝化修复效应。结果表明：巯基化坡缕石在应用剂量为0.1%~0.3%（m/m）时可以使生育期内青菜地上部镉含量降低81.44%~93.44%,根系镉含量降低68.47%~85.63%,生菜地上部镉含量降低65.11%~92.18%,根系镉含量降低57.77%~91.92%。收获时可食部位镉含量满足国家食品卫生标准限量值要求,在极低的应用剂量下显著的钝化效应是其优势。巯基化坡缕石可使土壤DTPA浸提有效态镉含量降低68.57%~84.10%,钝化过程速度快,5 d左右达到平衡,可以用二级动力学拟合。连续浸提形态分析显示,巯基化坡缕石能够快速减少土壤中可交换态和碳酸盐结合态镉含量,并显著提高易还原金属氧化物结合态镉含量,使镉由活泼态向不活泼态转化,从而减少作物吸收累积。巯基化坡缕石同时抑制了青菜和生菜对镉的转运系数和生物累积系数,进一步降低了可食部位镉含量。研究表明巯基化坡缕石是一种在镉污染碱性土壤上具有快速钝化作用和良好应用潜力的高效钝化剂。     

复合土壤修复剂对镉砷污染稻田的影响研究

为治理镉砷复合污染农田土壤,选取了湖南省某矿区附近的镉砷复合污染稻田,以小区对比试验研究了复合土壤修复剂(亚硒酸钠+钙镁硅肥+聚合硫酸铁+膨润土+硫磺+氯化钙)对土壤中镉(Cd)、砷(As)有效态、土壤pH,稻谷中Cd、As含量及稻谷产量等指标的影响。结果表明,在2 700 kg/hm~2施用水平,施用土壤修复剂能提高土壤pH 0.4单位,土壤CEC增加9.23 cmol/kg,有机质增加14.32 g/kg;施用土壤修复剂土壤有效态镉、有效态砷含量分别降低41.93%、64.34%,稻米中镉、无机砷含量分别降低81.25%、77.92%,达到国家食品污染物限量标准;同时,施用土壤修复剂能在一定程度上提高稻谷的长势及产量,稻谷产量增加6.82%。     

组配药剂对镉砷复合污染土壤的修复效果

为了研究自主研发药剂对镉砷复合污染土壤的修复效果,采集湖南长沙市浏阳蕉溪乡的污染农田土壤,通过盆栽试验的方式,研究了5种自主研发药剂对镉砷复合污染土壤有效态镉和有效态砷含量的影响。结果表明:5种药剂对土壤pH值的影响较小,但是可以显著增加土壤有机质含量;土壤有效态镉的含量与土壤pH值呈负相关,及随着土壤pH值的降低,土壤有效态镉呈增加趋势,试验选择的5种药剂对土壤有效态镉和砷均降低效果显著,与对照相比,分别降低了22.13%、16.33%、21.61%、24.89%、24.85%和29.44%、25.75%、20.45%、10.12%、13.27%;对于水稻中重金属的含量,5种药剂均显著降低了稻米中镉的含量,降镉率分别为35.77%、27.72%、33.22%、28.19%和32.38%;同时,除了药剂5,其他4种药剂均显著降低了稻米砷含量,降砷率分别为15.61%、29.99%、33.14%和27.59%。从试验结果可以看出,在该试验条件下,5种药剂对镉砷复合污染土壤均有修复效果,且对于砷污染土壤,药剂1效果最好。     

组配药剂对镉砷复合污染土壤的修复效果

为了研究自主研发药剂对镉砷复合污染土壤的修复效果,采集湖南长沙市浏阳蕉溪乡的污染农田土壤,通过盆栽试验的方式,研究了5种自主研发药剂对镉砷复合污染土壤有效态镉和有效态砷含量的影响。结果表明:5种药剂对土壤pH值的影响较小,但是可以显著增加土壤有机质含量;土壤有效态镉的含量与土壤pH值呈负相关,及随着土壤pH值的降低,土壤有效态镉呈增加趋势,试验选择的5种药剂对土壤有效态镉和砷均降低效果显著,与对照相比,分别降低了22.13%、16.33%、21.61%、24.89%、24.85%和29.44%、25.75%、20.45%、10.12%、13.27%;对于水稻中重金属的含量,5种药剂均显著降低了稻米中镉的含量,降镉率分别为35.77%、27.72%、33.22%、28.19%和32.38%;同时,除了药剂5,其他4种药剂均显著降低了稻米砷含量,降砷率分别为15.61%、29.99%、33.14%和27.59%。从试验结果可以看出,在该试验条件下,5种药剂对镉砷复合污染土壤均有修复效果,且对于砷污染土壤,药剂1效果最好。     

柱淋滤-巯基改性坡缕石钝化组合对弱碱性土壤镉铅污染控制效应

为研究弱碱性土壤镉(Cd)、铅(Pb)污染的控制技术,本文开展室内柱淋滤和巯基改性坡缕石钝化试验,探究柱淋滤-钝化组合对弱碱性土壤Cd和Pb污染控制效应。结果表明,乙二胺四乙酸(EDTA)和乙二胺二琥珀酸(EDDS)对弱碱性土壤Cd和Pb的淋滤效果优于谷氨酸二乙酸(GLDA),适宜淋滤浓度为3 mmol·L^-1。其中,EDTA、EDDS对土壤中Cd和Pb的总淋出率分别为58.60%和30.60%、44.78%和24.33%。随淋滤液体积的增加,淋出液pH值均逐渐增加,在淋出液体积为400 mL后逐渐趋于稳定。与原土相比,采用H2O、EDTA、GLDA和EDDS淋滤后,土壤中DTPA提取态Cd和Pb含量分别降低32.09%和16.08%、67.16%和33.64%、33.58%和18.93%、75.37%和51.15%。淋滤后土壤经0.3%巯基改性坡缕石(MPAL)钝化后DTPA提取态Cd和Pb浓度显著降低,与H2O+MPAL组合处理相比,EDTA+MPAL、GLDA+MPAL和EDDS+MPAL组合处理后土壤中DTPA提取Cd和Pb含量降低率分别为98.26%和48.01%、97.88%和45.80%、98.26%和55.59%。巯基改性坡缕石钝化可将土壤中可交换态和碳酸盐结合态Cd和Pb转变为稳定的铁锰氧化态Cd和Pb。研究表明:EDDS+MPAL组合效果较好,可显著降低土壤Cd和Pb总量和可交换态Cd和Pb含量,实现对弱碱性中重度Cd和Pb污染土壤重金属总量减少和有效态含量降低的减总降效双重控制作用。     

镉砷复合污染条件下镉低吸收水稻品种对镉和砷的吸收和累积特征

为探索镉(Cd)、砷(As)复合污染稻田下不同水稻品种对Cd、As的吸收和累积特征,选取4个低Cd吸收品种(金优463、金优268、金优433和株两优189)和2个当地主栽品种(五丰优111和马坝油毡),在广东韶关红壤区Cd、As复合污染稻田开展大田试验,调查和测定水稻的生长状况以及对Cd、As的吸收与转运情况。结果表明,参试6个水稻品种产量存在显著差异,2个当地主栽品种产量显著高于4个低Cd吸收品种。当地主栽品种马坝油毡籽粒Cd含量显著高于其他品种且超过国家污染物限量标准值(0.2 mg·kg~(-1)),其余品种Cd含量均未超标;6个品种As含量均超过国家标准值(0.2 mg·kg~(-1)),其中金优268籽粒Cd、As含量均为最低值,分别为0.05、0.31 mg·kg~(-1)。相关分析表明,品种间对Cd、As的富集能力和各部位的转运能力存在差异,其中低Cd吸收品种体内Cd从颖壳向籽粒的转运能力较低。因此,为同时降低Cd、As复合污染土壤中水稻籽粒Cd、As含量,在开展低重金属吸收品种选择研究时,需要同时考虑低Cd和低As两种因素。     

几种改良剂对砷镉铅复合污染水稻土的修复

通过水稻盆栽试验研究了3种改良剂(自制有机肥、泥炭、钢渣)2个用量(1000.00mg/kg和3000.00mg/kg)对修复砷镉铅复合污染水稻土的效果,以常规施肥为对照.结果表明:①高用量有机肥和高用量泥炭处理水稻的经济产量显著(P＜0.05)高于对照;仅高用量有机肥、高用量钢渣及低用量泥炭处理的土壤有效态砷含量显著(P＜0.05)低于对照.②两种用量的钢渣、低用最有机肥和低用量泥炭处理后精米中砷镉铅含量均低于中国无公害大米标准.③相关分析表明土壤pH和有机质的提高分别是收获后水稻精米中Pb、Cd含量较低的原因之一.     

土壤砷复合污染及其防治研究

通过盆栽试验,研究了旱作（大豆、苜蓿）、水作（水稻）二种环境条件下,砷与镉、铅、铜、锌共存时的复合生态效应,砷处理浓度为２０、４０ｍｇ／ｋｇ;对砷复合污染防治措施研究,包括土壤改性（施酸、喷酸、施加石灰等）、施用腐殖酸以及水旱田对比试验等。结果表明：砷复合污染下毒性＞Ｃａ－Ａｓ＞Ｆｅ－Ａｓ＞Ｎａ－Ａｓ,Ｃａ－Ａｓ复合污染对苜蓿试验的生态效应既与污染物绝对浓度有关,也与Ａｓ／Ｃａ比值有关,Ｃｄ－Ａｓ复合污染诱使苜蓿吸收更多的Ｃｕ和Ｐｂ,产生次生生态效应,旱田上,改性措施或许有一定的抑制砷吸收作用,在水田上效果不明显,水改旱,砷吸收量可减少２．５－７．８倍,但这将增加大大豆对镉的吸收量达１．９－４．７倍。因此认为在砷复合污染情况下,在生产实践上应用改良措施十分困难。     

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。     

改性纳米零价铁修复砷镉复合污染研究进展

砷、镉复合污染已成为主要环境问题而受到广泛关注。改性纳米零价铁（nZVI）在砷镉复合污染修复中具有巨大的潜力。本文综述了nZVI的主要改性方式,阐述了改性nZVI材料修复砷镉复合污染的研究进展及其相关吸附机制,并针对今后改性nZVI修复砷镉复合污染研究进行了展望。     

坡缕石钝化与喷施叶面硅肥联合对水稻吸收累积镉效应影响研究

采用盆栽试验,研究了坡缕石钝化与喷施叶面硅肥联合处理对水稻吸收累积Cd效应的影响。试验结果表明,单独喷施叶面硅肥能够增加水稻产量,可以不同程度地降低水稻地上部Cd含量及Cd从根系向地上部的转运能力。与空白对照相比,糙米、颖壳和秸秆中Cd含量最大可分别降低34.9%、30.1%和34.0%,且在水稻不同生育期喷施硅肥对Cd在地上部累积的抑制效果依次为分蘖期+齐穗期分蘖期齐穗期。盆栽试验中添加1.0%的坡缕石后能够显著降低土壤中Cd的生物有效性,糙米、颖壳、秸秆以及根系中Cd含量分别比空白对照降低39.5%、28.6%、35.3%和20.9%。坡缕石钝化处理并联合在水稻分蘖期和齐穗期分别喷施0.1%~0.4%叶面硅肥结果表明,钝化处理与叶面阻Cd联合能更加有效地降低水稻地上部对Cd的吸收,其中稻米、颖壳和秸秆中重金属Cd含量最大分别可降低58.1%、63.3%和68.7%,糙米中Cd含量可由对照的0.43 mg·kg-1降到低于稻谷Cd的食品安全国家标准限量值0.20 mg·kg-1以下,但对根系中重金属Cd的含量降低仅为17.8%,与坡缕石单一钝化相比无显著差异。     

热改性坡缕石对土壤Cd污染的钝化修复研究

为探讨不同热解温度下的坡缕石对土壤中重金属Cd的钝化效果,将坡缕石颗粒分别在250、300、350、400、450℃条件下热解2.5 h,将其施用于重金属Cd污染土壤中,进行钝化试验和盆栽试验来判断对Cd污染土壤的钝化效果。结果表明:添加不同温度的热改性坡缕石均不同程度地提高了土壤pH、EC和CEC,使DTPA和TCLP提取态Cd含量显著降低,在添加350℃的热改性坡缕石钝化土壤时,两种提取态Cd含量降幅最大,分别为39.7%和32.6%。添加350℃的热改性坡缕石可以促进Cd由活性高的酸溶态向活性低的残渣态转化,从而有效降低Cd的迁移能力。添加热改性坡缕石有助于玉米植株的生长,与对照相比,玉米植株的根长、株高、鲜质量和干质量都有显著的增高,同时Cd从土壤到地上部分的富集和地下部分到地上部分的转运有了明显的降低。因此,热改性坡缕石可作为钝化修复重金属污染土壤的环保材料。     

旱稻吸收砷镉的基因型差异研究

通过盆栽试验,比较了29种不同基因型旱稻对As、Cd的吸收与转运。研究结果表明:不同基因型旱稻在生物量和As、Cd吸收上均表现出显著差异,单株平均生物量和变异系数分别为23.57 g和15.8%。茎叶、颖壳和糙米As含量分别为1.022、0.177、0.050 mg·kg~(-1),变异系数分别为25.1%、54.3%和39.7%;Cd含量分别为0.811、0.230、0.116 mg·kg~(-1),变异系数分别为58.2%、38.9%和58.0%。旱稻不同器官对As、Cd累积的大小顺序均为糙米颖壳茎叶,Cd、As在三器官间的比值分别为1∶1.9∶6.7和1∶3.5∶20.4,说明不同器官间Cd转移系数高于As。相关性分析表明,茎叶与颖壳、茎叶与糙米、颖壳与糙米之间的相关系数:Cd分别为0.466(P0.05)、0.658(P0.01)和0.758(P0.01),As分别为0.437(P0.05)、0.290和0.611(P0.01)。旱稻对Cd的吸收与转运能力以及其基因型差异均较As大。29份不同基因型旱稻糙米As含量均达标(NY 5115—2002,0.5 mg·kg~(-1)),82.8%的旱稻Cd达标(GB 2762—2012,0.2 mg·kg~(-1)),糙米As、Cd含量均低于二分之一标准的基因型占37.9%,包括V2、V3、V6、V11、V12、V13、V15、V16、V19、V20和V25,表明通过筛选Cd、As低吸收的旱稻进行非淹水种植可保障稻米安全生产。     

硫肥对水稻幼苗生长及砷、镉和铬累积的影响

为探究江汉平原不缺硫的重金属污染土壤上施用硫肥对水稻生长是否有促进作用以及硫肥对植株重金属吸收累积的影响,以湖北省洪湖市砷轻度污染的稻田土作为研究对象,采用盆栽的方法,研究了硫酸钾肥（施硫处理）替代氯化钾肥（CK处理）对水稻幼苗生长、抗氧化系统及不同部位砷、镉和铬吸收累积的影响。结果表明：施硫处理提高了水稻幼苗光合作用,促进了水稻幼苗生长,其净光合速率和地上部鲜质量较CK分别提高了67.8%（P＜0.05）和25.6%（P＜0.05）。施硫处理还减轻了重金属对水稻幼苗的氧化胁迫作用并增强了其螯合重金属能力,其叶片超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）活性及丙二醛（MDA）含量较CK处理分别降低了54.8%（P＜0.05）、30.5%（P＜0.05）、37.3%（P＜0.01）和36.30%（P＜0.05）;叶片还原型谷胱甘肽（GSH）含量、抗坏血酸（AsA）含量、非蛋白质态巯基总量（NPT）和植物螯合肽（PCs）含量较CK分别增加了7.2%（P＜0.05）、38.5%（P＜0.01）、7.5%（P＜0.05）和 7.7%（P＜0.01）。与 CK 处理对比,施硫处理土壤有效态砷和有效态镉的含量分别降低了 71.4% 和46.0%。硫肥促进了水稻根表铁膜的形成,提高了水稻各部位 S含量,并且使地上部砷、镉和铬的含量较 CK 分别降低 13.5%（P＜0.05）、10.6%（P＜0.05）和 45.2%（P＜0.01）,地下部分别降低 10.0%（P＜0.05）、15.1%（P＜0.05）和 31.7%（P＜0.01）。综上所述,在江汉平原不缺硫的土壤上施用硫肥对水稻生长有促进作用,并且可以降低土壤砷和镉的有效性,抑制水稻对砷、镉和铬的吸收累积。     

水稻镉、铅、砷低含量基因型的筛选

筛选低重金属含量水稻品种或减少水稻对种植土壤中重金属的吸收是控制稻米重金属含量的最直接有效的办法.本研究采用ICP-MS法测定了78份水稻品种的糙米中镉(Cd)、铅(Pb)、砷(As)含量.同时比较其中的20份品种在3个试验点的糙米Cd,Pb,As含量.结果表明:水稻籽粒中Cd,Pb,As的积累存在着明显的品种差异,其中Cd和Pb积累的基因型明显较As积累的基因型丰富;相关性分析表明,糙米中Cd和Pb含量存在极显著相关性(P＜0.01);筛选得到Cd,Pb含量低的基因型5个,Cd,As含量低的基因型1个,As,Pb含量低的基因型2个,Cd,Pb,As含量均低的基因型1个;土壤Cd,Pb,As含量对糙米Cd,Pb,As含量有较明显的影响;且糙米Cd,Pb和As含量对土壤环境的反应也各不相同.     

硅硫材料对复合污染土壤镉砷赋存形态的影响

为探究含硅含硫材料对极重度(矿区)镉砷复合污染土壤镉、砷形态动态变化的影响,以及轻、重度镉砷复合污染耕地土壤与淹水条件下含硅含硫材料对土壤镉、砷形态变化的影响,本试验采集三种不同污染程度土壤(极重度矿区污染土壤、重度污染耕地土壤、轻度污染耕地土壤),通过室内土壤培养的方法模拟施用含硅含硫材料,研究单一施用(G、S)、混合施用(GS)和混合施用结合淹水处理(GSI)对轻、重度耕地土壤镉砷赋存形态的影响,单一施用(G1、G2、S1、S2)、混合施用(GS1、GS2)以及不同施用浓度处理对极重度矿区污染土壤镉砷赋存形态的影响。结果表明:含硅、含硫材料均能降低矿区镉砷复合污染土壤中弱酸可溶态镉含量,降低幅度为6.42%～13.46%,残渣态含量上升幅度为89.84%～248.57%,显著降低土壤中镉的有效性,其中施用量高的含硅含硫材料处理(GS2)效果最为明显。硅硫材料各处理使土壤中残渣态砷上升了4.74%～13.98%,降低了土壤中砷的有效性,其中施用量低的含硅含硫材料处理(GS1)效果最为明显。硅硫材料对轻、重度污染土壤中弱酸可溶态镉含量均有降低,降低幅度为10.14%～29.93%,残渣态含量上升幅度为21.89%～60.8%,所有处理中含硅含硫材料结合淹水处理(GSI)效果最好,但砷在淹水处理下反而使残渣态分别下降了16.51%～23.96%。含硅含硫材料可降低三种类型土壤镉、砷生物有效性,含硅含硫材料混合处理优于单一处理,耕地土壤GSI处理降低土壤镉砷有效性效果最好。