农艺措施联合钝化技术对水稻土镉污染修复效应初探

随着我国工业化和城镇化的快速发展,使得稻田土壤中金属镉含量超标。这不仅会打破土壤中的生态平衡,还可经生物链对人体产生很大的危害。联合钝化修复技术由于其先进的技术和操作简单等优点而广受关注。不同的农艺措施会对水稻吸收金属镉含量产生不同的影响。文章通过农艺措施联合钝化技术研究对水稻土镉污染修复效应进行了初步探究。     

钝化剂对农田土壤镉污染的原位钝化修复效应研究

选择野外镉(Cd)污染农田,以小麦(第一季)、水稻(第二季)为模式作物,以蒙脱土、钙镁磷肥、磷矿石、重钙、普钙为钝化修复材料(施加浓度为1.3 kg·m-2),并配施石灰(0.52 kg·m-2),研究其对小麦、水稻产量及籽粒中Cd含量、土壤pH以及土壤中Cd形态分布的影响,考察不同钝化剂对农田土壤Cd污染的原位钝化修复效果。结果表明:施用不同钝化剂后均显著抑制小麦和水稻籽粒对Cd的吸收,而配施石灰能更进一步抑制小麦和水稻对Cd的吸收。第一季,钙镁磷肥和蒙脱石配施石灰的抑制效果最好,钙镁磷肥配施石灰和蒙脱土配施石灰降幅分别达到78.7%和72.8%;第二季,钙镁磷肥和重钙配施石灰的抑制效果最好,钙镁磷肥配施石灰和重钙配施石灰降幅分别达到82.83%和67.43%。研究发现钝化剂显著降低土壤酸溶态Cd含量,而小麦和水稻籽粒中Cd含量与土壤pH呈极显著负相关关系,相关系数分别为-0.817和-0.718;与土壤酸溶态Cd呈显著正相关关系,相关系数分别为0.769和0.613;同时发现施用钝化剂后小麦、水稻的产量均有显著提高,增幅最大的为可溶性磷肥重钙和钙镁磷肥,原因可能是施入的改良剂减缓了Cd毒性,同时提供了作物生长所需的钙、镁、磷等必需营养元素。根据田间试验效果,钙镁磷肥配施石灰对降低小麦和水稻中Cd含量的效果最显著,可推荐作为Cd污染土壤的改良剂。旱作条件下,蒙脱石配施石灰也是Cd污染农田改良剂的较好选择,而稻作条件下则不宜使用。     

改性膨润土钝化土壤Cd对不同水稻品种安全生产研究

[目的]在Cd污染土壤修复的同时,实现水稻的安全生产。[方法]以钙基膨润土为基本材料,通过特殊改性后制备了氨基磺酸改性膨润土与巯基化改性膨润土,不考虑离子浓度影响时两种修复材料对Cd的饱和吸附容量分别可达40.35、69.13 mg/g。通过盆栽试验种植不同品种水稻,探讨两种材料对Cd污染土壤的钝化效果。[结果]巯基化改性膨润土对Cd的钝化效果明显优于氨基磺酸改性膨润土。在Cd 10 mg/kg左右污染土壤上施加巯基化改性膨润土后,土壤中Cd的弱酸提取态含量降低了8.39%~16.22%,可还原态含量增加了9.91%~18.60%,有效地固定了土壤中的Cd,降低了Cd在土壤中的活性。供试的6个品种水稻糙米Cd含量在0.08~0.29mg/kg,分别比对照降低了82.37%、80.18%、84.85%、86.90%、90.95%、83.88%,其中有4个水稻品种糙米中Cd含量达到《食品安全国家标准》(GB2762-2012)。[结论]巯基改性膨润土对种植水稻的重金属污染土壤有着强大的修复能力,且可不间断农业生产。     

贝壳粉对农田土壤镉污染钝化修复效应

通过静态培养试验和盆栽试验,研究了贝壳粉对Cd污染农田土壤的修复效应及其对土壤质量的影响。结果表明：静态培养试验中,随贝壳粉施加量的增加,土壤pH上升,而土壤有机质、速效氮、速效磷和速效钾含量则降低。贝壳粉对土壤中TCLP-Cd的钝化率最高达64.13%,各处理较对照差异显著（P<0.05）。施加贝壳粉后土壤过氧化氢酶、过氧化物酶、脲酶活性增幅最高分别达到64.31%、30.26%、17.08%。盆栽试验中,施用贝壳粉可以使土壤中重金属Cd由水溶态和还原态向氧化态和残渣态转化。贝壳粉处理使油菜叶片叶绿素含量提高,但对植物鲜质量没有显著影响（P>0.05）,油菜地上部Cd含量较对照下降了3.13%~26.71%,地下部Cd含量较对照下降了12.22%~31.49%。当贝壳粉投加量达到1%时,油菜可食部分Cd含量符合国家食品中污染物限量标准（GB 2762-2017）。施用贝壳粉钝化修复Cd污染土壤切实可行,可进一步开展大田试验验证效果。     

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。     

海泡石对镉污染稻田钝化修复效果的稳定性

为探究海泡石对镉污染稻田土壤的钝化修复效果及其稳定性影响,通过开展连续两年4季的大田试验,分析成熟期稻米镉含量和土壤有效态镉含量,研究海泡石在异地对镉污染水稻土壤修复的适应性以及其修复效果的持久性效应,并通过分析稻米品质以及土壤酶活性,考察海泡石钝化修复对稻米品质和土壤环境的影响。结果表明:一次性施用不同剂量海泡石后,海泡石对镉污染稻田具有持续的钝化效果,能够显著降低糙米镉含量,但是其钝化作用随着时间延长有减弱趋势。海泡石钝化处理使第一年早稻和晚稻糙米镉含量分别比对照降低了21.0%~79.0%和63.8%~88.0%,其中当海泡石的添加量达到1.00 kg·m^-2时,可以使第一年早稻糙米镉含量降到我国食品中污染物限量标准(GB 2762—2017)中规定的限值(0.20 mg·kg^-1)以下,但只有海泡石的添加量达到最大2.00 kg·m^-2时,才能使第一年晚稻糙米镉含量降到该标准限值以下;第二年,海泡石钝化处理使早稻和晚稻糙米镉含量分别比对照降低了4.0%~73.5%和21.4%~81.0%,但是只有海泡石施用剂量达到最大2.00 kg·m^-2时,才能使第二年早稻糙米镉含量降到标准限值0.20 mg·kg^-1以下,达到安全生产的目的,而其余处理的早稻和晚稻糙米镉含量均高于限量标准。研究表明,海泡石对镉污染稻田土壤镉具有较好的钝化修复效果,可以保障水稻的安全生产,但是在田间修复过程中,需要跟踪监测海泡石的钝化效果,必要情况下需要复施以确保其修复效果的持久稳定性。     

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。     

生物炭与肥料复配对土壤重金属镉污染钝化修复效应

通过田间实验,研究了生物炭与有机肥及氮磷钾复合肥复配施用对菜地土壤重金属镉污染钝化修复效应,并探讨了作用机制。结果表明,菜地土壤添加不同钝化材料可显著降低油麦菜地上可食部位Cd的累积量,降幅可达32.6%~54.8%,各钝化处理的菜地土壤有效态Cd含量均出现显著降低,降幅可达7.04%~21.85%,施用生物炭可以显著提高菜地土壤pH值,有利于促进对土壤重金属Cd活性的钝化作用;而施用鸡粪却明显降低菜地土壤pH值,不利于菜地土壤重金属Cd的钝化作用。土壤pH值与油麦菜根部Cd累积量间呈显著的正相关性,但与油麦菜地上可食部位Cd累积量间的相关性并未达到显著性水平。该项研究可为生物炭与有机肥及氮磷钾复合肥复配修复污灌菜地土壤重金属镉污染提供一定的理论基础。     

污灌区镉污染菜地的植物阻隔和钝化修复研究

为了比较植物阻隔、化学钝化及其联合修复措施对污灌区镉污染菜地的修复效果,通过大田试验,研究施用黏土矿物海泡石、膨润土和鸡粪对普通油菜和镉低积累油菜生长和镉吸收的影响,并通过重金属形态分析探讨其作用机理。结果表明,施用鸡粪可显著提高普通油菜和镉低积累油菜的地上部生物量,最大增产率分别为42.8%和127.8%,而施用黏土矿物则没有显著的增产作用。黏土矿物和鸡粪配合施用显著降低普通油菜地上部镉含量,最大降幅为50.5%,使其低于食品安全标准(GB 2762—2012)规定的叶菜类镉含量限值0.2 mg·kg-1;所有钝化处理均显著减少低积累品种地上部镉含量,使其符合食品安全标准要求。施用鸡粪显著降低土壤有效态镉含量,最大降幅为37.0%,而单独施用黏土矿物对土壤镉有效性没有显著影响;施用黏土矿物和鸡粪促进土壤镉由活性高的可交换态向活性低的残渣态或有机结合态转化,从而显著降低了镉的生物有效性。总之,种植镉低积累品种同时施用黏土矿物和鸡粪,即联合应用植物阻隔和钝化修复措施,可以更好地保障污灌区镉污染菜地的安全利用。     

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。     

稻田镉(Cd)污染的土壤修复技术研究进展

自从20世纪50年代中期日本”骨痛病”发生以来,镉污染尤其食物的镉污染等引起了全世界的普遍关注。近几年来,镉米在中国部分地区也相继发现,促使中国对镉污染的研究予以高度重视。主要回顾了中国关于稻田镉污染控制及其防治研究的现状,简要介绍了镉污染治理途径及其原理、优缺点和可行性,并对今后的研究方向提出了一些看法。     

蚯蚓-甜高梁复合系统对土壤镉污染的修复作用及机理初探

为了有效地修复土壤镉污染,解决植物修复的二次污染问题,本试验以北京西南郊衙门口污灌土(土壤全镉含量为3.45mg·kg-1)为供试土壤,采用蚯蚓-甜高粱复合系统对土壤镉污染的修复作用及机理进行了研究.试验设置对照、种植甜高梁(每盆5株)、接种蚯蚓(每盆12条)和种植甜高粱并接种蚯蚓4个处理,研究了杜拉蚓对能源植物甜高粱在镉污染土壤修复中的调控作用.结果表明;杜拉蚓能显著增加甜高粱的生物量,45 d时添加蚯蚓较未加蚯蚓的处理,地上部与地下部干重生物量分别增加了16.02%和31.52%;投加蚯蚓的处理提高了甜高粱对Cd的吸收量,45 d时添加蚯蚓较未加蚯蚓的处理,地上部与地下部总镉含量平均每盆分别提高了8.89和43.18×10-3 mg;蚯蚓处理提高了土壤中NH4Ac-Cd的含量,加蚯蚓较未加蚯蚓的处理45 d后使土壤有效镉提高了9.8%.此研究对植物修复重金属污染土壤有重要意义.     

不同水分管理下镉污染红壤钝化修复稳定性及其对氮磷有效性的影响

采用连续两年盆栽试验,研究在不同水分管理(淹水灌溉、干湿交替灌溉和湿润灌溉)条件下,生物炭和鸡粪复配对红壤镉污染钝化修复效应和稳定性及其土壤氮磷有效性的影响机制.结果表明,经过连续两年钝化修复处理,与第一年实验各相应处理相比,第二年的稻谷产量增加幅度为2.7%~5.1%(P>0.05).长期淹水灌溉、干湿交替灌溉和湿润灌溉下,钝化处理后土壤交换态镉含量显著降低,连续两年钝化修复土壤有效镉含量间变化无显著性差异(P>0.05).钝化处理可以显著降低稻米中Cd含量,第一年降低率为34.5%~44.4%,第二年降低率为31.7%~45.0%,水稻根镉含量最大分别降低了33.6%和25.1%(P<0.05).钝化处理下,与对照组相比,长期淹水处理、干湿灌溉和湿润灌溉下水稻根表Fe(Ⅱ)含量分别增加27.3%、59.1%和65.0%(P<0.05).相关性分析表明,水稻根表Fe(Ⅱ)含量和根表Cd含量呈显著负相关性(r=0.61),糙米中Cd含量和根表Cd含量呈显著正相关性(r=0.56),与根表Fe(Ⅱ)含量呈显著负相关性(r=0.51).连续两年钝化修复,各处理的土壤碱解氮和有效磷含量间无显著变化.     

新型镉污染土壤修复剂的制备及其应用研究

随着工业的快速发展,大量重金属镉进入土壤,致使土壤中重金属镉超标,从而导致农作物中镉含量超标,严重危害人们的身体健康。因此,对重金属镉污染土壤进行治理和修复已成为目前重要的环境保护任务。本文首先制备了一种新型重金属镉污染土壤修复剂,然后研究了其对重金属镉污染土壤的修复效果。结果表明,制备的新型镉污染土壤修复剂对污染土壤中重金属镉具有良好的修复效果,在最佳的试验条件下,污染土壤中镉的去除率可以达到37.72%。     

纤维类作物对农田土壤镉污染修复的研究进展

镉是毒性最强的重金属元素之一,对农田土壤生态系统造成了极大的危害,因此,对农田镉污染土壤修复的研究具有重要意义。与其他作物相比,棉花和麻类等纤维类作物具有生物量大、环境适应性强、经济价值高等特点,且对重金属离子具有较强的吸收和富集能力。概述了我国农田土壤镉污染现状,综述了镉对棉花、大麻、黄麻、苎麻、红麻等纤维类作物生长发育的影响,以及纤维类作物对土壤镉污染的应答反应机理,探索了纤维类作物对镉污染土壤的修复效果,以期为利用纤维类作物修复土壤镉污染奠定理论基础。     

多环芳烃污染土壤修复技术研究

随着我国工业化和经济发展水平不断提高,土壤中多环芳烃污染日益严重。针对多环芳烃污染土壤的治理与修复,本文首先介绍了目前多环芳烃污染土壤的3种修复模式,其次对多环芳烃污染土壤各种修复技术原理、研究进展及优缺点进行了梳理和分析,最后提出在选择修复技术时需综合考虑多环芳烃浓度、场地水文地质条件、修复工期、修复目标、未来土地规划及利用类型等多种要素,为我国多环芳烃污染土壤修复提供借鉴,实现良好的经济效益与社会效益。     

微生物修复氯丁唑污染土壤的研究

氯丁唑是一种植物生长调节剂,难溶于水,在土壤中残留时间较长。本文通过循环富集筛得氯丁唑高效降解菌,研究了环境条件对其降解氯丁唑效果的影响,进行了受氯丁唑污染土壤修复的研究,为微生物法修复氯丁唑污染土壤提供依据。结果表明,筛选出的菌种是假单胞杆菌和芽孢杆菌;在液体有降解菌培养基中振荡40d氯丁唑降解率达98%,降解菌能降解氯丁唑产生CO2;通气量、培养基、温度、光照、含水量等都会对降解氯丁唑效果产生影响,微生物降解氯丁唑需要大量的O2,土壤中富含有机质时会影响微生物对氯丁唑的降解,在降解菌生长温度范围内,提高温度有利于对氯丁唑的降解,光照也有利于氯丁唑的分解等。将降解菌投放于受氯丁唑污染土壤,通过光照、通气等,40d后土壤中氯丁唑的降解率达85%,土壤中微生物含量恢复到正常值的90%。     

DA-6强化龙葵修复高镉污染土壤的作用

 【目的】研究二烷氨基乙醇羧酸酯（DA-6）对高镉污染土壤中龙葵生物量和镉提取量的影响,探讨DA-6提高龙葵修复镉污染效率的适宜浓度。【方法】采用盆栽试验方法,研究不同浓度的DA-6浸种和叶面喷施对龙葵生长和镉富集的影响。【结果】5、10、20、40 mg•L-1的DA-6浸种和叶面喷施使龙葵成熟期地上部分干重增加了8.69%—27.54%（P＜0.05）,镉浓度提高了2.62%—6.75%,总镉提取量增加了10.12%—36.31%（P＜0.05）;DA-6处理降低了苗期和成熟期龙葵叶片中的丙二醛含量,增强了苗期叶片中过氧化物酶活性,降低了成熟期叶片中过氧化物酶活性。在苗期、花期和成熟期,DA-6处理的叶绿素值（SPAD）都有增加趋势。【结论】5、10、20和40 mg•L-1的DA-6通过浸种和叶面喷施能提高龙葵对镉修复的效率,尤以20 mg•L-1的作用最为显著。     

土壤清洗修复镉污染的研究进展

我国土壤镉污染日益严重,采取合理的措施进行镉污染的土壤修复,是当今环境科学研究的热点。其中土壤清洗作为最有效的修复形式之一,因其安全性及价格优势被广泛认可.本文简述了不同洗涤材料修复土壤镉污染的优缺点及其国内外研究与发展动态,这将为我国土壤镉污染修复技术的发展提供参考。