固化剂对土壤中重金属的稳定化效果

通过向重金属污染土壤中分别施加磷酸二氢钙、硅酸钠和碳酸钙,研究固化剂对土壤中Pb、Cu交换态含量和固化效率的影响,并通过X射线衍射仪(X-ray diffraction,简称XRD)和扫描电子显微镜(scanning electron microscopy,SEM)研究其机制。结果表明,(1)磷酸二氢钙可有效降低Pb的交换态含量,对Cu的影响并不明显;硅酸钠对降低Cu的交换态含量有效,对Pb的影响不明显;碳酸钙对降低Pb、Cu的交换态含量均有效。(2)硅酸钠、碳酸钙对降低Pb、Cu的毒性浸出量均有效,磷酸二氢钙对Pb的效果较好,对降低Cu的毒性浸出量效果较差。(3)磷酸二氢钙、硅酸钠和碳酸钙对Pb的固化效率分别达到98.98%、94.23%、90.91%,对Cu的固化效率分别为20.40%、86.24%、93.51%。     

混合无机改良剂对酸性多重金属污染土壤的改良效应

为筛选适合于治理和修复酸性多金属污染土壤的无机混合改良剂,通过正交土壤培育实验,研究了不同剂量的石灰石、沸石和羟基磷灰石组配的混合改良剂对广东省韶关市大宝山周边的酸性多金属污染土壤的改良作用,根据其提高土壤p H和固定土壤Cu、Zn、Pb、Cd的效果,从中筛选出效果较好的6种混合改良剂配方,并以红油麦菜为供试植物进行盆栽试验。土壤培育实验显示,15种混合改良剂均显著提高了土壤p H,对土壤中Cu、Zn、Pb、Cd有很好的固定效果。统计分析显示,混合改良剂对土壤中Pb、Cd、Zn固化效果的影响依次为石灰石>羟基磷灰石>沸石,对Cu固化效果影响依次为石灰石>沸石>羟基磷灰石。盆栽试验发现:6种无机混合改良剂显著增加了土壤p H值,降低了Cd、Cu、Zn、Pb的有效态含量,且土壤p H值和Cd、Cu、Zn的有效态含量呈显著负相关。当土壤p H为6~7时,红油麦菜的生长健康,其中混合改良剂(4 g·kg-1沸石+2 g·kg-1石灰石+6 g·kg-1羟基磷灰石)处理后,红油麦菜可食部分的生物量最高。当土壤施加改良剂的用量过大、土壤p H过高时(处理A与B),植物的生长状态较差。虽然混合改良剂显著降低了土壤中Pb、Cd的有效态含量,但红油麦菜地上部的Cd含量均显著超过食品卫生标准,Pb含量超过或接近食品卫生标准。因此,石灰石、沸石和羟基磷灰石混合无机改良剂在改善红油麦菜的生长和提高产量上有很大效果,但不能保障红油麦菜在大宝山周边的酸性多金属污染土壤上的安全生产。     

钙基固化剂对钒矿污染土壤固化效果的研究

针对国内外对钒矿污染土壤修复研究少的现状,选择氧化钙、氯化钙、羟基磷灰石三种钙基固化剂对钒矿污染土壤进行固化效果研究。结果表明:在中性环境下,三种钙基固化剂分别在0.5%、1%、2%添加量时,对钒(V)的固化率由高到低依次为氧化钙氯化钙羟基磷灰石,对铬(Cr)的固化效果为氧化钙优于氯化钙和羟基磷灰石;除添加2%氯化钙外,其他固化剂的不同添加量均降低了V的伴生重金属Cd、Cu、Pb、Zn的浸出量;在添加量2%、固化3h时,氧化钙对V和Cr的固化率分别达到99.0%和38.6%;氧化钙固化污染土壤后,V的残渣态比例为22.9%,比固化前提高了76.2%。     

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。     

添加方式对不同固化剂稳定土壤重金属的影响

以石灰、膨润土、沸石、骨粉、硫化钠、硫酸亚铁为固化材料,分别在最佳添加量下以不同添加方式（固-固、固-液和液-液）对重金属污染土壤进行稳定化修复,研究不同添加方式对固化剂稳定化修复土壤重金属的效果。结果表明：固化剂的添加方式会对土壤重金属的稳定化作用效果产生不同程度的影响,其中以液-液方式添加的石灰对潼关和凤县土壤中Cd稳定化效果最好,土壤中有效态Cd含量分别减少87.9%和70.8%;以固-液方式添加的膨润土对潼关和骨粉对凤县土壤中Pb的稳定化效果最好,重金属残渣态的比例分别增加了59.0%和56.3%;硫酸亚铁以固-液、液-液的添加方式分别对潼关和凤县土壤中Zn稳定化效果最优,有效态Zn含量减少87.2%和84.3%。     

纳米羟基磷灰石对重金属污染土壤Cu/Cd形态分布及土壤酶活性影响

通过室内培养实验,研究了纳米羟基磷灰石对重金属污染土壤Cu/Cd形态分布及土壤酶活性的影响.结果表明,施加纳米羟基磷灰石显著提高了土壤pH,其中3%和5%添加剂量处理60d后使土壤pH分别提高了1.23个和1.35个单位;纳米羟基磷灰石显著减少了毒性较强的离子交换态Cu/Cd的含量,增加了毒性中等的碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机结合态及毒性最低的残留态Cu/Cd含量,使Cu/Cd由植物可利用态向潜在可利用态转变;纳米羟基磷灰石不同程度地提高了土壤过氧化氢酶、脲酶和酸性磷酸酶活性.3种酶活性与Cu/Cd形态分布的相关性表明,过氧化氢酶和酸性磷酸酶对土壤重金属Cu/Cd活性变化比较敏感,可以作为重金属Cu/Cd污染土壤的评价指标.     

混合改良剂钝化修复酸性多金属污染土壤的效应——基于重金属形态和植物有效性的评价

通过盆栽试验研究了4种由不同剂量的沸石、石灰石、无机磷、有机肥(猪粪或蘑菇渣)组配的混合改良剂对广东省韶关市大宝山周边酸性多金属污染土壤的改良效果。结果表明,4种有机-无机混合改良剂处理后,土壤pH值增加了0.52~1.76个单位,土壤中Pb、Cu、Zn的有效态含量分别比对照土壤降低70.92%~99.29%、69.47%~98.45%、67.22%~99.17%,而且土壤pH值和重金属Pb、Cu、Zn的有效态含量呈显著负相关性。在对照土壤上,菜心和油麦菜的种子发芽和生长显著受到抑制,植株地上部Pb、Cu、Zn含量均高于食品卫生标准。土壤经混合改良剂处理后,菜心和油麦菜生长健康,株高和地上部的生物量显著增加,地上部Pb、Cu、Zn含量显著降低。重金属的化学形态分析结果显示,改良后土壤中的Pb、Cu、Zn可交换态含量明显降低,铁锰氧化物结合态含量提高。因此,4种有机-无机混合改良剂通过提高土壤pH值和促进土壤中Pb、Cu、Zn由可交换态向铁锰氧化物结合态转换,从而达到钝化修复该酸性多金属污染土壤的效果。     

不同物料对Cu、Zn、Hg、Cd污染土壤修复效应

为了探索修复重金属污染土壤的有效方法,采用铁矿粉、煤矸石、磷矿粉、风化煤、硅藻土、木醋、壳聚糖对Cu、Zn、Hg、Cd污染的土壤进行处理。结果表明,大部分物料在添加5周后,土壤中重金属有效态含量逐渐趋于稳定;土壤添加物料7周后,风化煤和磷矿粉均能显著降低土壤中有效态Cu含量,分别降低了73%和49%;铁矿粉和风化煤对土壤中Zn有着较好的固化效果,分别使土壤中有效态Zn含量减少了82.2%和72.6%;硅藻土和铁矿粉均能有效降低土壤中Hg的有效态含量,降低量分别达51.7%和48.5%;硅藻土对土壤中的Cd有着良好的固化效果,土壤中有效态Cd的降低量为51.3%;壳聚糖则在一定程度上增加了土壤中有效态Cu、Zn、Hg的含量。该研究为修复4种重金属污染的土壤提供一定的数据支持和方法参考。     

纳米羟基磷灰石钝化修复重金属污染土壤的稳定性研究

为评估纳米羟基磷灰石(Nano-hydroxyapatite,NAP)钝化修复重金属污染土壤的稳定性,采用一次性添加不同用量(0.5%、1%、2%,W/W)的NAP进行水稻盆栽试验,研究了一年和三年后土壤性质、有效态重金属(Cd、Cu、Zn、Pb)含量和水稻体内重金属含量的变化。结果表明:不同NAP施用量下土壤p H值在第一年和第三年分别显著提高了0.71~1.24和0.60~1.16,年际间p H提高幅度的差异较小,表现出较好的稳定性;第三年土壤中有效态Cd、Cu和Zn含量与对照相比降幅(62.7%~96.5%)要显著低于第一年(66.6%~98.4%),而有效态Pb含量的降幅(百分比)则略有提高,表明随着时间的延长,NAP固定土壤Cd、Cu和Zn含量的能力有所减弱,而对Pb的固定能力有所增强。添加NAP显著降低了水稻根中的重金属含量和糙米中Cd含量,糙米中的Pb、Cu和Zn含量也有所降低。糙米中重金属含量与土壤中有效态重金属含量呈正相关关系,表明NAP通过降低土壤有效态重金属来降低重金属在水稻籽粒中的累积。     

化学改良剂对矿区土壤中Cu和Cd的修复

[目的]为了探明改良剂与土壤Cu和Cd的作用规律。[方法]通过解吸试验和土培试验,分析粉煤灰和石灰为化学改良剂对矿区土壤Cu和Cd化学形态的影响。[结果]当粉煤灰和石灰用量分别为土重的5.00%和0.10%时,Cu和Cd的浸提量可控制在阈值内(TCLP,USEPA)。[结论]粉煤灰和石灰可有效降低土壤重金属可提取态的含量。     

外源镉铅铜锌在土壤中形态分布特性及改性剂的影响

采用盆栽、田间试验及连续浸提分组方法，研究了外源Cd、Pb、Cu、Zn在土壤中的形态分布规律及石灰 钙镁磷肥施用对重金属形态分布的影响。研究结果表明，原状土中Cd主要以有机结合态为主，外源Cd污染土主要以残渣态和交换态为主。原状土中Pb、Cu、Zn主要以残渣态为主，而外源重金属Pb、Cu、Zn在土壤中主要以铁锰氧化物结合态为主。外源重金属土 石灰和钙镁磷肥后使土壤中的交换态Cd、Pb、Cu、Zn下降，而碳酸盐结合态Cd、Pb、Cu、Zn含量增加。pH提高，使土壤重金属的有效态含量下降，pH降低使重金属有效态含量增加。     

施加脱硫石膏对紫色土壤-水稻系统重金属累积的影响

采用田间试验研究了施加不同用量（2、4、8、16 t·hm^-2）的脱硫石膏对紫色水稻土重金属（Cd、Pb、Zn、Cu）全量、形态分布和水稻重金属吸收及分配的影响,为脱硫石膏农用的安全性提供科学依据。结果表明：施加脱硫石膏后,土壤Pb全量较对照显著增加14.00%~68.77%（P<0.05）,脱硫石膏用量低于4 t·hm^-2时土壤Cd全量与对照差异不显著,超过该用量时Cd全量较对照显著增加16.28%~19.94%,而土壤Zn、Cu全量与对照无显著差异,且土壤重金属全量均符合《土壤环境质量标准》（GB 15618-1995）;同时施加脱硫石膏后,土壤中Cd可交换态占比降低,残渣态占比增高,并促进Pb的可交换态向有机结合态和铁锰氧化态转化,Zn铁锰氧化态占比增高,对Cu的赋存形态无明显影响;脱硫石膏处理组水稻根、茎叶和籽粒中重金属含量有不同程度的降低,水稻根、茎叶及籽粒对Cd、Pb的富集系数下降,且籽粒中Cd、Pb、Zn、Cu含量均符合我国《食品安全国家标准食品中污染物限量》（GB 2762-2012）。水稻各部分对Cd、Pb的积累与其可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化态和有机结合态含量均呈正相关,其中籽粒Cd含量与可交换态Cd含量呈极显著正相关（P<0.01）。在脱硫石膏2~16 t·hm^-2用量范围内,稻田土壤Cd、Pb全量有所增加,Zn、Cu全量无变化,Cd、Pb赋存形态向稳定态转化,水稻各部分Cd、Pb、Zn、Cu含量有不同程度降低,脱硫石膏可在水稻田安全利用。     

低分子量有机酸及其共聚物去除土壤重金属研究

为探究低分子有机酸以及其共聚物对土壤中重金属的去除效果,通过振荡淋洗法研究了富马酸和丙烯酸-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸共聚物在不同浓度、pH和时间条件下对土壤中Cd、Pb和Zn的去除率,并采用传统人工螯合剂乙二胺四乙酸做对比。结果表明,土壤中Cd、Pb和Zn的去除率随着有机酸浓度的增加呈现先上升后趋于平稳的趋势。丙烯酸-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸共聚物和富马酸在浓度为10 g·L-1时对Cd、Pb和Zn的去除率分别为54.75%、69.60%、51.42%和42.03%、55.00%、46.97%,乙二胺四乙酸对Cd和Pb的去除率与富马酸趋于一致,但其对Zn的去除率显著低于富马酸(P0.05),仅为34.11%。两种有机酸对重金属去除率受pH的影响较大,其在pH为4~5时能有效去除土壤中Cd、Pb和Zn;富马酸在60 min时达到最大去除率,而丙烯酸-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸共聚物在大于120 min时去除率最高。此外,经过两种有机酸和人工螯合剂乙二胺四乙酸淋洗后,土壤中Cd、Pb和Zn的可交换态和碳酸盐结合态含量大幅度下降。因此,富马酸和丙烯酸-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸共聚物对重金属污染土壤具有潜在修复能力。     

两种外源性有机物料对设施土壤磷变化的影响

采用室内强化模拟试验研究了90 d培养期内稻草和草炭2种外源性有机物料对设施菜地土壤磷素转化的影响。结果显示,与对照相比,添加量为2 g C·kg-1和4 g C·kg-1的稻草处理土壤微生物生物量磷分别增加111.1%~310.0%和197.7%~356.3%,草炭处理分别增加23.7%~54.6%和63.2%~157.1%;添加量为2 g C·kg-1和4 g C·kg-1的稻草处理土壤有效磷平均降低了15.0%和20.2%,草炭处理土壤有效磷与对照差异在前期(45 d)并不显著;土壤易解吸磷30 d后持续降低,培养结束时稻草和草炭处理土壤易解吸磷均值分别降低了21.3%和10.9%。以培养结束时各组分磷占全磷的比例来看,稻草和草炭均可促进土壤无机态的Al-P、Fe-P、O-P及有机态的MLOP、HROP等组分向有机态的LOP和MROP转化,土壤微生物生物量磷、有效磷和易解吸磷均与Fe-P呈显著线性相关。研究表明,添加稻草和草炭有利于设施土壤磷素的管理,且稻草的效果总体上比草炭的要好;Fe-P是调控设施土壤磷素周转与流失的重要形态。     

皂苷与EDTA复合淋洗污染塿土中Cu、Pb的效果研究

采用振荡和柱淋洗方法,选用生物表面活性剂皂苷和螯合剂乙二胺四乙酸二钠盐(EDTA)作淋洗剂,研究了EDTA、皂苷及其复合液对污染塿土中重金属Cu、Pb的淋洗效果,并比较不同淋洗剂淋洗前后重金属的形态变化特征。结果表明:EDTA浓度为0.5、1.0 mmol·L-1时与不同质量浓度皂苷复合振荡淋洗Cu、Pb时表现为协同作用,对Pb的协同作用尤为明显;EDTA浓度大于5.0mmol·L-1时,与不同质量浓度皂苷复合淋洗Cu、Pb表现为拮抗作用。1.0 mmol·L-1EDTA、50 g·L-1皂苷及其复合淋洗液(1.0 mmol·L-1EDTA与50 g·L-1EDTA)对土柱中Cu、Pb的累积淋洗量均随着淋洗液体积的增大而逐渐增加;1.0 mmol·L-1 EDTA与50 g·L-1皂苷复合淋洗土柱中Cu时表现为协同作用,其对单一及复合污染塿土中Cu的累积淋洗百分率分别为23.59%和21.57%,对Pb的累积淋洗百分率分别为27.59%和24.92%。柱淋洗前后重金属形态分级结果表明,EDTA、皂苷及其复合淋洗液能有效去除碳酸盐结合态、有机结合态和硫化物残渣态重金属Cu、Pb;EDTA与皂苷及其复合淋洗液可显著活化污染塿土中的重金属Cu、Pb,有望与植物修复技术联用修复重金属污染塿土。