两种生物炭对污染土壤铜有效性的影响

采用盆栽试验,探究了添加不同比例(0,1%,2%,4%)玉米秸秆炭和商陆根生物炭对铜污染红壤中小油菜生长与铜有效性的影响。结果表明,与对照相比,添加两种生物炭均能够增加铜污染红壤上小油菜的生物量。在低铜污染水平下,4%玉米炭和商陆炭处理小油菜生物量分别增加了21.2倍和67.9倍;高铜污染水平下,4%玉米炭和商陆炭处理小油菜生物量分别增加了8.6倍和109.6倍。商陆炭的添加能够显著提高土壤p H值,在低铜污染水平下,商陆炭处理土壤p H值升高了0.4~1.66个单位,较玉米炭处理土壤p H值多升高了0.25~1.35个单位;在高铜污染下,商陆炭处理土壤p H值升高了0.33~1.52个单位,较玉米炭土壤p H值多升高了0.3~1.25个单位。向污染土壤中添加两种生物炭均能够显著降低土壤有效态铜的含量。其中,在低铜污染土壤中,4%玉米炭和商陆炭处理土壤有效态铜含量分别降低了21.9%和45.2%;在高铜污染土壤中,4%玉米炭和商陆炭处理土壤有效态铜含量分别降低了41.9%和53.8%。两种生物炭均能够显著降低小油菜铜累积量,向低铜污染土壤中添加4%的玉米炭和商陆炭,小油菜地上部铜含量下降了21.2%、67.8%。高污染土壤中添加4%的玉米炭和商陆炭小油菜地上部铜含量下降了19.9%、66.8%。两种生物炭均可以改良红壤的酸度,降低土壤铜有效性,并提高小油菜的生物量,降低小油菜铜累积量,但是商陆炭的效果更为明显。     

模拟酸雨条件下生物炭对污染林地土壤重金属淋失和有效性的影响

通过土柱淋溶装置,研究模拟酸雨条件下生物炭不同施用量(0,1%,2%和5%)对复合污染林地土壤重金属淋失和有效性的影响。结果表明,淋滤液pH值、电导率和溶解性有机碳含量均随生物炭施用量的增加而增加。生物炭施用不同程度地增加淋滤液中Cd、Cu和Zn的含量,相较于不施生物炭,1%,2%和5%生物炭施用量下Cd、Cu和Zn的累计淋失量分别提高28.3%~298.3%,25.3%~187.0%和27.5%~217.6%。不同处理间Pb的淋失总量无显著差异。生物炭的施用能使淋溶后土壤pH值提高0.03~0.09个单位,有效态Cd、Cu、Zn和Pb含量分别下降0.9%~6.5%,23.3%~30.6%,15.2%~24.2%和24.8%~31.8%。综合而言,酸雨作用下尽管生物炭能增加林地土壤中重金属的淋失量,但考虑到其淋失量远小于土壤中有效态重金属的减少量,生物炭仍可作为修复污染林地土壤的一种备选材料。     

淹水条件下含硫锌肥与蒜皮对镉生物有效性及水稻产量的影响

采用盆栽试验,研究了淹水条件下施用锌肥(ZnSO4.7H2O)与含巯基废弃物(蒜皮)对污染土壤中镉生物有效性的影响。结果表明,与对照相比,施用锌肥(0.2 g kg-1)后水稻增产25%(P<0.05),在淹水平衡7 d时土壤中有效硫和有效锌含量显著提高,增幅分别为267.9%和684.4%,而土壤中有效态镉含量降幅达61.3%(P<0.05);水稻移栽30 d和60 d时,土壤中有效硫和有效锌含量仍显著高于对照,有效态镉显著低于对照,但随着时间的推移均呈下降趋势,水稻根系和糙米镉含量较对照降低了31.0%(P<0.05)和38.9%(P<0.05)。与对照相比,施用蒜皮(1 g kg-1)的土壤有效硫随时间的推移呈上升趋势,同时有效态镉含量下降,水稻根系和糙米中镉含量降低,但差异均不显著。锌肥与蒜皮配合施用的效果优于两者单施。因此,淹水还原条件下施用适量含硫锌肥可有效降低污染土壤中镉的活性,减少水稻的镉累积,而本试验条件下施用富含巯基的蒜皮效果不明显。     

生物炭对铜矿区排土场污染土壤理化性质和重金属形态的影响

为了探讨在重金属胁迫下,不同用量(0,1%,2%,4%)生物炭对土壤pH、有机碳、全氮、全磷以及重金属形态的影响,以铜矿区排土场污染土壤为研究对象,开展室内盆钵试验。结果表明：与对照K相比,在不同剂量生物炭处理下,土壤pH、有机碳、全N和全P增幅分别为3.5%～23.0%,5.6%～13.2%,2.9%～6.8%和3.4%～9.5%,酸溶态Cd, Pb, Cu和Zn含量降幅分别为65.5%～71.2%,49.9%～71.5%,34.6%～50.6%和45.3%～52.1%,可还原态Cd, Pb, Cu和Zn含量降幅分别为71.5%～74.3%,44.4%～63.6%,38.5%～57.8%和29.1～39.1%,可氧化态Cd含量降幅为15.6%～36.9%,可氧化态Pb, Cu和Zn含量增幅分别为16.9%～20.5%、3.9%～26.0%和18.8%～55.9%,残渣态Cd, Pb, Cu和Zn含量增幅分别为42.4%～44.2%,11.0%～23.5%,15.0%～37.9%和20.0%～41.9%。添加生物炭可以提高土壤pH,增加土壤有机碳和全氮含量,对土壤全磷含量也略有增加,但...     

生物炭对不同酸化水平稻田土壤性质和重金属Cu、Cd有效性影响

针对南方稻田土壤酸化严重,导致养分流失有毒重金属活化,严重影响稻米质量安全的重大现实问题。以水稻秸秆和谷壳等农业废弃物为原料制备生物炭(分别记为RSC和RHC),研究不同原料生物炭对酸化土壤改良及其对重金属有效性的影响。设置3个生物炭用量(0,20,50 g/kg,分别记为CK、C1、C2),4种土壤酸化水平(pH 4.01,4.25,4.33,4.58,分别记为L1、L2、L3、L4),生物炭与重金属污染土壤共同培养60天后测定土壤pH、全氮、有机质、有效磷、速效钾和有效态Cu、Cd含量。结果表明:RSC对酸化土壤pH的改良效果明显优于RHC,且施炭量越高提高幅度越大,RSC的C2处理使4种酸度水平的土壤pH分别提高了0.68,0.97,1.29,1.71个单位。2种生物炭均能提高土壤的全氮、有效磷、速效钾和有机质含量,其中各施炭处理有机质显著提高,尤以速效钾的增幅最为显著,RSC对4种养分的提高均优于RHC。RHC对土壤有效态Cu含量无显著影响;RSC的C2较C1处理更能降低土壤中有效态Cu含量,使4种酸度水平的土壤分别降低了13.62%,6.57%,4.36%,7.88%。RHC处理的L3、L4土壤中有效态Cd含量显著降低,最大分别降低了13.79%,19.23%。RSC使4种酸度土壤有效态Cd含量最大分别降低了20.00%,25.81%,20.69%,19.23%。相关分析表明,土壤pH与有效态重金属含量呈显著负相关关系。水稻秸秆炭用于改良酸化土壤、降低重金属Cu和Cd有效性的效果更佳,且降低污染土壤中Cd的有效性较Cu好;生物炭对酸化程度越低的土壤pH和有效磷含量的提高以及有效态Cd含量的降低效果较好,而有效态Cu含量的降低效果则在酸化程度越高的土壤中表现更佳;土壤pH是生物炭调控重金属Cu、Cd有效性的主要影响因素。     

原质及改性生物炭对土壤重金属污染物影响的研究进展

土壤重金属污染问题日益突出,已经对土壤生态环境造成严重危害.生物炭材料来源广泛、成本较低,在环境污染治理中应用较多,已成为当前环境污染功能材料中的研究热点.笔者介绍制备生物炭所需的生物质来源和制备技术,以及生物质原料和制备温度对生物炭性质的影响;讨论生物炭对重金属的吸附机理,并探析生物炭对土壤重金属污染物的修复效果;总...     

生物质炭修复重金属及有机物污染土壤的研究进展

生物质炭是生物质原料在完全或部分缺氧条件下高温热解后的固体产物,它具有丰富的孔隙结构和较高的碳含量。该物质具有巨大的表面积和较强的阳离子交换能力等特殊性质,对受污染土壤中的重金属和有机物都具有很强的吸附能力,有效地降低这些污染物的生物有效性和在环境中的迁移,对改善土壤环境具有重大意义。近年来我国土壤污染严重,利用生物质炭修复受污染土壤的技术得到了广泛的关注。本文简述了生物质炭修复土壤污染的基本原理,探讨了与其他修复方法相比存在的优势,阐述了国内外近年来利用生物质炭修复污染土壤的研究进展,最后展望了今后需要进一步研究的领域。     

连二亚硫酸钠对铬污染土壤修复条件优化及生物有效性研究

选用连二亚硫酸钠作为修复药剂,通过正交试验,探讨了药剂量、水土比、养护时间及搅拌时间等4个因素对该药剂修复铬污染土壤效果的影响,并基于肠胃模拟方法,考察了修复前后土壤中铬的生物有效性变化,并评估其健康风险。结果表明,就铬污染土壤而言,药剂量对修复后土壤的六价铬浸出浓度影响最大,其他因素次之。达到较好修复效果的最佳修复条件为药剂量为8%、水土比为0.5、养护时间为1天、搅拌时间为15 min。药剂修复后土壤的六价铬生物有效性大幅降低,降幅为63.21%~84.67%,六价铬致癌风险降幅达81.7%,有效降低人体健康风险。     

生物炭修复重金属污染农田土壤的机制及应用研究进展

将生物质转化为生物炭并用于重金属污染农田土壤修复中,是有效利用生物质资源、保障粮食安全的有效途径之一。然而,生物炭的应用效率受其特性和土壤环境影响极大。该研究综述了生物炭特性,并探讨了生物质和热解温度对其影响规律,阐明了生物炭对重金属的直接固定作用,以及通过影响土壤pH值、阳离子交换量（Cation Exchange Capacity,CEC）、矿物组分和有机质等,进而间接固定重金属的作用机制。同时,该文系统总结了国内外生物炭在田间试验中的应用,从土壤重金属迁移性和生物有效性、作物累积重金属和作物产量等3个方面阐明了生物炭的应用效果和作用规律。针对田间试验条件区别于室内试验的特殊性,探讨了生物炭施撒方式及用量、施肥等田间管理和气候环境等现场条件对生物炭应用的影响,并对今后完善生物炭在土壤修复中作用机制、扩大研究尺度和长期土壤监测等方面研究进行了展望。     

土壤中重金属的生物有效性研究进展

综述了年十年来国内及国际上研究土壤中重金属的生物有效性的态势，尤其是影响土壤中重金属生物有效性的诸多因素，以期进一步推动国内的土壤中重金属生物有效的研究工作和重金属污染土壤的生物治理工作。     

重金属污染土壤清洗导致几种营养元素流失的研究

通过HCl、柠檬酸、EDTA这3种提取剂对Pb、Cd、Cu、Zn污染土壤的漫提试验，研究了土壤清洗洗脱重金属的效果，并探讨了土壤清洗导致K、Ca、Mg、Fe、Mn这几种营养元素的流失和有效性的改变。试验结果表明，土壤清洗能有效地洗脱土壤中的Ph、Cd、Cu、Zn，伺时也造成了土壤中K、Ca、Mg、Fe、Mn的流失，降低了其中部分营养元素的有效性。EDTA对重金属的洗脱能力大于HCl和柠檬酸。HCl漫提造成的K、Ca、Mg的流失量大于柠檬酸和EDTA，柠檬酸浸提造成的Fe流失量大于HCl和EDTA，EDTA漫提造成的Mn流失量大于HCl和柠檬酸。HCl和柠檬酸浸提降低了土壤K、Ca、Mg的有效性EDTA浸提提高了土壤K的有效性。降低了土壤Ca的有效性。在高浓度时（50mmol／L），EDTA显著地降低了土壤Mg的有效性。HCl漫提导致土壤K的有效性下降比柠檬酸严重，高浓度的EDTA浸提导致土壤Ca的有效性下降比HCl和柠檬酸严重。HCl、柠檬酸、EDTA浸提都能提高土壤中Fe的有效性．且EDTA的效应大于其它2种萃取剂；在低浓度时，3种提取剂都能提高土壤中Mn的有效性，且以柠檬酸的作用最为明显，当提取剂浓度增加时，Mn的有效性有所回落。     

低分子有机酸去除土壤中重金属条件的研究

采用化学萃取实验,以湖南郴州柿竹园和湖南衡阳水口山矿区的重金属污染农田土壤为研究对象,采用柠檬酸、草酸、酒石酸作为低分子有机酸萃取剂,在一定的条件下对污染土壤中重金属进行萃取实验,确定各个单因素的适宜条件。结果表明,对于湖南郴州和衡阳两个污染地区土壤运用化学萃取技术萃取重金属来进行土壤修复是实际可行的;柠檬酸、酒石酸、草酸对各种土壤中的重金属都表现出了良好的萃取能力,是高效的土壤重金属萃取剂;单因素的适宜萃取条件为100mmol·L^-1有机酸溶液,固液比1∶5,恒定温度35℃,pH为3,反应时间24h,且萃取率随着电解质浓度的增大而提高;土壤中重金属存在形态与萃取效果有一定的相关性,稳定态（残渣态、硫化物和有机结合态、铁-锰氧化物结合态）金属含量高,表现为较低的萃取率;反之,萃取率高;柠檬酸、草酸、酒石酸3种萃取剂均能有效地降低衡阳污染土壤中的重金属浓度,3种萃取剂的萃取效率依次为酒石酸〉草酸〉柠檬酸。     

CO2浓度升高对重金属污染下稻米品质影响的研究进展

目前研究CO2浓度升高对农作物的影响主要集中在光合作用、生理生态反应和产量形成等方面,对重金属污染胁迫下CO2浓度升高对水稻生长发育和品质影响的研究甚少。本文通过详述Cu、Cd等重金属污染条件下,CO2浓度升高对水稻生长发育及稻米品质的影响,揭示重金属污染条件下CO2浓度升高影响Cu、Cd在土壤-水稻系统中的运移状况及其稻米营养品质方面的相关机制,为CO2浓度持续升高背景下复合污染农田风险评估、农产品安全调控提供科学依据,也对于预测未来气候条件下人类稻米品质变化及水稻品种的选育意义重大。     

Plant Growth-Promoting Rhizobacteria (PGPR) and Phosphorus Fertilizer-Assisted Phytoextraction of Toxic Heavy Metals from Contaminated Soils

Phytoremediation is a remediation technique that involves the use of plants to extract, sequester, and/or detoxify pollutants through physical, chemical, and biological processes. The use of phytoremediation is expanding due to its cost-effectiveness compared with conventional methods. This study was conducted to investigate the effects of autumn and spring application of plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR, 10⁸ cfu mL^?1 Bacillus megaterium var. phosphaticum sprayed at 250 mL plot^?1) and phosphorus (P) fertilizer (0, 11, 22, 33, 44 kg P ha^?1) on dry matter yield and heavy metal uptake by plants in soils contaminated with heavy metals. Field experiments were conducted using a randomized complete block design with four replications between 2004 and 2007. The results of the study indicated that P fertilization, but not PGPR application, significantly affected dry matter yield. Application of PGPR increased heavy metal availability in soils and the heavy metal uptake of meadow plants. The heavy metal content of the meadow plants resulting from PGPR application was 4–6 times higher for the spring application than the autumn application. Approximately 16, 30, 10, 10, and 3 growing seasons without PGPR are necessary to remove all lead (Pb), nickel (Ni), boron (B), manganese (Mn), and zinc (Zn), respectively, from polluted soil. The time required for Pb, Ni, B, Mn, and Zn removal could be further decreased to approximately 4, 6, 3, 3, and 1 growing seasons, respectively, with 33 kg phosphorus pentoxide (P₂O₅) ha^?1 and 10⁸ cfu mL^?1 PGPR applications at rates of 250 mL plot^?1 in the spring season.     

不同改良剂降低矿区土壤水溶态重金属的效果及其长效性

为了解施用不同种类改良剂对降低矿区土壤重金属移动性的长期效果,进行为期6年的模拟试验,用化学提取方法评价磷灰石、农用石灰、坡缕石、钙镁磷肥、沸石、猪粪和水稻秸秆7种常用改良剂对降低土壤重金属溶解性的影响。结果表明,农用石灰、钙镁磷肥、磷灰石、坡缕石和沸石对降低矿区土壤水溶态重金属均有良好的效果,但猪粪和水稻秸秆有机物改良剂的效果较差。降低土壤水溶态Cd的效果以钙镁磷肥为最佳(平均可降至29%),降低土壤水溶态Cu的效果以坡缕石为最佳(平均可降至65%),降低土壤水溶态Pb的效果以磷灰石、石灰和钙镁磷肥3种改良剂为佳(平均可降至27%左右);降低土壤水溶态Zn的效果以钙镁磷肥为最佳(平均可降至48%)。磷灰石和沸石对土壤重金属的稳定性有较长的作用效果,坡缕石、石灰和钙镁磷肥对土壤重金属稳定性随试验时间增加有明显的下降;有机物类改良剂对土壤重金属的稳定效果较差,且随有机物质的降解,其稳定效果显著下降。     

长期定位施肥对棕壤重金属全量及其有效性影响

以沈阳农业大学长期定位试验为基础,选取（0～20cm）不同年限土壤样品,分析了无肥对照（CK）、单施化肥（N4P2）、中量有机肥（M2）、高量有机肥（M4）和高量有机肥＋化肥（M4＋N2P1）5个处理下土壤重金属元素Cu、Zn、Pb和Cd全量及其有效态含量的变化。结果表明,20多年的定位施肥增加了土壤中重金属元素Cu、Zn、Pb和Cd全量,虽然有所波动但总的趋势明显,其中以M4＋N2P1处理对Cu和Zn增加最为明显,而Pb和Cd在M4处理增长量最大,单施N4P2处理对4种重金属元素全量影响不明显。施有机肥能显著提高Cu、Zn和Cd有效态含量,与对照相比分别平均提高61.28%、169.3%和123.7%,不同施肥处理土壤中Cd含量已超标,属污染水平。有效态Pb在N4P2处理要显著高于其他各处理,而各年份M4处理有效态Pb的含量要低于CK处理。20年来有效态Pb含量相对于CK平均降低了4%。土壤中4种重金属全量与其有效态含量相关性表明：Cu、Zn和Cd全量与其有效态含量呈极显著正相关关系,全量Pb与有效态Pb呈显著负相关而与有效态Cu和Zn不显著相关。     

酶与茶皂素组合液对重金属Cd和Pb复合污染土壤的生态修复作用

[目的]评价α-淀粉酶与茶皂素对污染土壤中的Cd,Pb洗脱效果,为重金属污染土壤的修复提供更准确的科学依据。[方法]以重金属Cd,Pb污染的耕作层土壤为研究对象,利用α-淀粉酶和茶皂素复合淋洗对Cd,Pb污染土壤进行生态修复,并测定土壤淋洗前后Cd,Pb形态的变化。[结果]在反应时间12h,pH 4.0,反应温度30℃,茶皂素溶液和酶溶液配比4∶1条件下,Cd,Pb去除率分别为88.87%,43.97%。通过对修复前后重金属的形态分析,发现酸提取态、可还原物态的重金属较容易去除,淋洗后土壤中Cd和Pb均达到土壤环境质量Ⅱ级标准。[结论]α-淀粉酶和茶皂素组合对土壤中Cd,Pb有明显的去除效果,起到协同、增强作用。表明α-淀粉酶和茶皂素组合在生态修复重金属污染的土壤方面具有一定的应用前景。     

不同种植年限设施地土壤养分和重金属含量的变化特征

为了解设施地土壤的理化性质,以江苏省苏北地区大棚土壤为例,研究种植年限分别为1,3,5,7 a大棚土壤含水量、全N、全P、全K和重金属含量的变化情况。结果表明,随着种植年限的增加,设施地土壤含水量显著降低,随着土层深度的增加,土壤含水量进一步降低。设施地土壤全N、全P和全K含量比大田高,特别是全N和全K积累量大,且分布于耕作层,随着土层深度的增加全N和全K含量变化较大;同时,随着种植年限增加,设施地土壤全N、全P和全K含量显著增加,7 a左右的设施地土壤20 cm耕作层中的全N含量分别为1.99,1.87,2.40 g/kg;全P含量分别为1.03,1.01,1.74 g/kg;全K含量分别为1.94,3.52,4.40 g/kg,且全N和全K含量随着土层深度的增加而逐渐降低,与土层深度的变化呈显著负相关关系。随着种植年限的增加重金属含量增加,7 a左右大棚种植年限扬州和连云港地区20 cm土层中的Pb含量分别为194,225 mg/kg;淮安地区不同种植年限20 cm土层的Cd含量分别为0.80,0.93,1.14,2.49 mg/kg;扬州和连云港地区无论种植年限多久,Cr含量均大于120 mg/kg;扬州地区As含量均大于25 mg/kg,Pb、Cr和As含量随着土层深度的增加而逐渐降低,与土层深度的变化呈显著负相关关系。所以设施地随着种植年限的增加,土壤理化性质会发生变化,应采取措施保持土壤含水量,防止土壤板结、盐渍化,消除重金属累积。     

长期施用有机肥对稻田土壤重金属含量及其有效性的影响

以湖南省7个稻田长期定位试验为基础,分析了无肥对照(CK)、化肥(NPK)、中量有机肥 化肥(MOM)和高量有机肥 化肥(HOM)4个处理下0~20 cm土壤重金属Zn,Cu,Cd和Pb全量及其有效态含量的变化。结果表明:长期施用有机肥加大了稻田土壤受重金属污染的风险。仅施化肥对土壤Zn,Cu,Cd和Pb全量、有效态含量及活化率的影响均较小,而中、高量有机肥处理明显提高了土壤Zn,Cu,Cd的全量、有效态含量及活化率,只对土壤Pb的影响较小。且高量有机肥处理下其增幅最大,土壤Zn,Cu,Cd全量分别比对照增加了6.1%,18.7%和8.3%,有效态含量分别比对照增加了87.3%,65.8%和41.4%,活化率分别比对照增加了77.5%,32.0%和29.8%。有机肥的"激活"效应是导致土壤有效态重金属含量大幅提高的主要机制。各试验点土壤全Cd含量均大大超出了土壤环境质量二级标准(0.30 mg/kg),表明各试验点稻田土壤都存在着不同程度的Cd污染问题。