腐植酸作用下生物炭对Cd污染土壤的修复效果

为了探讨腐植酸对生物炭修复重金属污染土壤的影响,通过土培试验,分析两种不同添加量（0.1%和1%,m/m）的腐植酸[胡敏酸（HA）、富里酸（FA）]与两种生物炭[玉米秸秆生物炭（CBC）、稻壳生物炭（RBC）]复配处理下污染土壤中Cd形态的变化,并探究不同腐植酸作用下生物炭稳定Cd的差异和机制。结果表明：腐植酸增强了生物炭对土壤中Cd的稳定化程度。与未处理组相比,1% HA和 1% FA作用下的 CBC使土壤中残渣态 Cd占比升高了 145.89%和 117.96%,RBC使残渣态 Cd占比升高了 124.04%和159.58%。1%腐植酸添加量处理显著降低了土壤pH,提高了土壤阳离子交换量（CEC）、土壤有机质（SOM）和有效磷含量。生物炭表面具有丰富的含氧官能团、芳香碳,其可通过静电吸引、络合、表面沉淀和阳离子-π键相互作用等结合重金属离子。综合来看,1% FA和RBC复配添加对Cd污染土壤的修复效果最佳,其使污染土壤的CEC、SOM和有效磷含量上升了24.56%、27.14%和34.81%,并且使重金属Cd迁移指数下降了65.85%。     

耐Pb、Cd真菌对污染土壤中Pb、Cd形态的影响

土壤中重金属的污染已经越来越引起人们的重视．微生物修复因其具有效果好、投资省、费用低、易于管理与操作、不产生二次污染等,日益受到人们的关注,成为污染土壤修复研究的热点。从Pb、Cd污染蔬菜土壤中筛选出2株耐高浓度Pb、Cd的真菌1号（耐pb）和2号（耐Pb和Cd复合污染）,经鉴定分别为产黄头孢霉（Cephalosporium chrysogenum）和头孢霉属（Cephalosporium）。将这两种菌接种到Pb、Cd污染的土壤中．均能促使土壤Pb、Cd向生物有效性低的形态转化,从而降低其在土壤中的毒性。     

矿区Cd污染稻田生物炭生态原位钝化及Cd形态转化

为探究生物炭对矿区Cd污染稻田土壤原位钝化生态修复效果,进行稻田土壤Cd污染修复试验,设置海泡石（BC1）、生物炭（BC2）、空白对照（BC3）3种处理。采用梯度扩散薄膜（DGT）技术研究水稻根际土壤Cd生物有效性,明确其对水稻根际土壤Cd生物有效性和土壤Cd形态转化的影响。结果表明：生物炭影响矿区Cd污染稻田水稻根际土壤Cd形态比率。生物炭改变稻田土壤中Cd形态,明显提高土壤中残渣态Cd含量占比,提高幅度达27.84%,利于其他形态Cd向更稳定的残渣态转变。生物炭改变矿区Cd污染稻田水稻根际土壤Cd生物有效性。与空白对照相比,生物炭使水稻收获期的根际土壤Cd生物有效性降低了40.90%,土壤中有效态Cd含量降低了9.53%;海泡石处理的土壤Cd生物有效性比生物炭处理的土壤Cd生物有效性降低了83.90%,海泡石处理的土壤有效态Cd含量比生物炭处理的土壤有效态Cd含量降低了7.73%。生物炭可提升矿区Cd污染稻田土壤质量。生物炭改善了水稻土壤质量;与空白对照相比,生物炭处理的土壤有机质提高了6.75%,土壤阳离子交换量升高了8.44%,土壤pH值提升了7.44%;与海泡石对照相比,生物炭处理的土壤有机质提高了2.95%,土壤阳离子交换量升高了9.22%,土壤pH值降低了13.33%。研究表明,生物炭原位钝化能有效降低矿区Cd污染稻田土壤Cd生物有效性,提升生态修复水平。     

β-环糊精功能化生物炭对重金属复合污染土壤的修复研究

为探究β-环糊精功能化生物炭对重金属复合污染土壤的修复,采用微波辅助一锅法快速制备乙二胺四乙酸交联β-环糊精改性生物炭(BC-CD_MW)并应用于土壤Pb和Cd的修复。BC-CD_MW吸附试验结果表明,对Pb²⁺和Cd²⁺的吸附在60和80 min时可达到平衡且最大吸附量分别为168.37和18.48 mg·g^-1。土壤修复试验结果表明,与CK和BC相比,添加BC-CD_MW可有效促使Pb和Cd的不稳定形态向残渣态转化21.53%和30.54%,降低其迁移和生物可利用性。通过土壤理化性质分析,BC-CD_MW的投加未对土壤造成危害,补充土壤中有机碳含量。可见,BC-CD_MW可作为土壤Pb和Cd修复的有效材料。     

生物炭对土壤重金属污染修复研究

土壤污染是我国当前面临的一项严峻的土地利用、粮食安全和生态环境问题,重金属污染由于其稳定性强、不易迁移、难以降解以及含有毒性成分等特点,严重危害土壤系统和生态系统。生物炭由于其自身比表面积、孔隙率较大以及官能团丰富等特点,对土壤重金属污染修复具有显著的效果。研究了生物炭对土壤重金属修复机理,综述了不同生物炭及改性生物炭复合材料对土壤重金属修复和改良情况,并结合实际,提出了加强针对多种重金属污染的生物炭修复技术研究和加强修复土壤重金属污染之后的土地利用研究等展望及建议。     

不同原材料生物炭对土壤重金属Cd、Zn的钝化作用

以质量分数0.1％、1.0％不同原料的生物炭(砻糠炭、木炭、竹炭)作为化学钝化修复材料,以空白土壤(CK)和钙镁磷肥作为对照,通过为期90 d的土壤培养试验,研究不同钝化材料及施用量对降低农田土壤重金属镉(Cd)和锌(Zn)污染风险的效果.结果表明,相同施用量的钙镁磷肥比生物炭更有利于酸性土壤改良;各处理中1.0％木炭对土壤有机质含量提升效果最好(P<0.05);与空白对照相比,各处理对土壤Cd、Zn均表现出显著的钝化作用,相同施用量的木炭、砻糠炭比钙镁磷肥的效果更好,其中0.1％木炭钝化效果最佳.在相同施用量下,生物炭整体上更有利于降低土壤酸可提取态Cd、酸可提取态Zn含量,而钙镁磷肥更有利于增加残渣态Cd、残渣态Zn含量.     

生物炭固定化微生物对U、Cd污染土壤的原位钝化修复

为考察固定化微生物对铀(U)、镉(Cd)污染土壤的钝化效果,研究筛选出对U、Cd都有较高去除率的微生物组合,以生物炭为固定化载体,通过吸附和包埋两种固定方法制作成复合钝化剂,探究施加两种复合钝化剂和单独施加生物炭3种处理对土壤理化性质和可提取态U、Cd的影响。研究结果表明:四种微生物组合对U、Cd都有去除作用,综合考虑枯草芽孢杆菌、柠檬酸杆菌和蜡样芽胞杆菌等比组合的去除率最优,用于进一步研究。各钝化处理后,土壤的pH值升高,且随着钝化剂添加量的增加,pH呈上升趋势。各钝化处理组中土壤阳离子交换量与有机质含量均有所升高,其中,生物炭处理组对土壤阳离子交换量的提高效果最为显著。3个处理组相比,生物炭处理组和吸附固定微生物生物炭处理组中有机质增加较包埋固定微生物生物炭处理组效果显著。各钝化处理后,土壤中可提取态的U、Cd含量均有所下降,且随着钝化时间的延长,可提取态的U、Cd含量持续降低。3种钝化剂的钝化效果有所差异,即吸附固定微生物生物炭处理组生物炭处理组包埋固定微生物生物炭处理组,随着添加量的增加,钝化效果显著。该研究结果表明,固定化微生物方法在修复土壤重金属污染方面有着很大的潜在应用价值。     

生物有机肥对龙须草修复重金属污染土壤效率的影响

将生物有机肥与龙须草联合修复重金属污染土壤,研究生物有机肥对污染土壤的营养成分、重金属含量、微生物生物量、酶活性以及龙须草重金属积累量的影响.结果表明:与未施加生物有机肥的龙须草对照相比,施加生物有机肥的龙须草生长360 d后,土壤有机质含量增加了68.6％,总氮、总磷和总钾含量分别是对照的4.5、2.5和1.8倍.土...     

有机肥对Cd、Pb复合污染酸性土壤生物特性和油菜生长的影响

采用盆栽试验,研究了不同添加量(0、2.5%、5.0%、10.0%)有机肥对镉(Cd)、铅(Pb)重金属污染酸性土壤生物特性和油菜生长的影响,以期为阻控Cd、Pb迁移和油菜安全生产提供技术指导。结果表明,土壤p H值、酶活性(过氧化氢酶、脲酶、磷酸酶、多酚氧化酶和淀粉酶活性)、微生物多样性及油菜生物量总体上均随有机肥添加量的增加而显著增加,而土壤中Cd、Pb有效态含量及油菜各组织重金属含量均随有机肥添加量的增加而降低,10.0%有机肥处理效果最好;主成分分析结果表明,有机肥改良处理的聚类结果与油菜的生长及土壤各项指标的变化规律相吻合;在各项指标中,影响油菜生长的主要因子为Pb有效态含量,其次为Cd有效态含量,说明降低土壤中重金属有效态含量可以有效缓解对作物的毒害。     

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。     

用淋洗法修复张士灌区 Cd Pb污染沉积物的研究

采用淋洗法,以组成为0.5m ol·L-1C aC l2和0.1m ol·L-1H C l的复合药剂作为淋洗剂处理沈阳张士灌区C d、Pb污染沉积物(C d39m g·kg-1,Pb1250m g·kg-1),在pH=1.0、反应时间30m in、淋洗剂液固比3∶1、搅拌速度500r·m in-1、温度25℃的条件下,复合淋洗剂对C d和Pb的去除率分别达到70.8%和29.3%。粒级分析表明,沉积物中C d和Pb主要存在于细粒部分,因此,分级处理能够减少处理量,降低成本。一定酸度下C l-的络合作用可能是复合淋洗剂的主要强化淋洗机制。     

微波强化EDDS淋洗修复重金属污染土壤研究

为了快速去除土壤中的重金属污染,采用微波强化[S,S]-乙二胺二琥珀酸([S,S]-EDDS,简写为EDDS)淋洗方法,做了微波时间、功率对Cd、Pb、Zn去除效率影响的实验,并用BCR连续提取法分析了微波强化EDDS淋洗对土壤中重金属形态的影响.结果表明,在微波功率900W,时间10 min条件下,EDDS对Cd、Pb、Zn的去除率分别达到29％、89％、71％,比未引入微波时淋洗的各重金属的最高去除率分别提高8％、26％、33％,且明显缩短了处理时间(从6h缩短为10 min).与处理前原土壤相比,土壤在微波辐射淋洗处理后,主要污染重金属的交换态和碳酸盐结合态以及铁锰氧化物结合态明显降低(其中Cd降低34％,Pb降低90％、Zn降低83％),残渣态增加,从而有效降低了土壤中毒害污染重金属元素含量和重金属可利用性,减轻了污染土壤的生态风险.微波辅助淋洗修复可作为一种重金属污染场地的快速修复技术.     

施用炭基肥及生物炭对棕壤有机碳组分的影响

【目的】作为土壤肥力的重要指标,土壤有机碳及其组分在耕地生产力和作物产量方面发挥着重要作用。论文以4年定位施肥试验为依托,分析连续施用炭基肥及生物炭对土壤有机碳含量及其组分的影响,为调控农田土壤肥力及棕壤有机碳库的管理提供科学依据。【方法】田间试验始于2011年,设置5个处理：不施肥（CK）、低量生物炭（C15）、高量生物炭（C50）、氮磷钾配施（NPK）、炭基肥（BBF）。其中C15与BBF是等碳量处理,NPK与BBF是等氮磷钾养分处理。于第4年花生收获后（2014年秋季）采集各处理耕层（0-20 cm）土壤样本,测定土壤有机碳总量、各组分含量及花生产量。【结果】施用炭基肥和生物炭均可以显著增加耕层土壤总有机碳含量,比试验起始年土壤（简称起始土）分别提高10%、8%;而在相同碳素（C15和BBF）或氮磷钾养分投入（NPK和BBF）条件下,施用炭基肥提升土壤总有机碳含量的效果最好,提升幅度为2%-15%。施入炭基肥及生物炭显著提高了游离态颗粒有机碳和闭蓄态颗粒有机碳含量;在等碳量投入条件下,炭基肥处理的提升幅度分别为43%、17%;等氮磷钾养分投入条件下,炭基肥处理的提升幅度更大,分别为40%、43%。无论施入炭基肥或生物炭,对于矿物结合态有机碳含量影响均不大,但都比起始土略高。土壤可溶性有机碳含量变化规律与总有机碳相似,即施入炭基肥或生物炭均提高了其含量,但等碳量投入条件下无显著差异。各施肥处理花生产量在199.4-232.9 kg/667m²,均显著高于不施肥处理,其中施用炭基肥产量最大,比等碳量处理（C15）高17%,比等养分处理（NPK）高10%,且差异显著。【结论】连续多年施用炭基肥或生物炭均能明显提高土壤总有机碳、游离态颗粒有机碳、闭蓄态颗粒有机碳含量;提升效果显著优于投入等量碳素或等量氮磷钾养分。连续多年施肥可以提高土壤中水溶性有机碳含量,但炭基肥与生物炭、氮磷钾配施处理间无明显差异。无论施用炭基肥还是生物炭对土壤矿物结合态有机碳含量影响不大。连续施用炭基肥对花生产量的提升效果最好,显著高于等氮磷钾养分和等碳量处理。     

铅污染土壤有机肥对土壤酶活性的影响

通过对土壤蔗糖酶、过氧化氢酶和脲酶活性及土壤呼吸量的测定,研究了重金属铅污染土壤对酶活性及土壤呼吸量的影响,找出土壤铅污染与酶活性的关系,为土壤酶活性对土壤铅污染的指示作用提供试验依据.结果表明,在Pb加入500 mg/kg时,对土壤蔗糖酶与脲酶活性有明显的抑制作用,对过氧化氢酶起到激活作用;Pb加入达到1 000 mg/kg时,过氧化氢酶、蔗糖酶、脲酶都出现抑制作用.施入蝇蛆生物有机肥后,对铅污染土壤的酶活性有明显的改善作用.试验测定分析表明,土壤蔗糖酶和脲酶可以作为铅污染土壤的主要生化指标.     

生物有机肥在水稻上的应用研究

为验证生物有机肥在水稻生产中的应用效果优于常规农用化肥,以杂交水稻陆两优996为材料,进行了生物有机肥的田间肥效对比试验.结果表明,与常规农用化肥相比,施用有机肥可使水稻生育期缩短2d,还可提高水稻的有效穗数和结实率,促进水稻籽粒灌浆结实,增加千粒重;从而使水稻增产10.52％～12.21％,农民增收79.61～149.50元/667m2.另外,有机肥还可增强水稻的抗倒性和对病虫害的抗性,有利于机械化收割和病虫害防治.这表明生物有机肥在水稻生产中的应用效果较好,可替代常规农用化肥推广使用.     

改良剂对Pb污染土壤中Pb形态及植物有效性的影响

通过盆栽试验和土壤连续浸提-原子吸收法探讨了过磷酸钙、石灰、硫化钠对Pb污染土壤中Pb存在的6种化学形态(水溶态、可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机物结合态和残渣态)及植物有效性的影响.结果表明,改良剂对水溶态Pb修复的效果:硫化钠＞石灰＞过磷酸钙;对交换态Pb的修复效果:石灰＞过磷酸钙＞硫化钠;对碳酸盐结合态Pb修复效果:石灰＞硫化钠＞过磷酸钙;对铁锰氧化态Pb的修复效果:过磷酸钙＞硫化钠＞石灰;对有机结合态与残渣态Pb的修复效果:硫化钠＞石灰＞过磷酸钙.改良剂的施加可使土壤Pb的有效态含量降低、活性下降,抑制了Pb在土壤-植物体系的迁移,从而有利于植物安全生产.     

纳米材料在有机污染土壤修复中的应用与展望

工农业发展过程中排放入土壤中的高毒性有机污染物可以通过食物链进入人体,并产生富集作用,对人体存在致突变、致畸和致癌的潜在危害。近几年,纳米材料因其巨大的比表面积和良好的催化反应活性逐渐成为有机污染土壤修复的研究热点。通过对金属类纳米材料及其改性技术、碳基纳米材料和聚合类纳米材料等典型纳米材料在有机污染土壤修复中研究进展的综述,对纳米材料在土壤介质中能够发挥实用性所需的性质予以归纳总结,并对未来纳米材料的合成及应用进行了展望,以期为修复有机污染土壤的相关纳米材料研究提供参考。     

pH值对土壤中Pb、Cd释放量的影响

[目的]了解pH值变化对土壤中重金属Pb和Cd释放的影响。[方法]模拟配制不同pH值的土壤溶液,在设定的温度下静置,分别于不同时间取上清液,采用原子吸收分光光度法测定上清液中Pb和Cd的含量。[结果]Pb和Cd的释放量随着pH值的变化而变化,其中,酸性和强碱性环境有利于铅的溶出,而酸性环境有利于镉的溶出。在相同pH值下,溶浸时间越长,溶出的铅、镉就越多。[结论]土壤的酸化、碱化以及酸性降水有可能导致铅、镉的溶出释放。     

不同土壤改良剂对降低重金属污染土壤上水稻糙米铅镉含量的作用

为了寻求有效抑制污染土壤上水稻对重金属Pb、Cd的吸收、保持稻米卫生品质的技术方法,利用污染土壤盆栽试验和在污染区的田间试验,对施用石灰、碱性煤渣、高炉渣、水稻秸秆和猪厩肥等土壤改良剂降低水稻植株和糙米Pb、Cd含量的效应进行了比较研究。结果表明,在盆栽试验条件下,碱性煤渣的改良效果最为突出,基施5．0g·kg^-1碱性煤渣,可使早稻糙米Pb和Cd含量分别降低78．6％和75．4％,晚稻糙米Pb和Cd含量分别降低45．7％和87．9％,使糙米Pb、Cd含量从严重超标水平降到了国家食品卫生标准允许的含量以下。石灰物质的改良效应主要取决于其对土壤pH的影响程度。在田间条件下,各种改良剂的效果均小于盆栽条件．不能将稻米Pb、Cd含量降低到国家食品卫生标准允许的含量水平。基于现有技术,从产品质量安全角度考虑,在重金属严重污染土壤上不宜种植水稻等粮食作物。