有机改良剂修复重金属污染土壤研究的自然辩证法评述

有机改良剂在修复重金属污染土壤中担任着不可或缺的角色。本研究论述了氨基多羧基酸、有机酸、有机质、生物乳化剂这4种改良剂的研究现状与应用,运用自然辩证法的理论并结合改良剂的实际应用过程进行了评述,以期为研发出对土壤修复效果好、对环境破坏小、经济效益高的有机改良剂提供理论参考。     

不同改良剂对铅镉污染稻田的改良效应研究

试验于1999年在湖南省郴州市苏仙区白露塘镇的铅、镉中度污染稻田进行.设4种改良剂,3种用量水平外加空白对照计13个处理,研究不同改良剂处理对水稻生长发育和产量以及糙米和土壤中铅、镉含量的影响,并分析了土壤铅、镉的形态变化.结果表明,除中、高量石灰处理外,其他各处理均能改善水稻的生长发育,促进干物质生产,提高产量;所有处理均可在一定程度上降低土壤和糙米中有效铅、镉含量;施用改良剂对土壤铅、镉形态变化的影响突出表现为交换态含量下降及碳酸盐态和专性吸附态含量增加,处理间有差异.     

不同土壤改良剂对酸性土壤改良效果

【目的】探索施用不同改良剂对酸性土壤性质、水稻吸收养分和产量、水稻吸收重金属的影响,为酸性土壤改良提供技术依据。【方法】通过水稻田间试验,选择3种不同土壤改良剂(生石灰、亿土康、楚戈)及不施改良剂共4个处理,检测各处理土壤pH、交换性铝、交换性酸和阳离子交换量、水稻植株和籽粒氮磷钾含量、水稻重金属含量,测定水稻产量及产量构成因子,分析土壤性质、水稻氮磷钾含量、水稻产量及水稻重金属含量变化。【结果】与对照(不施用改良剂) 相比,改良剂均能提高土壤pH、减少土壤中交换性酸和交换性铝含量,以施用石灰效果最佳。不同改良剂均能增加土壤阳离子含量,增幅在21%～24%之间,其中以施用亿土康土壤阳离子含量最高。改良剂能提高水稻籽粒氮磷钾和植株全磷含量,但降低了植株全氮和全钾含量。施用土壤改良剂能提高水稻有效穗、千粒重和增加水稻产量。施用土壤改良剂减少水稻对重金属Cd的吸收,不同改良剂对水稻吸收Cr影响不同。【结论】适宜的改良剂能提高酸性土壤pH、减少交换性铝和交换性酸含量,增加土壤阳离子含量,提高水稻对养分的吸收,增加水稻产量和减少水稻对重金属Cd的吸收。     

不同改良剂和水分管理对水稻吸收积累砷的影响

为筛选出有效治理As污染农田土壤的修复模式,采用盆栽试验的方法,比较了不同混合改良剂和水分管理对As污染土壤中水稻吸收积累As的影响。结果表明,土壤以及水稻籽粒、茎叶和根系中的As含量在不淹水条件下较低,在淹水条件下较高,在孕穗期至灌浆期淹水条件下处于前两者之间。不同水分管理方式下,添加Si+Mo使籽粒As含量降低4.8%～19.9%,茎叶As含量降低16.9%～56.3%;添加Fe+Ca使籽粒As含量降低26.6%～50.6%,茎叶As含量降低40.3%～81.2%。添加改良剂还能降低水稻根系向茎叶和籽粒转运As的能力。综合而言,不淹水+Fe+Ca处理降低水稻As含量的效果最明显。     

石灰修复重金属污染土壤及其对水稻效应

[目的]探讨石灰对实际污染土壤的修复效果,为重金属污染土壤的治理提供科学依据。[方法]研究不同浓度石灰水溶液(0.025%和0.050%)淋洗受铅锌矿尾矿严重污染的水稻土对水稻的影响。[结果]石灰水溶液可以将土壤中的Cu、Zn和Pb等重金属淋洗出来,淋洗次数越多,土壤中重金属含量越低。土壤中Pb的含量降幅最大,其次是Zn,最低为Cu。低浓度石灰溶液(0.025%)淋洗6次以上、高浓度(0.05%)淋洗5次以上对去除土壤中的Pb、Cu、Zn重金属效果明显。水稻能在经石灰淋洗过的土壤上生长,发芽率和生物量随着淋洗次数的增多而增加,但石灰水溶液浓度过高或淋洗次数过多则降低水稻发芽率和生物量,还导致植株Pb含量升高。[结论]利用石灰修复铅锌尾矿污染的农田土壤是可行的,但石灰用量要适当。     

不同改良剂对铅污染砖红壤的修复效果

在未污染的花岗岩砖红壤中加入重金属Pb,平衡两周后在污染土壤上施用不同水平的钙镁磷肥、牛粪、钙镁磷肥 牛粪等改良剂,以小白菜作为指示作物,根据小白菜生长动态变化和收获后生物量、Pb吸收量、土壤pH、土壤中有效Pb含量等理化性质的差异,来评价各种改良剂对Pb污染砖红壤的改良效果,以便为海南花岗岩砖红壤Pb污染修复提供理论依据。实验结果表明:各改良剂对Pb污染土壤都有一定的修复效果,不同程度的减轻了小白菜的毒害症状,其中钙镁磷肥与牛粪配施处理效果最好,该处理的小白菜不仅生物量高,而且Pb含量较低;其次是钙镁磷肥处理,而改良效果最差的是牛粪,其植株叶片不仅稍有黄化症状,且Pb含量较高。     

羟基磷灰石+沸石对稻田土壤中铅镉有效性及糙米中铅镉累积的影响

为研究组配改良剂羟基磷灰石+沸石(简称HZ)对稻田土壤Pb和Cd生物有效性以及糙米中Pb和Cd累积的影响,在湘南两矿区附近污染稻田中施用不同添加量(0、0.45、0.9、1.8 kg·m~(-2))的组配改良剂HZ,进行了水稻种植的田间试验。结果表明:与对照相比,当施用量为1.8 kg·m~(-2)时,土壤A中Pb和Cd的DTPA提取态含量分别降低69.6%和62.0%,TCLP提取态含量分别降低80.0%和41.8%,Mg Cl2提取态含量分别降低87.4%和19.4%;土壤B中Pb和Cd的DTPA提取态含量分别降低73.8%和82.7%,TCLP提取态含量分别降低65.8%和65.1%,Mg Cl2提取态含量分别降低99.8%和94.5%。施用0.45~1.8 kg·m~(-2)的HZ能使土壤A水稻糙米中Pb和Cd的含量分别降低36.4%~48.5%和4.9%~17.0%;土壤B水稻糙米中Pb和Cd的含量分别降低5.0%~41.3%和16.7%~20.2%。分析土壤p H和糙米中重金属含量与3种重金属提取态含量的关系得知,土壤p H增加是HZ降低土壤中Pb和Cd生物有效性的关键因素之一;比较得知,DTPA提取方法更合适表达重金属生物有效性,可用于糙米重金属含量的风险评估。     

硅对水稻生长的影响及其缓解镉毒害机理研究进展

为研发高效硅肥和防治农田镉污染提供借鉴资料,本文综述了施加硅肥对水稻生长发育的影响,包括提高水稻产量和品质,增强抗倒伏、抗病虫害及干旱等逆境的能力,尤其是增强抗镉毒害等能力。并从生理学机制和土壤学机制两方面重点分析阐述了施加硅肥对缓解镉毒害作用的可能机理。生理学机制方面,硅通过参与水稻的生理代谢活动,使水稻抗氧化系统酶的活性和清除自由基的能力增强;抑制镉的吸收及其在水稻体内的运输;硅与镉在水稻体内的螯合和区隔作用. 土壤学机制方面,硅肥改变土壤理化性质,降低土壤中有效态镉的含量;硅镉吸附沉淀作用,减少水稻对镉吸收。最后针对硅肥的开发利用及技术推广提出展望。     

不同土壤调理剂对土壤改良及冬瓜的影响

为解决蔬菜地土壤酸化问题,通过在冬瓜地酸性土壤上施用土壤调理剂的小区试验,研究了玛塔、天象和意达3种土壤调理剂对土壤理化性质、土壤重金属和冬瓜的影响。结果表明,各调理剂对土壤pH值可以有效提高0.05～0.35个单位,提高效果为天象＞意达＞玛塔。土壤调理剂对土壤有机质提高4.4%～11.0%、碱解氮提高7.0%～24.2%、有效磷提高21.5%～51.5%、有效钾提高5.5%～41.0%。土壤调理剂通过调节酸性土壤的土壤环境,土壤重金属铬含量分别降低5.9%～17.5%;降低镉含量2.0%～22%;降低汞含量13.1～35.8%;降低砷含量4.9%～21.7%。此外,施用土壤调理剂改良了土壤,提高土壤综合生产能力,每667m2冬瓜增产833～1289 kg,增产8.2%～12.7%。因此,3种土壤调理剂都可在冬瓜酸性土壤上推广应用。     

矿物改良剂对酸化土壤改良和菠菜生长的影响

为改良酸化土壤,提高酸化土壤的肥力和生产力,本研究通过盆栽试验探究了3种矿物调理剂对酸性土壤pH、养分有效性和菠菜生长的影响。结果表明,施用10 g/kg的矿物改良剂能显著的提高土壤pH,促进菠菜的生长。与对照相比,矿物改良剂A、矿物改良剂B和矿物改良剂C使土壤pH分别增加1.65、1.56和1.86个单位,菠菜地上部鲜重分别增加17.7倍、20.4倍和24.3倍。其中,矿物调理剂C的效果最优。此外,3种矿物改良剂还能显著促进了菠菜对钙、镁元素的吸收,植株钙浓度和镁浓度分别提高11.9%～38.8%和79.2%～146.8%。矿物改良剂A和矿物改良剂C还提高了土壤速效磷的含量（27.3%和25.3%）。综上所述,本试验采用的3种矿物改良剂均能提高酸化土壤pH,显著提高菠菜的生物量,其中矿物改良剂C的效果最好。     

土壤有机物-重金属复合污染的生物有效性研究进展

有机物-重金属复合污染物及其与土壤环境因子间的作用具有普遍性和多样性,其生物有效性与单一组分污染不同,单一污染理论常常无法解决复合污染问题。基于土壤有机物-重金属复合污染的生物有效性研究现状,从生物有效性变化类型、机制及影响因素3个方面,综述土壤有机物-重金属复合污染的生物有效性研究进展,并提出该领域研究中的不足和展望。     

不同种植年限和施肥量对日光温室土壤锌累积的影响

以辽宁省沈阳市郊某黄瓜生产基地较为常见的5a、2a、和1a、温室大棚作为研究对象,对表层土壤(0-10、10-20、20-40cm)进行分析,探讨不同种植年限和肥条件眄温室土壤锌的累积情况及其来源.结果表明,不同种植年年限的温室土壤含量均未超过国家土壤环境质量一级标准(Zn<100mg·kg-1),其中种植年限为5a的温室土壤锌含量最高,达到47-17mg·kg-1.土壤锌含量随土壤深度的增加呈下降趋势.而且与温室种植年限呈极显著正相关(P<0.01),与土壤有机质呈极显著正相关P<0.01),通过设置不同有机肥施肥处理(0、10,20,40和60t-hm-2)的田间小区试验发现,所有年限温室土壤锌含量都高于对照(1a温室施10t·hm-2 有机肥处理除外),并且随着肥量的增加,说明有机肥是蔬菜温室土壤锌累积的重要来源.     

有机物下脚料对土壤改良及蔬菜增产的效果研究

为了循环利用农业生产资源,探索科学改良土壤的方法,将菌糠、秸秆、锯木屑、稻壳4种有机物下脚料添加到土壤,考察其对土壤的改良效果。结果表明：在土壤中添加有机物能有效提高地温并减少水分蒸发;其中添加菌糠和秸秆可使蔬菜极显著增产,而添加锯木屑和稻壳的当季增产效果不显著。     

加剧酸化对土壤有效态 Cd 和水稻的影响

【目的】通过引用酸化材料加剧土壤酸化,探究 Cd 污染土壤酸化后,土壤 pH 值改变对土壤中 Cd活性及水稻产量、质量的影响,为 Cd 污染土壤的修复治理提供理论支撑。【方法】开展土壤培养试验,分析Cd 污染土壤施用酸化材料后土壤 pH 值及有效态 Cd 含量的动态变化,探究土壤 pH 变化对 Cd 活性的影响;开展水稻盆栽试验,分析土壤酸化后水稻生物量、产量及其构成因素、水稻植株及稻米 Cd 含量的变化,探究土壤pH 降低对水稻产量、质量的影响。【结果】施用酸化材料能精准降低土壤 pH,使试验土壤形成一定的 pH 梯度。土壤 pH 值降低 0.33、0.67 个单位,土壤有效态 Cd 含量分别增加 0.04、0.07 mg/kg,增幅达 21.05%、36.84%,土壤有效态 Cd 和土壤 pH 之间呈显著的负相关关系。土壤 pH 降低导致水稻生长受到抑制,植株瘦弱,与对照相比,pH 4.77、5.11 处理的水稻地上部生物量分别降低 9.61%、2.48%。水稻有效穂数、穗实粒数、结实率随土壤 pH 降低而减少,导致 pH 4.77、5.11 处理的水稻产量较对照减少 11.58%、1.74%。土壤酸化致使重金属活化,导致水稻植株及稻米对 Cd 的富集能力增强,pH 4.77、5.11 处理植株 Cd 含量较对照分别增加 87.52%、1.13%,稻米 Cd 含量较对照分别增加 134.55%、165.45%。【结论】土壤 pH 影响 Cd 的形态,土壤酸化使 Cd 的生物有效性增加,土壤有效态 Cd 和土壤 pH 之间呈显著的负相关关系。土壤酸化使水稻生长受阻,地上部生物量降低,成穗数与实粒数减少,产量降低,同时亦加剧土壤 Cd 活性,使水稻对 Cd 的吸收和富集能力增强,被重金属污染的风险也相应增加。     

不同类型钙化合物对污染土壤水稻吸收累积Ｃｄ Ｐｂ的影响及机理

以潮泥田和红黄泥为供试土壤,利用盆栽试验研究了施用不同类型钙化合物(CaO、CaCO3、CaSO4)对水稻吸收累积Cd、Pb的影响及机理。结果表明,潮泥田施用CaO和CaCO3后,土壤pH值明显升高。当CaO施用量达到0.36gCa·kg-1时土壤有效态Cd含量显著降低,水稻糙米Cd含量也随之显著下降,降幅达26.3%;施用CaCO(30.24gCa·kg-1)和CaSO(40.24gCa·kg-1)后水稻糙米Cd含量降幅分别为23.7%(P0.05)和18.4%(P0.05)。红黄泥施用CaO、CaCO3和CaSO4后,土壤pH值变化趋势与潮泥田相同。当CaO施用量达到0.24gCa·kg-1时土壤有效态Cd含量显著降低,但水稻糙米Cd含量反而上升,当CaO施用量达到0.36gCa·kg-1时,与对照相比水稻糙米Cd含量增加34.5%(P0.05);当CaO施用量增至0.48gCa·kg-1时土壤有效态Pb含量明显增加,水稻糙米Pb含量也随之显著增加,增幅达41.7%。在等钙(0.24gCa·kg-1)条件下,潮泥田及红黄泥施用CaO、CaCO3和CaSO4后因pH变幅较小导致水稻糙米Cd、Pb含量无明显差异。综合分析认为,利用钙化合物控制污染土壤上水稻对Cd、Pb的吸收累积时,需要根据土壤Cd、Pb含量和pH综合考虑合理的钙化合物类型和用量。     

根系分泌物及其对土壤污染物的作用

根系作为植物和土壤的重要界面,是强大的分泌器官。根系分泌物组成和含量的变化是植物响应环境胁迫最直接、最明显的反应,这对实现污染根际的生物修复及植物受毒害症状的减轻和恢复均具有积极的意义。就根系分泌物对土壤中主要污染物的作用在近年来的研究进展进行了简要评述,并指出其存在问题以及今后的研究方向。     

喀什市农田土壤重金属污染评价研究

通过测定喀什市农田土壤中的重金属Cr、Cu、Pb、Zn、Cd含量,利用单因子污染指数法和内梅罗综合污染指数法,结合喀什市土壤背景值及国家标准(GB 15618-1995),进行重金属污染评价。结果表明,喀什市农田土壤中重金属Cr、Cu、Pb、Zn的含量分别为109.6、36.9、34.3、100.1 mg/kg,Cd未检测出。以国家土壤环境质量标准(二级)为标准评价,各元素的污染指数排序为CrZnCuPb,综合污染指数为0.465,污染程度为安全。     

不同有机物料对植烟土壤改良效应研究

采用田间试验,采取定点动态监测的手段研究不同有机物料部分替代传统肥料,分析有机物料对烟田土壤基本性状和肥力及烟草生长性状的影响。结果表明:在烟株不同生长时期,稻壳生物炭处理土壤p H值都较其他处理有明显的升高;蚯蚓粪处理土壤有机质含量及CEC均保持在较高水平,试验结束期,有机质含量及CEC显著高于其他处理,比对照分别提高5.6%和6.2%。蚯蚓粪处理土壤全磷、碱解氮、速效磷、缓效钾含量显著高于对照处理,而土壤全钾含量却显著低于对照处理,而其他处理与对照差别不大。     

榆中县农用地土壤及其蔬菜中重金属含量的分析与评价

为研究榆中县农田土壤和所产蔬菜中重金属污染情况,选取具代表性的农田采集收获期耕层土壤和蔬菜,分析和评价了土壤和蔬菜中Cd、Cr、Hg、Pb、Cu、Zn的含量及污染程度.结果表明:1)土壤样品中Cd、Cu、Zn的含量均超过兰州市土壤背景值,Cr有33.3％的样品超过兰州市土壤背景值,而Pb样品均未超过兰州市土壤背景值的含量,Hg的含量未检出;与国家土壤环境质量标准(GB15618-1995)中II级标准相比较,只有Cd含量超过国家标准限值,而Cr、Cu、Pb、Zn等均未超过国家标准限值.土壤中重金属相关分析表明,Cd、Cr、Zn不具有相同来源,而Pb、Cu具有相同来源的可能性大.2)蔬菜样品中重金属Cd、Cr、Cu、Pb、Zn的含量均超过国家标准限值,其中,Cr的超标倍数最高为16.56,说明,蔬菜样品中受Cr的污染最严重,而Cd、Pb、Zn和Cu的污染也属重污染程度.采用单因子污染指数法和综合污染指数法以国家土壤环境质量(GB15618-1995)II级标准为评价标准计算污染指数,结果表明,土壤重金属的单因子污染指数只有Cd达到重污染水平,其他重金属元素均属清洁水平,而综合污染指数为3.423,已达重污染程度.以GB184061-2001中的重金属限量值为评价标准,蔬菜重金属的单因子污染指数Cd、Cr、Pb、Zn达重污染水平,只有Cu为轻度污染,而综合污染指数为12.43,已经达非常严重的污染程度.     

南通市农田土壤重金属含量及评价

为有效防治农田土壤重金属污染,对南通市农田土壤重金属含量及其污染状况进行了分析和评价。结果表明:重金属平均含量分别为Cd 0.14mg·kg-1、Cr 51.41mg·kg-1、Pb 19.47mg·kg-1、As 6.93mg·kg-1、Hg0.10mg·kg-1。一般农田未受到重金属污染,个别蔬菜地受到重金属轻度污染,主要污染物为Cd,单项污染指数为1.60。全市农田土壤重金属平均综合污染指数为0.31,处于安全水平。