草酸活化磷矿粉对砖红壤中外源铅的钝化效果

磷矿粉被广泛用于固定污染土壤中的重金属,然而施用草酸活化磷矿粉后对土壤中铅形态的研究非常有限。该文采用Tessier连续提取法分析砖红壤中施加未活化和经草酸活化的磷矿粉后,砖红壤中外源铅形态的变化。结果表明:随着磷矿粉施加量的增加,各处理中交换态铅质量分数比对照(64.1mg/kg)显著下降,未活化磷矿粉处理(PR)的交换态铅质量分数为0.1mg/kg,而草酸活化磷矿粉处理(APR)中未检出;醋酸盐提取态铅质量分数除草酸活化磷矿粉2000mg/kg处理为24.5mg/kg(APR3)减少外,其他处理均高于对照(27.2mg/kg),在未活化磷矿粉500mg/kg(PR2)处理时达到最大值41.8mg/kg;铁锰氧化物结合态除未活化磷矿粉50mg/kg(PR1)处理为69.5mg/kg低于对照(74.2mg/kg)外,其余均高于对照,在APR3处理时达最大值117.2mg/kg;有机物结合态铅质量分数除PR1处理为20.7mg/kg,其余均高于对照处理(21.8mg/kg),在APR3处理时达到最大值46.5mg/kg;PR处理残渣态铅与对照相比(44.2mg/kg)显著增加至60.6mg/kg,对APR处理其变化范围为42.7～43.5mg/kg,各处理稍低于对照,但差异不显著(p<0.05)。显然,磷矿粉的施加可有效降低砖红壤中交换态铅质量分数,增加稳定态铅质量分数,且草酸活化磷矿粉的效果更佳。同时,草酸活化后磷矿粉的释磷能力增加,除草酸活化磷矿粉最高施磷量处理外(5000mg/kg),施入磷矿粉和草酸活化磷矿粉后释放的磷对环境构成风险可能性极小。X-射线衍射光谱(X-ray diffraction,XRD)和扫描电镜(scaning electron microscope,SEM)结果分析也表明草酸活化磷矿粉的释磷能力增加,更有利于固定土壤中的铅。该研究可为草酸活化磷矿粉固定土壤中的铅提供参考依据。     

活化磷矿粉对重金属污染土壤上莴苣生长与品质的影响

用0.5 mol/L草酸与南漳和保康两地的两种低品位磷矿粉在一定条件下混合培养后,施于重金属污染的土壤,通过盆栽试验,研究草酸活化磷矿粉对重金属污染土壤上莴苣生长和品质的影响。结果表明,盆栽试验中,与对照相比,施加磷矿粉和活化磷矿粉后,莴苣的株高、 叶片叶绿素SPAD值、 叶片和茎的维生素C含量都有不同程度的提高,其效果为活化磷矿粉＞磷矿粉＞对照,而叶和茎的硝酸盐含量则降低。同时,施加磷矿粉和活化磷矿粉可以提高土壤有效磷、 交换性钙、 镁含量,降低交换态重金属含量,进而降低莴苣各部分对重金属元素的吸收,如施加活化磷矿粉后莴苣根中Cd、 Cu的含量比对照最高可降低55.1%、 55.24%,地上部分中Cd、 Cu的含量比对照最高可降低59.3%、 53.4%,降低重金属含量的效果依次为活化磷矿粉＞磷矿粉＞对照。     

磷矿粉和活化磷矿粉修复Cu污染土壤

为了比较磷矿粉和活化磷矿粉对铜污染土壤的修复效果,在实验室将实际铜污染土壤和模拟污染土壤与不同质量分数(0、0.1%、0.5%、1%、4%、8%等)的磷矿粉和活化磷矿粉混合培养,运用欧共体标准物质局提出的改进的三步连续提取法（简称BCR法）分析了土壤中铜的各种形态及其含量的变化。结果表明：2种含磷材料都具有一定的修复土壤铜污染的作用;培养10 d后,2种土壤在磷矿粉8%用量下可溶态铜含量降幅分别为25.8%和40.0%,氧化态和还原态变化趋势不同,残渣态含量增幅达到77.1%和41.3%,有效地降低了土壤中铜的活性。而施用经草酸活化的磷矿粉后,实际污染土壤中可溶态铜含量有所增加,模拟污染土壤中可溶态铜含量基本无变化;实际污染的红壤和模拟污染的土壤中残渣态铜含量分别增加了82.6%和17.0%,其他形态铜的变化差异不显著。该研究可为磷矿的综合利用和重金属污染的土壤的原位修复提供参考。     

不同粒径磷矿粉钝化土壤重金属Cd、Pb的机制研究

采用盆栽试验,研究磷矿粉不同粒径(0.1、1.5、150μm)的3种不同用量(1、2、4 g·kg-1土)钝化土壤重金属Cd和Pb的效应及机制。结果表明,磷矿粉的粒径越小、用量越大,上海青产量越高,叶面积越大,植物体内Cd、Pb的含量越低,土壤中交换态Cd、Pb的含量越低,残渣态Cd、Pb的含量越高。与对照相比,0.1μm磷矿粉高用量(4 g·kg-1土)的处理上海青的产量和叶面积分别显著增加87.3%和147.9%,叶中Cd和Pb含量分别显著降低46.9%和61.9%,根中Cd和Pb含量分别显著降低47.9%和35.3%,土壤交换态Cd和Pb含量分别降低44.8%和44.9%。150μm磷矿粉低用量(1 g·kg-1土)处理叶面积、植物体内Cd、Pb含量与对照都没有达到显著差异。1.5μm磷矿粉处理效果介于0.1μm和150μm磷矿粉处理之间。可见,0.1μm磷矿粉钝化土壤重金属效果最好,其机制是降低了植物容易吸收的交换态Cd和Pb的含量。     

活化磷矿粉的生物学效果研究初报

温室砂培试验研究了活化磷矿粉对玉米生长和吸收磷肥的影响。结果表明：1）与未经活化的低品位磷矿粉相比较，活化磷矿粉能够显著促进玉米的生长和氮磷钾的吸收，其中，活化磷矿粉B和腐殖酸配施与过磷酸钙效果相当；2）对于活化磷矿粉的各种施用方法，活化磷矿粉B效果好于A，配施效果好于单施，而在配施中腐殖酸好于有机肥。     

活化磷矿粉的生物学效果研究初报

温室砂培试验研究了活化磷矿粉对玉米生长和吸收磷肥的影响。结果表明:1)与未经活化的低品位磷矿粉相比较,活化磷矿粉能够显著促进玉米的生长和氮磷钾的吸收,其中,活化磷矿粉B和腐殖酸配施与过磷酸钙效果相当;2)对于活化磷矿粉的各种施用方法,活化磷矿粉B效果好于A,配施效果好于单施,而在配施中腐殖酸好于有机肥。     

氧化钙改性坡缕石对水稻土中Cd污染的钝化效果研究

在钝化实验和盆栽实验中利用土壤理化性质、Cd形态分布、有效态Cd、以及玉米幼苗生长等因素来分析5种比例氧化钙改性坡缕石(1∶1、2∶1、3∶1、4∶1和5∶1,质量比)的施加对水稻土中Cd污染的钝化效果.结果表明:氧化钙改性坡缕石可以显著提高土壤pH、阳离子交换量和电导率.与对照相比,5种氧化钙改性坡缕石使DTPA提取...     

不同钝化剂对铜污染土壤原位钝化修复

考察了磷酸二氢钾、碳酸钙、硅酸钠、自制草木灰和自制生物质炭5种钝化剂对Cu污染土壤的钝化修复效果,对修复后的土壤进行了X射线衍射(XRD)分析;同时,对欧共体标准物质局提出的三步提取法(简称BCR法)进行了适当的改进,并运用改进的BCR法对Cu在土壤中的形态进行分析,以探讨不同钝化剂的作用机理。结果表明,5种钝化剂的投加量分别为50、100、20、20和20 g/kg时,对土壤钝化修复效果最佳,投加钝化剂后,土壤中可交换态Cu含量快速减少、残渣态Cu含量快速增加。其中,自制草木灰由于提高土壤p H更易与Cu生成沉淀,对Cu的钝化效果最佳,该钝化剂使有效态Cu含量减少53%,可交换态Cu含量减少49.2%,残渣态Cu含量增加4.7倍,有效地降低了Cu的生物毒性。     

鱼骨粉对土壤Cd污染钝化修复效应及其理化性质的影响

通过1年静态培养试验,研究了鱼骨粉对碱性和酸性Cd污染土壤钝化修复效应、基本理化性质和酶活性的影响。结果表明:随着鱼骨粉施加量的增加,酸性和碱性土壤中pH、有机质和阳离子交换量增加,而含水率则较对照降低了2.90%~6.19%和0.10%~1.81%。土壤中TCLP(toxicity characteristic leaching procedure)提取态Cd含量随鱼骨粉投加量增加而降低,较对照最大分别降低49.7%和17.0%。施加鱼骨粉后,碱性土壤中过氧化氢酶活性显著升高(p<0.05),过氧化物酶则受到抑制,脲酶活性仅在≤1%鱼骨粉处理时有所促进,而在酸性土壤中,过氧化氢酶、过氧化物酶和脲酶活性最大分别可增加90.5%,65.4%,75.8%。施用鱼骨粉改变了土壤有机碳官能团的数量,其中酚类化合物、脂肪C、芳香C官能团含量均有所增加。土壤中有效态Cd与土壤有机质含量、过氧化氢酶活性呈极显著负相关关系(p<0.01),与土壤pH、阳离子交换量呈显著负相关关系(p<0.05)。研究表明利用鱼骨粉钝化修复Cd污染土壤较为有效可行。     

农田土壤重金属污染化学钝化修复研究进展

土壤重金属化学钝化修复是指向污染土壤中添加钝化剂,使重金属由活性向稳定化形态转化,以降低重金属的迁移和生物可利用性,从而修复重金属污染土壤的方法。本文综述了近些年国内外各类钝化材料修复重金属污染土壤的作用效果和机理、实例等方面的研究进展,并讨论了原位修复土壤重金属中亟待解决的问题,旨在为农田土壤重金属污染的化学钝化剂筛选与应用提供参考依据。     

腐殖酸与活性污泥对污染土壤联合修复研究

采用正交试验的方法,研究了表面活性剂溶出和微生物降解联合作用对重金属铜、锌、铅和多环芳烃菲、萘、芘人工老化污染土壤的修复效率。选择腐殖酸为表面活性剂,强化微生物对有机污染物的降解性能,将高效降解菌的降解能力有效地发挥出来;用驯化的活性污泥为土壤生物修复剂,强化腐殖酸对重金属的洗提作用,旨在降低重金属和多环芳烃在土壤中的污染作用,提高修复效率。结果表明,接种2.0%活性污泥,温度为35℃,pH值为6.5,腐殖酸加入量为5mg/g的土壤为最佳修复条件,在此条件下菲、萘、芘的总修复率分别为73.4%,80.5%和68.2%;重金属离子Cu2+,Zn2+,Pb3+的总修复率分别为75.5%,64.2%和71.7%。添加腐殖酸和驯化活性污泥可明显提高土壤中重金属和多环芳烃的修复效率,表明化学溶出与生物降解同时作用于复合污染土壤具有较好的协同作用。     

天然矿物复配腐植酸对农田镉的钝化机理研究

采用田间试验研究了改良剂(腐植酸)及由膨润土、硅藻土、氧化镁组配的钝化剂对土壤镉(Cd)的钝化效果及对土壤理化性质的影响,并借助红外光谱仪(FTIR)、扫描电镜联用能谱分析仪(SEM-EDS)和比表面分析仪(BET),分析探讨了钝化改良剂对镉的钝化机理。结果表明：不同钝化改良剂处理初始有效态镉浓度为0.0836 mg/kg的菜地土壤70 d后,镉的钝化效率由高到低依次为：1% 钝化剂 + 0.04% 改良剂>10g/kg钝化剂>5g/kg 钝化剂 + 0.4 g/kg 改良剂>5 g/kg 钝化剂>0.4 g/kg 改良剂,其中10 g/kg 钝化剂 + 0.4 g/kg 改良剂对有效态镉的钝化效率达到60.2%。表征分析显示,钝化剂表面结构疏松,其表面的Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺ 等离子可与Cd²⁺发生离子交换反应,改良剂中含有醌基、醇羟基、羧基、羰基和C=C键,能与Cd²⁺ 发生配位络合作用,化学吸附是复配钝化改良剂降低土壤镉有效性的主要原因。     

Extraction and Analysis of Soil Solution of Phosphate Rock and Acid Treated Soil

Abstract

Increasing basic phosphate rock (PR) rates and acid loads were applied to an acidic sandy soil in a laboratory experiment. ‘Total’ amounts of potentially toxic elements in the soil and PR samples were determined by inductively coupled plasma (ICP) spectrometry after acidic, microwave digestion. Soil solution was extracted from wet soil by centrifugation with a speed corresponding to the suction power exerted by plants at the conventional wilting point. Addition of PR generally decreased rather than increased metal concentrations in the soil solution because of its pH elevating, immobilizing effect. Except for Pb, the extreme acid treatment compensated for the immobilizing effect of PR. Release of Cd (expressed as soil solution concentration in percentage of the total amount in soil+PR) was generally highest among elements at every treatment, and Cr was the least mobile metal. The one‐time, high rate of PR application did not make a direct environmental risk probable.     

生物炭对铜矿区污染土壤微生物活性及香根草富集铜、镉、铅的影响

矿区土壤易发生重金属污染,是土地资源利用和维护的一大难题。以铜矿区污染土壤为研究对象,按质量比添加0,1%,2%,4%,10% (w/w)的生物炭,进行香根草室内盆栽试验。研究添加生物炭对土壤pH和微生物活性、香根草富集与转运重金属的影响,探明重金属形态含量与生物炭、微生物活性的相关性,旨在为生物炭与香根草联合修复矿区重金属污染土壤提供理论参考。结果表明:生物炭的添加能提高土壤pH,显著提高土壤FDA水解酶、蔗糖酶和脲酶活性,显著促进土壤基础呼吸,但对土壤微生物量碳无显著影响;生物炭的添加使香根草生物量显著增大,降低土壤Cu和Pb的有效态占比,Cd的变化与此相反;添加生物炭促进香根草对Cd和Pb的富集,降低香根草对Cu的富集,减少Cu、Cd和Pb在香根草体内的转运,因此香根草可作为Cu、Cd和Pb的稳定化植物。土壤蔗糖酶活性与香根草叶片Cu、Cd和Pb含量、有效态和残渣态Cu含量呈显著正相关,土壤基础呼吸与叶片Cu、Cd和Pb含量、有效态Cu、Pb含量呈显著负相关,而与有效态Cd含量呈显著正相关。总之,生物炭可减弱矿区土壤重金属对香根草生长的毒害作用,并促进香根草对重金属的富集,两者结合可改善铜矿区污染土壤的理化性质和微生物活性,有利于重金属污染土壤修复,改善土壤质量。     

污染农田土壤的重金属钝化技术研究——基于Web of Science数据库的计量分析

为全面直观了解全球农田土壤重金属污染钝化修复研究进展和发展趋势,本文基于Web of Science(简称WoS)核心合集数据库利用WoS数据库自带分析工具、HistCite引文图谱分析软件和VOSviewer可视化分析软件,从发文量或被引频次TOP10的国家、研究机构、作者、期刊、研究热点等方面对1990―2019年发表的农田土壤重金属污染钝化修复文献进行计量分析。结果表明,世界范围内农田土壤重金属钝化修复领域年度发文量呈逐渐增长的趋势,发文量前三的国家是中国、美国和西班牙,中国的发文量远超其他国家,占比28.79%;发文机构主要是中国科学院、西班牙高等科学研究委员会、中国科学院大学、佛罗里达大学和浙江大学等,其中中国科学院发文量和被引频次均为最高,在该领域具有显著的科研水平和影响力;主要期刊有Environmental Science and Pollution Research、Chemosphere、Science of the Total Environment和Journal of Hazardous Materials等;目前应用较多的钝化剂主要是污泥、生物质炭、赤泥、堆...     

含铁材料和稀土材料对矿区土壤As的固定效果

通过分析添加含铁材料（Fe2O3、Fe2（SO4）3）和稀土材料（CeCl3、LaCl3）后矿区污染土壤中交换态砷（As）含量和土壤pH值的变化规律,研究这2类材料对矿区土壤As的固定效果以及对土壤性质的影响。结果表明,Fe2O3对As固定效果不明显,当Fe2O3最大添加量为8g/kg（分别按Fe计）时,土壤中交换态As含量仅降低了3.81%,其他3种材料在本试验条件下表现出良好的效果,其中Fe2（SO4）3和LaCl3固定As的效果相当,CeCl3次之。当这3种材料的添加量分别为2,4,8g/kg（按Fe、La、Ce计）时,土壤交换态As含量无法检出。对土壤pH的测定发现,Fe2O3对土壤pH几乎没有影响,其他3种材料都不同程度降低了土壤pH,Fe2（SO4）3对土壤的酸化尤为明显,CeCl3和LaCl3对土壤的酸化强度相当。     

Effects of Co-Application of Zeolites and Vermicompost on Speciation and Phytoavailability of Cadmium,Lead, and Zinc in a Contaminated Soil

In this study, we investigated, with pot experiments, whether combined application of zeolites and vermicompost is more effective than single application on plant growth and heavy metals’ uptake in a heavy metal contaminated soil. The results showed that co-application of these amendments decreased zinc (Zn) and cadmium (Cd) availability by their redistribution from plant available forms to organic matter and metal oxide associated fractions. While, the addition of vermicompost and zeolites increased the lead (Pb) concentration significantly in the soluble/exchangeable form as compared with the control. Applying vermicompost individually or in combination with zeolites markedly increased plant biomass. Single zeolites and vermicompost reduced Zn and Pb contents of corn roots and shoots compared to un-treated soil, but less compared to the combined zeolite and vermicompost treatments. The results obtained suggest that co-application of zeolites and vermicompost could be an option for immobilizing Cd, Pb, and Zn in heavy metal contaminated soils.