磷肥和有机肥对不同磷水平土壤磷吸附-解吸的影响

采用培养试验结合Langmuir吸附等温方程进行拟合求出吸附、解吸的相关参数的方法,研究了磷肥和有机肥对不同磷水平土壤磷吸附和解吸特性的影响。结果表明,随土壤磷水平和磷肥和有机肥用量的增加,土壤最大吸磷量、土壤磷最大缓冲能力显著降低;土壤易解吸磷和土壤磷的解吸率显著增加。土壤易解吸磷和土壤磷的解吸率与土壤Olsen-P呈显著正相关;土壤最大吸磷量、土壤磷最大缓冲容量与土壤Olsen-P呈显著负相关。单位量磷肥所增加的土壤易解吸磷随着磷肥用量和土壤磷水平的增加而增大;土壤磷水平和磷用量是影响土壤磷最大吸磷量和土壤磷最大缓冲能力的重要因素。     

硅酸盐钝化剂在土壤重金属污染修复中的研究与应用

土壤重金属污染治理是目前我国土壤污染治理的重点,黏土矿物、单硅酸盐及硅肥等硅酸盐钝化修复材料是重要的土壤重金属化学稳定剂。本文通过综述硅酸盐钝化剂的分类与特点,阐明了硅酸盐钝化剂在土壤重金属污染修复过程中的吸附、沉淀及植物-微生物作用机理与影响因素,提出将土壤重金属污染修复与农作物增产相结合,开发具有枸溶、缓释特性,对重金属具备吸附、沉淀与生物抑制功能且有利于农作物生长的长效硅酸盐土壤重金属钝化剂具有重要的实际意义。     

土壤对砷的缓冲性及平衡时间与污染次数的关系

本文研究了邯郸马头镇土壤对砷的缓冲性及其随平衡时间、污染次数的动态变化规律、土壤对砷的缓冲速率及吸附量与时间的关系。为正确评价，预报预测土壤砷的污染状况提供科学依据。     

休耕轮作对黑土酸化的影响

通过长期定位试验,在吉林省德惠市采集休耕轮作的土壤样品,研究休耕轮作对土壤pH值及土壤交换性H+、Al3+的影响;休耕轮作对土壤阳离子交换性能的影响;休耕轮作的土壤pH值与各相关理化性状的相关性;休耕轮作对土壤缓冲性能的影响以及对酸化速率的影响.结果表明:(1)土壤经过休耕轮作后,土壤酸化得到缓解,土壤交换性酸(交换性H+和交换性Al3+)呈下降的趋势,土壤pH随着交换性酸的降低而升高;交换性H+和交换性Al3+含量随土壤有机质含量的增加而减小.(2)休耕轮作措施能够增加土壤中阳离子交换量及盐基饱和度;(3)土壤pH与各盐基阳离子的相关性大小依次为Ca2+＞ Na+＞ K+＞Mg2+,并且交换性Ca2+含量最多,占盐基总量的89％～95％,对盐基饱和度贡献最大;(4)休耕轮作措施能够增加土壤的酸碱缓冲容量,休耕轮作后的土壤最高酸碱缓冲容量是长期连作土壤酸碱缓冲容量的2倍以上,从而增强了土壤对酸碱的缓冲性能,并且降低了土壤的酸化速率.     

模拟酸雨对果园土壤主要形态酸变化的影响研究

采用室内淋溶的方法研究了模拟酸雨对果园土壤pH（H2O）、pH（KCl）、交换性酸（EA）、交换性铝（EAl）、可滴定酸度（BNC）等各形态酸的变化影响,并依据淋溶前后各形态酸的含量评价了土壤酸度的变化。试验结果表明：以土壤pH（H2O）值作为供试土壤酸化指标,pH≤4．5的模拟酸雨淋溶促进了土壤酸化,而pH≥5．5的酸雨淋溶缓冲了土壤的酸化;以土壤pH（KCl）值、交换性酸（EA）、交换性铝（EAl）或可滴定酸度（BNC）作为土壤酸化的指标,pH2．5的酸雨淋溶促进了土壤酸化,而pH≥3．5的淋溶处理缓冲了土壤的酸化,土壤酸度减弱。     

外源硅对不同pH水田土壤铅吸附热力学特征的影响

通过等温吸附试验,研究外源硅对两种不同pH水田土壤铅吸附热力学特征的影响。试验中采用硝酸中和硅酸钠的碱性,以硝酸钠补齐各处理间钠离子和硝酸根离子的差异,消除了因加入硅酸盐改变体系pH及伴随离子对土壤吸附铅可能产生的影响。结果表明：在本试验中,Freundlich方程能较好地描述3种温度下两种土壤对铅的吸附特征;加硅促进了酸性土壤对铅的吸附,抑制了碱性土壤对铅的吸附;根据热力学函数关系计算的△G〈0、△H〉0、△S〉0,说明两土壤对铅的吸附是吸热、熵增的物理过程为主;加硅后,酸性土壤△G变小、△H变大、△S变大,碱性土壤△G变大、△H变小、△S变小,说明加硅使酸性土壤吸附铅的自发性提高、碱性土壤吸附铅的自发性降低。     

湘西典型植烟土壤酸碱缓冲特性及影响因素

为探明山地植烟土壤酸碱缓冲特性,采集了湘西山区烤烟典型生产区的28个土壤样本,采用酸碱滴定法和灰色关联法分析了湘西山地植烟土壤酸碱缓冲特性以及土壤缓冲容量与各影响因素之间的量化关系。结果表明：湘西山地植烟土壤酸碱缓冲量为11.35~43.29 mmol·kg^-1,平均为17.26 mmol·kg^-1,黄棕壤的酸碱缓冲量（11.35~43.29 mmol·kg^-1）显著高于黄壤（11.79~20.70 mmol·kg^-1）。有78.57%的样本对酸碱敏感,黄壤土是否对酸敏感由有机质含量决定,黄棕壤土是否对酸敏感与pH和有机质含量密切相关。对于同一土壤类型,有机质和黏粒含量与酸碱缓冲容量显著正相关;对于黄棕壤,酸碱缓冲容量还与pH和阳离子交换量呈显著正相关,与交换性酸和交换性铝呈显著负相关。主要土壤类型之间缓冲性能存在较大差异,黄壤土酸碱缓冲性能主要受土壤有机质、阳离子交换量和黏粒含量的影响;黄棕壤土酸碱缓冲性能主要受pH、阳离子交换量和有机质的影响。在生产中应采用合理施用化肥、增施有机肥、调节土壤酸性等措施提高植烟土壤酸碱缓冲性能,为优质烟叶生产创造良好的生态环境。     

胶体存在时不同质地土壤对锌镉的吸附试验研究

以重金属离子Zn和Cd及胶体为对象,通过等温静态批量平衡吸附试验,分析了3种不同质地土壤对Zn、Cd单一吸附和等量竞争吸附特征,胶体对土壤吸附Zn、Cd的影响,并用Langmuir和Freundlich方程对试验结果进行了拟合。结果表明,随着平衡液中Zn2+、Cd2+浓度的增加,土壤对Zn、Cd的吸附量逐渐增大;3种质地土壤对Zn、Cd吸附量顺序为砂壤>粉壤>壤砂土;Zn2+、Cd2+共存时,土壤对这两种离子的吸附量比单一离子存在的情况下明显下降;胶体存在时抑制了土壤对Zn的吸附,促进了土壤对Cd的吸附;就本试验来说,Freundlich方程拟合效果优于Langmuir方程。     

川西山地黄壤组分对氟的吸附-解吸特征研究

以川西山地黄壤为例,采用选择溶解和模拟试验方法,研究黄壤各组分对F-的吸附与解吸特性。结果表明:黄壤各组分对F-的吸附可分为快速和慢速两个阶段,去除土壤相关组分后,平衡时间缩短,平均吸附速率变大,最大吸附量显著下降。随着初始浓度增大,吸附量呈增加趋势,吸附平衡液pH值上升。与未去除组分相比,经处理的样品对F-的吸附量均有一定程度的降低,其降低量由小到大的顺序为去无定形氧化铁/铝>去有机质>去游离氧化铁/铝。Langmuir、Freundlich、Temkin方程均可较好的拟合样品对F-的吸附,以Langmuir方程最佳。黄壤吸附的F-可为0.02 mol L-1的KCl大部分解吸,去除土壤组分后,黄壤对氟的专性吸附降低,缓冲能力减弱,解吸率增大,解吸率大小顺序为去游离氧化铁/铝>去有机质>去无定形氧化铁/铝>原土,显示了土壤各组分在F-吸附中的重要性差异。     

西北典型林地和农田土壤锌的吸附-解吸特性研究

采集我国西北地区的黄绵土、土娄土和石灰性褐土3种典型土壤,分别包括农田和自然林地土壤,通过不同土壤类型及利用方式的比较,研究这三类土壤对锌的吸附-解吸特性。结果表明,各土壤对锌的吸附量均随平衡液锌浓度的增加而增大,均可用Langmuir方程、Freundlich方程和Temkin方程来描述,相关系数均达到显著或极显著水平;土壤对锌的解吸量随吸附量的增大而增加。在3种土壤中土娄土对锌的最大吸附量、最大缓冲容量以及对锌的吸附作用力以及固定量都最大;石灰性褐土对锌的最大吸附量大于黄绵土,而黄绵土对锌的最大缓冲容量、吸附作用力和固定量大于石灰性褐土。3种土壤对锌的吸附和解吸曲线有明显的相似性,自然林地土壤改为农田利用后,土壤对锌吸附-解吸性质均有一定的变化,但变化不是太大。     

镉污染水稻土中水稻氮素营养的SPAD诊断

治理和安全利用重金属污染水稻土过程中,氮素营养的快速诊断是制定合理施肥措施的基础。叶绿素测定仪SPAD已广泛应用于非污染耕地土壤中玉米、小麦和棉花等作物的氮素营养诊断,然而针对镉污染条件下的不同类型水稻土,SPAD在诊断水稻氮素营养的适应性方面仍然缺乏系统研究。本研究采集了我国水稻主产区的21种典型水稻土,以德农2000为供试水稻品种,设置无镉污染、轻度镉污染、重度镉污染处理的水稻盆栽试验,研究水稻叶片SPAD值对镉污染水稻土氮素供应诊断和水稻产量预测的能力。结果表明:水稻土类型影响了水稻叶片SPAD值对不同水平镉污染的响应,土壤p H是主控因子,其相对影响的平均值为20%。水稻叶片SPAD值与不同生育期水稻籽粒氮素含量显著正相关,其中拔节期的相关系数最大;同时水稻叶片SPAD值与水稻营养生长期(苗期至拔节期)土壤溶液总氮和铵态氮含量呈显著正相关,且不受镉污染程度和土壤类型的影响。总体上,不同生育期(尤其是拔节期)水稻叶片的SPAD值可以表征镉污染条件下不同类型水稻土氮素养分供应对水稻氮素营养的影响。     

土壤主要理化性质对湘粤污染农田镉稳定效果的影响

利用盆栽试验研究了稳定剂(石灰、海泡石联合施用)对湖南、广东两省区不同性质土壤上生长的小青菜(Brassica chinensis L.)生物量、重金属吸收以及土壤pH和重金属提取态含量的影响,探讨了影响镉(Cd)稳定修复效果的土壤性质参数。结果表明:施加稳定剂对增加酸性土壤上小青菜生物量效果显著,土壤pH、有机质(OM)、全量Cd和黏粒是影响小青菜生物量变化的主要因素;土壤pH、阳离子交换量(CEC)、OM、黏粒是影响小青菜Cd含量变化的主要因素;土壤pH、CEC、全量Cd和黏粒是影响土壤提取态Cd含量变化的主要因素。     

葫芦岛锌厂周围土壤镉污染现状研究

本文对葫芦岛锌厂周围土壤中重金属镉含量进行了分析检测,并用三种评价标准(当地土壤背景值、土壤污染起始值和土壤环境质量标准)分别对土壤镉的污染程度进行了评价,结果表明:锌厂周围土壤受镉污染严重。三种评价方法均表明锌厂南部和西部5km、北部10km范围内的表层土壤(0～20cm)达到了重度污染、北部15km处为中度-重度污染、北部20km处受到轻度污染。锌厂南部土壤镉的含量最高,其次是北部的土壤,含镉量分别超过土壤环境质量标准的19.23～109.23倍和4.13～11.63倍;而西部土壤镉含量相对较低。下层土壤(20～40cm)也受到了不同程度的污染,大部分剖面点达到了中度到重度的污染。在所研究范围内土壤上下层含镉量比值为1.3～17.9。     

两花生品种对镉胁迫的生理响应及其差异

根据本实验室前期的水培实验,利用盆栽培养,研究了外加土壤Cd处理浓度为12 mg kg-1时花生植株的生理毒害反应及其品种间差异。以两个不同的花生品种花育22和花育20为实验材料进行对比研究,分别测定三个不同时期花生叶片叶绿素含量和细胞膜透性、根系和叶片丙二醛含量、抗氧化酶体系活力及花生产量。结果表明:在外加土壤Cd处理浓度为12mg kg-1时,叶片叶绿素含量和抗氧化酶体系活力随着处理时间的增加而降低,Cd处理组相对于对照组都有所下降,且花育20下降幅度要远大于花育22,尤其在成熟期,镉处理组中花育20的SOD、POD和CAT活力显著低于对照组;而细胞膜透性和丙二醛含量则是随着处理时间的增加而增加,且Cd处理组相对于对照组都有所增加,花育20增加幅度要大于花育22。产量测定结果显示,花育22下降13.14%,花育20下降26.98%。结合各指标的变化情况分析可知,花生对Cd污染存在着较大的品种间差异;其中过氧化物岐化酶(SOD)、丙二醛(MDA)和叶绿素三个指标变化幅度较大,为初步筛选选育抗Cd花生品种的参考指标和花生Cd污染的诊断指标提供依据。     

土壤性质对烟草中镉富集的影响及预测模型研究

利用15个不同性质的土壤进行盆栽试验,研究了土壤性质对烟草中镉(Cd)富集的影响及预测模型。结果表明,影响烟草中Cd的主要土壤因素依次为土壤Cd浓度、pH、有机质含量。酸性土壤中烟草对土壤Cd具有较强的富集作用。外源Cd比土壤中原生Cd更容易被烟草吸收。土壤基本性质与烟草Cd浓度的数量关系为:Log[烟草Cd]=3.04+1.212Log[土壤Cd]-0.270pH-0.264Log[OC],利用此方程能够很好地预测烟草中Cd浓度。通过降低土壤中Cd的浓度或有效性,提高土壤pH等措施可有效降低烟叶中Cd的浓度。     

Development of pollution-neutralizing properties in very young mine soils

Various properties capable of neutralizing environmental pollution (aggregate stability, buffer capacity and ion adsorption capacity) were determined in spoil from a lignite mine in Galicia (northwest Spain) and in mine soils of four and seven years age developed from this spoil. Buffer capacity and the adsorption of copper, cadmium and phosphate increased markedly with soil age, whereas the dispersion ratios of both macro- and micro-aggregates decreased sharply. These changes are attributed to the known increase in organic matter and extractable iron and aluminium. These components aid interparticle binding and create both exchange sites and specific adsorption sites. The ultimate causes are thought to be the successful establishment of an active field plant cover, the considerable colloid content of the parent material, the management of the mine soils and the climatic conditions of the area, which favour both the accumulation of soil organic matter and the weathering of the parent material.     

浙西石灰岩地区土壤和稻米镉含量研究

为理解石灰岩地区农田土壤重金属积累特点及污染风险,以浙西石灰岩地区为例,随机选择了153块重金属污染农田,点对点采集了土壤和水稻样品,分析了土壤和糙米中镉的含量及土壤性状,探讨了石灰岩地区污染农田土壤与稻米镉积累特点及其与土壤性状的关系。结果表明,土壤全镉随粘粒含量的增加而增加,随土壤pH的下降而下降;土壤有效镉占全镉的比例与土壤pH呈负相关,糙米中镉含量与土壤有效镉、水溶性镉呈显著正相关;糙米中镉含量与土壤pH、有机质含量及粘粒含量均呈现显著负相关,土壤pH是影响石灰岩地区农田糙米镉积累最为重要的因素。《土壤环境质量－农用地土壤污染风险管控标准（试行）》（GB 15618—2018）的污染风险筛选值并不适用于石灰岩地区高pH的土壤。当6.5 < pH ≤ 7.5时,土壤重金属镉含量与农产品中重金属镉超标结果并不一致,其风险筛选值（0.60 mg kg?1）偏低,实际的风险筛选值可能在0.80 mg kg?1以上。土壤水溶性镉较土壤全镉和有效镉能更好地评估石灰岩地区农作物重金属镉的污染风险。     

沿海滩涂区土壤重金属含量分布及其有效态影响因素

为揭示沿海地区土壤重金属含量的空间分布特征及其与自然、人为因素的关联,以近年来围垦开发强度较大的江苏沿海某滩涂区为研究对象,采用经典统计与地统计相结合的方法研究了表层土壤主要重金属Pb、Cr、Cd、As全量与有效态含量状况及其空间分布,分析了沿海滩涂区土地利用方式对重金属含量的影响,探讨了重金属有效态含量与土壤理化性质的相关性。结果表明:目前研究区土壤环境质量状况良好,土壤Pb、Cr、Cd、As均呈累积趋势但基本都低于土壤环境质量一级标准值;土地利用方式不同程度地影响了Pb、Cr、Cd全量与有效态含量,As全量与有效态含量受土地利用方式影响较小;研究区土壤Pb、Cr、Cd全量与Pb、Cr有效态含量具有明显的趋势效应,且研究区土壤重金属全量与有效态含量的空间分布受大尺度的潮汐作用与小尺度的人为因素的共同控制;土壤Pb、Cr、Cd有效态含量与黏粒含量、阳离子交换量和p H显著负相关,与有机质呈显著正相关,土壤As有效态含量仅与土壤p H显著正相关。本研究为沿海滩涂区土壤重金属源头减量、活性钝化、污染消减与风险防范提供科学依据。     

土壤环境质量指导值与标准研究 Ⅴ.镉在土壤-作物系统中的富集规律与农产品质量安全

通过查阅国内现有镉污染农田土壤和作物中镉含量的相关资料,包括近30年来公开发表文献、国家"七五"科技攻关环保项目"土壤环境容量研究"等科研成果,结合本实验室在长江三角洲、珠江三角洲典型地区污染农田调查数据,经筛选后从88组研究中共收集到镉污染农田土壤和作物中镉含量对应数据509对。根据镉盐来源,将收集的数据分为污染农田调查数据和添加镉盐试验数据;根据作物不同,分为水稻、小麦、茎/叶类蔬菜、根菜和果菜地调查数据。采用富集系数和一元回归模型的方法基于土壤镉含量预测作物可食部分镉含量;采用多元回归模型的方法基于土壤镉含量和土壤pH预测作物可食部分镉含量。结果表明,回归模型对作物可食部分镉含量的预测效果明显优于富集系数中位值;回归模型95%预测上限对作物可食部分镉含量的保守预测优于富集系数90分位值。土壤pH显著影响作物对镉的吸收。影响模型回归效果和预测能力的主要因素是数据分布不均和数据量不足。模型对比后选用多元回归模型的95%预测上限推导稻田和茎/叶类蔬菜用地基于农产品质量安全的土壤镉含量环境基准。     

镉污染水稻秸秆生物炭对土壤中镉稳定性的影响

中国农田土壤镉等重金属污染问题突出,对其生产过程中产生的镉污染水稻秸秆进行无害化和资源化利用研究具有重要意义。该研究通过连续提取试验、风险评价指数法、吸附动力学/热力学、土柱试验,以及X射线衍射分析、傅里叶变换红外光谱分析等手段,探究了不同热解温度下制备的镉污染水稻秸秆生物炭对土壤中Cd的稳定特性。研究结果表明,镉污染水稻秸秆热解制备的生物炭可有效吸附土壤镉。热解温度显著影响生物炭对Cd的吸附能力（P<0.05）,高温生物炭对Cd吸附容量大,700 ℃下制备的生物炭对Cd的吸附容量可达72.57 mg/g。生物炭对Cd的吸附主要通过含氧官能团表面络合和碳酸盐共沉淀吸附,其吸附过程符合Langmuir方程和准二级动力学模型,吸附过程受化学速率控制。土柱试验表明,镉污染水稻秸秆生物炭能有效降低土壤Cd的下渗迁移能力,其作用机制主要是将土壤Cd从酸可提取态转化为残渣态,施入高温生物炭的土壤中Cd的残渣态比例最高。上述结果表明,热解可有效处理镉污染水稻秸秆,制备的生物炭可用于Cd等重金属污染土壤的稳定修复,有效解决镉污染水稻秸秆的潜在二次污染问题并实现其安全利用。