生物炭复配矿物质钝化修复重金属复合污染土壤的研究

选取稻壳生物炭、木屑生物炭、羟基磷灰石及蒙脱石作为钝化材料,按钝化剂5:土壤100的重量比添加到重金属复合污染土壤中,通过测定土壤重金属形态变化,研究了钝化材料修复重金属复合污染土壤的效果及其机理。结果表明:生物炭和矿物质均能有效固定土壤中重金属,其中羟基磷灰石的钝化效果最好,对土壤镉、铜和铅的固定化率分别为76.24%、74.26%和98.13%。蒙脱石的钝化效果最差。添加钝化剂后土壤重金属中的酸可提取态和可还原态向着更加稳定的可氧化态和残渣态转化,土壤重金属活性态比例下降。生物炭复配矿物质处理对土壤重金属的钝化效果介于单一生物炭处理和单一矿物质处理之间。此外,生物炭及矿物质均能有效地提高土壤pH,pH可能是影响土壤修复效果的关键因素。     

石灰与生物炭配施对不同浓度镉污染土壤修复

通过室内培养试验,研究生物炭与石灰不同用量配施对镉污染土壤pH和镉赋存形态的影响。结果表明,生物炭与石灰配施能够明显提高污染土壤pH,且随着施入量的增加pH提升效果显著。随着石灰和生物炭配施用量的增加,土壤交换态镉降低比例逐渐增大。培养60天后,镉污染浓度为5mg/kg的土壤交换态镉含量同对照处理相比依次减少36.80%,49.12%和57.38%;而土壤镉污染浓度为20mg/kg的土壤交换态镉含量较对照相比分别降低29.27%,31.68%和39.03%。2个浓度中土壤碳酸盐结合态镉、铁锰氧化物结合态镉和有机结合态镉均有所增加,残渣态镉虽有所增加,但在不同浓度之间存在差异。总体来看,本试验用量条件下,石灰和生物炭配施对污染浓度为5mg/kg的土壤镉钝化效果优于污染浓度为20mg/kg的土壤。     

淹水条件下生物炭对污染土壤重金属有效性及养分含量的影响

以生物炭为改良剂,采用淹水培养方法研究不同添加量生物炭(BC)处理(1%,3%和5%)对污染土壤Zn、Cd、Pb、Cu有效性及养分含量的影响,并用毒性淋出试验(TCLP)法对其生态风险进行评价。结果表明:与对照相比,添加生物炭土壤中交换态Zn、Cd、Pb、Cu分别降低0.15%～24.11%,1.22%～16.09%,0.47%～21.51%,3.05%～77.30%,且表现为随生物炭施用量的增加其降低程度增大。TCLP态Zn、Cd、Pb、Cu含量分别降低0.74%～21.47%,6.67%～47.62%,2.02%～16.74%,0.29%～21.20%,且表现为随生物炭施用量的增加其降低程度增大。与对照相比,添加生物炭后土壤pH上升(-0.01)～0.35个单位,有机质、铵态氮和硝态氮分别增加0.09%～20.02%,1.59%～38.28%和2.74%～90.14%。土壤pH值与土壤交换态Cu含量呈显著负相关,有机质含量与交换态Zn含量呈显著负相关。淹水条件下污染土壤中施用生物炭可降低重金属Zn、Cd、Pb和Cu的有效性和生态风险,提高土壤养分含量,起到改良土壤作用。     

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...     

砷-重金属复合污染土壤稳定化材料研究进展

我国土壤重金属污染现状十分严峻,多金属复合污染,尤其是砷-重金属复合污染普遍存在,治理难度大。土壤中累积的多金属污染物严重威胁土壤健康、农产品安全与人居环境安全。因此,多金属复合污染土壤修复是土壤污染治理和风险防控的重要命题。固化/稳定化技术是我国最为广泛使用的污染土壤修复技术,通过投加稳定化材料,降低多金属污染物在土壤中的可迁移性与生物有效性,从而实现多金属污染物暴露途径的有效阻断。对砷-重金属型复合污染土壤的稳定化作用机理进行了详细阐述并梳理了应对砷-重金属复合污染土壤的新型修复材料。砷与其它重金属的协同稳定化主要通过表面络合与沉淀作用实现。富含铁、钙元素的材料对这种类型土壤的稳定化具有优异的作用效果。砷-重金属协同稳定化材料的修复效果取决于稳定化材料的类型、复合污染物的种类、材料施用量、土壤条件（如pH,氧化还原电位、阳离子交换量等）,其中pH和土壤可溶性有机质含量对稳定化效果有显著的影响。本文发现,功能化生物质复合材料、工业固废基材料、改性复配天然矿物等绿色修复材料是近年来研究的热点。未来的研究亟须考虑砷与重金属污染物协同稳定剂的长效性,以及通过大田试验验证新型材料的应用潜能。     

石灰与泥炭配施对重金属污染土壤上小白菜生长和营养元素吸收的影响

采用盆栽方法研究了在Cd、Pb、Zn污染的土壤上，石灰和泥炭配施对小白菜生产状况及对营养元素（N、P、K）吸收的影响。结果表明，石灰（L)、石灰加低量泥炭（LP1）、石灰加高量泥炭（LP2）处理都消除了重金属的毒害症状，显著促进小白菜的生长，生物量较对照提高2－5倍。茎叶鲜重总体上看LP1＞LP2＞L。L、LP1、LP2处理显著降低小白菜N、K的含量，而P的含量则没有显著降低。小白菜N、P、K含量的降低主要是生长稀释效应引起的。     

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...     

红壤重金属的复合污染

The effects of combined heavy metal pollution of red soil on the growth of wetland rice and the transfer of Pb,Cd,Cu and Zn from soil into plants were sudied by greenhouse pot experiment,The results showed that the plantyields were markedly affected by heavy metals,with the exception of Pb,in soils under the experimental conditions,without taking into consideration all the interactions among the elements.The concentrations of the elemets in plants were mainly affected by the specific element added to the soil.The effect of interactions among the heavy metals was very significant either on plant yields or on the concentration of the elements in plants.The risk assessment of a combined pollution by heavy metals in the soil is discussed preliminarily in terms of the relative pollution equivalent.     

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。     

不同施用量石灰和生物炭对稻田镉污染钝化的延续效应

为筛选适用于西南地区稻田土壤及农作物Cd污染的修复技术,采用田间小区试验比较了单施石灰、生物炭以及复合施用石灰+生物炭及其不同用量对Cd污染稻田的土壤基本理化性质、稻米Cd含量及其水稻各部位富集转运的影响。结果表明:第1年修复试验中,单施石灰和生物炭以及复合施用均可降低稻米Cd含量以及水稻各部位富集和转运系数,且随着施加量的增加稻米Cd含量呈降低趋势,土壤至水稻根系Cd富集系数呈先降低后增加趋势,复合施用(石灰(1.5 t/hm^2)+生物炭)效果优于单施石灰和生物炭,与对照相比,稻米Cd含量降低57.14%~88.57%,土壤至水稻根系富集系数降低22.06%~32.96%;施用石灰可显著提高土壤pH和降低土壤有效态Cd含量。第2年修复剂施用延续效应试验中,石灰在短时间内降低土壤有效Cd和稻米Cd的效果较好,但其长效性和稳定性不及生物炭,与对照相比,单施石灰和生物炭以及复合施用土壤有效Cd分别降低2.97%~25.19%,13.94%~23.41%,1.93%~21.41%,稻米Cd含量分别降低0.72%~34.87%,12.11%~49.14%,36.55%~51.71%。总体来看,设定试验条件下,复合施用(石灰(1.5 t/hm^2)+生物炭(3.0 t/hm^2)),效果最优。     

不同生物质炭的镉吸附特征及对云南土壤镉污染的调控效应

研究不同植物源生物质炭的性质，评价其对云南东川地区镉（Cd）污染应用效果。开展了稻秆炭（RBC）、麦秆炭（WBC）、玉米秆炭（MBC）、麻秆炭（HBC）、田菁炭（TBC）、花生壳炭（PBC）的Cd吸附特征研究和傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析、X射线衍射（XRD ）分析；通过盆栽试验分析了上述生物质炭对东川Cd污染土壤的Cd赋存形态和油麦菜Cd吸收的影响。结果表明，Langmuir吸附等温线及准二级动力学曲线能较好模拟生物质炭对Cd的吸附， TBC饱和吸附量最大分别为37.1和27.9 mg?g-1；WBC、RBC、TBC解吸率较低，各浓度梯度下均不超过10%；FTIR分析表明田菁炭含有较多的含氧官能团；XRD分析表明各生物质炭元素种类存在差异。与不添加生物质炭处理（CK）比较，TBC处理土壤有效Cd降幅最大为24.3%，且达显著水平（P<0.05）；同时土壤Cd形态由酸溶态向稳定态转化。与CK相比， HBC处理油麦菜地上Cd含量降幅最大为26.4%，且达显著水平；WBC、HBC处理显著降低油麦菜体内Cd的转运系数，转运系数分别为0.662 0、0.692 8。聚合增强树分析（ABT）分析结果表明，土壤可溶性有机碳（DOC）与土壤pH是土壤有效Cd的主要影响因素，呈极显著负相关，贡献率分别为33.0%和21.9%。综上，供试各植物源生物质炭能降低东川Cd污染土壤中Cd的有效性，减少植物对Cd的吸收及转运，不同生物质炭间存在差异。综合材料性质及试验结果，TBC是东川地区修复Cd污染土壤的较优材料选择。     

Estimation of Reference Values for Cadmium,Cobalt, Chromium,Copper, Nickel,Lead, and Zinc in Brazilian Soils

Abstract

The objectives of this study were 1) to recommend reference values (RVs) and tolerance limits (TLs) for representative Brazilian soils and 2) to propose a model to calculate natural contents of cadmium (Cd), cobalt (Co), chromium (Cr), copper (Cu), nickel (Ni), lead (Pb), and zinc (Zn) in a soil from the silt, clay, manganese (Mn), iron (Fe), and cation exchange capacity (CEC) values. A set of 256 soil samples was classified by similarity in seven groups, and the concentrations corresponding to the upper quarter of data collected were then calculated. These concentrations are proposed as RVs for Brazilian soils. Additionally, TLs were obtained for each group from the antilog expression (m+2s), where m=mean value and s=standard deviation of data transformed in log₁₀. The classification functions of discriminant analysis proved to be suitable to allocate new samples in the established groups. Thus, it is possible to evaluate soils under anthropic activity and, by comparison with reference values, to be aware of pollution risks in a given area.     

重金属污染农田土壤化学钝化修复的稳定性研究进展

化学钝化修复是一种应用广泛的重金属污染农田土壤修复方法,但钝化修复只是暂时降低了土壤中重金属的移动性和生物有效性,随着时间的推移被固定的重金属有可能重新释放到土壤中,因此钝化修复重金属污染土壤的稳定性是重金属污染土壤原位钝化修复成功的关键。本文探讨了钝化修复剂的种类、修复机制、修复稳定性的影响因素以及修复稳定性的研究方法,深入分析了钝化修复稳定性的研究现状和存在问题,并提出今后应加强钝化修复稳定性机制和修复稳定性预测模型的研究,建立和完善科学的钝化修复稳定性的研究方法。     

生物质炭对单一与复合污染土壤中铜、铅、铬的钝化作用

外源投加重金属硝酸盐制得铜、铅、铬单一和复合三级污染土壤(800 mg kg~(-1)、1000 mg kg~(-1)、800 mg kg~(-1)),以热解制备的生物炭为钝化剂,根据重金属钝化率对钝化剂投加量进行优化,并通过改进的BCR(European Communities Bureau of Referent)分级提取方法研究最佳钝化剂投加量下土壤中重金属形态变化。结果表明:施入生物质炭后,单一与复合污染土壤重金属有效浓度均显著降低,确定2%和10%为单一和复合最佳投加量。最佳投加量下,单一与复合过程Cu、Pb、Cr钝化率分别为26.2%、10.9%、36.5%与12.7%、6.0%、37.6%。生物质炭的施入能促进金属离子从可交换态向残渣态和可还原态转变,比较单一与复合污染,Cu、Pb、Cr可交换态减少量分别从18.4%、20.5%、37.5%变为10.5%、18.2%、46.5%,残渣态增加量分别从138.1%、64.2%、41.6%变为37.4%、58.5%、48.2%。生物炭对土壤中Cr的钝化效果最佳,在复合污染土壤中更为明显。     

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。     

生物质炭对水稻土中脱氢酶活性和铁还原过程的影响

为探究添加生物质炭对淹水稻田体系脱氢酶活性及土水界面铁还原过程的影响,选择2种不同地区水稻土,采用土壤泥浆厌氧培养试验方法,分析添加不同粒径生物质炭后泥浆培养体系中脱氢酶活性、pH以及Fe(Ⅱ)浓度的变化。结果表明:生物质炭能够提高水稻土厌氧培养体系的脱氢酶活性,促进微生物铁还原进程。脱氢酶活性和铁还原能力随着生物质炭粒径的减小而增大。未添加生物质炭的处理中,2种水稻土脱氢酶活性最大分别为3.13,2.60μg/(ml·g·min),Fe(Ⅱ)累积量最高分别为8.07,7.44mg/g;通过添加生物质炭,2种水稻土培养体系脱氢酶活性最大分别达4.35,4.18μg/(ml·g·min)、Fe(Ⅱ)累积量最高分别为9.01,8.18mg/g。典范对应分析显示,水稻土初始pH与最大铁还原潜势及达到最大铁还原速率对应的时间呈极显著相关,表明生物质炭对铁还原过程的影响因土壤性质不同而存在差异;脱氢酶活性、Fe(Ⅱ)累积量之间呈现极显著的相关关系,两者在培养过程中相互促进。     

大冶市农田土壤中镉的空间分布特征及污染评价

矿山开采和冶炼是造成土壤重金属Cd污染的主要原因,了解典型区域土壤中Cd的空间分布特征及其污染现状,可为区域土壤污染防治与安全利用提供重要信息。本研究针对湖北省大冶市所有农田采集92个表层土壤样品和3个土壤剖面,利用GIS方法对土壤重金属Cd空间分布特征及污染状况进行了研究。结果表明大冶市土壤中Cd的含量范围为0.6 ~ 4.6 mg/kg,平均值为1.41 mg/kg,Cd迁移深度可达 40 cm。区域内土壤Cd污染范围较广,空间变异较大,还地桥镇、罗桥街办、陈贵镇等地农田土壤Cd含量较高。地积累指数评价结果显示大冶市大部分农田土壤为轻度、中度污染程度,在合理调整种植结构等方式下仍可保障农田安全利用。     

Chelate-Assisted Phytoextraction of Cadmium and Lead using Mustard and Fenugreek

A screen-house experiment was conducted to study cadmium (Cd) and lead (Pb) phytoextraction using mustard and fenugreek as test crops. Cadmium was applied at a rate of 20 mg kg^?1 soil for both crops, and Pb was applied at 160 and 80 mg kg^?1 soil for mustard and fenugreek, respectively. The disodium salt of ethylenediamine tetraacetic acid (EDTA) was applied at 0, 0.5, 1.0, and 1.5 g kg^?1 soil. Dry-matter yield (DMY) of both crops decreased with increasing rates of EDTA application. Application of 1.5 g EDTA kg^?1 soil caused 23% and 70% declines in DMY of mustard and fenugreek shoots, respectively, in the soils receiving 20 mg Cd kg^?1 soil. Similarly, in soil with 160 mg Pb kg^?1 soil, application of 1.5 g EDTA kg^?1 resulted in 25.4% decrease in DMY of mustard shoot, whereas this decrease was 55.4% in fenugreek grown on a soil that had received 80 mg Pb kg^?1 soil. The EDTA application increased the plant Cd and Pb concentrations as well as shoot/root ratios of these metals in both the crops. Application of 1.5 g kg^?1 EDTA resulted in a 1.50-fold increase in Cd accumulation and a 3-fold increase in Pb accumulation by mustard compared to the control treatment. EDTA application caused mobilization of Cd and Pb from carbonate, manganese oxide, and amorphous iron oxide fractions, which was evident from decrease in these fractions in the presence of EDTA as compared to the control treatment (no EDTA).     

Effect of Three Different Qualities of Biochar on Selected Soil Properties

An incubation study was conducted to determine how biochar interacts with a nitrogen fertilizer and how it reacts in the soil as well as to measure the effect of different biochars on soil chemical properties. Two Iowa soils, Nicollet surface soil (fine-loamy, mixed, superactive, mesic Aquic Hapludoll) and Storden subsoil (fine-loamy, mixed, superactive, mesic Eutrudept), were mixed with three different qualities of biochar and a nitrogen fertilizer (urea). The biochar was created from corn stover that was pyrolized with three different amounts of atmospheric air: 0% (biochar 1), 10% (biochar 2), and 25% (biochar 3). Soil tests for pH, total nitrogen (N), extractable phosphorus (P), extractable potassium (K), ammonium N, nitrate N, organic matter, and total carbon (C) were performed. The different biochars significantly affected the total N, total organic C, and pH in both soils at all rates of urea applied. The conditions during pyrolysis influenced how the biochar/fertilizer reacted with the soil.