生物炭/石灰混施对重金属复合污染土壤的稳定化效应

采用室内模拟实验,以南方砷镉铅复合污染的酸性红壤为对象,利用化学钝化原理,探讨钝化材料对重金属稳定化的技术效果及应用配方,以期为砷镉铅复合污染红壤修复与安全利用提供依据。具体做法为：选择生物炭（BC）和石灰（SH）为钝化材料,以土壤重量的1%、4%为材料添加量,单一或混合施用于砷镉铅复合污染土壤,并于恒温（25℃）条件下培养60d,在实验进行至第1天、第30天、第60天时取样,测定红壤酸碱度（pH）和水溶态（Water soluble）有效砷（As）、镉（Cd）、铅（Pb）即WSAs、WSCd、WSPb含量,以及土壤重金属As、Cd、Pb结合态含量与占比的变化,明确生物炭石灰单/混施对重金属的稳定化效应。结果表明：生物炭/石灰无论单施或混施均能不同程度地降低土壤中水溶态WSCd和WSPb含量,钝化效率分别为33.51%～78.89%和9.05%～96.24%。而材料单施（1BC、4SH）和两者混施高用量（4BC4SH）处理,均能大幅降低土壤中有效As含量,钝化效率为10.25%～55.27%,其中以两者混施高用量（4BC4SH）处理对土壤重金属As、Cd、Pb协同钝化的效果最佳,当培养实验进行至第60天时,钝化效率依次达55.27%、76.39%和96.24%。培养后土壤中As形态由易被植物吸收的非专性吸附态、专性吸附态转化为稳定的残渣态,土壤中Cd和Pb则由活性最强的酸可提取态转化为残渣态,土壤中As、Cd、Pb的稳定化效应明显,迁移系数下降;此外,生物炭/石灰的单施及混合施用,均可导致土壤酸碱度（pH）显著提升（P<0.05）,有利于南方酸化土壤的改良。总体而言,本研究中生物炭/石灰两者混施高用量水平下（4BC4SH）土壤重金属的钝化效果最优,可实现对As、Cd和Pb复合污染红壤的稳定化修复。     

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。     

含磷材料及生物炭对复合重金属污染土壤修复效果与修复机理

选取含磷材料（胛）、牛粪生物炭（DM）和水稻秸秆生物炭（Rs）实施Pb、Zn、Cd复合污染土壤化学稳定修复,进而评价修复效果,并分析影响因素;借助BCR连续提取法和x射线衍射光谱（XRD）探讨可能存在的修复机理。经过56d的化学稳定修复,修复材料均能显著降低TCLP提取态Pb、zn、cd,修复效果均为：Pb〉Zn〉Cd。三种修复材料对Pb、cd的修复效果为Er〉DM〉RS,对zn的修复效果基本相同。胛处理使土壤TCLP提取态的Pb、zn、cd分别降低了77．6％、31．5％、27．9％;DM处理使TCLP提取态的Pb、zn、cd分别降低了56．0％、26．1％、10．O％;RS处理使TCLP提取态的Pb、zn、cd分别降低了35．8％,25．0％和4．4％。三种修复材料均可促进Pb、cd从不稳定态向稳定状态转化。胛对Ph的固定机理主要是溶解一沉淀,XRD证明有Ca2Pb8（PO4）6（OH）2和Pb10（PO4）6（OH）2沉淀生成;DM固定Pb包括沉淀、吸附、离子交换等,XRD证明有Ca2Pb8（PO4）6（OH）2生成;Rs固定Pb主要为吸附、离子交换。研究结果表明,含磷材料和牛粪生物炭可作为理想的土壤Pb、zn、cd的修复材料。     

生物炭和腐植酸类对猪粪堆肥重金属的钝化效果

为深入了解农业固体废弃物资源化、无害化利用的发展前景,探讨不同钝化材料对畜禽粪便堆肥过程中重金属钝化效果的影响规律,该文利用猪粪和秸秆进行高温好氧堆肥,研究生物炭(木屑炭、玉米秸秆炭、花生壳炭)和腐植酸(福建(fujian,FJ)生物腐植酸、嘉博文(jiabowen,JBW)生物腐植酸、草炭)等不同钝化材料对猪粪堆肥发酵效果及重金属Cu、Pb、Zn、Cd形态的影响。试验结果表明:添加花生壳炭、玉米秸秆炭、JBW腐植酸以及木屑炭分别对重金属Cu、Pb、Zn和Cd表现为相对较好的钝化能力。添加花生壳炭(F3)对重金属Cu的钝化效果为65.79%;添加玉米秸秆炭处理(F2)对重金属Pb的钝化效果为57.2%;添加JBW生物腐植酸处理(F5)对重金属Zn的钝化效果为64.94%;添加木屑炭处理(F1)对Cd的钝化效果为94.67%;并且,针对不同重金属的钝化效果,此4个处理均明显高于不添加钝化材料的对照处理(P0.05)。添加花生壳炭虽然对重金属Cu具有较好的钝化效果,但其堆肥物料的最高发酵温度仅为45.14°C、pH值为5.41、电导率为9.48 mS/cm、种子发芽率指数为0.47%,无法达到堆肥无害化标准。基于以上试验结果,综合考虑堆肥发酵效果及重金属钝化效果认为,木屑炭、JBW生物腐植酸是2种较理想的钝化材料,该研究结果为畜禽粪便堆肥过程中重金属钝化技术研发、生物炭和腐植酸改良土壤结构的特性推广及有机肥规模化应用提供参考。     

4种生物炭对镉污染潮土钝化修复效果研究

以甘蔗叶、木薯秆、水稻秸秆和蚕沙为原材料,采用限氧热解法在500℃下制备生物炭,通过室内培养实验,研究在不同培养时间(0,15,30,45d)条件下,生物炭施入潮土(Cd浓度5mg/kg)后对土壤基本性质及土壤中镉(Cd)化学形态的影响,探讨了生物炭修复镉污染土壤的可行性。结果表明:添加生物炭后,土壤pH值和阳离子交换量(CEC)随着培养时间的增加而逐渐增加,而土壤有机碳(SOC)含量则呈先增加至最大值而后缓慢降低的趋势,但仍高于对照。同时,生物炭的施入显著降低了土壤中弱酸可提取态Cd和可还原态Cd含量,提高了可氧化态Cd和残渣态Cd含量,且随着培养时间的延长这种转化趋势更为明显。4种生物炭对潮土中Cd钝化效果表现为蚕沙生物炭水稻秸秆生物炭木薯秆生物炭甘蔗叶生物炭。培养结束(45d)时,与对照相比,添加蚕沙生物炭的土壤中弱酸可提取态Cd含量降低了42.07%,可还原态Cd含量降低了35.19%,可氧化态Cd和残渣态Cd含量分别增加了292.59%和339.29%,从而大大降低了Cd的生物有效性,由此可见,生物炭对镉污染土壤的修复是切实可行的。     

微生物和生物炭联用对猪粪堆肥后重金属Pb和Cd的钝化效果

为探讨微生物和生物炭联用对畜禽粪便堆肥过程中重金属钝化效果的影响,该文研究生物炭(花生壳炭、木屑炭、玉米秸秆炭)与复合微生物菌剂联用对重金属Pb、Cd形态转化及钝化效果的影响。试验结果表明:9个处理高温期维持天数均达无害化卫生要求,生物炭添加比例对堆肥过程中温度变化影响显著。对Pb的钝化效果最优处理是24%花生壳生物炭和1%的菌剂(T9),可交换态分配率较堆前下降16.32%,钝化效率为74.60%。对Cd的钝化效果最优的处理是24%木屑炭和1.5%的菌剂(T3),交换态Cd与堆前相比下降7.96%,钝化效率为58.13%。统计分析结果表明,重金属Pb、Cd的钝化效果与堆肥过程中平均pH值呈显著正相关,重金属Pb的钝化效果与堆肥过程中温度平均值呈显著正相关,重金属Cd的钝化效果与有机质降解率呈显著正相关。     

生物炭修复重金属污染农田土壤的机制及应用研究进展

将生物质转化为生物炭并用于重金属污染农田土壤修复中,是有效利用生物质资源、保障粮食安全的有效途径之一。然而,生物炭的应用效率受其特性和土壤环境影响极大。该研究综述了生物炭特性,并探讨了生物质和热解温度对其影响规律,阐明了生物炭对重金属的直接固定作用,以及通过影响土壤pH值、阳离子交换量（Cation Exchange Capacity,CEC）、矿物组分和有机质等,进而间接固定重金属的作用机制。同时,该文系统总结了国内外生物炭在田间试验中的应用,从土壤重金属迁移性和生物有效性、作物累积重金属和作物产量等3个方面阐明了生物炭的应用效果和作用规律。针对田间试验条件区别于室内试验的特殊性,探讨了生物炭施撒方式及用量、施肥等田间管理和气候环境等现场条件对生物炭应用的影响,并对今后完善生物炭在土壤修复中作用机制、扩大研究尺度和长期土壤监测等方面研究进行了展望。     

生物有机肥和生物炭对Cd和Pb污染稻田土壤修复的研究

在田间试验条件下,研究施用生物有机肥和生物炭对稻田Cd和Pb污染的钝化修复效果。研究结果表明:施用生物有机肥和生物炭处理可以提高土壤p H值以及土壤养分含量,并显著降低土壤有效态Cd和Pb的含量,且土壤p H值与土壤有效态Cd和Pb的含量呈极显著负相关;生物有机肥和生物炭处理还可以降低水稻体内Cd和Pb的含量,其中水稻糙米Cd降幅达到了22.00%和18.34%,水稻糙米Pb含量的降幅也达到了33.46%和12.31%,且水稻糙米Cd和Pb的含量与土壤有效态Cd和Pb的含量呈显著正相关。综合各处理对土壤p H值、土壤养分含量、土壤有效态Cd和Pb的含量以及水稻Cd和Pb的影响,可以看出生物有机肥和生物炭处理对于Cd和Pb污染稻田土壤有较好的修复效果。     

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...     

改性生物炭对重金属污染修复研究进展及其机制分析

土壤重金属污染严重威胁农业安全。近年来,生物炭作为一种土壤重金属污染修复的新型材料受到广大学者的关注,如何通过改性方法强化生物炭吸附能力,提高生物炭的安全性、高效性和环境友好性是近年来的研究热点。论文综述了生物炭的基本特征,改性生物炭的原料来源,常见改性方法,吸附固定重金属的作用机制,并对改性生物炭功能及其应用拓展进行了展望,以期为土壤重金属修复材料的筛选提供理论依据。     

不同钝化剂对Cu、Cr和Ni复合污染土壤的修复研究

利用盆栽试验研究了不同钝化剂(沸石、牡蛎壳、鸡蛋壳、硅藻土和聚丙烯酰胺(PAM))对生长在重金属污染土壤上的青菜(Brassica chinensis L.)生物量、重金属吸收以及超氧化物歧化酶的活性(SOD)和丙二醛(MDA)含量的影响,同时,通过对土壤p H和土壤重金属提取态的分析,探讨了钝化剂影响青菜生物量和重金属吸收的可能原因。结果表明:钝化剂加入可显著降低青菜地上部分Cu、Zn、Ni和Cd的含量及其氧化性损伤和脂膜损伤(SOD和MDA指标显著降低)。施入钝化剂后,土壤p H显著提高,重金属提取态Cu、Zn、Pb、Ni和Cd普遍降低(硅藻土处理除外)。相关性分析表明,土壤p H与提取态重金属Pb、Zn、Ni和Cd呈显著的负相关,而青菜中的重金属Zn、Ni和Cd的含量与土壤提取态含量呈显著正相关。综合考虑,单一钝化剂牡蛎壳和沸石+牡蛎壳+鸡蛋壳(FMJ)组合对降低青菜重金属吸收的效果尤为显著,可推荐作为重金属复合污染土壤的改良剂。本研究为重金属中轻度污染菜地的土壤修复提供了一种新方法。     

壳聚糖修复重金属污染土壤的研究进展

壳聚糖是一种来源广泛、具有良好的生物相容性、生物降解性的高分子材料,其含有大量氨基、羟基等活性基团,能与重金属离子进行螯合,发生吸附作用。壳聚糖还具有改良土壤、促进植物生长,诱导植物抗逆的作用,在重金属污染农田土壤修复中具有独特的应用优势。综述了近年来国内外有关壳聚糖修复重金属污染土壤的研究进展,探讨了壳聚糖对土壤重金属污染修复的潜力,阐述了壳聚糖在重金属原位钝化修复、土壤淋洗修复、强化植物提取修复三个方面的应用,并指出壳聚糖在重金属污染土壤修复中存在的问题以及对其在未来修复重金属污染土壤的发展进行了展望,以期为壳聚糖重金属修复技术的推广和应用提供参考。     

施用生物炭对红壤性水稻土重金属钝化与土壤肥力的影响

通过田间小区试验,分析了不同用量的生物炭处理下(0,10,20,30,40 t/hm^2)0-17,17-29 cm土层土壤的理化性质、重金属钝化及酶活性的影响。采用IFI(土壤肥力综合质量指数)评价了土壤肥力状况。结果表明:施用生物炭可以改善红壤的理化性状,降低土壤容重,提高土壤的孔隙度、饱和含水量、pH、CEC、有机质、有效磷、铵态氮和全氮及DOC含量;同时提高土壤脲酶、过氧化氢酶和蔗糖酶活性。土壤有效态Cd和Pb含量均随生物炭施用量的增加而减少;而有效态As含量则随生物炭施用量的增加呈先增后减的趋势,三者均在生物炭施用量为40 t/hm^2时为最小值。利用IFI对土壤肥力综合质量进行评价可知,在不同生物炭用量条件下土壤肥力综合质量指数依次为A30>A40>A20>A10>CK,相应的土壤肥力综合质量指数分别为0.64,0.62,0.57,0.47,0.44。评价结果表明在生物炭施用量为30 t/hm^2时,红壤的肥力改良效果最佳。因此,采用适量的生物炭可修复重金属对红壤性水稻土的污染,并改善土壤肥力状况。     

活化剂联合柳树对重金属Cd污染土壤的修复效果研究

为有效提高植物提取污染土壤重金属的效率,以绿色安全的有机物料为活化剂代替存在安全隐患、不可降解的螯合剂及表面活性剂,探究不同活化剂对土壤重金属镉的活化效果及对植物镉积累的影响。通过室内培养试验与盆栽试验的方法,研究了紫云英、黄腐酸钾和柠檬酸3种活化剂在0.3%施用量下对污染土壤中镉的生物有效性、赋存形态的影响及活化剂强化柳树对镉的积累。结果表明:(1)添加活化剂会改变土壤的pH。培养结束时,黄腐酸钾处理对土壤pH的降低效果优于紫云英处理,显著低于对照0.50个单位(p<0.05),而酸性较强柠檬酸处理的土壤pH显著高于对照0.26个单位(p<0.05);添加活化剂均可提高土壤有机质含量。培养结束时,黄腐酸钾处理对土壤有机质含量提升效果优于其他2种活化剂,显著高于对照2.97 g/kg(p<0.05)。(2)添加活化剂均可提高土壤有效态镉含量,但不同活化剂的活化效果不同。培养20天时,紫云英与黄腐酸钾处理的土壤有效Cd含量均达到最高,优于柠檬酸处理,分别高于对照0.38 mg/kg(p<0.05),0.17 mg/kg。培养10~30天时,柠檬酸处理的土壤有效Cd含量逐渐增加,至30天时,柠檬酸处理对土壤有效Cd含量提升效果优于其他活化剂,显著高于对照处理0.39 mg/kg(p<0.05)。(3)添加活化剂影响了土壤镉形态分布,培养10~30天,3种活化剂可活化土壤残渣态Cd,提高酸可提取态Cd所占百分比。(4)3种活化剂处理对柳树的株高、生物量无显著影响,但均提高了根系的形态参数,其中柠檬酸处理的根系长度、表面积、根系体积均显著高于对照,分别提高了75.54%,80.05%,82.93%(p<0.05)。活化剂中黄腐酸钾处理明显提高了柳树叶片、枝条、根系镉含量,分别高于对照133.44%(p<0.05),75.21%,264.64%(p<0.05),并大大提高了柳树对土壤镉的富集与净化。以有机物料为活化剂,可有效提高土壤重金属生物有效性,提高植物对土壤镉的吸收,具有良好的应用前景。     

巯基膨润土钝化修复镉污染水稻土的研究

通过田间种植水稻试验,探究了巯基膨润土(Bent-SH)对镉污染土壤的修复效果及钝化机理.结果表明:添加Bent-SH对土壤理化性质的影响很小,土壤有效态镉含量随Bent-SH添加量的增加逐渐降低,与对照相比,其最大下降率为48.57％.添加Bent-SH降低了土壤镉的迁移能力,降低了大米、秸秆对土壤镉的吸收,其最大下...     

酶强化茶皂素修复重金属污染土壤的研究

以多种重金属污染的土壤为材料,研究了生物酶、茶皂素和两者组合等处理方式对重金属的去除效果。结果表明:酶和茶皂素对土壤中重金属有良好的去除效果,起到协同、互补作用。采用响应面法优化反应条件,得到p H值4.0、反应温度35℃、茶皂素溶液和酶溶液配比3∶1的最佳淋洗修复条件,此时Cd、Cr、Cu、Ni、Zn去除率分别为88.87%、81.64%、43.33%、47.16%、62.03%,去除率的大小顺序为CdCrZnNiCu。酶与茶皂素组合淋洗液能有效去除酸提取态、可还原态和可氧化态的重金属,表明组合液在重金属污染土壤修复方面具有较好的应用前景。     

模拟酸雨条件下生物炭对污染林地土壤重金属淋失和有效性的影响

通过土柱淋溶装置,研究模拟酸雨条件下生物炭不同施用量(0,1%,2%和5%)对复合污染林地土壤重金属淋失和有效性的影响。结果表明,淋滤液pH值、电导率和溶解性有机碳含量均随生物炭施用量的增加而增加。生物炭施用不同程度地增加淋滤液中Cd、Cu和Zn的含量,相较于不施生物炭,1%,2%和5%生物炭施用量下Cd、Cu和Zn的累计淋失量分别提高28.3%~298.3%,25.3%~187.0%和27.5%~217.6%。不同处理间Pb的淋失总量无显著差异。生物炭的施用能使淋溶后土壤pH值提高0.03~0.09个单位,有效态Cd、Cu、Zn和Pb含量分别下降0.9%~6.5%,23.3%~30.6%,15.2%~24.2%和24.8%~31.8%。综合而言,酸雨作用下尽管生物炭能增加林地土壤中重金属的淋失量,但考虑到其淋失量远小于土壤中有效态重金属的减少量,生物炭仍可作为修复污染林地土壤的一种备选材料。     

重金属污染农田土壤修复效果评价指标体系分析

重金属污染农田土壤经修复后,是否达到了预期的目标,是否可以复垦为农田,生产的农作物是否达到了安全水平,这些问题均需要通过对修复后的效果进行评价来给出明确的答复。然而,目前,有关重金属污染农田土壤修复效果评价指标体系方面的研究还很少。从污染农田土壤修复效果评价的实际需求出发,本着全面性、客观性、易测性、可评性的原则,提出了一套推荐评价指标体系,并给出了各指标的分析方法及评价标准,以期为重金属污染农田土壤修复效果评价体系的建立及土壤修复标准的制定等提供参考依据。