不同钝化剂对重金属复合污染土壤的修复效应研究

通过向重金属复合污染土壤分别施加5%和20%(钝化剂与土壤质量比)磷矿粉、木炭、坡缕石、钢渣4种钝化剂,测定了土壤p H值、重金属(Pb、Cd、Cu、Zn、As)生物有效态(单级提取)和各赋存形态(分级提取)的变化,评价了钝化剂对土壤重金属的钝化效果,采用X射线衍射法(XRD)和比表面-孔径分布仪测定了钝化剂的物相组成、比表面积和孔径特征,并探讨了钝化剂的修复机制。土壤重金属生物有效态单级提取结果表明,在20%处理下,坡缕石、钢渣、磷矿粉能显著降低土壤中5种重金属生物有效态含量,其中坡缕石降低Pb、Cd、Cu、As的最高比例可分别达54.3%、48.8%、50.0%、35.0%,钢渣降低Zn则高达43.7%。土壤重金属各赋存形态的分级提取结果表明,20%坡缕石能使植物易吸收的土壤可交换态Pb显著减少,而使难吸收的残渣态Pb显著增加;20%坡缕石、钢渣或磷矿粉能显著降低土壤中可交换态Cd含量;20%钢渣或20%磷矿粉处理后可交换态和碳酸盐结合态Zn含量明显减少,坡缕石处理使残渣态Zn显著增加;钢渣或20%磷矿粉能显著增加残渣态Cu含量;添加20%磷矿粉后生物难吸收的钙型砷含量显著增加。4种钝化剂对重金属的钝化机制各有不同,木炭和坡缕石具有较大的比表面积和孔容,对重金属的钝化以吸附和表面络合为主;钢渣和磷矿粉具有较高的p H值,其对重金属的修复机制以化学沉淀为主。     

不同钝化剂对土壤有效态重金属含量及其 在小白菜中累积的影响

研究不同钝化剂对土壤有效态Cd、Pb含量和在植物中累积的影响,筛选对Cd、Pb污染农田土壤钝化效果好的钝化剂,为重金属的原位钝化修复提供理论参考。以不添加钝化剂土壤为对照,将膨润土、碳酸钙和生物质炭分别以0.5%、1.0%、2.0%、5.0%的添加量掺入土壤,对小白菜幼苗进行室内培养试验。结果表明,当碳酸钙添加量分别为5.0%和2.0%时,对土壤有效态Cd和Pb的钝化效果较好,土壤有机质含量与土壤有效态Cd、Pb含量呈正相关。添加碳酸钙45 d后,小白菜茎叶部分Cd、Pb含量比对照分别降低59.3%、57.1%。添加钝化剂可以抑制小白菜对Cd、Pb的吸收转运,在小白菜生长中后期,添加碳酸钙和生物质炭抑制Cd、Pb的吸收转运效果较好。添加2.0%的碳酸钙对土壤有效态Cd、Pb含量钝化效果最好,同时碳酸钙、生物质炭对小白菜茎叶部分Cd和Pb的吸收转运抑制作用较强。     

不同钝化剂对贵州典型黄壤重金属有效态的影响

[目的]研究不同钝化剂对贵州典型黄壤重金属有效态的影响,筛选出钝化重金属效果较好的钝化剂,为以土壤类型划分的重金属污染钝化修复提供理论依据.[方法]采集贵州典型农田黄壤为研究对象,选取6种材料[玉米秸秆生物炭(CB)、烟杆生物炭(RB)、腐植酸(HA)、菌渣(MR)、蒙脱石(MM)和凹凸棒石(AP)]为土壤重金属钝化剂,设计添加量为0.5%、1.0%、3.0%和5.0%,以不添加钝化剂作对照(CK),通过室内培养试验,采用DTPA浸提法测定土壤重金属有效态含量.[结果]添加CB、RB、MR和AP均能显著提高土壤pH(P<0.05),而添加HA的土壤pH随添加量的增加呈下降趋势;添加量为5.0%时,土壤pH表现为MR=AP=RB>CB>MM>HA.6种钝化剂在不同添加量下对重金属有效态均有不同程度的影响,降低Pb有效态含量的效果依次为3.0%RB>3.0%AP>5.0%CB>5.0%HA>3.0%MM>5.0%MR,分别降低61.2%、26.7%、18.9%、11.5%、8.5%和6.8%.Cd有效态含量降幅最高达24.0%,各处理钝化效果依次为3.0%MM=0.5%AP>1.0%RB>5.0%HA>5.0%CB>5.0%MR,分别降低24.0%、24.0%、20.0%、16.0%、12.0%和8.0%.[结论]针对贵州典型Pb污染黄壤可选用3.0%烟杆生物炭作为修复剂,Cd污染黄壤可选用3.0%蒙脱石作为修复剂,而1.0%烟杆生物炭可作为复合重金属(Pb、Cd)污染土壤修复剂.     

油菜各部位对土壤中活性态重金属的累积特征分析

对成都平原46个样点土壤中活性态重金属(Cd、Cu、Pb、Cr、Zn)含量及其组成,以及在各样点种植的油菜各器官对重金属的累积特征进行分析,其结果表明:土壤中重金属活性最高的是Cd,其次分别为Pb、Zn、Cu,最低的是Cr;Pb、Cd主要累积在油菜的壳部,而在籽粒中累积最低;Cr、Cu主要累积在油菜的根部和壳部,而在茎部中累积最低;Zn主要累积在油菜的籽粒,而在茎部累积最低。土壤中活性态重金属的含量与油菜各器官中重金属的含量间存在一定的相关性,油菜籽粒中的Cu与土壤中的活性态Cu呈显著正相关;油菜根部中的重金属与土壤中的活性态重金属均呈负相关关系;油菜壳部和茎部的重金属与土壤活形态重金属虽有一定的相关性,但相关性不显著。     

油菜各部位对土壤中活性态重金属的累积特征分析

对成都平原46个样点土壤中活性态重金属(Cd、Cu、Pb、Cr、Zn)含量及其组成,以及在各样点种植的油菜各器官对重金属的累积特征进行分析,其结果表明:土壤中重金属活性最高的是Cd,其次分别为Pb、Zn、Cu,最低的是Cr;Pb、Cd主要累积在油菜的壳部,而在籽粒中累积最低;Cr、Cu主要累积在油菜的根部和壳部,而在茎部中累积最低;Zn主要累积在油菜的籽粒,而在茎部累积最低。土壤中活性态重金属的含量与油菜各器官中重金属的含量间存在一定的相关性,油菜籽粒中的Cu与土壤中的活性态Cu呈显著正相关;油菜根部中的重金属与土壤中的活性态重金属均呈负相关关系;油菜壳部和茎部的重金属与土壤活形态重金属虽有一定的相关性,但相关性不显著。     

不同钝化剂和培养时间对Cd污染土壤中可交换态Cd的影响

原位化学钝化技术是修复重金属污染土壤的重要途径之一,通过施入一些钝化剂以降低土壤中重金属有效态含量,从而减少其迁移及对植物的毒害.选取羟基磷灰石(HA)、磷矿粉(PRX和PRH)、沸石、赤泥、新鲜植物残体、玉米秸秆粉末以及相应的处理共21种钝化剂,在同一培养条件和添加浓度下,比较其对人工Cd污染土壤巾可交换态Cd含量的影响,并分析了其在不同培养时间对钝化效果的时间效应,试验的结果对于筛选Cd污染土壤钝化剂有着重要的意义.结果表明,纳米化赤泥、羟基磷灰石和纳米化酸洗赤泥可显著降低土壤中可交换态Cd含量,钝化比例高达35%～55%;赤泥、酸洗赤泥、沸石达15%～25%;富含巯基植物蒜苗、油菜、大葱植物残体也可达20%～25%.磷矿粉、大葱粉末、玉米秸秆和巯基化玉米秸秆的钝化效果相对较差;HA、铵型沸石、纳米赤泥、酸洗纳米赤泥、干油菜粉末、酸洗赤泥对可交换态Cd的钝化效果的时间效应不明显;赤泥、大葱残体、特别是玉米秸秆和巯基玉米秸秆随时间增长钝化效果增加显著,在8周和16周时段钝化效果较好.     

不同钝化剂对猪粪堆肥处理重金属形态转化的影响

采用室外模拟堆肥试验,研究了4种重金属钝化剂（A：2．5％沸石＋2．5％粉煤灰;B：2．5％沸E＋5．0％磷矿粉;C：2．5％沸石＋2．5％钙镁磷肥;D：2．5％沸石）与CK（不添加钝化剂）处理对猪粪堆肥中Cu、Pb、Zn形态转化的影响．结果表明,堆肥处理促进猪粪中重金属Cu、Pb、Zn由活性高的可交换态向活性低的残渣态转化;堆肥中添加钝化剂沸石、粉煤灰、磷矿粉、钙镁磷肥,能提高堆肥对重金属Cu、Pb、Zn的钝化能力;处理A和B对可交换态重金属Cu、Pb和Zn的钝化效果均在80％以上,与对照差异显著．     

不同钝化剂对猪粪堆肥中重金属的钝化效果研究

采用添加了沸石、钙镁磷肥和煤灰3种物质作为钝化剂的猪粪堆肥栽培小白菜,测定小白菜的重金属含量、产量及全N、全P、全K的含量。结果显示,添加钝化剂能显著降低堆肥中可被吸收的重金属含量,其中以添加2.5%沸石+2.5%粉煤灰处理的钝化效果最佳;钝化剂对小白菜的产量及全N、全P、全K含量的影响不显著。     

生物炭配施微肥对菜园土壤有效态重金属含量的影响

【目的】研究生物炭配施微肥对土壤有效态重金属含量的影响。【方法】采用室内模拟试验,向重金属污染的菜园土壤中添加皇竹草生物炭、咖啡渣生物炭、花生壳生物炭和微肥(铁肥、锰肥和硅肥),分别在处理14和28 d时测定土壤中5种重金属(Cu、Pb、Zn、Cd和Ni)的有效态含量。【结果】添加了生物炭或微肥土壤中的有效态重金属含量均比对照组低。其中单一钝化剂处理中,皇竹草生物炭和硅肥的钝化效果较好。在复配试验中,皇竹草生物炭+铁肥对土壤重金属Cu、Pb和Cd的钝化效果较好,处理14 d后其有效态含量的降幅分别达32.94%、31.26%和21.21%,对土壤有效态Zn含量的降幅为6.82%,但对土壤Ni的钝化效果不明显;处理14 d后咖啡渣生物炭+铁肥对土壤重金属Ni和Zn有效态含量的降幅也分别达22.64%和10.35%,钝化效果显著;处理28 d后,花生壳生物炭+铁肥对土壤重金属Cu钝化效果最好,有效态Cu含量降幅达49.06%;咖啡渣生物炭+硅肥对土壤Ni和Zn钝化效果最好,有效态含量降幅分别达23.73%和9.72%。【结论】生物炭配施微肥对土壤有效态重金属含量降低的效果优于单施生物炭或单施微肥,其中,皇竹草生物炭配施铁肥可用于土壤重金属Cu、Pb、Zn和Cd复合污染的钝化。     

赤泥颗粒对韭菜吸收污染土壤中铅锌的抑制效应研究

采用盆栽试验方法,通过添加赤泥颗粒修复铅锌污染土壤,按照火焰原子吸收分光光度法测定不同时期种植非菜的土壤中重金属的含量,分析赤泥颗粒对土壤中重金属的钝化行为与机理,确定赤泥颗粒对土壤修复和对韭菜生长促进最佳的添加量.结果表明,赤泥颗粒能缓释OH-,促进重金属铅、锌化学形态转化和抑制生物吸收.铅、锌污染土壤修复的最佳赤泥...     

不同钝化机制矿物对土壤重金属的钝化效果及微生物响应

为探讨石灰石、蒙脱石两种不同钝化机制矿物施加对土壤重金属的钝化效果和土壤环境健康的影响,利用盆栽试验,通过常规测定方法和16S rRNA高通量测序手段,分析土壤酶活性和微生物群落结构的变化,并结合土壤重金属有效性、水稻富集系数和转运系数等指标,研究两种矿物施加后土壤的环境功能响应及其影响机制。结果表明:施加石灰石显著降低了土壤Cd、Cu、Pb、Zn的有效性,降低幅度依次为Zn(99.1%)Cd(91.4%)Cu(85.6%)Pb(46.1%),并显著降低了Cd、Zn的富集系数(43.4%～85.5%)和转运系数(Cd 62.5%、Zn 30.0%),而施加蒙脱石使土壤Pb的有效性降低幅度达19.5%,但其含量与对照差异不显著;施加石灰石显著提高了土壤过氧化氢酶和脲酶活性,均为对照(不施加钝化剂)的1.6倍,施加蒙脱石后土壤过氧化氢酶活性显著提高(为对照的1.4倍),但脲酶活性没有明显变化;施加蒙脱石对土壤微生物多样性和微生物群落结构影响较小,但施加石灰石后,土壤微生物多样性指数显著增加,且f_Gemmatimonadaceae、f_BIrii41和c_KD4-96等有益微生物属的丰度明显提高。研究表明,与通过吸附对重金属钝化的蒙脱石相比,石灰石通过提升土壤pH,不但能更有效地降低土壤中Cd、Cu、Pb、Zn等重金属的生物有效性,还能提升土壤酶活性和微生物的多样性,从而改善土壤健康状况,其中土壤pH、有效磷和有机质含量是影响微生物群落结构的关键因素。     

重金属污染农田原位钝化修复材料研究进展

重金属原位钝化是一种农田土壤污染修复技术,钝化材料能有效降低重金属迁移性及生物有效性。本文综述了用于原位钝化修复的钝化材料及其钝化机理,探讨了钝化材料对重金属污染农田钝化效果的影响因素。并对钝化产品的市场研发及农田修复后需要解决的问题进行了分析和展望,以期为原位钝化修复技术和钝化材料的研发提供理论基础和研究方向。     

磷基环境生长的植物对土壤重金属污染修复研究

不同磷基环境（TSP、PR、TSP 和PR1颐1 混合及空白）下生长的小白菜和芥菜对土壤中铅污染的修复试验 结果表明、对比空白组、磷基条件下的蔬菜体内铅含量及土壤中残留态铅含量均不同程度的降低;经过TSP 处理的 小白菜和P+T 处理的芥菜地上部分降低最多、分别为43.8%和53.4%。植物生长过程中其他离子的协同作用及有机 态铅的大量积累导致概况铅的含量较空白组大。结果还表明、在磷含量充足的条件下、TSP 处理能有效降低生物和土 壤铅毒性、对铅的修复具有重要的作用。     

四川省江安县某硫铁矿区周边农田土壤重金属来源解析及污染评价

目的确定在云南兰坪铅锌矿周边污染农田种植万寿菊的最佳密度。方法种植万寿菊F1品种,研究不同种植密度(27 800、33 300、41 700 和55 600 株/hm²) 对万寿菊生长和镉铅累积特征的影响。结果 (1) 万寿菊生物量以茎部最大;镉含量在盛花期表现为茎>根>叶≈花,在成熟期表现为根≈茎>叶>花;铅含量在盛花期和成熟期表现为根≈叶>茎>花;镉铅主要累积在茎部。(2) 4个种植密度下,万寿菊单株生物量、单株镉铅含量以27 800和33 300 株/hm²种植密度最大,单位面积镉铅累积量以55 600 株/hm²最大。(3)土壤镉的化学形态以可氧化态和弱酸提取态为主;土壤铅的化学形态以可氧化态、可还原态和残渣态为主;万寿菊镉铅含量与土壤镉铅化学形态间的相关性不显著(P>0.05)。结论万寿菊可用于云南高原铅锌矿区污染农田的替代种植,为矿区污染农田的农业安全利用提供新方法。     

不同原料生物质炭对重金属污染土壤微生物活性的影响

  目的  探究不同原料制备的生物质炭能否缓解长期重金属污染对土壤微生物活性的胁迫效应,为污染土壤生物质炭修复提供科学依据。  方法  将竹材边角料(BB)、山核桃Carya cathayensis蒲壳(PB)和玉米Zea mays秸秆(CB)制备的3种生物质炭分别以3%比例(炭土质量比)添加到长期受铅、镉污染土壤中,分析生物质炭短期施用下土壤养分、重金属有效质量分数和土壤微生物活性的变化特征。  结果  3种生物质炭添加均未影响土壤重金属全量,而显著(P＜0.05)降低了土壤氯化钙可提取态铅、镉质量分数。与不施生物质炭处理相比,BB、PB和CB分别使可提取态铅质量分数显著(P＜0.05)降低了69%、84%和72%;使可提取态镉质量分数显著(P＜0.05)降低了26%、63%和36%,且PB处理显著(P＜0.05)低于BB和CB处理。PB和CB添加均显著(P＜0.05)提高了土壤pH(0.79和0.51个pH单位)、有机碳质量分数(37%和74%)、全氮质量分数(12%和41%),而BB添加对其影响不显著。BB、PB和CB分别使土壤磷脂脂肪酸总量提高了33%~56%、革兰氏阳性菌提高了30%~41%、革兰氏阴性菌提高了40%~66%、放线菌提高了34%~52%、真菌提高了33%~79%,但3种处理间无显著差异(除PB和CB处理的磷脂脂肪酸总量显著高于BB处理)。3种生物质炭均显著(P＜0.05)提高了脱氢酶活性(2~6倍),但未影响土壤基础呼吸速率,而PB处理显著(P＜0.05)降低了细菌胁迫指数(13.9%),提高了底物诱导呼吸速率。  结论  山核桃蒲壳制备的生物质炭可作为较好的改良剂,降低土壤铅镉有效性,恢复土壤微生物的数量和活性。图4表3参29     

土壤衙金属复合污染对油菜生长的影响

采用盆栽试验的方法,研究了潮褐土中Ｃｄ、Ｚｎ、Ｐｂ复合污染对油菜的影响。结果表明,Ｃｄ、Ｚｎ协同使产量降低,而Ｐｂ却使油菜产量有所增加,其对产量的影响顺次为Ｚｎ〉Ｃｄ〉Ｐｂ。Ｃｄ、Ｚｎ、Ｐｂ在油菜体内的积累除了受到本元素添加浓度的显著影响外,同时还受到共存元素的影响。共存元素影响较为复杂,其中土壤Ｚｎ含量的增加显著地降低了油菜可食部分对Ｃｄ的吸收。在Ｃｄ、Ｚｎ、Ｐｂ复合效应影响中,其在油菜可仞部分的累积率顺序为Ｃｄ〉Ｚｎ〉Ｐｂ。因此Ｃｄ对人体健康的威胁最大。     

两种先锋植物对铅锌废渣生境改善及重金属迁移的影响

为了研究自然定居的先锋植物对铅锌废渣的生态修复效应,通过野外采样及室内分析,研究了典型的黔西北土法炼锌废渣堆场上自然着生的2种先锋植物(土荆芥及类芦)对废渣基质养分积累、酶活性改善状况,并分析了2种先锋植物生长对炼锌废渣中特征重金属Cu、Cd、Zn、Pb的吸收积累特征及先锋植物根际微域中重金属赋存形态的影响。结果表明,与对照(无植被修复的裸露废渣)相比,自然定居在铅锌废渣堆场上的土荆芥和类芦可显著(P0.05)改善植物根际废渣基质的养分(N、P、K、有机质)、酶活性(碱性磷酸酶、脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶)及微生物活性(呼吸作用强度);2种自然定居植物对Cu、Cd、Zn、Pb的赋存形态特征具有明显影响,植物生长促进根际废渣基质中残渣态Cu、Cd、Zn、Pb向可交换态转化进而增加废渣基质中重金属的生物有效性。土荆芥对Cu、Cd、Zn、Pb和类芦对Cu、Zn、Pb的转运系数均小于1,但类芦对Cd的转运系数达到2.02,表明类芦对Cd具有较强的吸收转移能力;两种植物均能在极端的废渣环境中生长,表现出对铅锌废渣较强的耐性和抗性。土荆芥和类芦的自然定植及生长对土法炼锌废渣堆场重金属污染有一定的修复作用,可作为先锋优势植物应用于铅锌废渣植被重建或生态修复工程实践的前期修复工作中。     

不同施肥种类对土壤及脐橙中的重金属含量的影响

为明确施用不同种类肥料后土壤及脐橙中的重金属含量的变化,特对种植年份为1997年和2002年的施用有机肥、化肥、沼肥后土壤及脐橙中的重金属Cr,Cu,Pb,Zn,As,Cd进行检测及相关性分析。结果表明：施用肥料后,有机肥区2002年的As,1997年的Cu和Pb,沼肥区2002年的Pb的含量高于对照;脐橙果实中只有重金属As和Cu存在显著差异(P<0.05),其中As的含量为有机肥区>化肥区>沼肥区,Cu含量为化肥区>有机肥=沼肥区;种植年份为1997年和2002年的土壤及脐橙中重金属的含量无显著差异;各施肥区土壤及脐橙中的重金属的含量均未超标。相关性分析显示,土壤—脐橙中Cu和Zn的含量在一定浓度范围内呈正相关,R2>0.9;As,Cr,Pb,Cd的含量未呈现规律性变化,R2<0.7     

接种外源微生物对堆肥中重金属铜锌铅形态变化的影响

为探明外源微生物对堆肥重金属有效性的影响,以猪粪和玉米秸秆为堆肥原料,在初始碳氮比为25与含水量60%的条件下,利用自制密闭式堆肥反应器研究分别接种5‰长枝木霉Trichoderma longibrachiatum(T1)、解淀粉芽孢杆菌Bacillus amylolyticus(T2)和酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae(T3)的3种外源微生物菌剂对堆肥中重金属铜锌铅形态变化的影响。结果表明:接种外源微生物可分别提前3、3和1d使堆肥温度升至60℃并延长高温期,长枝木霉和解淀粉芽孢杆菌可有效缩短堆肥的腐熟过程;外源微生物可钝化堆肥产品中的重金属Cu、Zn和Pb,解淀粉芽孢杆菌对Cu、Zn和Pb的钝化效果都较好,相对钝化率分别为80.96%、5.02%和41.00%;长枝木霉对Cu和Pd的钝化效果较好,相对钝化率分别为67.09%和5.01%;酿酒酵母对Cu和Pb的钝化效果较好,相对钝化率分别为64.46%和11.51%。选择适宜的外源微生物接种菌剂,可同步实现堆肥品质提升和重金属钝化。