农田土壤重金属污染的危害及修复技术

随着我国经济发展水平的显著提升,农田土壤重金属污染问题逐渐加重,不仅降低了农作物的生产质量及产量,还危及人们的身体健康,因此合理处理农田土壤重金属污染成为当前社会发展的首要任务.为确保农田土壤重金属污染能够得到有效治理,在农田土壤重金属污染处理时,应该因地制宜,结合污染的程度及来源,针对性地选择物理修复技术、化学修复技...     

中国农田土壤重金属污染与其植物修复研究

通过对我国部分城市农田土壤及农作物重金属污染状况的调查,分析了我国农田土壤重金属污染的特点以及污染的来源,最后介绍了重金属污染土壤的植物修复技术以及该技术的优点和局限性.     

磁性黏土颗粒对污染土壤中镉去除作用的初步研究

农田土壤中镉（Cd）污染备受关注，亟需开发出可以在土壤中快速去除Cd的修复材料与方法。磁性黏土矿物吸附材料因具有重金属吸附容量高和便于回收再利用等特点已成为当前土壤修复净化方面的研究热点。本研究使用了一种毫米级磁性黏土颗粒吸附材料测试其对土壤Cd的去除性能，材料记为巯基改性凹凸棒@沸石（MSAZ）。通过对不同类型人工模拟Cd污染土实验表明，材料最佳施用量为MSAZ:土壤质量比1:5，此时在人工模拟污染红壤中0.43 mol/L HNO3提取态Cd的单次材料施用去除率高达95%，在人工模拟的棕壤和黑土也可达75%-80%。通过对实际的Cd高背景旱地土壤和Cd污染水稻土的去除实验表明，MSAZ对这两种土壤中0.43 mol/L HNO3提取态Cd的首次施用去除率均约40%；经过五次重复利用后，MSZA对污染水稻土中0.43 mol/L HNO3提取态Cd的累积去除率可达98%，并且该材料依然保持着85%的吸附能力，回收率仍高于80%。本研究的磁性黏土颗粒具有较强的土壤Cd去除性能和应用潜力，可为农田土壤Cd污染的原位修复提供材料及技术支持。     

2种菌联合修复农田土壤镉污染的研究

采用盆栽试验,运用BCR四步法、火焰原子吸收法和稀释涂布平板法等方法,研究了沼泽红假单胞菌(Rhodopseudanonas palustris)和枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)联合作用对修复农田土壤重金属镉污染盆栽种植小白菜(Brassica campestris L. ssp.chinensis Makino)的效果及安全性,旨在探讨降低土壤镉生物有效性的有效途径,为新型生物菌肥研究提供理论依据。结果表明,沼泽红假单胞菌、枯草芽孢杆菌单独作用以及联合作用均能使农田土壤中镉的固定态增加,降低农田土壤中镉的生物有效性,联合菌处理组镉的生物有效性降低最显著,为32.70%,均对农田土壤中微生物各生理类群数量有显著性影响(P0.05),其中,细菌的数量达到10~5 CFU/g;均显著降低了小白菜根、茎中镉含量,联合菌处理组根、茎中镉的去除率分别达到58.06%～71.37%和73.66%～76.70%;均增加了小白菜株高、茎鲜重、叶绿素a、b的含量和叶绿素a/b的比值,联合菌处理组小白菜的生物量增加18.13%～69.55%。研究结果说明,沼泽红假单胞菌和枯草芽孢杆菌联合作用,对农田土壤镉污染的修复效果显著,且促进了小白菜的生长,具有修复农田土壤重金属污染的潜力。     

农田土壤重金属污染的农业生态修复技术

总结了常见的农田土壤重金属污染的农业生态修复技术,包括合理施用化肥、施用生物有机肥、秸秆还田、调整作物种植结构、筛选重金属低积累作物品种和耐性作物品种、深耕深翻、控制土壤水分以及施用石灰等修复措施,并对农田土壤重金属污染修复技术的前景进行了展望。     

有机物质对农田土壤与农作物砷污染修复的研究进展

施用富含有机成分的物质调控农田重金属砷污染是一种具有良好应用前景与环境价值的污染防治手段.不同有机物质(如水溶性有机酸、有机肥、生物炭等)可影响砷土壤环境化学行为,主要包括土壤中砷的有效性、形态转化、土壤-农作物系统砷的迁移,进而改变农作物对砷的富集.本文综述了有机物质在改变土壤砷生物利用度,影响砷在土壤中赋存形态的转...     

中国北方碱性农田土壤镉污染修复：现状与挑战

中国土壤镉污染面积广、程度深，但针对于我国北方碱性农田土壤镉污染治理的理论研究及技术研发却较为薄弱。基于VOSviewer软件，分析了近20年来国内外关于碱性土壤镉防控领域的研究方向、主推技术与国际研究格局。在此基础上，系统梳理了碱性土壤中镉的转化过程及影响因素，结合原位化学钝化技术、植物修复和农艺调控措施，进一步总结了碱性土壤镉治理的科学与技术问题。我国碱性农田镉污染治理面临关注度不高、技术研发滞后以及转化困难、土壤-作物（小麦）镉吸收机制不清晰等诸多问题。因此，亟需提高碱性农田土壤镉污染防治的重视程度，研发、试点具有针对性的技术推广模式，构建土壤-作物（小麦）镉精准防控体系，以推动碱性土壤镉污染修复技术与理论的发展及粮食的安全生产。     

石灰、活性炭对镉污染土壤的修复效果研究

通过模拟铬(Cr,0～300 mg kg-1)污染土壤盆栽试验,研究石灰、活性炭及石灰+活性炭对铬胁迫下小白菜生长状况的影响及对铬污染土壤的修复效果。结果表明:受铬污染的土壤明显使小白菜受到毒害,但经石灰(L1、L2)、活性炭(C2、C3)及石灰+活性炭(L1C1、L2C2)处理均缓解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1～2倍(p<0.05)。3种改良剂相比,在相同Cr浓度处理下,活性炭对降低污染土壤中有效态铬的效果最好,与CK相比,有效态铬的含量降低至0.086 mg kg-1,降幅达77.36%。相关分析表明:小白菜叶部铬含量和根部铬含量与土壤有效态铬含量表现出显著的正相关(p<0.01),土壤pH与土壤有效态铬含量之间呈负相关(p<0.05),所以在铬污染的土壤中,可以提高土壤的pH,以减小土壤铬的植物有效性,使其向植物迁移的风险减小。     

调理剂对Cd污染农田土壤环境质量的影响及修复效果评价

近年来土壤调理剂被大量用于重金属污染农田治理修复,目前对调理剂效果的评价以农产品是否达标为主,而关于调理剂对土壤质量和农产品品质等的影响关注较少.本研究通过对土壤理化性质、土壤微生物活性等指标变化来评价施用土壤调理剂对土壤质量的影响,并结合水稻相关参数对调理剂修复Cd污染土壤的效果进行评价.结果表明,粤北Cd污染高风险...     

农田土壤砷、镉协同钝化修复的研究进展

由于砷和镉的化学行为不同,为使用化学法实现农田土壤中两元素协同钝化修复增加了难度。本文综述了近几年来砷、镉协同钝化修复的材料和使用效果,其中应用较多的是复合钝化剂和改性钝化剂。复合钝化剂在施加方式上略微复杂,但制备工艺较为简单,钝化效果比单一钝化剂更胜一筹;从钝化剂的性质上看,改性钝化剂效果好且施加量少,但其制备工艺比不改性钝化剂复杂,限制其大面积推广使用,因而简化改性材料的制备流程是砷、镉协同钝化修复的一大突破口。此外,文章从吸附、化学沉淀、络合、螯合作用等方面,归纳了砷、镉协同钝化的机理,并介绍了田间砷、镉协同钝化修复的案例;最后,对目前农田土壤砷、镉协同钝化修复研究提出了5个亟待解决的科学问题——钝化剂的有效性、持久性、安全性、普适性和经济性,并对该领域今后的发展趋势如深入研究如何提高钝化修复材料的普适性,重点关注钝化剂的施用量、持久性和对土壤生态系统的风险评价以及针对不同类型污染土壤的模式化、规范化和规程化钝化修复等方面进行了展望。     

生物泥浆反应器在污染土壤修复中的应用

近年来生物修复技术因具有处理费用低、不产生二次污染且处理效果可靠有效的特点被认为是最具生命力的一种土壤处理手段.总结了生物泥浆反应器这种高效生物修复技术的原理,工艺流程、运行方式、应用范围和运行费用,并重点介绍了其强化手段.已有的土壤生物修复技术受环境条件限制较大,很难在短时间内达到修复目的,生物泥浆反应器作为一种高效的土壤生物修复技术在高浓度、难降解有机物污染土壤的快速修复处理中具有良好的研究开发价值和广阔的应用前景.     

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。     

淋洗法修复铬渣污染场地实验研究

铬渣污染场地已经列为我国土壤污染重点治理对象,急需修复铬渣污染土壤的关键技术。本文通过室内模拟实验,采用振荡淋洗的方法研究了水、EDTA、EDDS、柠檬酸、草酸、盐酸、磷酸、环糊精和十二烷基苯磺酸钠等淋洗剂对铬渣污染场地Cr的淋洗效果,探讨了淋洗剂浓度、淋洗时间、土水比、淋洗次数等对淋洗效果的影响,并研究了不同淋洗剂复合对Cr的淋洗效果以及不同浓度柠檬酸淋洗前后重金属形态的变化。结果表明：水、EDTA、EDDS、环糊精和十二烷基苯磺酸钠对Cr的去除率较低,柠檬酸在浓度为0.5mol·L-1、土水比1：20、反应时间为24h、淋洗次数为2次的条件下可以达到最佳淋洗效果,Cr的去除率可达到82.8%;SDBS、EDTA与柠檬酸单独组合顺序或者混合淋洗,都没有增加柠檬酸对Cr的去除率。重金属形态分析表明,柠檬酸淋洗有效地改变了Cr的形态从而达到较高的修复效果。当柠檬酸浓度小于0.25mol·L-1时,对铬的去除主要以C（rⅥ）为主;当柠檬酸浓度大于0.25mol·L-1时,对铬的去除主要以C（rⅢ）为主。本文的研究结果为异位淋洗修复铬渣污染土壤提供理论依据。     

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。     

Remediation of a Magnesium‐Contaminated Soil by Chemical Amendments and Leaching

The deposition of magnesium (Mg)‐rich dust from magnesite mining activities has resulted in serious land degradation. However, the main factors limiting plant growth in Mg‐contaminated soils are unclear. Moreover, little information is available on the remediation of Mg‐contaminated soils. In this study, remediation of soils contaminated with Mg‐rich dust was investigated in a pot experiment using maize as the indicator plant. There were five treatments: (i) control; (ii) leaching; (iii) application of CaCl₂; (iv) leaching + CaCl₂ application; and (v) application of Ca(H₂PO₄)₂ · H₂O. Soil properties and growth of maize (Zea mays L.) seedlings were measured. Leaching alone significantly decreased soluble Mg concentration. Leaching + CaCl₂ application greatly increased exchangeable Ca concentration and decreased soil pH by 0·3 units. Application of CaCl₂ alone increased soluble Mg concentration sharply, which directly inhibited the germination of maize seeds. Application of Ca(H₂PO₄)₂ · H₂O significantly increased the concentrations of exchangeable Ca and available phosphorus and decreased soil pH by 1·7 units. The biomass of maize seedlings increased in the order of control = leaching < leaching + CaCl₂ < < Ca(H₂PO₄)₂ · H₂O. These results suggested that the plant growth in Mg‐contaminated soils was limited primarily by Ca deficiency and secondarily by high soil pH when exchangeable Ca was sufficient. High soil pH suppressed plant growth probably mainly by inhibiting phosphate uptake from the soil. Applying acid Ca salt with low solubility is an attractive option for the remediation of Mg‐contaminated soils. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

Remediation of a Sandy Soil Contaminated with Cadmium,Nickel, and Zinc using an Insoluble Polyacrylate Polymer

Abstract

This study was carried out to investigate whether an insoluble polyacrylate polymer could be used to remediate a sandy soil contaminated with cadmium (Cd) (30 and 60 mg Cd kg^?1 of soil), nickel (Ni) (50 and 100 mg Ni kg^?1 of soil), zinc (Zn) (250 and 400 mg Zn kg^?1 of soil), or the three elements together (30 mg Cd, 50 mg Ni, and 250 mg Zn kg^?1 of soil). Growth of perennial ryegrass was stimulated in the polymer‐amended soil contaminated with the greatest amounts of Ni or Zn, and when the three metals were present, compared with the unamended soil with the same levels of contamination. Shoots of plants cultivated in the amended soil had concentrations of the metals that were 24–67% of those in plants from the unamended contaminated soil. After ryegrass had been growing for 87 days, the amounts of water‐extractable metals present in the amended soil varied from 8 to 53% of those in the unamended soil. The results are consistent with soil remediation being achieved through removal of the metals from soil solution.     

膨润土对轻度镉污染土壤钝化修复效应研究

通过盆栽和大田小区试验,研究了膨润土对Cd污染土壤修复效应。结果表明,盆栽和大田条件下施用膨润土后土壤Cd交换态含量分别较对照降低了41.3%~86.1%和7.9%~24.6%,铁锰氧化物结合态(OX)和残渣态(RES)Cd含量则有所上升。水稻各部分Cd含量总体上随膨润土投加量的增加而降低,与对照相比,盆栽条件下根、茎、叶、糙米中Cd含量最大降幅分别达到46.0%、49.8%、54.2%和71.8%,大田小区条件下水稻各部分Cd含量最大降幅分别达到35.3%、48.8%、36.0%和40.9%。投加不同浓度膨润土后,水稻幼苗叶片SOD酶活性和可溶性蛋白含量在一定程度上有所促进,而POD酶活性和MDA含量则表现为明显的抑制效应(P0.05)。在盆栽和大田实验中,施用膨润土显著提高土壤过氧化氢酶活性(P0.05),与之相反,在盆栽实验中,土壤Cd蔗糖酶活性较对照处理显著降低(P0.05),降幅达44.3%~52.3%,而大田条件下各处理间差异不显著(P0.05);脲酶活性随膨润土施加量的增加呈现出先降低后增加的趋势。     

有机化工污染场地修复后的再利用风险评价

为检验污染土壤修复工程的效果,判断修复土地再利用的生态与环境风险,用人体健康风险评价法,依据土壤污染物进入人体的主要途径及可测量的参数,通过评估一块被有机物污染的场地修复前后的风险,度量了不同土地利用方式下多种土壤污染物经各种途径进入并危害人体健康的风险值及总风险。结果表明,不同土地利用方式下,苯、硝基苯、苯胺的总非致癌风险分别由修复工程实施前的4.42～46.10降低到修复后的2.50×10-3～2.61×10-2,总致癌风险则分别由3.06×10-6～7.41×10-6降低到4.75×10-7～1.19×10-6,修复后的土地适宜作为商业服务或工业用地。