生物炭对土壤重金属污染修复研究

土壤污染是我国当前面临的一项严峻的土地利用、粮食安全和生态环境问题,重金属污染由于其稳定性强、不易迁移、难以降解以及含有毒性成分等特点,严重危害土壤系统和生态系统。生物炭由于其自身比表面积、孔隙率较大以及官能团丰富等特点,对土壤重金属污染修复具有显著的效果。研究了生物炭对土壤重金属修复机理,综述了不同生物炭及改性生物炭复合材料对土壤重金属修复和改良情况,并结合实际,提出了加强针对多种重金属污染的生物炭修复技术研究和加强修复土壤重金属污染之后的土地利用研究等展望及建议。     

生物质炭对土壤重金属污染修复作用的研究进展

土壤重金属污染危害大、隐蔽性强、治理难度大和修复时间长,与农产品安全问题存在密切联系,严重影响人体健康;生物质炭具有孔隙度丰富、比表面积大的特点,可提高土壤的物理、化学和生物特性,已广泛应用于土壤重金属污染的修复。为同类研究及生物质炭在土壤重金属污染修复上的应用提供参考,介绍了生物质炭的表面结构特征,从吸附沉淀、迁移能力、改变化学形态及生物有效性和降低作物吸收量等方面概述了生物质炭对土壤重金属污染修复作用的研究进展,并展望了未来的研究方向。     

不同烟秆生物炭用量对烤烟生长及产质量的影响

[目的]研究烟秆生物炭不同施用量对烤烟生长及产质量的影响.[方法]施用不同用量的烟秆生物炭,对烤烟大田生育期、农艺性状、抗病性、经济性状、烟叶外感质量进行分析.[结果]烟秆生物炭不同用量对烤烟大田生育期、烟叶产量、质量、外感质量影响较大,以施用生物炭5025 kg/hm2烤烟农艺性状、经济性状和烟叶外观质量最优.[结论]该研究可为贵州省在烤烟生产上推广应用烟秆生物炭提供理论依据.     

不同烟秆生物质炭施用量对烤烟生长及病害发生的影响

为研究不同烟秆生物质炭施用量对高海拔烟区烤烟生长及病害发生的影响,以期明确高海拔烟区的最佳烟秆生物质炭施用量,设置了4个生物质炭施用量(A1:0 g/株,A2:80 g/株,A3:160 g/株,A4:240 g/株)处理,测定不同处理和时期下的烤烟生育期、SPAD值、农艺性状、普通花叶病、黑胫病、青枯病的发生情况.结...     

不同烟秆生物质炭施用量对烤烟生长及病害发生的影响

为研究不同烟秆生物质炭施用量对高海拔烟区烤烟生长及病害发生的影响,以期明确高海拔烟区的最佳烟秆生物质炭施用量,设置了4个生物质炭施用量(A1:0 g/株,A2:80 g/株,A3:160 g/株,A4:240 g/株)处理,测定不同处理和时期下的烤烟生育期、SPAD值、农艺性状、普通花叶病、黑胫病、青枯病的发生情况。结果表明:随着生物质炭施用量的增加,烤烟生育期逐渐延长;农艺性状指标及SPAD值呈先升高后降低的趋势,且以A3处理为最优;生物质炭并不能显著提高烟草普通花叶病抗性,但可大幅降低烟草黑胫病和青枯病的发病率及病情指数。整体而言,施用烟秆生物质炭可促进高海拔烟区烤烟烟株生长和土传病害的防控,其中以A3处理的效果最佳,而生物质炭施用对于烟草普通花叶病来讲并无显著作用。     

改性炭对重金属污染土壤修复应用研究进展

近年来,土壤重金属污染问题日益严峻,特别是受重金属污染的农业用地威胁着粮食安全,如何去除或者转化土壤中超标的重金属成为研究的热点问题,改性炭对土壤中重金属的修复受到广大学者的关注,其主要利用生物炭对重金属的吸附、固定和转化作用,降低重金属在土壤中的的流动性和毒害作用.综述了生物炭和改性炭的理化性质、对重金属污染土壤的修复机理以及改性炭对铬、镉、铅、砷、铜5种土壤重金属污染修复的效果,以期为生物炭和改性炭在重金属污染土壤中的修复提供理论依据.     

不同烟秆生物质炭施用量对烤烟产质量及土壤理化性质的影响

为研究不同烟秆生物质炭施用量对中低海拔烟区烤烟产质量及根际土壤理化性质的影响,旨在明确中低海拔烟区最佳的烟秆生物质炭施用量,并为今后开展烟秆生物质炭应用提供一定的科学依据和理论支撑.设4个生物质炭施用量(A1:0 g/株、A2:80 g/株、A3:160 g/株、A4:240 g/株)处理,测定不同处理下的农艺性状、经...     

不同烟秆生物质炭施用量对烤烟产质量及土壤理化性质的影响

为研究不同烟秆生物质炭施用量对中低海拔烟区烤烟产质量及根际土壤理化性质的影响,旨在明确中低海拔烟区最佳的烟秆生物质炭施用量,并为今后开展烟秆生物质炭应用提供一定的科学依据和理论支撑。设4个生物质炭施用量(A1:0 g/株、A2:80 g/株、A3:160 g/株、A4:240 g/株)处理,测定不同处理下的农艺性状、经济性状、外观质量、化学成分、土壤理化性质等指标。结果表明:A3处理的株高和产量最高,而A2处理的茎围、最大叶长、最大叶宽、均价、产值和中上等烟比例则最优,且A2处理对优化烤后烟叶外观质量和化学成分效果最为显著。另外,A3处理可提高根际土壤全氮含量,A2处理对全磷、速效氮和速效磷含量方面促进作用明显,A2、A3处理均有较高的全钾含量,但施用生物质炭对根际土壤速效钾含量无显著促进作用。综上,80 g/株的烟秆生物质炭施用对中低海拔烟区烤烟产质量、根际土壤理化性质的改良效果最好。     

烟秆生物质炭基肥对连作烤烟生长及质量的影响

研究烟秆生物质炭基肥对连作烤烟生长及产质量的影响,进一步明确烟秆生物质炭基肥最佳施用量,为今后科学利用烟秆生物质炭基肥缓解连作障碍提供理论依据。本研究采用大田试验法,以不施烟秆生物质炭基肥为对照(CK),设置3个烟秆生物质炭基肥用量处理,分别为300 g/株(T1)、500 g/株(T2)、600 g/株(T3),调查分析不同处理下烤烟生育期、农艺性状、常见病害发生情况及烤后烟叶化学成分。结果表明：施用烟秆生物质炭基肥可延长烤烟生育期,尤其在团棵期和现蕾期表现较为明显,T3处理生育期最长;其对烤烟株高、茎围、最大叶长叶宽均有显著促进作用,对烤烟有效叶片数影响不大。施用烟秆生物质炭基肥还对烟草花叶病和黑胫病产生抑制作用,显著降低这两种病害的发病率,以T2处理抑制效果最佳。在烤后烟叶外观质量方面,对照身份稍薄、油分欠佳,而施用烟秆生物质炭基肥可使烟叶组织明显疏松有弹性、油分足,外观质量分值高,其中T2处理总评分最高。在烤后烟叶化学成分方面,施用该炭基肥可提高烟叶的总氮、总糖、钾、还原糖含量和糖碱比值,使烟叶化学成分协调,以T2处理效果最佳。随该炭基肥施用量增加,烤后烟叶产量、产值及中上等烟...     

添加生物质炭改良剂对土壤-烟草中重金属含量的影响

以贵州省遵义市务川县涪洋镇前进村科技园和湄潭县茅坪镇烤烟区土壤、烟叶为研究对象,选择生物质炭和生物质炭基肥作为改良剂,探究其对不同部位烟叶及对应土壤中As、Cd、Cr、Pb的削减效果。试验设置生物质炭（6000 kg·hm^-2）和生物质炭基肥处理（6000 kg·hm^-2）,以常规施肥处理为对照,分析添加生物质炭和生物质炭基肥对植烟土壤中重金属含量的影响。结果表明,与对照处理相比,生物质炭处理显著降低两试验点烟地土壤中As（务川：15.21%~31.71%;湄潭：13.9%~25.3%）和Pb（务川：15.37%~33.33%;湄潭：9.83%~20.7%）含量（P<0.05）,而对务川土壤中Cd含量及湄潭土壤中Cr含量无显著削减效果;同时显著降低两试验点烟叶中As（务川：中部和上部叶未检出;湄潭：中部和上部叶未检出）、Cd（务川：32.5%~41.2%;湄潭：64.0%~73.2%）、Cr（务川：8.33%~50.4%;湄潭：25.6%~62.5%）和Pb（务川：10.1%~69.8%;湄潭：19.6%~83.5%）含量（P<0.05）。生物质炭基肥处理显著降低务川试验点烟地土壤中As（11.5%~24.2%）、Cd（10.0%~33.3%）、Cr（11.0%~26.4%）和Pb（4.21%~26.1%）含量（P<0.05）,但对湄潭试验点烟地土壤中Cd含量影响并不显著;对务川试验点烟叶中Cd和Cr含量以及湄潭试验点烟叶中Pb含量无显著影响。各重金属元素主要累积在下部叶中,而上部叶累积较少。综上所述,添加生物质炭和生物质炭基肥能够显著降低两试验点土壤中As和Pb含量;生物质炭处理同时能够显著降低两试验点对应烟叶中As、Cd、Cr和Pb含量,且效果优于生物质炭基肥。     

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     

盐土植物提取修复重金属污染盐土研究进展

土壤盐渍化和重金属污染已成为世界性的环境问题,世界众多地区同时受到高浓度可溶性盐和重金属污染,其对人体健康构成严重威胁,盐土的重金属污染问题引起人们的广泛关注。与甜土植物相比,盐土植物可在含有高浓度Na+和Cl-的盐土中生存甚至旺盛生长,因此更利于植物修复盐土重金属污染。近年来,国内外众多学者相继开展了盐土植物修复重金属污染盐土的研究,一系列重要研究成果被报道,鉴于有关盐土植物提取修复重金属污染盐土的综述尚罕见报道,综述了盐土植物对盐和重金属胁迫的耐性机理、植物提取修复潜力及其影响因素的最新研究进展,并对盐土植物提取修复的可行性、植物修复效率、局限性和挑战进行了深入讨论,对未来研究方向进行了展望。以期为今后盐土植物提取修复盐土重金属污染提供有益参考。     

植物修复重金属污染土壤的研究进展

介绍了重金属污染土壤植物修复的概念，回顾了国内外植物修复金属污染土壤的发展状况，初步探讨了植物对重金属污染土壤的修复机理，并提出了植物修复未来的发展趋势。     

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。     

大理植烟土壤养分含量及其对烟叶生产的适宜性

为探明大理烟区主要植烟土壤的肥力及旱地、水田肥力的差异,对大理烟区12个县、市植烟土壤的pH、有机质、速效氮、速效磷、速效钾含量进行了研究。结果表明:研究区内大部分植烟土壤酸碱适中,有机质分布较均匀,速效氮、速效磷含量普遍较高,应合理控施氮肥和磷肥;速效氮含量以大理市最高(121.29 mg/kg),漾濞县最低(73.73 mg/kg);速效磷含量以洱源县最高(90.99 mg/kg),剑川县最低(38.86 mg/kg),但各地区差异均不显著;速效钾含量以洱源县最高(225.82 mg/kg),大理市最低(107.18 mg/kg),差异显著;大理市植烟土壤速效钾含量均偏低,剑川县、弥渡县、南涧县、祥云县和云龙县各有75%、87.5%、44.44%、44.44%、66.67%的植烟土壤速效钾含量偏低,需合理增施钾肥,洱源县和巍山县各有66.67%的植烟土壤速效钾含量偏高,需控制施用钾肥;大理烟区35.6%的植烟旱地和51.4%的植烟水田速效钾含量偏低;植烟水田供氮、磷能力较强,旱地供钾能力较强;植烟水田肥力变异程度较旱地小,需合理控施氮肥和磷肥,增施钾肥。     

纳米羟基磷灰石钝化修复重金属污染土壤的稳定性研究

为评估纳米羟基磷灰石(Nano-hydroxyapatite,NAP)钝化修复重金属污染土壤的稳定性,采用一次性添加不同用量(0.5%、1%、2%,W/W)的NAP进行水稻盆栽试验,研究了一年和三年后土壤性质、有效态重金属(Cd、Cu、Zn、Pb)含量和水稻体内重金属含量的变化。结果表明:不同NAP施用量下土壤p H值在第一年和第三年分别显著提高了0.71~1.24和0.60~1.16,年际间p H提高幅度的差异较小,表现出较好的稳定性;第三年土壤中有效态Cd、Cu和Zn含量与对照相比降幅(62.7%~96.5%)要显著低于第一年(66.6%~98.4%),而有效态Pb含量的降幅(百分比)则略有提高,表明随着时间的延长,NAP固定土壤Cd、Cu和Zn含量的能力有所减弱,而对Pb的固定能力有所增强。添加NAP显著降低了水稻根中的重金属含量和糙米中Cd含量,糙米中的Pb、Cu和Zn含量也有所降低。糙米中重金属含量与土壤中有效态重金属含量呈正相关关系,表明NAP通过降低土壤有效态重金属来降低重金属在水稻籽粒中的累积。     

植物修复重金属污染土壤的机理及其应用前景

介绍了重金属污染土壤的传统治理方法,论述了重金属污染土壤植物修复的机理及其近年来的研究进展,提出了植物修复技术在今后的应用前景.     

生物炭对烤烟生长、根际土壤性质及叶片重金属含量的影响

【目的】研究生物炭对烤烟生长、根际土壤性质及叶片重金属含量的影响,为生物炭的烟田施用提供理论依据。【方法】采用盆栽试验,设烟杆生物炭用量(生物炭/(土+生物炭)×100%)分别为0%(对照),0.1%,0.5%,1%,2%,3%6个处理,依次记为B0、B0.1、B0.5、B1、B2、B3,研究不同用量生物炭对烤烟生长、烟草根际土壤理化性质及烟叶重金属含量的影响,并分析烤烟生长指标、烟草根际土壤理化性质及烟叶重金属含量三者之间的相关关系。【结果】与B0处理相比,生物炭处理还苗期烟草的叶片数无显著变化,但烟草的株高、最大叶面积均增加;生物炭处理提高了团棵期烟草的叶片数、株高、最大叶面积、地上和根干质量。施用生物炭后,还苗期和团棵期烟叶的叶绿素含量总体均降低。与B0处理相比,生物炭处理明显影响了烤烟根际土壤的理化性质,其中土壤体积质量降低,土壤pH以及有机碳、全氮含量增加,全磷含量降低。此外,与B0处理相比,生物炭处理烟草根际土壤硝态氮和速效磷含量均降低;铵态氮含量总体无显著变化;B1、B2和B3处理烟草根际土壤的速效钾含量均增加,其余处理无显著变化。与B0处理相比,生物炭处理总体降低了烟叶中重金属Pb、Cd、Cu和Zn的含量。【结论】施用生物炭促进了烤烟的生长,影响了土壤理化性质,减少叶片中重金属含量,本试验条件下生物炭用量为0.1%和1%时效果较佳。     

重金属污染耕地农业安全利用研究进展与展望

日益加剧的土壤重金属污染问题是目前严重制约我国农业可持续稳健发展的重要因子。如何实现区域性大面积的重金属污染耕地农业安全利用,已成为全球农业环境科学研究领域的难题与热点。中国科学院亚热带农业生态研究所自2006年起,将其该领域的研究重点聚焦在以镉为代表的重金属污染耕地农业安全利用方面,按照"摸清家底、因地制宜、分区治理、科学施策"的总体思路和"边生产、边治理、边修复"的技术路径,系统地开展了重金属污染动态长期定位监测与典型重金属污染地区详查、重金属低积累型与强耐性的农作物主栽品种筛选、削减农作物重金属积累的农艺调控、阻控农作物重金属吸收的原位钝化,以及替代种植作物的耐受性及其修复潜力等研究,初步探明了湖南耕地环境和其主要农产品重金属污染的现状、成因与发展趋势,筛选出了一批适于不同污染程度耕地种植的农作物主栽品种供应急性应用,明确了肥水管理、叶面阻控、秸秆离田等农艺调控措施削减农作物重金属积累,和施用炉渣、生石灰、海泡石、农作废弃物生物质炭、腐植酸矿粉等单一物料及其复配制剂钝化土壤重金属的效果,阐明了以苎麻为代表的麻类作物对镉等重金属的耐受性及其修复潜力与机理,确立了南方稻田土壤有效态镉及镉污染稻田钝化效果评价的提取方法,构建了一套较完整的以"轻度污染农艺调控-中度污染钝化降活-重度污染断链改制"为核心的重金属污染耕地农业安全利用综合技术与多种实用模式,并在典型污染地区建成了"重金属污染耕地农业安全利用技术研究开放平台"和多处新技术新产品的中试基地,产生了巨大的社会反响。