镉在土壤中释放的动力学特征研究

采用间歇法研究了镉在不同土壤中释放的动力学特征。结果表明，酸性土壤镉释放速率大于石灰性土壤；随温度升高，石灰性土壤镉平均释放速率下降，而酸性土壤镉平均释放速率增加；不同温度下土壤镉释放速率V与时间t最优模型为lnV=A Bt；不同土壤镉释放量S与时间t的较优模型为lnS=A k/t。     

土壤可溶性有机态氮的释放动力学研究

本文研究了化学诱导下荷兰8个土样可溶性有机态氮的释放动力学。结果表明,土壤可溶性有机态氮的释放符合一级动力学方程 N_t=N_o(1-e~(-kt)),N_o 和土壤有机碳、全氮无明显相关性,但与0.01mol/L CaCl_2提取的可溶性有机氮相关密切。N_o 可能反映了土壤的本质属性,有助于评价土壤有效性氮素水平。     

不同温度下镉在典型农田土壤中的吸附动力学特征

吸附反应是重金属进入土壤后发生的重要过程,其直接影响着重金属的生物有效性。以我国12种典型农田土壤为实验材料,采用批次平衡法研究了镉在土壤中的吸附动力学特征,并采用动力学方程进行拟合。结果表明,在高、低两个温度条件下,镉在土壤中的吸附均存在两个不同的反应阶段,即快速吸附反应和慢速吸附反应阶段。25℃时,反应开始5min内的吸附量可达最大吸附量的72.69%以上,至0.5h时可达83.76%以上;40℃时分别可达最大吸附量的77.50%和87.02%。其中,快速吸附反应以化学吸附为主,慢速吸附反应则以物理吸附为主,以化学吸附为主的快速反应又主导着整个反应过程。不同类型农田土壤对镉的吸附动力学模型以Elovich模型较优。碱性土壤吸附速率和吸附量都高于酸性土壤,温度的升高也会促进土壤对镉的吸附速率和吸附量。pH是影响镉吸附速率的主要因子。     

镉对土壤脲酶动力学特征的影响

采用室内模拟培养的方法,对镉污染土壤脲酶动力学特征进行了研究.结果表明:脲酶活性随着培养时间的增加而降低,并在第6天达到最大抑制率;同一培养时间内,随着镉浓度的增加,土壤脲酶活性呈现降低的趋势;两种模型拟合结果表明,模型y=c(1+ax)/(1+bx)拟合效果较好,说明镉对土壤脲酶活性的抑制为部分抑制;随着镉浓度的增加,Km值不变,Vmax和Vmax/Km呈降低趋势,说明镉对土壤脲酶的作用为非竞争型抑制,即抑制作用为部分非竞争型抑制.     

陕西几种土壤非交换钾释放动力学研究

采用Ｈ饱和树脂吸收法研究了陕西６种土壤非交换钾释放的动力学性质。结果表明：①黄土性土壤非交换钾释放量和释放速度与风砂土类似,远高于暗棕壤,②供试土壤不同时段的非交换钾释放速度为不同,０－７２ｈ的释放速度远大于７２－９１２ｈ的钾释放速度 ;③供试土壤非交换钾释放过程在９１２ｈ内用直线方程描述拟合最好;④供试土壤非交换钾释放速度常数Ｂ主要决定于粘粒与缓效钾含量。     

低分子量有机酸对土壤钾释放的动力学分析

[目的]充分利用土壤矿物态钾,提高土壤供钾能力。[方法]研究低分子量有机酸乙酸、乳酸、苹果酸、柠檬酸、草酸对土壤钾释放的影响。[结果]土壤钾释放分为快速释放(0~100 h)和稳定释放(100 h后)2个阶段,其中快速释放阶段的钾释放速度快,单位释放量大,持续时间较短;稳定释放阶段的钾释放较慢,单位时间钾释放量较小,持续时间长。土壤钾释放动态曲线接近对数方程和幂函数方程,拟合效果较好,与抛物线方程拟合效果较差。[结论]有机酸活化土壤钾能力从大到小依次为草酸、柠檬酸、苹果酸、乙酸、乳酸。     

陕西几种土壤非交换钾释放动力学研究

采用Ｈ饱和树脂吸收法研究了陕西６种土壤非交换钾释放的动力学性质。结果表明：①黄土性土壤非交换钾释放量和释放速度与风砂土类似,远高于暗棕壤;②供试土壤不同时段的非交换钾释放速度不同,０～７２ｈ的释放速度远大于７２～９１２ｈ的钾释放速度;③供试土壤非交换钾释放过程在９１２ｈ内用直线方程描述拟合最好;④供试土壤非交换钾释放速率常数Ｂ主要决定于粘粒与缓效钾含量。常数Ｂ和非交换钾释放速度Ｖ可用于土壤供钾能力评价。     

水库底泥中镉释放影响因素及释放规律试验研究

[目的]研究水库底泥中镉的释放影响因素和规律。[方法]通过模拟试验,研究水动力等物理因素及水环境化学条件对珠江某水库底泥中Cd释放量的影响,探讨底泥中Cd的释放规律。[结果]在相同水深处,底泥中Cd释放量随Cd污染浓度的增大而逐渐增加。随着水深的增加,不同Cd污染浓度底泥中Cd释放量增大。随着流速的增大,底泥中Cd释放量增加,且释放量较大。0.115 m/s流速下的Cd释放量几乎是0.105 m/s流速下的1倍。随着泥沙粒径的增大,底泥中Cd释放量增加。Elovich方程等6个方程可较好地描述该水库底泥中镉释放的动力学规律,且二级反应动力学方程的拟合效果最好。[结论]水库底泥中Cd释放量随Cd污染程度和流速的增大而增加。     

镉在东北地区4种土壤中的吸附动力学

吸附是外源重金属进入土壤后首先发生的最重要的过程,直接影响着重金属的生物可利用性.作者采用间歇法研究了不同重金属镉浓度时,镉在东北地区4种农业土壤黑土、盐碱土、暗棕壤和草甸白浆土上的吸附动力学特征,并采用常用的动力学方程进行拟合.研究结果表明,Cd在东北地区4种土壤上的吸附动力学过程分为两个阶段:开始的快速反应阶段和经过一段时间后的慢速反应阶段,低浓度下Cd达到吸附平衡的时间更短;黑土和盐碱土吸附速率、吸附量都要高于草甸白浆土和暗棕壤,这在初始Cd 1.6 mg/L时表现的更加明显,这与黑土高有机质含量、盐碱土的粘粒较多、pH高有直接关系.通过非线性拟合的方法获取了适宜描述Cd在东北地区土壤上吸附动力学特征的最优化模型,综合来看,指数方程和指数函数方程比较适宜于描4种土壤对Cd的吸附动力学特征.     

硼污染土壤中硼释放特征及无机离子对其释放的影响

采用连续液流法研究了硼污染土壤中硼的释放动力学过程,并采用振荡平衡法就无机离子对硼释放的影响进行了研究.结果表明,(1)供试土壤硼的累计释放量随时间的延长而增大,累计释放量与全硼含量相关性不显著,而与土壤有效硼含量呈显著正相关.(2)准二级动力学方程是描述土壤硼释放动力学过程的最佳方程.(3)供试土壤各时段硼平均释放速率的自然对数与时间呈极显著的线性相关性,随时间延长反应速率不断下降.释放速率有阶段性特点,可分为快速反应阶段、中速反应和慢速反应三个阶段,释放的硼90%以上来自前两个阶段.(4)无机离子对供试土壤中硼表现出不同的释放能力,对释放量影响的大小顺序依次为:Cl->SO2-4>CO2-3,Na+>Ca2+.     

硅对不同pH水田土壤吸附-解吸镉的影响

为探讨硅对土壤镉吸附解吸特征的影响,在中和硅酸钠碱性和消除钠离子影响的基础上,进行了不同硅浓度下土壤对镉的等温吸附-解吸试验。结果表明:在试验条件下,Freundlich模型可更好地描述不同硅浓度下2种土壤对镉的吸附-解吸特征;随着加硅量的增加,碱性土壤吸附镉的数量逐渐降低,酸性土壤吸附镉的数量逐渐增加。加硅使碱性土壤方程的k值变小、n值变大,降低了镉的吸附容量却增大了吸附强度;酸性土壤方程的k值变大、n值变小,增加了镉的吸附容量却降低了吸附强度。2种土壤镉的解吸量均随着加硅量的增加而降低,加硅使滞后系数(Δk+Δn)增大,加剧了吸附-解吸过程中的滞后效应。     

岩溶区土壤镉生物有效性影响因素研究

为研究岩溶区土壤镉生物有效性的影响机制,以广西碳酸盐岩区土壤垂直剖面、水稻子实与根系土协同样品为基础,讨论了土壤pH、有机质含量、黏土矿物含量、碳酸盐含量对土壤镉生物有效性的影响。结果表明,pH、有机质、黏土矿物主要对镉的吸附产生影响,其对镉生物有效性的影响程度由强到弱依次为pH、黏土矿物、有机质,碳酸盐的作用则主要体现为对土壤酸化的缓冲。总体而言,广西岩溶发育强烈,土壤中不断形成表生条件下稳定的新生黏土矿物,加之岩溶区土壤丰富的碳酸盐与有机质,都对该地区碳酸盐岩母质土壤中镉的固定较为有利,但防止土壤酸化是防控其土壤镉污染风险的首要措施。     

耐镉细菌与土壤胶体作用对镉形态的影响

【目的】探讨耐镉细菌对红壤、赤红壤和棕色石灰土3类型土壤胶体镉吸附性能的影响及细菌—土壤胶体复合体上所吸附镉形态的变化,为重金属污染土壤的生物修复提供理论依据。【方法】从矿区镉污染土壤中筛选分离出一株耐镉细菌,同时提取红壤、赤红壤和棕色石灰土3种土壤胶体,研究接种耐镉细菌后3种土壤胶体吸附镉的变化及细菌—土壤胶体复合体上所吸附镉形态的变化。【结果】接种耐镉细菌能提高3种土壤胶体对镉的吸附,以红壤有机—无机复合胶体的提高幅度最大;接种耐镉细菌使3种类型土壤胶体上弱酸可溶态和残渣态的镉含量降低,而可还原态和可氧化态含量则提高。接菌后,红壤胶体和赤红壤（自然土）无机胶体上不同形态镉含量为残渣态〉可还原态〉弱酸可溶态〉可氧化态,而赤红壤（耕作土）胶体和棕色石灰土胶体则为可还原态〉残渣态〉弱酸可溶态〉可氧化态。【结论】接种耐镉细菌能促进土壤胶体上镉形态由无效态向有效态转化,提高镉的有效性。     

黄土高原沟壑区宅基地复垦土壤酶动力学研究

【目的】研究不同培肥措施对宅基地复垦土壤酶动力学特征的影响,探讨适宜农村闲置宅基地复垦的培肥模式。【方法】在位于黄土高原沟壑区的长武县,采用田间试验,设置不施肥以及施用化肥、有机复合肥、有机复合肥+菌肥、有机肥、有机肥+菌肥共6个处理,分析不同培肥措施下复垦土壤转化酶、脲酶、碱性磷酸酶的动力学参数(米氏常数(Km)、最大反应速度(Vmax)和Vmax/Km)的变化特征。【结果】复垦培肥后,化肥处理降低了土壤脲酶Vmax及磷酸酶的Vmax、Vmax/Km值,有机复合肥处理降低了土壤脲酶的Vmax/Km值,有机复合肥+菌肥处理降低了土壤脲酶及磷酸酶的Vmax、Vmax/Km值,有机肥+菌肥和有机肥处理均较大幅度地提高了土壤脲酶、磷酸酶、转化酶的Vmax、Vmax/Km值。相关性分析和主成分分析表明,转化酶Vmax,脲酶Km、Vmax和磷酸酶Vmax可用于评价土壤肥力水平的高低。【结论】有机肥单施或与菌肥配施是黄土高原沟壑区宅基地复垦较为适宜的培肥方式。     

施锰微肥对镉污染土壤中玉米生长及镉吸收分配的影响

为定量研究锰(Mn)对镉(Cd)污染土壤的修复效果,以低(5 mg·kg~(-1))和高(10 mg·kg~(-1))Cd污染棕壤为供试土壤,通过盆栽培养试验,研究施加不同浓度的MnSO4(20、200、2 000 mg·kg~(-1))对土壤Cd形态、玉米生长和体内Cd吸收、Cd亚细胞分布的影响。结果表明:施Mn可以显著改变土壤中Cd的赋存形态,与对照(未施加Mn)相比,土壤可交换态Cd含量降低了4.75%～30.81%,且随着Cd浓度的增加,可交换态Cd降低比例逐渐增大。适量的Mn(20、200 mg·kg~(-1))可以促进玉米根系的生长,提高玉米各部位生物量,增产11.42%～17.51%,但过量的Mn(2 000 mg·kg~(-1))则会对玉米产生一定的毒害作用,导致减产。Mn降低了土壤中Cd的生物有效性,从而抑制玉米对Cd的吸收,籽粒Cd含量在低Cd污染土壤中降低了46.15%～53.85%,在高Cd污染土壤中降低了38.37%～52.33%。同时Mn增加了细胞壁对Cd的沉积和液泡区隔化作用,促进Cd在根部的固持,从而降低其向地上部转运。研究表明,Mn的施加对低Cd污染土壤的钝化效果优于高Cd污染土壤,适量的Mn更有助于玉米的生长发育以及降低玉米体内的Cd含量。     

不同土壤调理剂对镉污染水稻田控镉效应研究

选用森美思纳米陶瓷材料、楚戈、袁梦牌土壤调理剂、土调1号、改性海泡石五种土壤重金属调理剂,分别在湖南湘潭、湖北大冶、广东韶关、广西河池受重金属镉(Cd)污染水稻田开展大田控镉试验,探讨五种调理剂对不同类型土壤中Cd有效态含量、土壤p H值及稻米Cd含量的影响,结果表明:Cd污染稻田土加入不同土壤调理剂后,土壤p H值提高了0.54~2.06个单位,土壤有效态Cd含量显著降低(P0.05),与对照处理相比,有效态Cd含量下降11.4%~31.8%;施用土壤调理剂,可有效降低稻米Cd含量,与对照相比,森美思纳米陶瓷材料处理中稻米Cd降低了17.1%~44.2%,楚戈处理中降低了14.3%~66.1%,袁梦牌土壤调理剂处理中降低了43.6%~76.8%,土调1号处理中降低了18.2%~80.8%,改性海泡石处理中降低了72.2%~82.7%;施用五种土壤调理剂后水稻产量均未显著减少。     

镉在红壤中的吸附特征

作者研究了４种红壤中镉的吸附特征．结果表明：镉离子（Ｃｄ２＋）扩散系数Ｄｉ在５．６×１０－８～９．３×１０－７ｃｍ２／ｓ;比较单、双表面Ｌａｎｇｍｕｉｒ方程的参数,发现４种土壤的高能位的吸附常数远远大于低能位的吸附常数,高能位的最大吸附量ｂ１明显小于低能位的最大吸附量ｂ２,即Ｃｄ２＋被土壤吸附是以低能位为主,这导致在土水体系中的高度迁移性．     

土壤酸碱度对水稻生长及稻米镉含量的影响

以5个早稻品种、4个晚稻品种为研究材料,通过盆栽试验研究了不同酸碱度土壤水稻生长发育及稻米镉积累规律。结果表明:品种、土壤pH值及二者交互作用对水稻农艺性状及产量的影响均达到显著水平(P0.05),土壤pH值影响最大;单株产量下降的主要原因为每穗实粒数和结实率下降。早稻品种、土壤pH值及二者交互作用对精米镉含量的影响均达到极显著水平(P0.01),土壤pH值的影响最大;精米镉含量在晚稻品种间存在极显著差异(P0.01),并受土壤pH值的影响,但土壤pH值和品种交互作用的影响未达到显著水平(P0.05)。精米镉富集系数在水稻品种类型之间存在显著差异(P0.05),由高到低为超级杂交稻、常规稻、杂交稻,生育类型不存在主效应(P0.05)。精米镉含量与株高、单株产量极显著相关(P0.01),相关系数分别为0.412、0.371,与穗长、每穗实粒数、千粒重和结实率相关性不显著(P0.05)。在土壤pH值4.0~8.0范围内,精米镉含量与移栽前土壤有效镉含量极显著相关(P0.01),相关系数为0.710。     

土壤和茎基部镉含量对稻米镉污染风险的影响

为了探讨影响稻米镉(Cd)污染风险的关键因素,通过分析土壤总Cd和有效态Cd含量在不同海拔高度和季节间的变化,对降低稻米Cd超标风险的科学分类方法进行了比较研究。结果表明,海拔高度、水稻生长季节和深层土壤Cd含量等因素对耕层土壤Cd污染程度均有显著影响,低海拔地区的土壤Cd含量显著高于高海拔地区。深层土壤(40~60 cm)的Cd含量比较稳定(0.11~0.60 mg·kg^-1),耕层土壤(0~20 cm)Cd含量波动很大(0.22~1.78 mg·kg^-1)。耕层土壤Cd总量和有效态Cd含量高度线性相关,但对低Cd稻米(Cd≤0.2 mg·kg^-1)的分布频率没有显著影响。随着土壤Cd含量的增加,中Cd稻米(0.2 mg·kg^-10.8 mg·kg^-1)的发生率显著增加,导致稻米的超标风险急剧增加。在海拔高度为26~90m的平原和岗地,稻米Cd含量和产地的海拔高度显著负相关,低海拔地区有效态Cd含量明显高于相邻的高海拔地区。根系和茎基部的Cd含量与稻米的Cd含量显著正相关,当茎基部Cd含量<4.0 mg·kg^-1时,稻米Cd超过0.4 mg·kg^-1的样点数为8.8%,全部样点的稻米Cd平均值为0.20 mg·kg^-1。当茎基Cd含量>9.0 mg·kg^-1时,稻米Cd含量几乎都在0.8 mg·kg^-1以上。由此可见,以容易受农事活动和生态因素影响的耕层土壤Cd含量为依据对水稻产区进行分类,不能有效控制稻米Cd含量超过0.2 mg·kg^-1的风险;以茎基Cd含量为依据进行稻田分类,可以有效降低稻米Cd超标的风险。     

改良剂对镉污染土壤上小白菜镉积累转运及生理特性的影响

为了缓解土壤镉污染对小白菜的胁迫,以园林绿色废弃物堆肥、生物炭和腐植酸为复合改良剂,研究了不同改良剂添加量对土壤理化性状、小白菜生物量、镉积累转运、叶片色素含量和生理特性的影响。结果表明：随着改良剂施用量的增加,土壤pH值、EC值和有机质含量增加,土壤有效态镉含量降低。施用改良剂后,小白菜根和叶的生物量分别提高了46%~53%和30%~64%。改良剂添加显著降低了小白菜根和叶中镉含量,同时根和叶的富集系数（BAF）分别降低了12%~30%和34%~49%,转运系数（TF）显著低于对照,但仍大于1。改良剂施用显著提高了小白菜叶片中的叶绿素a、叶绿素（a+b）和类胡萝卜素含量。小白菜的丙二醛（MDA）含量、超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化物酶（POD）活性、脯氨酸含量等抗逆性指标明显降低。研究表明,改良剂施用改善土壤理化性状,提高小白菜生物量和叶片色素含量,降低抗逆性指标,同时显著降低小白菜对镉的积累转运。