运用两阶段吸附模型探讨SDBS的吸附-解吸过程及其机理

表面活性剂是一种重要的精细化工品,素有“工业味精”之称,具有起泡、洗涤、增溶等作用,广泛应用于工业、农业、环保等领域。据统计,全球表面活性剂的使用量自1992年以来一直以3%的年增长率增长,预测到2050年可增长到1.2×108t a-1,而且     

含铁材料和稀土材料对矿区土壤As的固定效果

通过分析添加含铁材料（Fe2O3、Fe2（SO4）3）和稀土材料（CeCl3、LaCl3）后矿区污染土壤中交换态砷（As）含量和土壤pH值的变化规律,研究这2类材料对矿区土壤As的固定效果以及对土壤性质的影响。结果表明,Fe2O3对As固定效果不明显,当Fe2O3最大添加量为8g/kg（分别按Fe计）时,土壤中交换态As含量仅降低了3.81%,其他3种材料在本试验条件下表现出良好的效果,其中Fe2（SO4）3和LaCl3固定As的效果相当,CeCl3次之。当这3种材料的添加量分别为2,4,8g/kg（按Fe、La、Ce计）时,土壤交换态As含量无法检出。对土壤pH的测定发现,Fe2O3对土壤pH几乎没有影响,其他3种材料都不同程度降低了土壤pH,Fe2（SO4）3对土壤的酸化尤为明显,CeCl3和LaCl3对土壤的酸化强度相当。     

酸沉降与我国南方森林土壤的酸化

通过模拟酸沉降土壤连续浸泡试验,研究了我国南方5种森林土壤的酸化过程,并讨论了影响土壤酸化的几个因素。结果表明,土壤对酸沉降H+的中和能力,对酸沉降阴离子(SO2-4和NO-3)的吸附,土壤阳离子(Ca2+,Mg2+等盐基离子以及Al3+)的风化,土壤pH和BS的变化,都在土壤酸化过程中有着重要作用。同时,酸沉降的酸度(pH值)是决定土壤酸化的主要因素,而酸沉降中高含量的盐基离子可能缓解土壤的酸化过程。结合土壤本身物理化学基本特性可以得知,福建土壤对酸沉降引起的酸化最为敏感;江西、湖南土壤次之;重庆土壤的酸化敏感性较弱;而贵州土壤对酸沉降不太敏感。     

郴州尾矿区不同油菜品种对重金属吸收积累特性的比较

油菜因具有生长快速、生物量较高、且对重金属有较强的耐性及吸收积累能力的特点,常用来修复土壤重金属污染。本试验在湖南郴州某尾矿区受重金属复合污染的农田,种植芥菜型油菜 (BJ) 、甘蓝型油菜 (BL) 、加拿大甘蓝型油菜 (CBL) 和本地油菜 (LR) 4个品种,对比不同品种油菜对重金属的吸收积累情况。结果表明:Pb 主要积累在油菜的根部,Cu、Zn、Cd 在油菜的根、叶中的积累浓度都很高,而茎和果实中的重金属含量很低;油菜叶对重金属的积累浓度表现为:Zn >Cu >Pb >Cd,根对重金属的吸收积累量的顺序为:Pb >Zn >Cu >Cd;重金属在不同品种油菜间的吸收积累及转运情况存在差异性显著,地上部分 (叶) 的富集能力表现为:Cu:BJ≥LR >BL >CBL,Zn:BL >CBL >BJ >LR,Pb:BJ≈LR >BL≈CBL,Cd:BL >CBL >BJ >LR;重金属从茎秆转移到叶片转运系数 (Tsl) 为:Cu:LR >BJ≈CBL >BL,Zn: BL >LR >BJ >CBL,Pb:BJ >CBL≈LR >BL,Cd:BJ >BL >CBL >LR。总的来说,芥菜型油菜适合Cu、Pb 污染的土壤;甘蓝型油菜对Zn、Cd 的吸收积累效果最好,非常适合用来修复重金属复合污染的土壤。     

3种提取剂对不同类型土壤重金属的提取效果

为了研究不同提取剂对不同类型土壤重金属的提取效果,选用3种提取剂(DTPA、HCl、EDTA)提取2种母质（红壤、紫色土）发育的稻田土壤（黄泥田、紫泥田）重金属Zn、Pb、Cd和Cu的含量,比较它们的提取效果。结果表明,提取剂的提取量和提取率大小有明显差异。DTPA提取Zn、Pb、Cd、Cu的含量均值分别为135.88、167.20、5.09、17.63 mg/kg;HCl提取Zn、Pb、Cd、Cu的含量均值分别为244.79、299.97、7.74、28.75 mg/kg;EDTA提取Zn、Pb、Cd、Cu的含量均值分别为220.31、490.33、7.22、35.46 mg/kg。3种提取剂对重金属Zn、Cd提取量大小为HCl>EDTA>DTPA,对Pb、Cu提取量大小为EDTA>HCl>DTPA。从元素的提取率看,除黄泥田DTPA提取为Cd>Cu>Pb>Zn外,一般均为Cd>Pb> Cu>Zn。就不同土壤类型而言,黄泥田重金属提取率大小均为EDTA>HCl>DTPA;紫泥田Zn、Cd提取率大小为HCl>EDTA>DTPA,而Pb、Cu为EDTA>HCl>DTPA。黄泥田、紫泥田提取Pb、Cu的提取率均为EDTA>HCl>DTPA。因此不同类型土壤应该使用不同的提取剂,暗示适当提取剂的提取量可以预测糙米中重金属的累积量。     

外源锌对水稻植株镉的累积差异分析

通过水稻威优46盆栽种植试验,研究了外源Zn施用(0,40,80,160 mg/kg 4个水平)对Cd中度(0.72mg/kg)和重度(5.26mg/kg)污染土壤中Cd生物有效性及水稻Cd累积的差异。结果表明:施Zn对各检测指标存在影响,但土壤Cd总量仍是土壤Cd活性和水稻Cd累积差异变动的主控因素。在Cd中度污染土壤中,施Zn降低了土壤交换态Cd含量1.9%~17.0%,但水稻根表铁膜、根和糙米中Cd含量随Zn施用浓度的增大而增大,糙米Cd含量从0.09mg/kg上升到0.17mg/kg,相关分析显示糙米Cd含量与土壤交换态Zn含量显著正线性相关。在Cd重度污染土壤中,施Zn增大了土壤交换态Cd含量2.1%~4.8%,但降低了水稻各部位中Cd含量,当施Zn浓度超过80mg/kg时,糙米Cd含量可从对照组的0.45mg/kg降低到0.12mg/kg,符合国家食品污染物限量标准(GB 2762-2017)的要求,相关分析显示糙米Cd含量与土壤交换态Zn含量显著负线性相关。对2种Cd污染程度的土壤,施Zn均可增大Cd在水稻地下部的累积率,从而降低水稻地上部Cd的累积率。在Cd重度污染土壤中,可通过施Zn降低糙米Cd含量,施Zn量80mg/kg是试验中最佳施用量;但在Cd中度污染土壤中,施Zn有增大糙米Cd含量的风险。     

CaCO_3对Cd和几种营养元素在红壤-黄豆系统中的调控作用

利用盆栽试验,通过研究CaCO3施用对Cd在红壤-黄豆系统中的迁移与分配和对几种营养元素在土壤以及黄豆叶片中含量变化的影响,探讨了CaCO3对Cd和几种营养元素在红壤-黄豆系统中的调控作用。结果表明,CaCO3施用能提高土壤pH值和交换态Ca含量,显著降低土壤交换态Cd含量,有效抑制黄豆植株对Cd的吸收和转运,从而达到修复土壤Cd污染的目的。同时,随着CaCO3施用量的增加,土壤交换态K,Mg,Zn,Mn等营养元素含量下降,黄豆叶片中这些元素含量也同时降低。CaCO3施用虽然能够降低土壤Cd的活性,有效抑制土壤Cd向植物地上部分迁移,显著降低黄豆各器官的Cd含量,但是黄豆叶片中营养元素含量下降的现象应该引起人们的注意。     

植物塘人工湿地系统对灌溉水Cd的生态拦截效果

为拦截灌溉水Cd,设计实施了水平潜流与表面流两种工艺组合的植物塘人工湿地系统,在水稻生育期净化处理灌溉水,结合田间水稻种植小区试验,于2017年1月至2018年12月逐月采集水样,同时多次采集水稻和土壤样品,监测分析样品Cd含量,探讨人工湿地系统对灌溉水中Cd的净化效率及对米Cd累积的影响。结果表明:连续两年监测,人工湿地系统进水Cd浓度范围为0.034～0.644μg/L,平均浓度为0.232μg/L,经过植物塘人工湿地系统处理后出水Cd浓度范围为0.001～0.189μg/L,平均浓度为0.059μg/L。一级、二级和三级人工湿地系统对灌溉水中Cd的去除率分别为50.21%、14.06%和7.81%,人工湿地系统总去除率达72.06%;与未净化灌溉水相比,经人工湿地系统净化处理后灌溉的水稻糙米Cd含量下降了10.50%～24.51%。研究表明,植物塘人工湿地系统能有效拦截去除灌溉水中的Cd,减少该途径对稻田土壤Cd输入通量,并降低糙米中Cd累积量。本结果可为典型稻田重金属污染灌溉水的净化及湿地植物的选择、减少稻田重金属输入和粮食安全生产提供理论依据和参考。     

菜籽饼堆肥对水稻土壤Cd有效性及Cd在水稻全生育期转运与累积的影响

为研究菜籽饼堆肥对土壤Cd有效性和在水稻体内迁移转运与累积的影响,在Cd污染(Cd=0.72 mg/kg)土壤中施用不同添加量(0.75%,1.5%,3.0%)的菜籽饼堆肥,以未添加菜籽饼堆肥为对照(CK),并进行水稻盆栽种植试验。结果表明:(1)菜籽饼堆肥进入稻田土壤后会显著降低土壤中TCLP提取态Cd含量,在熟化期施用0.75%～3.0%的菜籽饼堆肥,与对照相比土壤TCLP提取态Cd含量下降了45.1%～68.7%。但水稻的种植会影响菜籽饼堆肥对土壤中TCLP提取态Cd含量的降低效果,使其含量随着水稻生育期的延长逐渐上升,但仍低于同时期的对照土壤。(2)施用菜籽饼堆肥能显著提高水稻产量,但同时也增加水稻糙米中Cd含量。与对照相比,施用0.75%～3.0%的菜籽饼堆肥,水稻糙米中Cd含量为0.04～0.14 mg/kg,低于国家食品中污染物限量标准(GB 2762—2012, Cd<0.2 mg/kg)。同时,每株水稻产量分别增加3.6～4.3 g/株,约为1 620～1 935 kg/hm^2。(3)施用菜籽饼堆肥会提高Cd在水稻体内的转运能力,同时显著提高水稻成熟期各部位Cd累积量,特别是地上部分。总体来说,施用菜籽饼堆肥增加水稻糙米中Cd含量,但依然保持在较低水平,满足中轻度Cd污染地区水稻的安全生产。但在Cd污染程度更高或者土壤Cd活性更强的土壤中施用菜籽饼堆肥,种植水稻糙米Cd含量可能高于国家食品中污染物限量标准。因此,在保证稻米安全的前提下对Cd污染稻田应该谨慎施用菜籽饼堆肥。     

添加Cd2+对大豆生长发育及逆境生理指标的影响

通过河潮土和红壤2种土壤加Cd^2＋盆栽试验，研究了不同浓度Cd^2＋对大豆生长发育及几种逆境生理指标的影响。结果表明：2种土壤加Cd^2＋处理均可抑制大豆的伸长生长，促进大豆叶片脱落酸（ABA）和脯氨酸（PRO）的积累，对过氧化物酶（POD）活性的影响在红壤上表现为促进作用，河潮土则表现为低浓度下的抑制作用和高浓度下的促进作用。随着Cd^2＋胁迫时间的增加。叶片ABA含量和POD活性增加。PRO含盘则下降，表明ABA和POD对Cd^2＋胁迫持续响应的时间较长，可选择作为大豆Cd^2＋污染胁迫的诊断指标。红壤加Cd^2＋处理，对大豆生长发育的影响大于相同浓度Cd^2＋处理的河潮土．表明其对镉污染的环境容量低于河潮土。