重金属污染土壤几种生物修复方式比较

土壤重金属污染是全球普遍存在的问题,生物修复因其环境友好且成本效益高而得到广泛关注。但不同生物修复技术有其优势和局限性,充分了解每种修复技术的特点,才能更经济、有效地对污染土壤进行修复。本研究阐述对比了目前的土壤重金属生物修复方法,包括植物修复（植物挥发、植物固定和植物提取）、转基因植物提取、螯合辅助植物修复、微生物辅助植物修复等技术的机制、优势、局限性和适用性等方面的差异。综述提出有效的生物修复技术需要土壤化学、植物生物学、遗传学、微生物学和环境工程等多学科的有机结合。根据污染土壤的特点,结合具有相应改良特性的转基因植物,是实现污染土壤大面积修复的有效方法。同时,农艺措施对天然超级积累植物的生物量和重金属提取能力的刺激作用还需要进一步挖掘。植物修复可以与其他几种传统修复技术有效结合,利用转基因技术建立土壤+植物+微生物的组合是未来修复技术发展的最佳途径。     

不同提取剂对土壤有效态Hg提取的效果浅析

采集浙江省水稻和蔬菜主产区的土壤及其对应植物样本各16个,分析目前常用的土壤重金属有效态提取剂HCl、二乙基三胺五乙酸(DTPA)、NH₄OAC、CaCl₂和硫代乙醇酸(TGA)对土壤有效态Hg提取的效果。结果表明,从提取能力来看,蔬菜土和水稻土都表现为TGA>NH₄OAC≈CaCl₂≥HCl>DTPA;从相关性分析来看,HCl、NH₄OAC和CaCl₂提取的有效态Hg含量与水稻籽粒Hg含量呈显著正相关,能够较好地反映土壤和水稻的Hg污染情况。     

浙江省商品有机肥中重金属含量变化趋势及风险管控对策

  【目的】  有机肥是农业生产的重要肥源,了解有机肥质量安全现状,可为有机肥合理施用和管控提供参考。  【方法】  于2017年采集浙江省96家有机肥生产企业共99个商品有机肥样品,研究分析其Hg、As、Cd、Pb、Cr、Cu、Zn和Ni 8种重金属含量、分布特征、污染成因及施用风险。并与2013年文献进行比较,分析重金属含量的变化。  【结果】  1) 商品有机肥中Hg、As、Cd、Pb、Cr、Cu、Zn、Ni的平均含量分别为0.17、5.5、0.63、17.3、33.2、213.8、660.5、17.7 mg/kg,变异系数为54.9%～151.3%,含量差异较大。相比2013年,Cd、Pb、Cr、Hg和As含量在2017年均有所降低,降幅为23.0%～72.7%,其中Hg和As含量大体呈逐年下降趋势,2017年较2009年平均含量分别下降74.2%和51.8%,Cr和Pb平均含量较2010年分别下降74.9%和54.4%,Cd平均含量在近4年降幅明显,2017年较2013年下降72.7%。但商品有机肥中As仍有8.1%超标,Cu、Zn含量偏高,Ni含量有增加趋势。Cu、Zn、Ni是浙江省商品有机肥主要风险因子。2) 主成分和相关性分析表明,Cu-Zn、Cr-Ni-Hg、Cd-Pb重金属污染来源具有同源性。Cu、Zn、As以饲料添加来源为主,Cr、Hg、Ni主要来源于饲料原料本身,Cd、Pb则以饲料原料本身、生产粘结剂或生产环境来源为主。3) 商品有机肥成分配方复杂,猪粪原料占比较大,其次为鸡粪和牛粪。根据NY 525—2012有机肥重金属限量标准,以猪粪为主要原料的有机肥As超标率9.6%,以鸡粪、羊粪为主要原料的有机肥未出现重金属超标,根据德国腐熟堆肥重金属限量标准,以猪粪和鸡粪为主要原料的有机肥Cu、Zn超标样品较多,Ni只在以猪粪和鸡粪为主要原料的有机肥中出现超标。4) 长期施用含重金属商品有机肥,存在土壤重金属积累风险。按有机肥年施肥量30 t/hm2推算,Cu、Zn和Cd风险相对较大,安全使用年限分别为14、18、34 年。  【结论】  浙江省商品有机肥总体质量安全程度较高,有机肥中Cr、Pb、Hg、As、Cd含量近年来得到较好的控制,但Cu、Zn、Ni含量偏高,部分As含量超标,长期施用条件下存在土壤重金属累积风险,因此需加强对有机肥中重金属的管控,制定商品有机肥中Cu、Zn、Ni限量标准,以保障土壤长期可持续利用。     

基于土壤质量和稻米安全的稻田重金属钝化效果评估

随着污染耕地重金属钝化技术的推广应用,重金属污染稻田的治理修复效果急需全面的综合评价技术。在浙江省诸暨市(ZJ)和绍兴市越城区(YC)典型污染地块,对比浙江省常用的钝化剂施用模式：石灰4500 kg/hm²(LM)、海泡石12000 kg/hm²(SEP)、石灰+生物炭1:1混施9000 kg/hm²(F1)、石灰+生物炭+钙镁磷肥1:1:0.5混施9000 kg/hm²(F2)、石灰+生物炭+海泡石1:1:1混施9000 kg/hm²(F3) 5个处理的实施效果。重点关注钝化剂对污染指标的治理效果及土壤质量两方面的变化。结果表明：以水稻产量、糙米重金属含量、土壤DTPA提取态重金属含量来评价治理效果;以土壤理化指标(土壤有机质、CEC、速效氮和粘粒含量)和生物学指标(微生物量碳、蔗糖酶活性)评价土壤质量,构建综合评价体系。经评价：F1 (YC)和LM (ZJ)土壤DTPA-Cd降低幅度<15%,F1 (ZJ)和LM (ZJ)土壤有机质、速效氮降低幅度>10%,F1...     

不同钝化剂对小米椒吸收和积累镉的影响

采用田间小区试验,研究石灰、生物质炭、海泡石、钙镁磷肥等单一和复合钝化剂对小米椒吸收和积累Cd的影响,结合土壤性质和养分含量变化,以期筛选出能有效降低小米椒果实中Cd含量的钝化剂类型。结果表明:供试辣椒品种艳椒425对土壤中Cd有较强的吸收积累能力,不同部位的Cd含量为茎叶>根>果实;不同处理辣椒果实的Cd含量介于0.049~0.106 mg·kg^-1,除生物质炭处理外,其他钝化剂处理辣椒果实的Cd含量显著降低,降幅在25%~54%,其中,海泡石处理降幅最高,其次为复合钝化剂。除个别处理外,各钝化剂处理有效地降低了Cd的转运系数和富集系数,降幅分别在26%~44%和23%~52%。辣椒中Cd含量的降低主要是由于钝化剂的施入提高了土壤pH值,降低了土壤中有效态Cd含量;土壤pH值与对照相比提高了0.8~2.4个单位,有效态Cd含量降低了68%~93%,其中,海泡石处理效果最佳,其次为复合钝化剂。此外,不同钝化剂一定程度上提高了土壤有机质含量和主要养分含量。总体来看,海泡石和复合钝化剂能在改善土壤性质的同时有效降低辣椒对土壤中Cd的吸收、转运和积累,有利于保障辣椒的安全生产。     

石灰、生物炭配施硅/多元素叶面肥对水稻Cd积累的影响

为探明钝化剂配合叶面肥对水稻Cd积累的影响,在浙江典型Cd污染稻田,采用小区试验方式分析了对照（CK）、石灰4 500 kg/hm²（LM）、石灰+生物炭1：1混施9 000 kg/hm²（LC）3种模式基础上喷施含Si和多元素（DYS）叶面肥对水稻植株Cd积累的影响。结果表明：与CK相比,LM和LC处理糙米Cd含量分别降低70.1%和88.3%;LM配施含Si和DYS叶面肥使糙米Cd含量进一步降低45.3%和28.9%;LC配施含Si和DYS叶面肥则使糙米Cd含量进一步降低14.5%和13.7%。与LM和LC相比,加喷叶面肥使茎秆—稻谷Cd转运降低42.4%~62.7%,茎秆Cd浓度增加81.9%~123.0%,稻谷Cd浓度降低14.6%~64.2%。与CK相比,LC和LM处理显著提高土壤pH,降低土壤DTPA提取态Cd,且LC处理效果更好;LC处理使壤微生物碳、有机质、脲酶和蔗糖酶活性分别增加6.08%,7.92%,11.90%和0.72%,而LM则分别降低8.33%,14.30%,29.20%和12.10%;LM和LC分别使土壤黏粒含量降低5.73%和4.53%,且LM处理使砂粒含量增加29.70%,粉砂粒含量降低11.70%;LC则使土壤砂粒含量降低1.50%,而粉砂粒含量增加2.17%。综合分析,LC配施含Si或DYS叶面肥能够在有效降低稻米Cd含量的基础上保持土壤质量良性发展。     

不同辣椒品种镉吸收积累能力及关键期研究

[目的]比较不同辣椒品种植株Cd的吸收和积累动态差异,明确Cd积累关键期,为生产上规避辣椒Cd积累提供技术支持.[方法]以8个辣椒品种为材料进行了田间小区试验,供试土壤全镉含量为0.194 mg/kg.在辣椒苗期(移栽当天)、壮苗期(移栽后32天)、结果期(移栽后65天)、成熟期(移栽后111天)采样,分析辣椒植株根、...     

常用钝化剂对叶菜类蔬菜重金属镉、汞、铅和铬积累的影响研究

为探明受重金属污染的蔬菜地适用的钝化措施,本研究采用田间小区试验的方式,设置对照(CK)、石灰0.3kg/m²(LM)、石灰和生物炭1∶2混施0.9 kg/m² (LC)、腐殖酸肥料0.225 kg/m² (FZ) 4种处理措施,以浙江省主栽的青菜和空心菜为研究对象,比较了不同钝化剂在受重金属污染的蔬菜地的实施效果。结果表明,与对照CK相比,LC和LM处理都能显著提高土壤pH,降低土壤中有效态汞(Hg)、镉(Cd)、铬(Cr)和铅(Pb)含量,而FZ处理仅显著降低土壤中有效态Hg含量;LC处理显著增加土壤中有机质含量,FZ处理显著增加土壤有机质含量和阳离子交换量;LC和LM处理显著降低青菜中Hg、 Cd和Cr含量,LM处理显著降低空心菜中Hg、 Cd、 Cr和Pb含量,LC处理显著降低空心菜中Hg和Cd含量,FZ处理对青菜中Hg、 Cd、 Cr和Pb降低效果不显著,且增加空心菜Cd、 Cr和Pb污染风险。通过综合分析推荐LC处理措施作为青菜、空心菜种植中重金属污染控制措施,也可作为其他叶菜类蔬菜种植的参考措施,但实际应用...     

连续光源原子吸收测定土壤中多元素

摸索全自动消解仪消解、微波消解、电热板消解3种土壤样品前处理方法,建立连续光源火焰原子吸收法同时测定土壤中铅、铜、锌和镍4种重金属元素检测方法。试验表明,相比电热板消解和微波消解,全自动消解前处理较优,检测值回收率高,变异系数小,样品高、中、低3种含量结果偏离小;建立的全自动消解-原子吸收检测法同时测定4种重金属元素,检出限低,检出限为0.002 0~0.084 0 mg·kg^-1,准确度高,检测的2种国家标准物质结果均落在标准值误差范围内,精密度好,相对标准偏差在0.6%~3.8%。结果表明,建立的全自动消解仪-连续光源原子吸收法可快速、灵敏、准确检测土壤中铅、铜、锌、镍4种重金属。     

不同水稻品种对Cd、Zn的积累特性

采用田间小区试验,研究20个水稻品种对Cd和Zn吸收、转运、积累的差异,及其稻米中的Cd/Zn,以期筛选出适合研究区域种植的Cd低积累品种,为受Cd污染耕地的安全利用和稻米安全生产提供技术支撑。结果表明,不同品种水稻对Cd的吸收和积累存在显著差异,水稻籽粒中的Cd含量范围在0.07~0.39 mg·kg^-1,有12个品种籽粒中的Cd含量低于国家限量标准值(0.2 mg·kg^-1)。常规稻品种秀水519籽粒中的Cd含量最低,其次为秀水03、嘉58,籽粒中的Cd含量均≤ 0.1 mg·kg^-1;杂交稻品种浙优18、甬优9和甬优12籽粒中的Cd含量相对最高,均超过0.3 mg·kg^-1。总体来看,常规稻品种籽粒中Cd含量相对较低,而杂交稻籽粒中Cd的含量较高。不同品种水稻籽粒中Zn含量变幅较Cd低,含量在16.9~26.6 mg·kg^-1。不同品种水稻籽粒Cd/Zn在0.002 8~0.020 1,仅有浙优18、甬优9、甬优12的籽粒Cd/Zn超过推荐值(0.015)。相关性分析表明,水稻籽粒中Cd/Zn与籽粒中Cd含量呈显著正相关。不同品种水稻的TF_G/R(水稻根向籽粒的Cd转运系数)和TF_G/S(水稻茎叶向籽粒的Cd转运系数)均随着籽粒中Cd含量的增加而增加。水稻籽粒中的Cd含量与TF_G/S和TF_G/R均呈正相关。