钝化材料对农田土壤Cd形态及微生物群落的影响

为探讨钝化剂对土壤Cd生态风险和土壤微生物群落结构的影响,通过田间试验,在轻度Cd污染水稻田中施加钝化剂（海泡石、石灰、秸秆生物炭和螯合铁肥）开展相关研究。结果表明：施加钝化剂使土壤pH值提高0.17~1.29个单位,Cd的可交换态减少29.79%~64.48%。施加海泡石、石灰、秸秆生物炭使得微生物群落的多样性指数（ACE、Chao1、Shannon）增加,但螯合铁肥不利于微生物群落的生长,多样性指数均减少。土壤微生物群落随钝化剂的施加发生显著改变,变形菌门、厚壁菌门、拟杆菌门相对丰度有所增加,芽单胞菌门、绿弯菌门、螺旋体菌门相对丰度均降低。相关性分析表明,pH和Cd是影响微生物群落的关键因素,此外Cd形态也对微生物群落产生了影响。研究表明,施用钝化剂可降低土壤中重金属Cd的潜在生态风险,改变土壤微生物群落结构,使多种微生物群落得到抑制或增强。     

炭基及硅酸盐类钝化剂对辣椒地土壤中度Cd污染效应研究

本研究旨在为黔中地区辣椒的安全生产提供理论指导以及筛选在中度镉污染地区钝化效果良好的钝化剂。选取2种炭基钝化剂（椰壳生物炭、活性炭）和2种硅酸盐类钝化剂（硅钙肥、海泡石）开展田间小区试验。试验设计选择单施钝化剂以及炭基钝化剂与硅酸盐类钝化剂混合配施,施用总量均为3000 kg/hm²。结果表明：单施硅钙肥处理下对提高土壤pH效果最显著,使土壤pH与CK相比提高了2.36个单位;混施处理下对提高土壤pH效果最显著的处理是：活+海,使土壤pH提高了2.07个单位。单施硅钙肥对降低土壤中DTPA-Cd的含量效果最好,其降低率为36.5%;混施处理下对降低土壤中DTPA-Cd的含量效果最好的处理是：椰+硅,降低率为28.5%。单施海泡石能够显著降低土壤Cd在辣椒果实中的富集系数,使辣椒果实中Cd的含量显著降低,降低率为47.4%,最大限度降低辣椒可食用部分中的安全风险。初步建议在中度Cd污染地区施用炭基钝化剂与硅酸盐类钝化剂时单独施用或者错开时间施用,不仅能有效降低土壤及作物中Cd的污染风险,还能最大限度改良土壤和提高钝化剂的钝化效率。     

不同钝化剂对恩施Cd污染土壤的钝化效果研究

为解决恩施高山蔬菜土壤重金属镉(Cd)污染问题,采用盆栽试验,研究施加不同钝化剂（生物炭、羟基磷灰石、石灰粉、粉煤灰、混合有机钝化剂）对试验土壤中Cd的钝化效果及小白菜产量、品质及Cd含量的影响。结果表明,除石灰粉处理对小白菜生长抑制外,其他处理对小白菜鲜重、株高均有促进作用,且粉煤灰处理增加小白菜鲜重达109.72%。羟基磷灰石、石灰粉和混合钝化剂等3种处理分别提升土壤pH 25.18%、36.61%和28.21%。各处理对土壤脲酶、纤维素酶、蔗糖酶活性无显著性影响;生物炭、混合钝化剂处理显著提高磷酸酶活性达52.85%和69.82%,而石灰粉处理显著抑制了磷酸酶活性。5种钝化剂处理均降低了小白菜重金属Cd的含量,其中生物炭、羟基磷灰石、石灰粉、混合钝化剂均达到抑制吸收显著效果,且石灰粉最优,降低了73.80%。各处理对小白菜品质无显著性影响。生物炭和混合钝化剂处理分别降低了土壤中总Cd含量27.21%、46.98%;石灰粉和混合钝化剂处理降低了土壤中离子交换态Cd43.67%、47.35%。5种钝化剂的施用均能降低小白菜的Cd含量,其中混合钝化剂处理在不影响小白菜产量和品质的同时,增强了土壤酶活性,降低了土壤中总Cd及有效Cd（离子态、水溶态）比例。     

不同钝化剂对猪粪堆肥中重金属形态转化的影响

采用三级四步连续提取法(BCR)研究了磷矿粉、硅藻土和膨润土3种重金属钝化剂对猪粪堆肥过程中重金属As、Pb、Cd含量和形态的影响.结果表明:(1)堆肥处理后,重金属总量会表现出“相对浓缩效应”,使其浓度升高.(2)堆肥处理能促进重金属As、Pb、Cd的形态向活性降低的方向转化,从而降低其生物有效性.(3)不同钝化剂对不同重金属钝化效果不同,膨润土和磷矿粉对交换态铅的钝化效果较好;膨润土对交换态砷的钝化效果较好;硅藻土对交换态镉的钝化效果较好.因此,磷矿粉、硅藻土和膨润土处理有利于降低猪粪堆肥施用中的重金属污染风险.     

钝化剂对铅锌尾矿砂中重金属的固化作用

铅锌尾矿砂重金属含量高,对环境危害大。为了减缓铅锌尾矿砂的重金属污染风险,采用室内培养实验方法,在铅锌尾矿砂中添加油菜秸秆、芒草秸秆、水稻秸秆、石灰和磷酸一铵等钝化剂,并通过DTPA及Tessier连续提取铅、锌、镉的化学形态,评价钝化剂对铅、锌、镉的移动性和生物有效性的影响。结果表明,油菜秸秆、芒草秸秆、水稻秸秆、石灰和磷酸一铵均显著地降低Cd的生物有效性及其迁移能力;磷酸一铵、油菜秸秆均能有效地降低尾矿砂中Pb的生物有效性及其迁移能力,尤其是磷酸一铵有极显著的效果;油菜秸秆、芒草秸秆、水稻秸秆和磷酸一铵均能有效地降低尾矿砂中Zn的生物有效性及其迁移能力。尾矿砂中DTPA态Cd、Zn与交换态、碳酸盐结合态Cd、Zn极显著正相关,DTPA态Pb与碳酸盐结合态Pb极显著正相关。从Pb、Cd、Zn生物有效态含量的减少方面考虑,油菜秸秆和磷酸一铵是较好的铅锌尾矿砂原位钝化剂。     

钝化剂种类和粒径对复合污染土壤镉铅有效态的影响

为探讨钝化剂种类和粒径对重金属污染土壤的钝化效果,采用室内培养的方法,通过添加三个粒径（60~100、100~200、>200目）下的四种不同钝化剂（自制无机型钝化剂、石灰+生物质炭、硅藻土、磷矿粉）,研究钝化剂种类和粒径对重金属复合污染土壤中有效态Cd、Pb的影响。钝化60 d之后的结果表明,自制无机型钝化剂、生物质炭+熟石灰和磷矿粉均在>200目粒径下对土壤有效态Cd的钝化效果最好,较对照分别减少了9.54%、13.93%和11.08%;其中,硅藻土在100~200目的粒径下效果最佳,有效态Cd含量与对照相比降低了22.35%。自制无机型钝化剂、石灰+生物质炭、硅藻土和磷矿粉对土壤有效态Pb的钝化效果都在>200目的粒径下最好,有效态Pb含量与对照相比分别减少了17.81%、18.70%、11.54%和22.19%,其中磷矿粉的钝化效果最佳。研究表明,自制无机型钝化剂、石灰+生物质炭和磷矿粉都是粒径越小钝化土壤重金属Cd、Pb效果越好,可能是由于较小粒径更有利于Cd和Pb由活性态向非活性态转化,硅藻土对Cd、Pb的钝化效果在三个粒径处理间差异不显著。     

钝化剂处理对玉米与伴矿景天间作下植株生长及镉累积特征的影响

为了探讨玉米与伴矿景天间作与钝化剂处理对植株Cd吸收积累特征的影响,通过盆栽试验,将6种复配钝化剂[石海剂(LS)、石磷剂(LP)、石殖酸(LH)、海磷剂(SP)、海殖酸(SH)、磷殖酸(PH)]施用在Cd污染土壤中后种植玉米,间作超富集植物伴矿景天(Sedum plumbizincicola)进行研究。结果表明,玉米与伴矿景天间作与单作相比较,玉米单株生物量显著上升了12.2%～52.4%,玉米植株Cd含量显著降低了10.0%～38.9%,玉米Cd转运系数显著降低,伴矿景天单株生物量显著上升了20.3%～73.4%;两种种植模式中,石海剂处理下的玉米单株生物量最大,玉米茎叶中Cd含量最低,符合国家饲料卫生标准,玉米Cd累积量较对照显著降低;间作模式中,石海剂和石殖酸处理下,伴矿景天单株生物量和Cd累积量最大。石海剂+玉米与伴矿景天间作的联合修复模式可以运用在Cd污染农田土壤修复中达到边修复边生产的目的。     

基于复合钝化剂施用植物轮作模式对农田土壤Cd和As污染的修复

镉(Cd)和砷(As)是土壤环境中广泛存在的重金属污染物,具有不可降解性和生物累积性的特点,应及时开展Cd和As污染的修复工作。研究以湖南中、轻度Cd和As污染农田土壤为对象,选取当地优势植物。通过田间试验,添加生物炭与纳米零价铁的复合钝化剂,利用不同植物(油菜-蚕豆、玉米-苎麻)配套种植模式,探讨基于复合钝化剂施用植物轮作模式对土壤中Cd和As污染的修复效果。结果表明：(1)间作种植模式(蚕豆-油菜、玉米-苎麻)更有利于土壤中Cd和As的固定,试验土壤中Cd和As的最佳固定效果依次为原供试土壤的45.19%和19.00%。(2)复合钝化剂可显著提升农田土壤中Cd和As的固定效果,当生物炭和纳米零价铁以53∶1的比例混合配施时,Cd和As的钝化效果最为明显。(3)在间作模式下施加复合钝化剂,可以有效促进Cd和As污染土壤的修复。研究认为此类方式更适合中、轻度Cd和As复合污染土壤的修复工程应用。复合钝化剂最佳配比及植物间作模式的使用为Cd和As复合污染土壤的修复与治理工作提供试验依据和理论支撑。     

复合钝化剂对镉污染土壤三七生长及生理特性的影响

三七是云南最重要的中药材,为探究复合钝化剂对镉污染土壤上三七生长及其镉吸收累积的影响,以一年生三七为供试材料,采用盆栽试验方法,研究了钝化剂不同添加量（0、0.50%、1.00%、1.50%）对三七生长、生理生化指标以及镉吸收累积的影响。结果表明：施用钝化剂能够有效促进三七的生长,增加三七株高、叶长、叶宽、茎粗以及叶绿素含量,同时显著提高三七地上和地下生物量;复合钝化剂能够降低三七主根和叶片中MDA含量,而CAT活性却随着钝化剂添加量的增加而上升,同时,三七主根和叶片中游离氨基酸含量及主根可溶性蛋白含量降低。复合钝化剂不仅可以降低土壤中有效态镉的含量,还对三七各部位吸收镉产生一定的影响,与对照相比,三七主根镉含量降低了21.4%~57.1%、剪口降低了58.9%~62.6%、茎部降低了47.4%~67.4%、叶降低了25.0%~53.1%。研究表明,在镉污染土壤中使用复合钝化剂既可以有效地促进三七的生长发育,又可以减少镉在三七各个器官中的累积,在本试验条件下设置的3种钝化剂添加量中,添加量为1.50%的处理效果较好。     

田间施用石灰和有机肥对水稻吸收镉的影响

通过大田试验探究不同用量的有机肥与石灰对土壤pH、有机质和Cd有效态含量以及不同生育期水稻各器官中积累Cd的动态变化。结果表明:成熟期水稻各器官Cd含量规律为根>茎>叶片>稻壳>糙米。石灰的施用能显著提高土壤pH,在分蘖期时,低用量石灰与高用量石灰处理下土壤pH分别提高1.35,1.84个单位;有机肥的施用可以增加有机质含量,与对照相比,高用量有机肥处理在分蘖期时有机质含量提高6.60 g/kg,在成熟期提高2.72 g/kg。灌浆期是水稻吸收积累Cd的重要时期,石灰和有机肥的施用均能降低灌浆期土壤中有效态Cd含量,高用量有机肥与高用量石灰处理下土壤有效态Cd含量显著降低,分别降低52.05%和46.87%。有机肥和石灰均能显著降低糙米Cd含量,降Cd效果为高用量有机肥>高用量石灰>低用量有机肥>低用量石灰,高用量有机肥处理的效果最好,糙米Cd含量降低68.20%。