生物炭修复技术在铅污染土壤及植物生长中的应用研究

为了探讨生物炭对铅污染土壤的修复效果,以耕作农田土壤为供试土壤,分别向其中加入200mg·L~(-1)与1 000mg·L~(-1)铅溶液进行人为污染,采用1%、5%生物炭修复剂BC400(中药渣生物炭与花生壳生物炭1:1)进行修复处理,分析测定了印度芥菜(Brassica juncea)生长前后土壤pH值、土壤铅含量、种子萌发率以及植物体内铅含量的变化.研究结果发现,人为加铅污染后,土壤pH值下降、NH_4NO_3浸提态铅含量上升、植物株高、茎粗均下降,植物体内重金属含量上升.加入生物炭修复剂后,可有效改善土壤pH值,提高种子萌发率及植株的高度和茎的粗度,显著降低NH_4NO_3浸提态铅含量、植物铅含量,且5%生物炭修复剂的改善效果优于1%.生物炭应用可铅污染土壤,有效降低重金属对植物生胁迫作用,可用于重金属污染土壤的生物修复.     

生物炭对红壤中铅形态分布的影响

为了探究生物炭对铅污染土壤的修复作用,将玉米秸秆炭(CS)、花生壳炭(PS)和银杉木炭(SF)分别以1%,3%,5%的比例加入铅污染土壤进行淹水培养,在5,15,30和75 d时采样检测铅形态及土壤性质的变化.结果表明:加入生物炭(CS,PS,SF)培养后污染土壤pH值较对照分别上升0.43~1.32,0.45~1.01,0.33~0.72个单位值,有机质含量分别增加56.84%~277.89%,14.74%~92.63%,35.79%~128.42%,且都表现为随生物炭施用量的增加而增大.随着培养时间的增长,铅形态分布趋于稳定,酸溶态和可还原态含量下降,残渣态含量上升.添加CS,PS,SF后土壤中酸溶态铅含量与对照相比分别下降19.20%,17.55%,6.66%(平均值).生物炭添加后使铅的生物有效性显著降低,且其降低幅度随生物炭施用量的增加而增大.在生物炭添加量相同的情况下,玉米秸秆炭的修复效果最好.     

含磷材料修复土壤铅污染研究进展

土壤重金属污染是危害人类健康和食品安全的世界性问题。铅作为重点监控重金属之一，其毒性极强，危害植物和人类的健康。含磷材料通过钝化土壤中重金属铅，改变铅在土壤中的赋存形态降低其生物有效性，是一种有效的方法。由于其操作简单、价格低廉且修复效果好，含磷材料修复土壤铅污染被认为是目前最有效的措施。介绍了土壤重金属铅的污染、危害及发展趋势，重点对含磷物质的种类和修复效果、含磷材料固定铅的作用机理、影响因素进行分析，并提出展望，旨在为重金属铅污染的土壤修复提供参考。     

重金属污染土壤和地下水的动电修复技术

动电修复是一种新型高效的去除土壤和地下水中污染物的方法.结合动电修复的理论、设计和操作要素,分析了动电修复中铅污染土壤的效果与机理,考察了pH值的变化规律和成因,进而探讨了动电修复技术去除土壤和地下水中镉、铬、砷和汞的可行性.     

土壤—植物系统铅污染现状与修复技术的研究

土壤受到铅污染后会导致农作物生长受阻，产量降低、品质下降,并且通过食物链影响人体多个系统和器官，特别是对儿童神经系统的危害性更大．植物对土壤铅的吸收主要和土壤的理化性质有关．铅污染土壤的修复方法很多，但各有利弊，在选择修复方法时，要结合多方面因素综合考虑，因地制宜，综合应用，选择最经济、有效的修复方法或其组合。     

铅污染土壤电动淋洗联合异位修复实验

电动修复技术是一种非常具有潜力的重金属污染土壤修复技术.实验针对某工业污染场地中的铅污染土壤,采用电动和淋洗相结合的方法对其进行修复;采用高电压梯度直流电场（40.3 V/cm）以提高土壤温度,促进铅的解析,同时提高离子的电迁移速度;解析后的铅离子在直流电场作用下从上往下迁移,随淋洗液流出,在微负压条件下进入收集瓶;实验通电时间80 min,耗电337 kWh/m3,土壤中的铅浓度由原来的410±16 mg/kg降至252± 10 mg/kg,低于重庆市土壤健康风险评估阈值,实现了修复目标;结果显示淋洗可以有效阻止铅在阴极聚集形成聚焦带,提高修复效果.     

造纸污泥作为铅固定剂修复重金属污染土壤的试验

研究了利用造纸污泥这一工业固体废弃物作为铅固定剂修复重金属污染土壤的效果和机理.首先通过形态提取试验研究了造纸污泥对土壤中铅形态转化的影响,用X-射线光电子能谱分析了造纸污泥固定铅的机理,最后通过对油菜的盆栽试验评价了造纸污泥修复铅污染土壤的效果.试验发现添加造纸污泥使土壤中铅的可交换态和碳酸盐结合态明显减少,有机结合态和铁锰氧化态显著增加,说明造纸污泥对土壤中铅起到了固定作用.在添加造纸污泥后的土壤中未检出PbCO_3和Pb_3(OH)_2(CO_3)_2,而检测出Pb(C_2H_3O_2)_4、Pb(C_6H_5)_4和[Pb_3Cl_2(HSCH_2C(NH_2)HCOO)_2],解释了添加污泥使铅碳酸盐结合态的降低及铅有机结合态的增加.铅铁锰氧化态的增加可以用铁元素特征峰向高结合能方向移动解释.添加造纸污泥提高了油菜的干重,减少了铅在油菜中的吸收和积累,降低了铅对油菜的生物有效性和毒性.     

木芙蓉对土壤铅离子的耐性及转移富集特性研究

为了解木芙蓉对土壤铅污染的修复潜力,以木芙蓉扦插幼苗为材料,通过盆栽试验研究不同程度土壤铅污染对木芙蓉幼苗生长、生理生化指标及铅离子转移富集特性的影响.结果表明:轻度(300 mg/kg)、中度(800 mg/kg)铅污染对木芙蓉幼苗生物量的影响不显著,植株生长正常;重度(1 300 mg/kg)铅污染对木芙蓉光合系统、抗氧化系统造成严重伤害,显著抑制了木芙蓉幼苗根长、根粗和生物量的增长.随着铅污染质量分数升高,幼苗根系铅含量显著上升,在重度铅污染时达到最大值,为1 610.106 mg/kg;地上地下部转移率在中度铅污染时达到最大值,为0.093;地下部富集系数在重度铅污染下大于1,与对照差异明显.说明木芙蓉根系对铅离子有较强富集能力,向茎叶转移较少,可作为修复轻度、中度铅污染的树种之一.     

油菜对镉、铅复合污染土壤修复潜力的研究

采用盆栽实验,研究油菜对铅、镉积累的生理特征和重金属对油菜的毒害作用的生理响应作用。结果表明：低水平镉、铅复合处理对油菜的生物量、硝酸还原酶活性有促进作用,而高水平镉、铅复合处理则表现出抑制作用;油菜对镉、铅的吸收表现不同,镉在油菜中的转运系数高于铅的转运系数,表明油菜对镉的吸收效率较高。油菜可以作为修复镉、铅污染土壤的高生物量修复植物。     

中华金叶榆和水蜡对铅胁迫的生理生态响应

【目的】探究铅胁迫对两年生中华金叶榆(Ulmus pumila L.cv.jinye)和水蜡(Ligustrum obtusifolium)生理生态的影响， 选择适生树种修复中国西部的铅污染地区。【方法】通过将外源铅(三水合乙酸铅)加入到土壤中的方式设置3个铅胁迫处理组T1，T2和T3并分别施加相当于土壤中铅质量分数为400，800和1200 mg·kg-1外源铅；并设置1个不施加外源铅的对照组(CK)。考察铅胁迫对这两个树种的生长、生理、铅耐受能力及铅积累特征的影响。【结果】中华金叶榆和水蜡的株高、 生物量、 耐性指数、 净光合速率随土壤中铅质量分数的增加而下降；中华金叶榆和水蜡体内的保护酶活性随土壤中铅质量分数的增加呈现先升高后降低的趋势；中华金叶榆和水蜡幼树根、茎、叶中铅质量分数随着土壤中铅质量分数的增加而相应增加，且均在各自的T3组中达到最大值。【结论】中华金叶榆在土壤中铅质量分数为800 mg·kg-1时对铅的耐受能力和转移能力较好，适合在中国西部表层铅污染严重地区推广应用。然而，水蜡在土壤中铅质量分数为400 mg·kg-1时虽然也具有较高的铅耐受能力，但相较于中华金叶榆而言，它的各部分富集和转移铅的能力较差。
     

河流沿岸环境对粤北大宝山矿废水锰污染的环境响应

粤北大宝山铁多金属矿床的开发给环境带来了严重的危害。采选产生的废液及固体废弃物堆积的淋滤酸水,携带大量重金属离子排入下游河道,严重危害矿区及其酸水流域的生态环境。从尾砂、水体、河底沉积物、土壤以及食用蔬菜等方面探讨整个环境系统对Mn的环境响应。结果表明,河流水中高含量Mn直接源于尾砂,并受水体pH的显著影响;在高pH时,河底沉积物能够大量聚集水体中的Mn,并稳定存在。在水体pH值降低时,Mn会被再次从河底沉积物中释放出来,形成河流二次污染;土壤中Mn含量和土壤pH值有良好正相关关系;在蔬菜中Mn含量与根系土中Mn总量关系不明显,这与植物对Mn的吸收利用有关。     

利用皂素溶液淋洗修复重金属污染土壤

通过室内模拟试验，采用振荡淋洗的方法研究了皂素溶液浓度、pH值、淋洗时间对重金属去除效果的影响。并通过一个一级反应动力学模型对试验数据进行了拟台，得到了两个重要的参数Ce（反应达到、F衡时重金属在液相中的浓度）和K（质量转移系数）。结果表明：皂素溶液在质量浓度为3％、pH值为5．0-55淋洗时间12h的条件下能达到对污染土壤重金属的最大去除率。去除率分别为Cd93．5％，Pb20．5％，Cu8．64％，Zn48．4％。模型拟合的结果表明：镉的质量转移系数最大，其次是锌，然后是铅，最后是铜。这一结果同时也说明了在土壤淋洗过程中，镉和锌最先达到质量转移的平衡状态，然后是铅和铜。     

基于重金属积累特征的城市绿化树种配置模式研究

用原子吸收法测定了芜湖市城区干道土壤与植物重金属(Cd、Pb、Zn、Cu)的平均含量,并分析了植物的重金属富集系数.结果表明:芜湖市城区已受到重金属的不同程度污染,土壤重金属元素的污染程度以Cd、Cu为最高,其次为Pb,污染程度最轻的为Zn.各绿化树种对重金属的积累特征表现为器官差异和金属差异性,即叶>茎及Cu>Zn>Pb>Cd.就所研究树种的综合富集系数而言,红枫是提取城市生态系统中重金属较为理想的树种之一.在重金属Cd污染较严重的区域宜栽种红枫、鸡爪槭、桂花等;Pb污染区可选择栽种红枫、鸡爪槭、银杏;Cu污染区可栽种红枫、女贞;Zn污染区可以选择龙柏和黄杨等.     

凹凸棒石修复铜污染土壤

通过室内盆栽实验，研究了凹凸棒石对铜污染土壤的修复效果，结果表明，铜污染土壤中添加凹凸棒石，与对照相比，可显著降低植株对铜的生物有效性。添加5g凹凸棒石，植株总干重增加了35．62％，地上部铜含量降低了29．08％，地下部铜含量降低了30．01％。因此，可利用凹凸棒石进行铜污染土壤的原位修复。     

镉与铅互作及污泥改良对油菜生长与积累重金属的影响

采用盆栽试验,研究土壤受到镉与铅污染以及添加污泥对芥菜型油菜和甘蓝型油菜的生长及积累重金属的影响.镉与铅污染降低两种油菜的干重、株高和根长;添加污泥增加两种油菜的干重、株高和根长.添加污泥增加油菜根、茎和叶的镉和铅含量.镉与铅共存时,铅促进油菜的根、茎和叶的镉含量增加;土壤镉含量增加会降低油菜的根、茎和叶的铅含量.     

不同热解温度生物炭改良铅和镉污染土壤的研究

 为了探究热解温度对生物炭修复重金属污染土壤的影响,将300℃、500℃和700℃下制备的生物炭加入铅（Pb）和镉（Cd）污染土壤进行培养,检测重金属形态的变化。结果表明,加入生物炭培养60d后,Pb和Cd污染土壤pH值较对照上升0.35—0.86单位值,土壤中重金属的酸可提取态含量下降,残渣态含量上升,对目标重金属生物有效性降低的改良效果700℃>500℃>300℃;在生物炭添加量相同的情况下,复合污染土壤中Pb的残渣态含量比对应单一污染高50.60%—72.79%,而复合污染土壤中Cd的酸可提取态含量较对应单一污染高7.53%—12.99%;热解温度影响生物炭的表面特征和吸附重金属机制,进而影响生物炭改良土壤中目标重金属形态分布。     

贵州土壤重金属吸附解吸特性的研究

以贵州省典型土壤黄壤和石灰土为研究对象,采用野外调查和室内分析相结合的方法,对贵州土壤重金属吸附解吸特性进行研究。结果表明：贵州地区重金属超标率石灰土>黄壤;石灰土的pH缓冲性能大于黄壤,且碳酸钙含量增加到90g/kg时,黄壤的pH将不在增加,pH稳定在7.08,碳酸钙含量增加到120g/kg时,石灰土pH讲不再增加,稳定在8.26,而增加粘粒含量对土壤pH无明显作用;除了石灰土中的Cr和As,无论黄壤还是石灰土,复合污染土壤重金属的吸附固持的作用随碳酸钙含量的增加而增强,而随着粘粒含量的增加,黄壤和石灰土的吸附量都有所增加,但解吸量无明显促进或降低,即碳酸钙影响该地区土壤重金属蓄积的作用大于粘粒;黄壤和石灰土对重金属的吸附过程主要集中在前90min内,其后的吸附则进行得十分缓慢,且对重金属的最大吸附量石灰土>黄壤;三种动力学模型拟合中,伪二级动力学方程的拟合度最好,从动力学参数中可知,石灰土重金属平均吸附量大于黄壤重金属平均吸附量,黄壤重金属平均吸附速率大于石灰土重金属平均吸附速率。     

粉煤灰充填复垦土地风险评价及稳定化修复技术

通过对粉煤灰充填复垦地进行采样分析和生态风险评价,研究了粉煤灰充填复垦地土壤重金属污染程度及潜在的生态危害性。研究表明:复垦地土壤整体处于受污染状态,主要受到镉的污染,复垦土壤受重金属污染状况及其潜在的生态危害性有随复垦年限的增加而逐渐加重的趋势。盆栽试验表明,采用粘土矿物和微生物菌根技术可以修复镉污染土壤。     

Pb（II）污染土抗剪强度及电阻率特性研究

通过研究不同铅污染含量在快剪试验中的抗剪强度和电阻率的变化,探讨了剪应力和剪切位移、抗剪强度和铅污染含量、电阻率和剪切位移及抗剪强度和电阻率的关系。结果表明:铅污染土在剪切过程中没有明显的屈服点,剪应力随剪切位移的增加而增大;受铅污染土壤抗剪强度略大于未污染土壤;铅污染土壤的抗剪强度在5 mg/kg时比未污染土壤大,之后随污染浓度呈现先减小后增大的趋势;电流频率为低频(50 Hz)和高频(50 kHz)时,电阻率随剪切位移变化趋势相同,均先减小后增大,在4 mm左右最小,但50 k Hz时的电阻率曲线更光滑,更能有效地反映铅污染土在剪切破坏的过程中电阻率变化情况,采用电流频率为50 kHz的电阻率能较好地判断铅污染土的剪切破坏位移。     

pH值和流速对向海盐碱湿地土壤草根层吸附铅、镉规律的影响

利用柱实验, 考察了向海盐碱湿地土壤草根层吸附Pb²⁺和Cd²⁺过程中的影响因素. 结果表明, 流速和pH值对动态吸附有很大影响, 流速加快, 穿透点提前, 穿透点吸附量减小; pH增加, 穿透点滞后, 穿透点吸附量增大; Pb²⁺与Cd²⁺在吸附过程中存在竞争吸附, Pb²⁺对Cd²⁺的吸附影响较大, 而Cd²⁺对Pb²⁺的吸附影响相对较小 . 不同pH值下, Pb²⁺和Cd²⁺的动态吸附过程均可用双常数速率方 程和Elovich方程描述, 且双常数速率方程更好.