赤泥添加对石灰性土壤中Pb、Cd形态分布及小麦根系的影响

通过田间种植小麦实验,研究添加不同剂量拜耳赤泥（0%、1%、2%、3%、4%和5%）对重金属污染的石灰性土壤Pb、Cd化学形态和小麦幼苗根系的影响。培养1个月,添加赤泥显著地提高了土壤pH值,提高幅度随赤泥投加量增加而增大。培养3个月,添加不同剂量的赤泥均明显降低土壤中可交换态Pb和Cd的含量,赤泥投加量为5%时效果最为显著,分别比对照下降90%和72%。添加赤泥对所种植小麦幼苗的根系也有影响。种植5个月,小麦根系总根长、总表面积和总体积等随添加赤泥的剂量增加呈现先增大后减小的趋势,赤泥投加量为3%时增幅最大,总根长、总表面积和总体积分别比对照增加88.23%、75%和90.32%。研究表明,赤泥可作为重金属污染的石灰性土壤的理想改良剂,但考虑到小剂量赤泥（即1%~3%）促进重金属污染农田中小麦根系的生长,建议在种植区采用小剂量赤泥（即3%）处理的重金属污染修复方案。     

淋洗对污染土壤重金属形态分布及生物可利用性影响研究

淋洗是一种快速高效的土壤重金属修复技术,淋洗条件的选择对不同土地利用类型的重金属污染修复具有重要意义。以Ni、Cu、Cd复合污染土壤为研究对象,在不同淋洗条件(液固比和pH)下考察6种淋洗剂(去离子水、模拟酸雨、柠檬酸、草酸、乙二胺四乙酸二钠(Na2EDTA)和氨三乙酸(NTA))对Ni、Cu、Cd的淋洗效果、形态分布及生物可利用性影响。结果表明:(1)当液固比5∶1mL/g时,柠檬酸、Na2EDTA、NTA表现出良好的淋洗效果,对建设用地土壤Ni、Cu、Cd的去除率分别达到84.53%、92.30%、56.00%以上。(2)淋洗后土壤中可交换态、可还原态Ni、Cu、Cd浓度均明显降低。(3)总体上,淋洗使残余指数升高、迁移系数降低,重金属离子在液固比20∶1 mL/g时生物可利用性最低。(4)根据实际污染土壤效果,pH 5.2的柠檬酸或pH 7.5的Na2EDTA在液固比20∶1mL/g时可降低农业土壤的风险;建设用地土壤使用液固比5∶1mL/g、pH 7.5的Na2EDTA或pH 7.5的NTA对3种重金属的去除率达80.43%以上。     

翅碱蓬-沙蚕对土壤中Pb的生物可利用性影响研究

用中国北方滩涂湿地优势植物翅碱蓬(Suaeda heteroptera)和潮间带常见物种沙蚕(Nereis succinea)联合处理大连市黑石礁黄海潮间带模拟Pb污染土壤。结果表明,翅碱蓬和沙蚕联合作用,能对Pb~(2+)质量浓度在800mg/kg以下的土壤起到残渣态向可交换态转化的作用,使生物可利用性提高。翅碱蓬和沙蚕联合起协同作用,能显著提高生物体对土壤中总Pb的吸收速率,两者对Pb~(2+)质量浓度800mg/kg以下的土壤30d内都有富集能力,总吸收速率常数随土壤中Pb~(2+)浓度的增大而增大。     

添加堆肥和赤泥对土壤生物有效性Cd和Zn的影响

采用土壤培养实验,研究添加堆肥和赤泥对土壤中Zn和Cd生物有效性的影响。结果表明,单独添加堆肥或赤泥以及赤泥和堆肥一起添加到土壤,均可以降低土壤中的交换态Cd和Zn含量以及生物有效态Zn和Cd含量。与对照相比,培养1~3个月后,单独添加堆肥、单独添加赤泥和同时添加赤泥与堆肥导致土壤交换态Cd含量分别降低14%~18%、33.3%~46.1%和44.2%~57.7%;土壤交换态Zn含量分别降低54.4%~59%、100%和100%;土壤生物有效态Cd含量分别降低11.8%~14.7%、25.1%~33.7%和32.6%~43.9%;土壤生物有效态Zn含量分别降低14.1%~15.8%、59.7%~72.2%和43.2%~58.4%。     

土壤/沉积物中重金属生物有效性和生物可利用性的研究进展

土壤/沉积物中重金属的污染问题越来越引起重视,而重金属在环境中的生态风险与其生物可利用性和生物有效性密切相关。在总结国内外研究的基础上,明确了重金属生物有效性和生物可利用性的定义;概述了用于研究土壤/沉积物中重金属生物有效性的生物模型(小鼠、猪、兔子等);总结了用于研究土壤/沉积物中重金属生物可利用性的几种体外方法,包括模拟人类肠胃消化(PBET、SBRC、UBM等)和底栖生物消化;分析了土壤/沉积物中重金属生物有效性和生物可利用性的关键影响因素(土壤/沉积物理化性质和分析方法)。提出了未来土壤/沉积物中重金属生物有效性和生物可利用性的研究方向,以期为重金属生态风险的评价和控制提供参考。     

淤泥和土壤中Cd,Cu,Zn的结合形态研究

本文首次研究了京杭大运河(杭州段)的淤泥、底泥及其旁侧土壤中Cd、Cu、Zn存在的形态特征,对阐明运河体系的环境地球化学行为特征,研究环境容量均具有重要意义。同时,对运河的环境污染的综合防治提供了重要的科学依据。     

EDTA对土壤中Pb的赋存形态分布的影响及其环境意义

研究了 EDTA淋洗重金属污染土壤前后 Pb的赋存形态的分布变化。结果表明 ,EDTA淋洗后的土壤中 Pb主要以残渣态和酸可提取态存在。酸可提取态 Pb含量的增加对于运用植物提取技术修复 Pb污染的土壤是有利的     

Pb污染土壤的钝化处理及Pb形态转化研究

将矿粉∶水泥熟料∶硅粉以51∶9∶40的质量比混合配制钝化剂处理人工配置Pb污染土(Pb分别为500、10 000mg/kg),通过对固化体试件力学性能、Pb浸出特性及形态分布的分析,探究土壤钝化剂对Pb的钝化效果与钝化机制。结果表明,两种Pb污染土经钝化处理后,养护28d的固化体试件无侧限抗压强度均能达到2.0 MPa以上,满足填埋的强度需求。其中,低浓度固化体试件养护28d的Pb浸出质量浓度均在0.6mg/L以下,Pb的钝化率高达97%以上。高浓度固化体试件养护28d的Pb浸出质量浓度降至50mg/L以下,Pb的钝化率达87%以上。钝化处理后,土壤中的Pb从不稳定的酸可提取态、可还原态向稳定的可氧化态、残渣态转化,磷化物及氯化物的添加可以增强钝化剂对Pb的钝化效果。钝化剂水化生成钙矾石和水化硅酸钙,并与Pb发生化学吸附及同晶替代反应生成固溶体是Pb钝化的主要机制。     

超声强化淋洗修复Pb、Cd、Cu复合污染土壤

针对传统淋洗法修复土壤中重金属效率较低的问题,研究了超声强化淋洗技术以提高重金属去除率。以铅（Pb）、镉（Cd）、铜（Cu）为目标污染物,在0.05 mol·L-1柠檬酸、0.05 mol·L-1EDTA和0.05 mol·L-1皂角苷作为淋洗剂条件下,使用传统振荡、超声强化以及超声波加振荡3种不同的作用方式,对Pb、Cd、Cu的去除率进行比较,并对3种不同淋洗方式后Pb、Cd、Cu的形态变化进行了探讨。结果表明,当使用柠檬酸和皂角苷作为淋洗剂进行振荡淋洗时,重金属洗脱效果不理想。超声对于强化柠檬酸洗脱效果并不明显,而对于强化皂角苷洗脱重金属效果明显,平均去除率提高了120.47%。当淋洗剂为EDTA时,土壤样品在传统振荡2 h作用下,对Pb、Cd、Cu的去除率依次为50.33%、76.65%和47.35%,而在超声波30 min条件下对Pb、Cd、Cu的去除率依次为82.19%、83.31%和53.89%,平均去除率高出28.60%,可显著提高重金属去除率,缩短淋洗时间。但超声波30 min加传统振荡2 h相较于单纯超声强化效果提升不明显。通过对比3种淋洗方式后土壤中的Pb、Cd、Cu形态发现,酸可提取态的重金属在超声强化作用后有明显降低,同时超声强化对于铁锰氧化物结合态、有机物结合态和残渣态也具有较好的去除能力。因此,超声强化在化学淋洗中的应用具有一定的可行性,是一种简单、极快速去除污染场地中重金属Pb、Cd、Cu的增效手段。     

发酵鸡粪和有机磷肥对土壤中Pb、Cd污染的影响

研究了湘西地区常用的发酵鸡粪和有机磷肥施用对不同程度Pb、Cd复合污染土壤中乙三胺五醋酸(DTPA)提取态Pb(DTPA-Pb)、DTPA提取态Cd(DTPA-Cd)和土壤酶的影响,并研究了对于种植黑麦草(Lolium perenne L.)的影响。结果表明:(1)施用发酵鸡粪和有机磷肥均能显著改善土壤酸性,一定程度上提高土壤有机质含量。在加入质量浓度200mg/kg总Pb、2mg/kg总Cd复合污染土壤中施用有机磷肥,能有效钝化土壤DTPA-Pb、DTPA-Cd,但在400mg/kg总Pb、4mg/kg总Cd复合污染土壤中钝化效果有限,其优先钝化DTPA-Pb。施用发酵鸡粪不能有效钝化土壤DTPA-Pb、DTPA-Cd。(2)施用发酵鸡粪和有机磷肥均显著提高黑麦草鲜重。虽然施用有机磷肥能更有效的钝化土壤DTPA-Pb、DTPA-Cd,但对于黑麦草种植而言,施用发酵鸡粪能更有效的降低其对Pb和Cd的积累,并且主要积累到根部。(3)施用发酵鸡粪对土壤碱性磷酸酶活性、脱氢酶活性和脲酶活性有显著的促进作用。综合而言,湘西地区种植牧草黑麦草,施用发酵鸡粪比较合适,能有效改善土壤酸性,提高黑麦草鲜重和土壤酶活性,降低黑麦草对Pb和Cd的积累。     

改性沸石对土壤铅、锌赋存形态的影响

通过室内土壤培养实验,研究改性沸石对污染土壤中Pb、Zn赋存形态的影响。结果表明,土壤中的Pb主要是以Fe—Mn氧化物结合态存在,土壤zn主要以残渣态存在。添加天然沸石和改性沸石不同程度地降低土壤酸提取态Pb、zn的含量,提高土壤残渣态Pb、zn的含量。与CK处理相比,添加4种沸石导致土壤酸提取态Pb含量降低8．7％-40．3％,土壤酸提取态zn含量降低10．5％-49．8％（培养1个月）。硝酸钾改性沸石比天然沸石更能显著地降低土壤酸提取态Pb、zn的含量,而氢氧化钠改性沸石和硝酸钾改性沸石比天然沸石更能显著地降低土壤酸提取态的zn含量。培养1、2和3月后,不同沸石处理导致土壤残渣态zn比率分别比CK处理提高14．4％～23．5％、19．6％～23．7％和1．9％-11．1％。研究结果表明,天然沸石经过一定方法改性后,是固定污染土壤Pb、zn的潜在改良剂。     

改性沸石对土壤铅、锌赋存形态的影响简

通过室内土壤培养实验,研究改性沸石对污染土壤中Pb、Zn赋存形态的影响。结果表明,土壤中的Pb主要是以Fe-Mn氧化物结合态存在,土壤Zn主要以残渣态存在。添加天然沸石和改性沸石不同程度地降低土壤酸提取态Pb、Zn的含量,提高土壤残渣态Pb、Zn的含量。与CK处理相比,添加4种沸石导致土壤酸提取态Pb含量降低8.7%~40.3%,土壤酸提取态Zn含量降低10.5%~49.8%（培养1个月）。硝酸钾改性沸石比天然沸石更能显著地降低土壤酸提取态Pb、Zn的含量,而氢氧化钠改性沸石和硝酸钾改性沸石比天然沸石更能显著地降低土壤酸提取态的Zn含量。培养1、2和3月后,不同沸石处理导致土壤残渣态Zn比率分别比CK处理提高14.4%~23.5%、19.6%~23.7%和1.9%~11.1%。研究结果表明,天然沸石经过一定方法改性后,是固定污染土壤Pb、Zn的潜在改良剂。     

改性拜耳法赤泥颗粒的制备及对土壤铅的稳定化处理

拜耳法赤泥产量大且成分复杂,碱性强,难处理,易引起环境污染。而近年土壤重金属污染形势严峻,儿童血铅中毒事件时有发生。针对上述问题,以拜耳法赤泥为主要原料,加入少量水泥等添加剂改性制备赤泥基颗粒材料,并将其应用于土壤中铅的稳定化。结果表明,材料配方为2%水泥+5%石膏+5%粉煤灰+5%磷酸二氢钙+83%,水灰比为0.5,圆盘造粒参数为28°﹣1﹣1时为颗粒最佳条件。按此配方制备的赤泥颗粒对铅污染浓度为100、250、500 和 800 mg·kg﹣1的模拟污染土壤进行修复,当投加5%的颗粒,稳定10 d后,土壤中铅的生物可利用态分别降低了72.52％、65.38％、64.73％和40.03％,而残渣态增加了43.4％、35.13％、43.42％和43.97％,有随着污土浓度增加而增加的趋势,表明赤泥制备成颗粒材料后能有效稳定土壤中不同浓度的铅。     

生物质对赤泥壤质化改良的促进作用

为解决赤泥的规模化安全处置问题,以拜耳法赤泥为研究对象,选用玉米秸秆为改良剂,通过分析各改良处理的基本理化指标、土壤酶活性以及微生物群落代谢水平等指标的变化,探究了生物质改良对赤泥壤质化改良的促进作用。结果表明,生物质添加可显著降低赤泥的盐碱性。其中,pH、电导率(EC)和盐碱度(Exchangeable sodium saturation percentage, ESP)分别降至9.89、0.461 mS·cm⁻¹和35.2%,且随添加比例的增加改良效果更佳。经生物质添加处理,赤泥基质容重显著降低、孔隙度显著增加,颗粒平均重量直径(Mean weight diameter, MWD)增加至0.38 mm。经生物质改良处理,赤泥中微生物群落的生长代谢水平、多样性以及土壤脲酶、磷酸酶和脱氢酶的活性均有显著升高。冗余分析(Redundancy analysis, RDA)结果表明,微生物群落多样性参数与pH、EC和ESP呈负相关,与MWD呈正相关。本研究结果可为赤泥规模化生态处理提供参考。     

Antioxidant responses of the earthworm Lampito mauritii exposed to Pb and Zn contaminated soil

The aim of this study was to provide fundamental data on the biochemical analysis of antioxidant defences in the earthworm exposed to low levels (75, 150, 300 mg kg(-1) soil) of Pb and Zn. In order to attain this objective, adult Lampito mauritii were exposed to different doses of Pb and Zn separately for 28 days and the concentrations of oxidized and reduced glutathione, activities of glutathione-S-transferase, glutathione peroxidase and glutathione reductase were assessed. Dose-dependent perturbations were observed in the glutathione-glutathione-S-transferase system and other antioxidant enzymes during the early phase of the exposure to Pb. In the Zn exposed earthworm, the glutathione-glutathione-S-transferase system remained stable and the stimulation of glutathione peroxidase and glutathione reductase activities occurred significantly only on day 14 at 300 mg Zn kg(-1). It is concluded that the antioxidants are directly involved in the adaptive response of Lampito mauritii for survival in metal contaminated soil.     

3种纳米材料对低分子质量有机酸淋洗铅、锌和镉效率的影响

新型高效淋洗剂的筛选是土壤重金属淋洗修复技术的基础之一。通过振荡淋洗法研究了纳米二氧化钛（TiO2）、碳纳米管（C）和纳米二氧化硅（SiO2）与柠檬酸和酒石酸组合改性后对2种铅锌矿区土壤的淋洗效率。结果表明,单一柠檬酸对土壤Pb、Zn和Cd去除率最高为71.28%、61.09%、57.40%,而单一纳米材料对3种重金属去除率均小于2%;2种有机酸与纳米材料改性后的重金属淋洗率与单独淋洗差异显著（P2浓度升高,2种有机酸对2种土壤中Pb的去除率显著降低（P2能够明显提升2种有机酸对土壤Pb、Zn和Cd的去除率（P2分别在0.04 mol·L-1和0.10 mol·L-1时提高柠檬酸对3种金属的去除率达13.1%~25.1%和13.5%~26.8%。     

Combined use of a transformed red mud reactive barrier and electrokinetics for remediation of Cr/As contaminated soil

A reactive barrier (RB) of transformed red mud (TRM), a by-product of the refinement of bauxite in alumina production, was placed adjacent to the anode of an electrokinetic (EK) system with the aim of enhancing removal of chromium or arsenic, added singly to a low permeability clayey soil, and favouring entrapment. The innovative study focused on evaluation of the synergic interaction between the EK system and the RB, and of the efficiency when compared to traditional EK remediation (control tests). The results obtained underlined the successful outcome of treatment of the Cr(VI)-contaminated soil. In presence of the TRM RB, 19.4% wt. of total Cr content was detected in the anolyte and 20.6% wt. trapped in the anodic RB after 6 d, versus 6.6% wt. in the anolyte and 8.8% wt. in the soil adjacent to the anode following the control run without RB. On increasing duration of treatment up to 12 d, 60.8% wt. of total initial Cr was found in the anolyte and 25.5% wt. trapped in the RB, versus 9.1% wt. and 5.3% wt., respectively, after a control run of the same duration. Finally, on increasing the mass of TRM in the RB, 60.6% wt. of initial Cr content was found to have accumulated in the RB, with Cr being completely absent from the anodic chamber. Conversely, combined treatment was much less effective on As contaminated soil, at least under the operative conditions applied. Low initial As concentration and interference with iron oxides in the soil were likely the reasons underlying low efficiency while attempting As decontamination.     

污泥生物炭对土壤中Pb和Cd的生物有效性的影响

以污泥为原料,在500 ℃缺氧条件下制备污泥生物炭,结合X射线能谱（EDS）、环境扫描电镜（SEM）和红外光谱（FTIR）等表征手段,分析添加污泥生物炭后污染土壤pH和Pb与Cd化学形态的变化来探究污泥生物炭对土壤中Pb、Cd的固定效果,并用盆栽方式评估添加污泥生物炭对小青菜生物量及体内重金属含量的影响。结果表明：添加污泥生物炭后,污染土壤的pH随平衡时间的延长显著升高;对于单一污染土壤和复合污染土壤,污泥生物炭对Pb和Cd均有较强的固定作用,而污泥生物炭在复合污染土壤中对Pb的固定效果优于在单一污染土壤中;添加污泥生物炭能提高小青菜的生物量,且能有效降低小青菜对污染土壤中Pb和Cd的吸收。