基于小麦籽粒降Cd率及土壤Cd形态变化评价蚯蚓对Cd污染土壤的修复效果

本研究基于小麦籽粒降Cd率、土壤中Cd生物可利用态(DTPA-Cd)含量和土壤Cd移除率评价蚯蚓(赤子爱胜蚯蚓)对两种Cd污染农田土壤(河南潮土及河北褐土)的修复效果。研究结果表明：两种土壤中,添加0.5%和1.0%(蚯蚓鲜重/土壤干重)蚯蚓均能够明显降低小麦对Cd的富集,改变Cd在小麦植物器官中的分布,显著降低小麦籽粒中Cd含量(P<0.05),籽粒降Cd率达到31.1%~43.5%,促使小麦籽粒生物量增加35.5%~62.7%。添加0.5%和1.0%蚯蚓可显著降低土壤中生物可利用态Cd(DTPA-Cd)含量(P<0.05),DTPA-Cd含量下降29.1%~40.8%,有利于促进土壤中生物可利用态Cd向生物不易利用的形态转化。0.5%和1.0%蚯蚓添加使土壤中Cd移除率达到6.05%~11.88%,明显高于对照组(P<0.05),说明蚯蚓具有很好的Cd污染农田土壤修复潜力。在低Cd污染农田土壤中,蚯蚓可以降低土壤中Cd含量,减少小麦对Cd的富集,同时降低小麦籽粒Cd含量,这一研究结果对于修复低Cd污染农田土壤、保证农产品安全和实现“边生产边修复”具有重要意义。     

不同微生物肥对植烟区镉污染土壤的修复效果

为研究不同微生物肥对土壤中Cd的钝化效果和烟叶Cd含量的影响,选取南方植烟区3种不同类型(红泥田、黄泥田及青紫泥田)Cd污染土壤,以南方主栽烤烟云-87和K-326为测试品种,采用盆栽试验,测定了3种微生物肥(DY、AMS和HMD)在不同浓度下对烟草生物量、不同部位烟叶Cd含量、土壤Cd形态以及土壤中微生物种类的影响。结果表明：(1)3种微生物肥均能增加烟叶生物量,其中HMD增重效果最好。(2)与对照相比,3种微生物肥能有效地降低土壤中Cd的有效性和烟叶Cd的含量。针对3种土壤施用微生物肥浓度为1.5%时,叶片中Cd的降Cd率(与对照相比)分别达到17.2%~63.9%、20.4%~58.3%及18.9%~48.3%,DTPA-Cd下降比例分别为13.8%~17.3%、17.2%~22.8%及12.8%~16.2%;而随着施用微生物肥浓度增加到3.0%后,上述土壤烟叶中Cd的降Cd率显著增加,分别为20.3%~59%、31.3%~66.6%及25.2%~56.1%,DTPA-Cd下降比例分别为15.5%~28.2%、19.6%~26.6%及13.8%~17.3%。HMD效果最好,其次为DY和AMS。(3)3种微生物肥都增加土壤中微生物种类和数量,优化了烟草生长环境。总体来说,该植烟区土壤,DY和HMD增加产量的同时降Cd效果较好,可以在大田推广使用。     

田间条件下不同农艺措施对烟叶镉吸收及烟叶品质的影响

为研究不同农艺措施对烟叶镉(Cd)富集及生长发育的影响,选取中国南方植烟区两种Cd污染土壤(红泥田、黄泥田)为研究对象,以云烟87为供试品种,通过田间小区试验,研究增施磷酸二氢钾、硫酸锌、腐殖酸络合钾和生石灰对土壤Cd有效态含量、烟叶Cd含量、土壤肥力指标、烤烟经济性状及常规化学成分的影响。结果表明：与对照组相比,增施磷酸二氢钾、硫酸锌、腐殖酸络合钾和生石灰均能有效减少土壤Cd生物有效性和烟草对Cd的富集,土壤有效态Cd含量降低10.4%~25.5%,烟叶Cd消减率为20.39%~43.47%,不同处理顺序为磷酸二氢钾>腐殖酸络合钾>硫酸锌≈生石灰;施用生石灰可提高土壤pH值0.24~0.51,但会造成土壤肥力下降,影响烤烟生长发育;增施腐殖酸络合钾可提高土壤脲酶和磷酸酶活性,提高土壤有机质含量、阳离子交换量、有效氮含量等肥力指标,显著提高烤后烟叶钾含量,降低烟叶糖含量,使烟叶化学成分更趋于协调。     

促根剂及水分胁迫对Cd污染异质土壤中小麦吸收、转运Cd的影响

为了研究促根剂与水分胁迫诱导小麦根伸长及其降低小麦对异质土壤中Cd吸收转运的影响,本研究制备了不同浓度Cd污染土壤,利用根箱法设置了3种不同土层(0~6 cm、7~12 cm及13~18 cm)下的Cd污染异质土壤,研究了3种添加比例(0.1%、0.2%和0.4%)下促根剂与3种水分胁迫诱导(60%、50%和40% MWHC)下小麦根伸长对降低小麦Cd吸收、转运的影响。结果表明：不同促根剂与水分胁迫诱导处理可以明显促进小麦根系生长,表现为小麦根系总长与根表面积的显著增加,其中促根剂促使下层(13~18 cm)土壤中小麦根系总长增加了63.2%~205.9%,水分胁迫诱导增加了69.1%~91.2%。不同促根剂处理可以不同程度增加小麦分蘖数,从而增加了小麦籽粒生物量(小麦籽粒生物量增加5.6%~50.3%);与对照相比,除了40% MWHC水分处理(WS3)外,不同促根剂与水分胁迫处理可以显著降低(P<0.05)Cd污染异质土壤中小麦茎叶与籽粒中Cd的浓度,降低范围分别为24.0%~41.5%和23.0%~42.7%,其中以添加0.4%促根剂处理效果最佳,不同处理对降低小麦籽粒Cd含量效果顺序为RA3≈RA2>WS2≈RA1≈WS1>WS3。基于上述结果,RA2和WS2在Cd异质污染农田修复中具有较大的应用价值。     

不同钝化材料对低镉污染土壤钝化效果的研究

通过向Cd污染土壤施加含不同比例生物炭、凹凸棒石、硅藻土的钝化材料,对比分析三种材料不同比例时对土壤Cd的钝化效果差异。结果表明,三种材料都能降低土壤中有效Cd的含量,随着三种材料添加比例的增加,土壤有效Cd的钝化率不断增加,空心菜Cd含量较空白样降低5.29%～57.21%,其中ATBS5%处理显著降低空心菜Cd含量,降幅达57.21%;同时钝化剂的施加减小了空心菜Cd的生物吸收系数,减少了植物对Cd吸收以及地下部分向地上可食用部分的转移,显著降低了空心菜可食用部分重金属含量。另一方面施加钝化材料均可提高作物产量,改善土壤肥力。对比三种材料修复钝化效果,ATBS 5%更适合应用于农田土壤修复。     

巯基改性凹凸棒石黏土对土壤有效态镉及油菜吸收镉的影响

重金属不可降解,长期存在于土壤环境会严重影响作物安全。添加巯基改性凹凸棒石黏土(ATP-SH)到不同Cd污染程度土壤中,进行盆栽油菜实验,以石墨炉原子吸收光谱法测定了土壤有效态Cd和油菜不同部位Cd的含量;采用SPSS讨论了ATP-SH添加量、土壤有效态Cd、油菜不同部位Cd的相关性;计算了油菜对Cd的富集系数及转运系数,探究了ATP-SH对土壤Cd的钝化效果及对油菜富集和转运Cd的影响。实验结果显示,添加ATP-SH后,土壤有效态Cd、油菜各部位Cd含量显著降低,土壤有效态Cd降低率为40.65%~74.27%,油菜根、茎、枝、菜籽中Cd降低率分别为29.36%~79.46%、41.44%~88.45%、43.19%~95.89%和38.02%~95.81%;ATP-SH添加量与土壤有效态Cd、油菜各部位Cd含量均呈显著或极显著负相关,土壤有效态Cd与油菜各部位Cd含量均呈显著或极显著正相关,油菜各部位之间的Cd含量存在明显正相关关系;对照组油菜根、茎、枝、菜籽对Cd的富集系数分别是实验组的1.42~4.87倍、1.71~8.66倍、1.92~24.43倍、1.61~23.76倍,油菜各部位Cd的转运系数的大小是茎＞枝＞菜籽,且茎远大于枝和菜籽,是枝和菜籽转运系数的3.5~25倍。综上,ATP-SH能降低土壤Cd的生物有效性,阻隔土壤Cd向油菜迁移。     

酸活化坡缕石对土壤中Cd的钝化效果研究

为探究不同浓度H_2SO_4溶液活化的坡缕石对土壤中Cd的钝化效果,使用浓度分别为5%、7.5%、10%、12.5%、15%的H_2SO_4溶液对坡缕石进行活化,加入Cd污染土壤进行钝化实验和盆栽实验。结果表明:施加不同浓度H_2SO_4溶液活化的坡缕石均能显著降低土壤有效态Cd含量,10%的H_2SO_4活化的坡缕石钝化效果最显著,毒性浸出(TCLP)和二乙烯三胺五乙酸(DTPA)提取态Cd含量分别降低31.11%和37.33%。通过欧洲共同体参考机构(BCR)连续提取法测定结果表明酸活化坡缕石能显著降低土壤中Cd的酸溶态含量和还原态含量,酸活化坡缕石能显著抑制玉米对土壤中Cd的吸收和地下部分向地上部分的转移,使玉米地上部分Cd的含量相比对照组降低26.99%～43.97%,玉米地下部分Cd的含量相比对照组降低15.36%～27.40%。酸活化坡缕石对土壤中的Cd有明显的钝化效果。     

不同超富集、富集植物-玉米间作模式对玉米中镉吸收、转运的影响研究

为了研究Cd污染条件下,玉米分别与苋菜、黑麦草、龙葵间作对重金属Cd吸收和转运的特点,从而选择适宜与玉米间作的富集植物,同时达到修复重金属Cd污染土壤的目的。该文以镉(Cd)污染的河南棕壤黏土为供试土壤,通过盆栽试验,基于玉米各器官中Cd含量、富集系数、转运系数、土壤有效态Cd含量的变化,研究了间作苋菜、黑麦草、龙葵对玉米各器官Cd的积累特性的影响及其迁移转运机制。结果表明：(1)龙葵、苋菜、黑麦草间作使得玉米地上部Cd含量显著性降低(P<0.05),其中以籽粒中Cd含量的下降最为显著。间作苋菜、黑麦草、龙葵,玉米籽粒中Cd含量分别下降了67.6%、75.7%和79.9%。(2)间作苋菜、黑麦草、龙葵使得玉米的富集系数较单作处理下玉米的富集系数分别下降了49.3%、39.7%和68.5%,且差异达到显著水平。(3)与苋菜、黑麦草间作相比,间作龙葵的玉米转运系数分别下降了27.5%、24.2%,且差异均达到显著水平。通过对人体每天摄入Cd量的安全值计算得出间作后土壤中Cd全量应低于2.26 mg·kg-1,土壤有效态Cd含量低于0.88 mg·kg-1。该污染农田在间作模式下,食用玉米Cd暴露对居民健康不存在风险。间作苋菜、黑麦草、龙葵能够抑制玉米对Cd的吸收,同时阻控玉米地上部Cd向地上部的转移,尤其是向籽粒转移。通过间作苋菜、黑麦草、龙葵,不仅降低了主栽作物玉米的Cd累积量,实现玉米安全、优质种植,同时也达到了修复污染土壤的目的。     

基于作物Cd富集系数的土壤有效态Cd化学浸提方法筛选

土壤中镉(Cd)被作物吸收的程度及其生态风险取决于土壤中Cd的赋存形态,基于Cd有效形态的污染土壤风险评价及在此基础上制订污染土壤修复安全阈值是Cd污染农田土壤风险评价和治理亟待解决的问题。目前针对土壤中重金属有效态的化学浸提方法较多,但缺乏针对不同性质土壤中有效态Cd的普适性浸提方法已成为Cd污染土壤风险评价技术瓶颈。本研究采集了全国9个不同性质农田土壤,以水稻、小白菜和玉米为测试作物,通过外源添加方法制备Cd污染土壤,结合土壤培养和盆栽实验,测定了5种常用化学浸提方法,包括中性无机盐浸提方法(CaCl₂浸提法)、弱酸浸提法(HCl浸提法)、络合螯合剂浸提方法(DTPA和ETPA浸提法)和组合浸提方法(Mehlich-3(M3)浸提法)对不同性质土壤中有效态Cd浸提效果及其与作物Cd吸收的量化关系,筛选适用于不同性质土壤中有效态Cd的通用浸提方法。结果表明,不同化学浸提法提取的土壤有效态Cd含量间具有显著差异,不同浸提方法对土壤中Cd的浸提率(%)为DTPA≈EDTA≈HCl> M3≈CaCl₂。不同化学浸提态Cd与作物Cd吸收的相关...     

冀北花岗岩地区坡积-冲洪积型污染耕地土壤治理比较研究

土壤是农业生态系统重要的组成部分,耕地土壤重金属污染会影响农产品质量安全。本研究选取冀北花岗岩地区坡积物母质区和冲洪积物母质区的弱酸性农田土壤为研究对象,依托钝化修复和植物提取(玉米和龙葵为植物修复材料)两种修复技术,探究了不同成土母质类型和修复技术对耕地土壤重金属的修复效果影响。研究结果表明：(1)坡积物和冲洪积物母质区土壤的有机质、速效钾、有效磷和pH值存在显著差异,坡积物母质区土壤pH显著低于冲洪积物母质区土壤,两区成土母质均具有较高的Pb背景值;(2)钝化修复后,冲洪积物母质区玉米籽粒Cd和Pb含量显著降低,玉米籽粒增产19.10%～33.00%,较坡积物母质区显示出更好的修复效果;(3)坡积物母质区采用龙葵和玉米间作模式,植物修复每年每公顷中提取Cd、Pb和Cu分别为167.25、208.35和555.05 g, Cd、Pb和Cu的去除率分别为2.727%、0.043%和0.234%,较冲洪积物母质区显示出更好的修复效果;(4)龙葵和玉米的间作模式优于单一种植模式,间作可以提高土壤中重金属的生物可利用性和植物吸收效率;(5)制定土壤污染修复策略时,需考虑土壤特性、成土母质及不...     

A field study investigating the potential use of phosphorus combined with organic amendments on cadmium accumulation by wheat and subsequent rice

A field study was performed to determine the efficiency of diammonium phosphate (DAP) applied alone or combined with biochar, lignite, and farmyard manure (FYM) on growth and cadmium (Cd) accumulation in wheat and rice. Before crop sowing, different treatments were applied in the field such as a control (T₁), DAP alone (0.1%, T₂), DAP + lignite (0.05% each, T₃), DAP + FYM (0.05% each, T₄), and DAP + biochar (0.05% each, T₅). Afterwards, the wheat seeds were sown in the soil. At wheat postharvest, rice was sown without any further treatment. Raw effluent was applied as an irrigation source during the whole growth period of both crops since it is the common practice of the farmers of study area. It was revealed that the use of amendments enhanced the yield and photosynthesis but lowered the Cd contents in straw as well as grains of both crops. In both crops, the highest yield of straw and grain was found in DAP + FYM whereas the lowest Cd concentration was found in DAP alone. The ammonium bicarbonate-DTPA extractable Cd of post wheat and post rice soils were decreased while the soil pH and immobilization index were increased in all treatments as compared with the control. The present field study highlighted that the DAP + FYM can be effective in increasing yield with decreased Cd concentrations in crop grains.     

湖南株洲地区Cd、Pb污染土壤的修复实验

以海泡石、膨润土和生石灰为修复材料,对湖南株洲地区重金属元素Cd、Pb污染农田土壤进行了室内修复实验。盆栽小白菜的正交实验结果表明,对于Cd含量为1.23 mg/kg、Pb含量为136.7 mg/kg的土壤,当每10 kg土壤添加膨润土60 g、海泡石20 g、石灰6 g时,种植的小白菜中Cd含量为0.154 mg/kg,Pb含量为0.141mg/kg。与未修复土壤的实验结果对比,小白菜中Cd含量降低61%,Pb含量降低46%。     

农田生态系统区域生态地球化学评价的示范研究:以成都经济区土壤Cd为例

选择成都经济区作为典型研究区,以Cd为代表,在生态地球化学填图的基础上开展农田生态系统生态地球化学评价的示范性研究。布置采集了58个大气干湿沉降、86个化肥、121个灌溉水、276个农作物样品,分析和计算了Cd等重要元素的含量和通量。结果显示,研究区局部地段地表土壤Cd环境质量较深部有恶化之势,部分水稻籽实Cd含量已超过无公害食品标准;大气干湿沉降物输入到农田生态系统中的Cd平均通量为17.76g/(hm2·a),占总输入通量的85.20%,是研究区外源Cd的主要输入途径;下渗水(2.34g/(hm2·a))和作物收割(1.87g/(hm2·a))是Cd的主要输出途径;全区外源输入Cd可使土壤中的Cd含量以0.006mg/kg的年速率递增;在Cd输入-输出通量不变的情况,预测未来20a研究区三级土壤面积将增加2~3倍,适耕土地面积将全面缩小;研究区因酸雨沉降和施肥等因素使土壤pH值下降的平均速率为0.106a-1,其中化肥施用的贡献率为89.62%。预警研究显示,目前研究区95%的水稻生产是安全的,但预测20a后研究区土壤质量退化明显,近70%安全土壤等级降为一般土壤,须报警土壤面积也将由目前的不足4%快速上升至27%。     

江汉平原旱地和水田土壤镉的吸附与解吸特征及影响因素

为揭示旱地和水田土壤镉的吸附解吸特征,以江汉平原黄豆地、棉花地以及水稻田土壤为研究对象,开展土壤镉的吸附动力学实验、等温吸附?解吸实验以及有机质的影响实验.结果表明:江汉平原土壤对镉的吸附是一个较为复杂的吸附动力学过程且以化学吸附为主,研究区土壤镉的初始吸附速率总体上表现为水田土壤大于旱地土壤;旱地土壤对Cd2+具有较...     

砷、镉复合污染土击实特性及微观结构试验研究

重金属污染土不仅破坏环境健康,同时威胁岩土工程安全。通过控制变量法对砷（As）、镉（Cd）单一污染土和复合污染土的土壤化学、土体微观结构和击实特性对比分析,研究了不同重金属污染源、不同重金属浓度对污染土的击实特性影响规律及作用机制。结果表明：单一污染土中,As使土壤扩散双电层变厚,土颗粒呈絮凝状,小孔隙增加,小颗粒含量先增后减,最优含水率升高5.90%,最大干密度降低1.02%;Cd的作用效应截然相反,Cd压缩土壤扩散双电层,土体呈堆积状,小孔隙减少,小颗粒含量减少,最优含水率降低8.03%,最大干密度增加1.00%。Cd对土体击实特性影响大于As。复合污染土中,As、Cd对土体最优含水率的影响呈协同作用,而对最大干密度无明显相互作用关系。污染土宏微观联系桥梁可以通过分形维数与最大干密度建立,二者拟合结果为二次函数关系。研究成果可为重金属污染土环境与工程灾害防控提供关键参数和理论支撑。     

Immobilization of heavy metals in a contaminated soil in Iran using di-ammonium phosphate,vermicompost and zeolite

Fractionation of heavy metals (HMs) in amended soils is needed to predict elemental mobility in soil and phytoavailability to plants. A study was conducted to determine the effects of different amendments on HMs availability and their redistribution among soil fractions. A contaminated soil was selected from around a Zn mine and amended with 0, 2, 4, and 6 g kg⁻¹ of vermicompost (VC), zeolite (ZE), and di-ammonium phosphate (DP) and incubated at field moisture. The amounts of Cd, Pb, Zn, and Cu were determined from the soil after 6 months of incubation time using DTPA and sequential extraction procedures. The total concentrations of Cd, Pb, Zn, and Cu were 41, 3,099, 1,997, and 83 mg kg⁻¹ of soil, respectively. All amendments decreased significantly [probability (p) ≤ 0.05] DTPA-extractable Cd, Pb, and Cu, but not Zn, in the soil. For instance, DTPA-extractable Cd, Pb, and Cu decreased by 40, 290, and 20%, respectively, and that of Zn increased by 18% with DP₁ (2 g kg⁻¹ of di-ammonium phosphate) application. The concentrations of Pb and Cd decreased mainly in the specifically sorbed (SS) but increased in the amorphous Fe oxide (AFeO) fraction with DP application, indicating redistribution of Pb and Cd in the fractions with less mobility. Lead immobilization by DP was mainly attributed to the P-induced formation of chloropyromorphite, which was identified in the DP treatment using X-ray diffraction technique. It was concluded that DP was the most effective amendment in immobilizing Pb and Cd, though it increased Zn mobility.