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污泥生物炭输入对稻田土壤砷迁移转化的影响

污泥生物炭输入对稻田土壤砷迁移转化的影响

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中国土壤学会土壤环境专业委员会第十九次会议暨“农田土壤污染与修复研讨会”第二届山东省土壤污染防控与修复技术研讨会

作者：林姗娜侯艳伟池海峰蔡超中国科学院城市环境研究所华侨大学化工学院环境科学与工程系

水稻是我国最主要的粮食作物。土壤中的砷容易被水稻根系吸收并在籽粒中累积,最终经食物链进入人体,危害人体健康。近年来,城市市政污泥经热解制备为污泥生物炭(Sewage Sludge Biochar,SSBC)作为土壤调理剂施用已成为废弃物资源化利用... 详细信息

水稻是我国最主要的粮食作物。土壤中的砷容易被水稻根系吸收并在籽粒中累积,最终经食物链进入人体,危害人体健康。近年来,城市市政污泥经热解制备为污泥生物炭(Sewage Sludge Biochar,SSBC)作为土壤调理剂施用已成为废弃物资源化利用同时实现土壤改良的一种新技术。目前关于SSBC输入对稻田土壤砷的迁移转化研究还不够深入系统。本实验利用城市污泥热解制备污泥生物炭,采用室内盆栽试验考察SSBC输入对水稻土壤砷赋存形态的影响及其变化规律。室内盆栽实验结果表明,土壤孔隙水中砷浓度随水稻生长时间呈先增加,并第18天孔隙水中砷浓度最高达0.29±0.03 mg/L。之后孔隙水中砷浓度逐渐降低,在第144天降低至0.04±0.01 mg/L。水稻田淹水条件可能是导致其变化的主要原因之一。淹水厌氧条件下,土壤的含氧量迅速降低,与铁氧化物结合固定的砷被微生物作为电子受体进行新城代谢,造成As(V)向As(Ⅲ)转化,并进入土壤溶液中,导致土壤孔隙水中砷含量升高。随着淹水时间增加,淹水所造成的还原环境会促进砷的甲基化,导致孔隙水中有机砷含量由31.77±1.36μg/L(第37天)显著(P<0.05)增加至47.66±7.78μg/L(第73天),而无机砷含量则由51.66±11.44μg/L显著(P<0.05)降低至31.90±3.98μg/L。污泥生物炭输入后可显著降低土壤孔隙水中砷浓度(P<0.05),同时降低土壤中砷的生物有效性。SSBC丰富的空隙结构和表面活性氧化物对砷的吸附作用被认为是主要原因之一。此外,水稻土壤理化性质的改变,也会影响孔隙水中砷含量。SSBC输入土壤后,有机质含量显著增加(P<0.05)。而有机质中最主要的组分--腐殖酸,其包含的有机官能团能与砷酸盐或亚砷酸盐结合形成络合物,从而砷的化学和生物反应活性以及生物有效性降低。相较于对照组(CK),施加5%SSBC处理组(B5)水稻茎叶部分砷含量均显著降低(P<0.05)。与CK组相比,在水稻生长前期(幼苗期和分蘖期)输入SSBC可显著降低砷在水稻根部的累积,进入拔节和抽穗期,各处理组间水稻根部砷含量无显著差异。综上所述,SSBC输入显著提高土壤有机质含量,同时可显著降低水稻土中砷生物有效性,促进土壤孔隙水中无机砷转化为有机砷。在水稻生长前期减少植株对砷的累积。上述研究成果将为污泥资源化利用和水稻土壤砷污染风险管控提供科技支撑。

关键词：污泥生物炭水稻土砷迁移转化

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重金属铅(Pb)和镉(Cd)对植物亲缘识别的影响

重金属铅(Pb)和镉(Cd)对植物亲缘识别的影响

引用

中国土壤学会土壤环境专业委员会第十九次会议暨“农田土壤污染与修复研讨会”第二届山东省土壤污染防控与修复技术研讨会

作者：李洁刘玉荣贺纪正徐兴良中国科学院生态环境研究中心中国科学院地理科学与资源研究所

亲缘植物之间的相互作用研究通常是在不考虑土壤胁迫的情况下进行。本研究测试了在重金属铅(Pb)和镉(Cd)胁迫下,大豆(Glycine max)对亲缘识别的生物量和生理响应。同时,测定了植物对铅(Pb)和镉(Cd)的体内积累量。对重金属胁迫条件下植... 详细信息

亲缘植物之间的相互作用研究通常是在不考虑土壤胁迫的情况下进行。本研究测试了在重金属铅(Pb)和镉(Cd)胁迫下,大豆(Glycine max)对亲缘识别的生物量和生理响应。同时,测定了植物对铅(Pb)和镉(Cd)的体内积累量。对重金属胁迫条件下植物亲缘识别的研究,有利于更好地理解亲缘植物之间、植物和土壤之间的相互作用。本研究采用亲缘关系和重金属添加类型两因子实验设计。亲缘关系包括来自同一母株的个体(亲缘组)、不同母株个体(非亲缘组)两个处理;土壤条件包括对照组CK(非Pb或Cd添加)、单独添加Pb或Cd、同时添加Pb和Cd(Pb+Cd)四个处理。其中,Pb添加量为500mg/kg,Cd添加量为50mg/kg。在植物生长约两个月后,测定植物生理特征,包括根系活力、叶绿素含量、丙二醛(MDA)和脯氨酸含量;根、茎和叶生物量;植物Pb和Cd体内积累量。其中,根系活力采用TTC法;叶绿素含量采用酒精-丙酮浸提法;丙二醛采用三氯乙酸和硫代巴比土酸法测定;脯氨酸含量采用磺基水杨酸浸提后茚三酮酸染色法测定。实验结果显示,在不同的重金属处理组间,根生物量和叶绿素含量在亲缘组和非亲缘组无显著差异。与非亲缘组相比,亲缘植物在CK和(Pb+Cd)处理组显示出更大的地上生物量和更小的脯氨酸含量;在Pb和Cd单一处理组显示更大的根系活力;在Cd处理组,显示更高的MDA浓度。从重金属在植物体内的积累量上来看,亲缘组植物在Pb处理组显示更低的Pb积累量,在Pb+Cd处理组积累更少的Pb和Cd。然而,在Cd处理中,亲缘比非亲缘植物显示出更少的Cd积累量。除上述外,亲缘组和非亲缘组在各土壤条件下在其他指标上未显示出显著差异。实验结果说明,大豆在无重金属胁迫、单一Pb胁迫和Pb+Cd复合下,显示出亲缘正效应,而单一的Cd胁迫则显示亲缘负效应。

关键词：亲缘互作生物量 Pb Cd 生理响应

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重金属铅(Pb)和镉(Cd)对植物亲缘识别的影响

重金属铅(Pb)和镉(Cd)对植物亲缘识别的影响

引用

中国土壤学会土壤环境专业委员会第十九次会议暨农田土壤污染与修复研讨会、第二届山东省土壤污染防控与修复技术研讨会

作者：李洁刘玉荣贺纪正徐兴良中国科学院生态环境研究中心北京 100085 中国科学院地理科学与资源研究所北京 100010 中国科学院生态环境研究中心北京 100085 中国科学院地理科学与资源研究所北京 100010

亲缘植物之间的相互作用研究通常是在不考虑土壤胁迫的情况下进行.本研究测试了在重金属铅(Pb)和镉(Cd)胁迫下,大豆(Glycine max)对亲缘识别的生物量和生理响应.同时,测定了植物对铅(Pb)和镉(Cd)的体内积累量.对重金属胁迫条件下植物亲... 详细信息

亲缘植物之间的相互作用研究通常是在不考虑土壤胁迫的情况下进行.本研究测试了在重金属铅(Pb)和镉(Cd)胁迫下,大豆(Glycine max)对亲缘识别的生物量和生理响应.同时,测定了植物对铅(Pb)和镉(Cd)的体内积累量.对重金属胁迫条件下植物亲缘识别的研究,有利于更好地理解亲缘植物之间、植物和土壤之间的相互作用.本研究采用亲缘关系和重金属添加类型两因子实验设计.亲缘关系包括来自同一母株的个体(亲缘组)、不同母株个体(非亲缘组)两个处理;土壤条件包括对照组CK(非Pb 或Cd 添加)、单独添加Pb 或Cd、同时添加Pb 和Cd(Pb+Cd)四个处理.其中,Pb 添加量为500mg/kg,Cd 添加量为50mg/kg.在植物生长约两个月后,测定植物生理特征,包括根系活力、叶绿素含量、丙二醛(MDA)和脯氨酸含量;根、茎和叶生物量;植物Pb 和Cd 体内积累量.其中,根系活力采用TTC 法;叶绿素含量采用酒精-丙酮浸提法;丙二醛采用三氯乙酸和硫代巴比土酸法测定;脯氨酸含量采用磺基水杨酸浸提后茚三酮酸染色法测定.实验结果显示,在不同的重金属处理组间,根生物量和叶绿素含量在亲缘组和非亲缘组无显著差异.与非亲缘组相比,亲缘植物在CK 和(Pb+Cd)处理组显示出更大的地上生物量和更小的脯氨酸含量;在Pb 和Cd 单一处理组显示更大的根系活力;在Cd 处理组,显示更高的MDA 浓度.从重金属在植物体内的积累量上来看,亲缘组植物在Pb 处理组显示更低的Pb 积累量,在Pb+Cd 处理组积累更少的Pb 和Cd.然而,在Cd 处理中,亲缘比非亲缘植物显示出更少的Cd积累量.除上述外,亲缘组和非亲缘组在各土壤条件下在其他指标上未显示出显著差异.实验结果说明,大豆在无重金属胁迫、单一Pb 胁迫和Pb+Cd 复合下,显示出亲缘正效应,而单一的Cd 胁迫则显示亲缘负效应.

关键词：亲缘互作生物量 Pb Cd 生理响应

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不同水稻品种对砷的积累差异及硅对水稻砷吸收的影响

不同水稻品种对砷的积累差异及硅对水稻砷吸收的影响

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中国土壤学会土壤环境专业委员会第十九次会议暨农田土壤污染与修复研讨会、第二届山东省土壤污染防控与修复技术研讨会

作者：王玉峰娄来清蔡庆生南京农业大学生命科学学院南京210095

砷在农作物中的积累导致砷通过食物链向人体中转移.水稻(Oryza sativa L.)是世界上最主要的粮食作物之一,然而水稻与其他粮食作物相比更容易吸收和积累砷.中国是受砷污染最严重的国家之一,南方稻田砷污染严重影响稻米粮食安全.因此,降... 详细信息

砷在农作物中的积累导致砷通过食物链向人体中转移.水稻(Oryza sativa L.)是世界上最主要的粮食作物之一,然而水稻与其他粮食作物相比更容易吸收和积累砷.中国是受砷污染最严重的国家之一,南方稻田砷污染严重影响稻米粮食安全.因此,降低水稻中砷的积累是减少砷向人体转移的有效方式之一.降低水稻砷积累的方式主要有两种：一是在砷污染农田选种砷低积累水稻品种;二是通过外源调控措施来减少水稻对砷的吸收和向籽粒中的转运.三价砷与硅化学结构相似,因此硅可以竞争性地抑制植物根系对三价砷的吸收和在植物中的转运.为评估不同基因型水稻对As 的积累差异,以123 种水稻品种为试验材料,选取湖南某地3 处As 含量不同的水稻田进行试验.试验结果表明：不同品种水稻籽粒中砷的积累量存在显著差异,三个试验点种植的水稻籽粒中砷含量最高的品种分别为最低品种的2.5、3.4 和1.8 倍,水稻籽粒中的砷主要以无机形式存在.水稻籽粒砷含量与水稻秸秆砷含量呈显著正相关(p < 0.001).三个试验点不同基因型水稻籽粒积累量也呈现极显著正相关(p < 0.001).在低污染稻田生长的杂交稻的生物量和稻米砷含量均显著高于常规稻.BR-3、BHD-7 和BHD-3 为稳定砷低积累的水稻品种,XFY390、YLY888、ZD99 和SD11 为高砷积累水稻品种.以砷高积累品种ZD99 和砷低积累品种BR-3 为试验材料研究了硅对水稻砷吸收和转运的影响.添加硅可以显著提高水稻幼苗地上部的生物量,并能显著降低ZD99 地上部砷含量.全生育期试验中,在砷胁迫下添加硅,显著提高了成熟期BR-3 的根长、株高和地上部鲜重,显著降低ZD99 全生育期根部砷含量,灌浆期茎部和穗部砷含量,以及成熟期叶部、茎部和穗部砷含量.并且加硅显著降低了BR-3 在分蘖期和成熟期的根部砷含量以及成熟期的叶片砷含量.添加硅可以显著降低ZD99 中砷向穗部的转运,而对BR-3 中砷的转移没有显著影响.本研究为生产上降低水稻籽粒砷积累提供了一定的理论依据.

关键词：水稻基因型砷积累硅

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污泥生物炭输入对稻田土壤砷迁移转化的影响

污泥生物炭输入对稻田土壤砷迁移转化的影响

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中国土壤学会土壤环境专业委员会第十九次会议暨农田土壤污染与修复研讨会、第二届山东省土壤污染防控与修复技术研讨会

作者：林姗娜侯艳伟池海峰蔡超中国科学院城市环境研究所厦门361021 华侨大学化工学院环境科学与工程系厦门361021

水稻是我国最主要的粮食作物.土壤中的砷容易被水稻根系吸收并在籽粒中累积,最终经食物链进入人体,危害人体健康.近年来,城市市政污泥经热解制备为污泥生物炭(Sewage Sludge Biochar,SSBC)作为土壤调理剂施用已成为废弃物资源化利用同... 详细信息

水稻是我国最主要的粮食作物.土壤中的砷容易被水稻根系吸收并在籽粒中累积,最终经食物链进入人体,危害人体健康.近年来,城市市政污泥经热解制备为污泥生物炭(Sewage Sludge Biochar,SSBC)作为土壤调理剂施用已成为废弃物资源化利用同时实现土壤改良的一种新技术.目前关于SSBC 输入对稻田土壤砷的迁移转化研究还不够深入系统.本实验利用城市污泥热解制备污泥生物炭,采用室内盆栽试验考察SSBC 输入对水稻土壤砷赋存形态的影响及其变化规律.室内盆栽实验结果表明,土壤孔隙水中砷浓度随水稻生长时间呈先增加,并第18 天孔隙水中砷浓度最高达0.29±0.03 mg/L.之后孔隙水中砷浓度逐渐降低,在第144 天降低至0.04±0.01 mg/L.水稻田淹水条件可能是导致其变化的主要原因之一.淹水厌氧条件下,土壤的含氧量迅速降低,与铁氧化物结合固定的砷被微生物作为电子受体进行新城代谢,造成As(V)向As(Ⅲ)转化,并进入土壤溶液中,导致土壤孔隙水中砷含量升高.随着淹水时间增加,淹水所造成的还原环境会促进砷的甲基化,导致孔隙水中有机砷含量由31.77±1.36 μg/L(第37 天)显著(P<0.05)增加至47.66±7.78 μg/L(第73 天),而无机砷含量则由51.66±11.44μg/L 显著(P<0.05)降低至31.90±3.98 μg/L.污泥生物炭输入后可显著降低土壤孔隙水中砷浓度(P<0.05),同时降低土壤中砷的生物有效性.SSBC 丰富的空隙结构和表面活性氧化物对砷的吸附作用被认为是主要原因之一.此外,水稻土壤理化性质的改变,也会影响孔隙水中砷含量.SSBC 输入土壤后,有机质含量显著增加(P<0.05).而有机质中最主要的组分--腐殖酸,其包含的有机官能团能与砷酸盐或亚砷酸盐结合形成络合物,从而砷的化学和生物反应活性以及生物有效性降低.相较于对照组(CK),施加5％SSBC 处理组(B5)水稻茎叶部分砷含量均显著降低(P<0.05).与CK 组相比,在水稻生长前期(幼苗期和分蘖期)输入SSBC 可显著降低砷在水稻根部的累积,进入拔节和抽穗期,各处理组间水稻根部砷含量无显著差异.综上所述,SSBC 输入显著提高土壤有机质含量,同时可显著降低水稻土中砷生物有效性,促进土壤孔隙水中无机砷转化为有机砷.在水稻生长前期减少植株对砷的累积.上述研究成果将为污泥资源化利用和水稻土壤砷污染风险管控提供科技支撑.

关键词：污泥生物炭水稻土砷迁移转化

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化学氧化技术修复多环芳烃污染土壤过程中对重金属赋存形态的影响

化学氧化技术修复多环芳烃污染土壤过程中对重金属赋存形态的影响

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中国土壤学会土壤环境专业委员会第十九次会议暨“农田土壤污染与修复研讨会”第二届山东省土壤污染防控与修复技术研讨会

作者：廖用开张又弛侯艳伟蔡超中国科学院城市环境研究所中国科学院城市环境与健康重点实验室华侨大学化工学院

多环芳烃（PAHs）由于致癌、致畸、致突变和难被生物降解的特性,在环境中危害极大。因此,PAHs污染的土壤治理已经成为国内外环境修复界共同关注的前沿热点问题之一。化学氧化修复技术由于去除率高和周期短等特点被人们广泛研究并应用于P... 详细信息

多环芳烃（PAHs）由于致癌、致畸、致突变和难被生物降解的特性,在环境中危害极大。因此,PAHs污染的土壤治理已经成为国内外环境修复界共同关注的前沿热点问题之一。化学氧化修复技术由于去除率高和周期短等特点被人们广泛研究并应用于PAHs污染土壤修复工程。但是,当前化学氧化修复技术的研究多强调有机污染物的去除,较少关注其对土壤中重金属环境行为及其潜在环境风险的影响。本研究以某焦化厂PAHs污染土壤为研究对象,探究两种典型氧化剂（活化过硫酸钠和高锰酸钾）在不同投加剂量条件下对PAHs的去除作用及其对土壤中典型重金属赋存形态的影响。结果显示:在不同剂量的活化过硫酸钠和高锰酸钾处理下,PAHs去除率均随氧化剂投加量的增加而升高。在活化过硫酸钠处理下土壤PAHs含量从270 mg kg降到55 mg kg,PAHs去除率为80%,其中低分子量PAHs去除率为77%,高分子量PAHs去除率为85%。在高锰酸钾处理下PAHs含量降至28 mg kg,PAHs去除率为90%,高于活化过硫酸钠处理;其中低分子量PAHs去除率为93%,高分子量PAHs去除率为85%。在两种化学氧化剂处理下,土壤中典型重金属的赋存形态都发生了显著变化,而且不同金属元素的响应状况也存在差异。活化过硫酸钠处理下硝酸铵浸提的土壤中元素Ni和Co有效态含量分别升高了59和193倍,且其随氧化剂添加量的增加而升高。重金属As、Cu和Cr的有效态含量在氧化剂投加量为0.2、0.4、0.8mmol g时随氧化剂添加量的增加而下降,但当氧化剂量为1.6 mmol g时其有效态含量分别为处理前的9、13和111倍。相比之下,在高锰酸钾为0.05、0.10、0.20、0.40 mmol g的剂量处理下,土壤中重金属Cu、Ni、Co和As的有效态含量随氧化剂添加量的增加而显著降低,但重金属Cr的变化趋势是氧化剂添加量的增加而显著升高。活化过硫酸钠处理下,土壤重金属Cu、Ni、Co和As的稳定形态（残渣态、有机结合态和铁锰氧化态）比例降低,不稳定形态（可交换态和碳酸盐结合态）比例增加,不同重金属的变化幅度存在一定的差异。在高锰酸钾处理下,土壤重金属Cu、Ni、Co和As的赋存形态表现为可交换态比例下降,铁锰氧化态和残渣态的比例增加,但是重金属素Cr碳酸盐结合态比例增加,铁锰氧化态和残渣态的比例下降。综上所述,活化过硫酸钠和高锰酸钾处理在有效去除污染土壤中PAHs的同时均可以显著影响土壤中典型重金属赋存形态,这可能给土壤和地下水带来潜在的重金属污染风险。因此,在应用化学氧化技术修复PAHs污染土壤时应考虑土壤中重金属赋存形态变化及其环境风险。研究结果可为化学氧化修复技术在PAHs污染土壤治理中的应用提供科技支撑。

关键词：化学氧化多环芳烃重金属赋存形态土壤

来源：评论

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化学氧化技术修复多环芳烃污染土壤过程中对重金属赋存形态的影响

化学氧化技术修复多环芳烃污染土壤过程中对重金属赋存形态的影响

引用

中国土壤学会土壤环境专业委员会第十九次会议暨农田土壤污染与修复研讨会、第二届山东省土壤污染防控与修复技术研讨会

作者：廖用开张又弛侯艳伟蔡超中国科学院城市环境研究所中国科学院城市环境与健康重点实验室厦门361000 华侨大学化工学院厦门 361000 中国科学院城市环境研究所中国科学院城市环境与健康重点实验室厦门361000 华侨大学化工学院厦门 361000

多环芳烃(PAHs)由于致癌、致畸、致突变和难被生物降解的特性,在环境中危害极大.因此,PAHs 污染的土壤治理已经成为国内外环境修复界共同关注的前沿热点问题之一.化学氧化修复技术由于去除率高和周期短等特点被人们广泛研究并应用于PAHs... 详细信息

多环芳烃(PAHs)由于致癌、致畸、致突变和难被生物降解的特性,在环境中危害极大.因此,PAHs 污染的土壤治理已经成为国内外环境修复界共同关注的前沿热点问题之一.化学氧化修复技术由于去除率高和周期短等特点被人们广泛研究并应用于PAHs 污染土壤修复工程.但是,当前化学氧化修复技术的研究多强调有机污染物的去除,较少关注其对土壤中重金属环境行为及其潜在环境风险的影响.本研究以某焦化厂PAHs 污染土壤为研究对象,探究两种典型氧化剂(活化过硫酸钠和高锰酸钾)在不同投加剂量条件下对PAHs 的去除作用及其对土壤中典型重金属赋存形态的影响.结果显示：在不同剂量的活化过硫酸钠和高锰酸钾处理下,PAHs 去除率均随氧化剂投加量的增加而升高.在活化过硫酸钠处理下土壤PAHs 含量从270 mg kg-1 降到55 mg kg-1,PAHs 去除率为80％,其中低分子量PAHs 去除率为77％,高分子量PAHs 去除率为85％.在高锰酸钾处理下PAHs含量降至28 mg kg-1,PAHs 去除率为90％,高于活化过硫酸钠处理;其中低分子量PAHs 去除率为93％,高分子量PAHs 去除率为85％.在两种化学氧化剂处理下,土壤中典型重金属的赋存形态都发生了显著变化,而且不同金属元素的响应状况也存在差异.活化过硫酸钠处理下硝酸铵浸提的土壤中元素Ni 和Co 有效态含量分别升高了59 和193 倍,且其随氧化剂添加量的增加而升高.重金属As、Cu 和Cr 的有效态含量在氧化剂投加量为0.2、0.4、0.8mmol gsoil-1 时随氧化剂添加量的增加而下降,但当氧化剂量为1.6 mmol gsoil-1 时其有效态含量分别为处理前的9、13 和111 倍.相比之下,在高锰酸钾为0.05、0.10、0.20、0.40 mmol gsoil-1 的剂量处理下,土壤中重金属Cu、Ni、Co 和As 的有效态含量随氧化剂添加量的增加而显著降低,但重金属 Cr 的变化趋势是氧化剂添加量的增加而显著升高.活化过硫酸钠处理下,土壤重金属Cu、Ni、Co 和As 的稳定形态(残渣态、有机结合态和铁锰氧化态)比例降低,不稳定形态(可交换态和碳酸盐结合态)比例增加,不同重金属的变化幅度存在一定的差异.在高锰酸钾处理下,土壤重金属Cu、Ni、Co 和As 的赋存形态表现为可交换态比例下降,铁锰氧化态和残渣态的比例增加,但是重金属素Cr 碳酸盐结合态比例增加,铁锰氧化态和残渣态的比例下降.综上所述,活化过硫酸钠和高锰酸钾处理在有效去除污染土壤中PAHs 的同时均可以显著影响土壤中典型重金属赋存形态,这可能给土壤和地下水带来潜在的重金属污染风险.因此,在应用化学氧化技术修复PAHs 污染土壤时应考虑土壤中重金属赋存形态变化及其环境风险.研究结果可为化学氧化修复技术在PAHs 污染土壤治理中的应用提供科技支撑.

关键词：化学氧化多环芳烃重金属赋存形态土壤

来源：评论

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溶磷菌苏云金芽孢杆菌GL-1促进磷矿粉对土壤中铅的固定作用

溶磷菌苏云金芽孢杆菌GL-1促进磷矿粉对土壤中铅的固定作用

引用

中国土壤学会土壤环境专业委员会第十九次会议暨“农田土壤污染与修复研讨会”第二届山东省土壤污染防控与修复技术研讨会

作者：龙新宪黄莉敏周泉彬华南农业大学资源环境学院环境科学与工程系

采用磷矿粉对农田土壤中的铅进行原位固定过程中,常因磷矿粉的品位比较低和溶解性低,不利于磷矿粉中磷的溶解,使其对铅的固定效果大大减弱。溶磷菌能够将难溶性的无机磷转化为可溶性的磷,提高土壤中水溶性磷的含量,从而可能促进磷酸根... 详细信息

采用磷矿粉对农田土壤中的铅进行原位固定过程中,常因磷矿粉的品位比较低和溶解性低,不利于磷矿粉中磷的溶解,使其对铅的固定效果大大减弱。溶磷菌能够将难溶性的无机磷转化为可溶性的磷,提高土壤中水溶性磷的含量,从而可能促进磷酸根与铅发生沉淀反应,提高磷矿粉固定铅的效果。本研究进一步证明溶磷专利菌株苏云金芽孢杆菌GL-1(Bacillus thuringiensis)能够高效地溶解磷矿粉,在以磷矿粉作为唯一磷源的NBRIP液体培养基中培养7天后,水溶性磷含量高达97.51 mg·L-1,溶磷率为40.24%。苏云金芽孢杆菌GL-1主要通过酸化和分泌葡萄糖酸、α-酮戊二酸和柠檬酸来溶解磷矿粉。在苏云金芽孢杆菌GL-1溶解磷矿粉的代谢产物和硝酸铅反应体系中,随着铅浓度的增加,反应体系中的水溶性磷的剩余浓度均呈现递减趋势,铅离子浓度比对照培养基中的铅离子浓度降低的百分率均呈递增的趋势,当培养基加入铅离子后铅离子浓度达到1.5mmol/L时,对照反应体系中铅离子浓度只降低了49.89%,而接种苏云金芽孢杆菌GL-1的反应体系中的铅浓度降低了和79.13%。这表明苏云金芽孢杆菌GL-1溶解磷矿粉的代谢产物中的水溶性磷可以有效地固定水溶性铅离子。在一种酸性多金属污染土壤中施加磷矿粉,同时接种苏云金芽孢杆菌GL-1进行培育30天,结果发现,施加磷矿粉和接种苏云金芽孢杆菌GL-1均可以显著影响土壤的p H值、有效态铅含量和有效磷含量。土壤的p H值和有效磷含量随着磷矿粉的用量增加而增加,且在接种苏云金芽孢杆菌GL-1的情况下,土壤的p H值和有效磷含量的增加更为显著;土壤中有效态铅含量则随着磷矿粉的用量增加而降低,且在接种苏云金芽孢杆菌GL-1的情况下,土壤的有效态铅含量降低更为显著。此外,在铅污染土壤中,施加磷矿粉和接种苏云金芽孢杆菌GL-1可以显著地促进菜心(Lactuca sativa L.)的生长,提高植物的生物量。与对照土壤相比,施加磷矿粉并苏云金芽孢杆菌GL-1的处理还可以显著降低菜心地上部铅含量(9.34%-12.51%)。此外,施加磷矿粉并接种苏云金芽孢杆菌GL-1均可以显著降低土壤的有效态铅含量(22.73%-24.43%)。这表明,苏云金芽孢杆菌GL-1和磷矿粉联合可以有效地固定土壤中的铅,为今后溶磷菌-磷矿粉联合修复铅污染土壤提供科学依据。

关键词：苏云金芽孢杆菌磷矿粉铅化学固定

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生物炭对水稻土厌氧培养过程中DOC及铁还原的影响

生物炭对水稻土厌氧培养过程中DOC及铁还原的影响

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中国土壤学会土壤环境专业委员会第十九次会议暨“农田土壤污染与修复研讨会”第二届山东省土壤污染防控与修复技术研讨会

作者：索慧慧曲东西北农林科技大学资源环境学院

生物炭是由生物残体在缺氧情况下经高温热解产生的一类富含芳香性和醌类结构的物质,不仅在改善土壤质量及修复污染环境等方面得到广泛应用,还兼具电子转移功能,可调控环境中的氧化还原过程。木醋液作为生物炭制备过程的副产物之一,其环... 详细信息

生物炭是由生物残体在缺氧情况下经高温热解产生的一类富含芳香性和醌类结构的物质,不仅在改善土壤质量及修复污染环境等方面得到广泛应用,还兼具电子转移功能,可调控环境中的氧化还原过程。木醋液作为生物炭制备过程的副产物之一,其环境行为也引起广泛关注。然而随着生物炭及木醋液施入稻田,其对水稻土淹水过程中溶解性有机碳(DOC)及铁还原过程的影响却尚不明确。同时,腐殖酸(黄腐酸)结构中含有丰富的具有电子传递功能的官能团,因此可以作为模版电子穿梭体参照物研究生物炭对铁还原过程的作用。本研究通过向不同水稻土(碱性、中性、酸性)中添加生物炭、木醋液及黄腐酸进行厌氧泥浆培养试验,探讨了生物炭对水稻土厌氧培养过程中Fe(Ⅲ)还原、pH、DOC含量及其组分的影响。结果表明水稻土淹水后,Fe(Ⅱ)的累积量基本上随淹水时间呈"S"型曲线增长。添加生物炭、木醋液和黄腐酸均可显著促进Fe(Ⅱ)的累积,Fe(Ⅲ)还原潜势显著提高8.48%-17.31%,其中木醋液和黄腐酸的促进作用更为明显。按照Fe(Ⅱ)随培养时间的累积速率,将厌氧培养过程分为初期(0-1d)、中期(3-8d)及末期(8-35d)三个阶段。在厌氧培养初期,添加木醋液和黄腐酸均可降低三种土壤初始pH,而添加生物炭使湖南和天津土壤初始pH升高,吉林土壤初始pH降低,pH的不同是铁还原存在差异的重要原因。在整个培养过程中,生物炭、木醋液和黄腐酸对土壤中DOC含量的影响因土壤类型不同而存在差异。吉林水稻土中,添加生物炭和木醋液使培养末期土壤DOC含量显著增加;而湖南水稻土培养中期,生物炭和木醋液显著降低了DOC含量;在天津水稻土厌氧培养过程中,DOC含量对黄腐酸的响应最为显著。在供试的三种水稻土中共鉴定得到高分子量腐殖酸、低分子量腐殖酸、土壤富里酸及类酪氨酸四个共有的重要组分。而在吉林和天津水稻土厌氧培养过程中还检测到海洋腐殖酸的存在。添加生物炭、木醋液和黄腐酸使DOC中高分子量腐殖酸、低分子量腐殖酸和土壤富里酸3种组分的含量显著增加或保持不变,其电子转移能力是促进铁还原的主要原因。培养过程中pH及DOC含量对生物炭、木醋液及黄腐酸的响应也与Fe(Ⅲ)还原过程密切相关。

关键词：生物炭溶解性有机碳铁还原

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不同钙质钝化剂对稻田土壤水溶态镉动态变化的影响

不同钙质钝化剂对稻田土壤水溶态镉动态变化的影响

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中国土壤学会土壤环境专业委员会第十九次会议暨“农田土壤污染与修复研讨会”第二届山东省土壤污染防控与修复技术研讨会

作者：郭京霞冯莲莲张起佳曾涛李荭荭李云云王果福建农林大学资源与环境学院

钙质钝化剂（石灰石粉、白云石粉、消石灰等）是一类被普遍用于重金属污染的酸性土壤的钝化修复材料。为了进一步探讨钙质钝化剂对土壤重金属的钝化机理、不同钙质钝化剂的钝化效果,我们以一种镉铅严重污染的农田土壤和两种水稻品种（台... 详细信息

钙质钝化剂（石灰石粉、白云石粉、消石灰等）是一类被普遍用于重金属污染的酸性土壤的钝化修复材料。为了进一步探讨钙质钝化剂对土壤重金属的钝化机理、不同钙质钝化剂的钝化效果,我们以一种镉铅严重污染的农田土壤和两种水稻品种（台粳8号、Ⅱ优3301）为试验材料,采用盆栽试验的方法研究了三种钙质钝化剂(石灰石粉Ca CO3、白云石粉Ca,Mg（CO3）2、消石灰Ca（OH）2)对盆栽土壤孔隙水中Cd浓度的变化及其与土壤Eh值以及孔隙水中pH、Fe、Mn、TOC浓度之间的关系,探讨了钙质钝化剂影响土壤Cd有效性的机理。主要结果如下:（1）在植稻期间,施用三种钙质钝化剂显著降低了土壤孔隙水中Cd浓度;到水稻移栽90d时,孔隙水中Cd含量趋于稳定;三种钙质钝化剂对水溶态Cd浓度的影响无显著差异;（2）在移栽后第30d、75d和90d,土壤p H值与孔隙水中Cd浓度之间均呈显著负相关,说明钙质钝化剂提高了土壤p H值是降低水溶态Cd的主要原因,其中p H值的提高效果以白云石粉最大、其次消石灰、石灰石粉最小;（3）三种钝化剂的施用显著降低了淹水土壤的Eh值,降低的幅度以石灰石粉最高、白云石粉次之、消石灰最弱,且在移栽后60d、75d和90d土壤Eh值与同期土壤孔隙水Cd浓度之间均呈显著正相关,说明钙质钝化剂促进土壤Eh值的降低是降低土壤Cd的水溶性的机理之一;（4）钙质钝化剂的施用总体上降低了孔隙水中TOC浓度,且在移栽后75d和90d,孔隙水中TOC含量与Cd含量之间呈现极显著正相关,这说明钙质钝化剂通过降低孔隙水中TOC浓度而抑制了孔隙水中Cd的络合溶解,这也是其降低水溶态Cd的机理之一;（5）在移栽后30d、75d和90d,孔隙水中Cd浓度与Fe浓度之间均呈显著正相关;在移栽后75d和90d,孔隙水中Cd浓度与Mn浓度之间也呈显著正相关。三种钝化剂均显著降低了土壤孔隙水中Fe、Mn浓度,因此,添加钙质钝化剂通过抑制Fe和Mn的还原溶解,而有助于降低水溶态Cd的浓度,这也是其降低土壤Cd的有效性的机理之一;（6）施用钙质钝化剂降低了水稻根表铁膜的数量和铁膜中Cd的含量,消石灰对根表铁膜的降低效果大于白云石粉和石灰石粉,在降低根系Cd含量方面,消石灰效果最佳。水稻根系Cd含量随着根表铁膜Cd含量的升高而升高,因此,钙质钝化剂降低根表铁膜的数量和铁膜中Cd的含量,也是其降低土壤Cd的生物有效性的机制之一。

关键词：钝化剂土壤孔隙孔隙水石灰石粉水溶态稻田土壤动态变化

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