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生物炭修复重金属污染农田土壤的机制及应用研究进展 总被引：14，自引：8，他引：6
将生物质转化为生物炭并用于重金属污染农田土壤修复中,是有效利用生物质资源、保障粮食安全的有效途径之一。然而,生物炭的应用效率受其特性和土壤环境影响极大。该研究综述了生物炭特性,并探讨了生物质和热解温度对其影响规律,阐明了生物炭对重金属的直接固定作用,以及通过影响土壤p H值、阳离子交换量(Cation Exchange Capacity,CEC)、矿物组分和有机质等,进而间接固定重金属的作用机制。同时,该文系统总结了国内外生物炭在田间试验中的应用,从土壤重金属迁移性和生物有效性、作物累积重金属和作物产量等3个方面阐明了生物炭的应用效果和作用规律。针对田间试验条件区别于室内试验的特殊性,探讨了生物炭施撒方式及用量、施肥等田间管理和气候环境等现场条件对生物炭应用的影响,并对今后完善生物炭在土壤修复中作用机制、扩大研究尺度和长期土壤监测等方面研究进行了展望。 相似文献
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生物质炭修复重金属及有机物污染土壤的研究进展 总被引：11，自引：1，他引：10
生物质炭是生物质原料在完全或部分缺氧条件下高温热解后的固体产物,它具有丰富的孔隙结构和较高的碳含量。该物质具有巨大的表面积和较强的阳离子交换能力等特殊性质,对受污染土壤中的重金属和有机物都具有很强的吸附能力,有效地降低这些污染物的生物有效性和在环境中的迁移,对改善土壤环境具有重大意义。近年来我国土壤污染严重,利用生物质炭修复受污染土壤的技术得到了广泛的关注。本文简述了生物质炭修复土壤污染的基本原理,探讨了与其他修复方法相比存在的优势,阐述了国内外近年来利用生物质炭修复污染土壤的研究进展,最后展望了今后需要进一步研究的领域。 相似文献
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生物质炭中的污染物含量及其田间施用的环境风险预测 总被引：7，自引：0，他引：7
生物质炭在碳固定、污染修复和酸性土壤改良中的应用非常广泛,但对生物质炭中所含污染物的研究甚少,其在田间应用中的环境风险并不清楚。该文选择松针和麦秆为原料,采用不同制备方法,研究了不同条件下获得的生物质炭中的重金属和多环芳烃含量,并初步评估了其田间应用的环境风险。研究表明,不同有机废弃物来源制备的生物质炭中均含有一定量的重金属(0.301～128mg/kg)和多环芳烃(1.48～5.48mg/kg);松针制备的生物质炭中的重金属含量普遍高于麦秆制备的生物质炭,而多环芳烃含量则相反,且高温制备有助于降低生物质炭中的多环芳烃含量;在低施用量的田间条件下,生物质炭的施用不易对土壤造成多环芳烃的环境风险,但在高施用量条件下,生物质炭中含有的多环芳烃容易使土壤中多环芳烃含量达到中度或重度污染的程度;生物质炭中的重金属在土壤中的积累量比较有限,环境风险较小。 相似文献
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中碱性镉污染农田原位钝化修复材料研究进展 总被引：5，自引：1，他引：4
《土壤通报》2018,(5)
农田土壤重金属污染威胁人类健康,其修复成为环境领域的研究热点。钝化修复因具有修复速率快、成本低、操作简单、不影响农业生产等特点,广泛应用于大面积重金属污染农田尤其是酸性农田修复治理中。相应,针对酸性重金属污染土壤的钝化修复材料也得到了广泛研究,然而,针对中碱性重金属污染土壤的钝化材料研究相对较少。从无机类、有机类以及复合型3种类型的修复材料概述了钝化修复材料在中碱性Cd污染土壤中的研究进展。总结了中碱性重金属污染土壤钝化修复材料以选用复合型材料为宜,且以钙镁磷肥、椰壳生物炭、油菜秸秆生物炭、腐殖酸形成有机-无机复合效果较好且经济环保。其次,从钝化剂的合理施用、风险评估等方面提出展望,以期为中碱性农田土壤重金属污染修复提供参考。 相似文献
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生物炭吸附重金属机理及其应用技术研究进展 总被引：1，自引：0，他引：1
《土壤通报》2020,(3):741-747
生物炭是以动植物残体等有机物料为原料,在缺氧的条件下经过高温热解得到的高度碳化的物质;因其具有优良的过滤和吸附特性而被应用于水体净化和重金属污染土壤修复。论文对不同原料加工而成的生物炭的物理化学性质差异、生物炭吸附重金属的机理及其在净化污水和修复重金属污染土壤上应用的研究进展进行综述,并对未来这一领域研究的发展方向进行了展望;指出生物炭具有巨大的利用价值和广阔的应用前景,但生物炭本身特别是改性后在吸附性能改变的同时是否会造成二次污染问题值得关注。 相似文献
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玉米秸秆和污泥共热解制备的生物质炭及其对盐碱土壤理化性质的影响 总被引：5，自引：2，他引：3
[目的]研究不同温度制备的玉米秸秆和污泥基生物质炭不同施加量对盐碱土壤基本理化性质的影响,为盐碱土改良及土壤污染物质的生态修复等方面的研究提供科学依据。[方法]以质量比5∶2的玉米秸秆和剩余活性污泥为原料,分别在300,350,400,450,500℃共5个不同温度条件下热解制备生物质炭,通过扫描电镜、元素分析和红外光谱对其性质及结构进行分析,并通过培养试验研究其对盐碱土壤基本理化性质的影响。[结果]随着热解温度的升高,生物质炭微观结构越发达,比表面积越大,表面官能团的种类和数量也产生了显著性变化;同时随着热解温度逐渐升高,生物质炭C含量不断增加,而O,H和N含量却逐渐降低;添加玉米秸秆和污泥共热解制备的生物质炭能够显著增加盐碱土壤中有机碳含量,而土壤中总氮、总磷、有效磷、速效钾含量变化幅度较小;水溶性盐含量降低明显;加入生物质炭后大幅度提高了土壤阳离子交换能力,添加量越大,阳离子交换量越大;但生物质炭对土壤pH值影响不大。[结论]玉米秸秆和污泥基生物质炭提高了土壤养分含量和肥力指标,降低了土壤盐碱性。玉米秸秆和污泥基生物质炭可用于盐碱土壤的改良。 相似文献
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农田土壤中生物质炭的老化及其对有机污染物吸附-解吸影响的研究进展 总被引：1，自引：1，他引：0
生物质炭独特的表面性质、形貌结构及丰富而离散的孔隙系统使其对有机污染物具有良好的持留与吸附作用,可望用于土壤污染控制与修复。在田间条件下,进入土壤的生物质炭自身不稳定组分会发生转化、淋溶,并与土壤发生相互作用出现老化现象,导致生物质炭的化学与物理性质发生显著变化。生物质炭在土壤中的老化过程具有复杂性和多样性,主要包括:生物质炭化学性质的变化,如无机元素的流失、表面官能团组成的变化以及部分矿化反应;生物质炭物理性质的改变,主要是土壤有机质和矿物质对生物质炭的包覆作用造成生物质炭的孔隙特征发生改变。生物质炭在土壤中的老化可能会导致有机污染物的吸附-解吸行为发生改变,且受土壤、生物质炭以及污染物性质的影响较大。本文综述了生物质炭在农田土壤中的老化机理及主要影响因素研究方面的进展,总结了生物质炭在土壤中的老化对有机污染物吸附-解吸行为的影响,提出了尚待解决的相关前沿科学问题。 相似文献
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一个新的土壤重金属竞争吸附等温模型 总被引：3，自引：0，他引：3
XUE Wen-Bo YI Ai-Hu ZHANG Zeng-Qiang TANG Ci-Lai ZHANG Xing-Chang GAO Jin-Ming 《土壤圈》2009,19(2):251-257
A new competitive adsorption isothermal model (CAIM) was developed for the coexistent and competitive binding of heavy metals to the soil surface. This model extended the earlier adsorption isothermal models by considering more than one kind of ion adsorption on the soil surface. It was compared with the Langmuir model using different conditions, and it was found that CAIM, which was suitable for competitive ion adsorption at the soil solid-liquid surface, had more advantages than the Langmuir model. The new competitive adsorption isothermal model was used to fit the data of heavy metal (Zn and Cd) competitive adsorption by a yellow soil at two temperatures. The results showed that CAIM was appropriate for the competitive adsorption of heavy metals on the soil surface at different temperatures. The fitted parameters of CAIM had explicit physical meaning. The model allowed for the calculation of the standard molar Gibbs free energy change, the standard molar enthalpy change, and the standard molar entropy change of the competitive adsorption of the heavy metals, Zn and Cd, by the yellow soil at two temperatures using the thermodynamic equilibrium constants. 相似文献
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The ecological effects of heavy metals in soils are closely related to the content and speciation of the elements in the solid and liquid phases of soils. Methods for the determination of metal species in both phases are described and critically evaluated. In connection with the possible binding mechanisms of heavy metals in soils the concept of specific and non-specific adsorption is discussed. Recent results indicate that the adsorption of heavy metals on soil particles is not only restricted to the formation of surface complexes but can also take place in the interior of minerals. Diffusion processes of heavy metals into soil minerals are described for goethite. In order to assess metal mobility and availability in soils, the concentration and speciation of metals in the soil solution or in comparable aeqeous equilibrium solutions of soil samples and the transfer of metals from solid pools to the liquid phase and vice versa have to be assessed. Methods for the determination of the amount of plant available heavy metals are described and the associated problems discussed. 相似文献
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采用BCR提取法对以污泥和花生壳为原料制备的活性炭进行重金属形态分析,利用原子吸收法测定污泥热解前后Cd、Cr、Cu、Zn、Ni、Pb的不同形态含量。结果表明,污泥中Zn的含量最高,Zn和Cu的含量超过了污泥农用标准。热解可使污泥中的可溶解态和可还原态重金属转化为性质稳定的残渣态重金属,在此基础上,利用重金属潜在生态风险指数法（IR）对污泥活性炭的重金属潜在生态风险进行评价,结果得出花生壳添加量为20%,热解温度为600℃条件下,制备出来的活性炭风险最小。同时证实Cd的潜在生态风险系数较大,在利用时应引起足够的重视。 相似文献
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海南胡椒种植基地土壤重金属评价及来源分析 总被引：3，自引：0，他引：3
在对海南省主要胡椒种植区-文昌、琼海两市种植地土壤重金属含量调查的基础上,采用单项污染指数法和综合污染指数法,结合绿色食品产地环境技术条件及土壤环境质量二级标准,对其重金属含量现状进行了评价;然后结合深层土壤、母质岩石样品及海南岛1:25万多目标区域地球化学调查成果,对其土壤重金属来源进行了综合分析。结果表明,相对所选标准,沉积砂岩区(F11~F13)、第四系松散沉积物区(F7、F14)和花岗岩区一种植地(F9)均符合绿色食品产地要求。玄武岩区(F1~F6)土壤Cu、Cr、Ni超标,花岗岩区另一种植地(F8)和变质岩区(F10)土壤Pb、As超标。综合分析结果显示,胡椒基地土壤环境质量整体良好,成土母质是土壤中重金属元素的主要控制因素,但部分种植地浅层土壤中Cd、Pb、As等重金属元素已受到人类活动的影响。 相似文献
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棉花、花生秸秆生物炭对棕壤中Cu(Ⅱ)运移的影响 总被引：2，自引：0，他引：2
[目的]分析棉花、花生生物炭基本理化性质,模拟自然条件下降雨对土壤中Cu(Ⅱ)淋失量的影响,探讨生物炭修复Cu(Ⅱ)污染棕壤的可行性。[方法]以棉花、花生秸秆为原料,采用限氧热解法分别在350,500,650℃下制备生物炭,将生物炭按1%的炭土干重比施入铜污染棕壤[Cu(Ⅱ)的浓度200mg/kg],通过室内土柱淋溶试验分析添加不同生物炭对土壤缓冲性能和吸附能力的影响。[结果]两类生物炭的H/C及O/C的比值随着温度的升高逐渐降低,而生物炭的BET比表面积则随着制备温度的升高而逐渐增大;添加生物炭的土壤淋溶液pH值显著高于空白处理,花生生物炭的效果更为显著;随着淋溶次数的增加,添加生物炭的土壤中Cu(Ⅱ)的淋失量明显低于空白处理;添加花生生物炭提高了土壤中Cu(Ⅱ)的专性吸附,以650℃最为显著。[结论]两种生物炭能明显提高土壤的缓冲性能和对重金属的吸持能力,其中以花生生物炭的效果更为明显。 相似文献
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Soil contamination by mixtures of petroleum hydrocarbons and heavy metals is common in urban and industrial localities. Interactions between these contaminants have an impact on the mobility and the management of contamination. We have characterized the modifications to the transport of heavy metals (Cd, Cu, Pb, Zn) in soil induced by residual light non‐aqueous phase liquid (LNAPL) for two conditions of trapping. Experiments on the elution of tracers and heavy metals in columns of soil were performed with a glaciofluvial material as the soil. Tracer experiments were modelled with the mobile–immobile (MIM) system of partial differential equations. The experiments were designed to compare water flow and metal transport in LNAPL‐contaminated soil with a control set. Residual LNAPL was trapped in water‐saturated and dry soil to ensure preferential wettability of soil surfaces, namely either water‐wet or LNAPL‐wet. In water‐wet soil columns, LNAPL decreased water flow by two orders of magnitude and increased the fraction of immobile water. Solute residence times (SRTs) suggested that heavy metals resided mainly in mobile water where the reaction time was sufficient to reach steady‐state retention. The SRTs also indicated that a fraction of the heavy metal flux diffused to the immobile water where its retention was limited by diffusion. Retention of heavy metals was significantly greater than in the control columns. In LNAPL‐wet soil columns, the obstruction of small pores and surface coating by residual LNAPL significantly decreased the attenuation capacity of the soil by decreasing the diffusion of heavy metals to immobile water and surface sites. Evidently, the individual behaviour of heavy metals can be significantly modified by non‐miscible organic contaminants. These modifications can have important implications for risk evaluation, contamination management and in situ remediation of soil that is contaminated by mixtures of petroleum hydrocarbons and heavy metals. 相似文献
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Solubility and retention of heavy metals in soils Model experiments were carried out under oxidizing conditions with soil samples from surface and subsurface horizons of different composition in order to investigate the solubility and retention of Cu, Zn, Cd, and Pb in soils. The solubility of heavy metals is mainly determined by ad- and desorption processes and complexation reactions of organic and inorganic ligands. Precipitation and dissolution of definite heavy metal compounds do not seem to govern the solution concentration in soils. An exception may probably be the formation of lead phosphate and zinc silicate under specific reaction conditions. The main factors which determine solubility and retention of heavy metals are total amount (except the proportion incorporated in the silicate structure) of the different metals, soil reaction, content of mobilizing and immobilizing organic substances, content of pedogenic oxides and clay minerals, and kind and concentration of salts and inorganic ligands. The results of the model experiments are used together with the results of other authors and general physico-chemical data to give an interpretation of the solubility behaviour of heavy metals in soils. The relations between heavy metal solubility, availability and mobility and possible procedures for melioration of soils contaminated with heavy metals are discussed. 相似文献
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施用外源物对尾矿土壤种植胡枝子修复效应初探 总被引：2，自引：0，他引：2
采用土培试验在两种尾矿土壤(废弃地和尾矿渣土)上种植耐性不同的两个胡枝子品种,通过添加客土、锯末,调控有机肥或无机肥等外源物,分析不同处理条件下胡枝子生物量、植株和土体内重金属含量,以明确外源物对尾矿土壤的修复效应。结果表明,二色胡枝子生物量整体上显著高于截叶胡枝子生物量;在所有处理中,废弃地上同时添加客土和有机无机肥的处理是二色胡枝子生物量最高的处理。外源肥料添加提高了两个品种地上部和根部的生物量,客土添加可能对改善立地生存的理化条件有较大帮助作用,更能体现出肥料的效果。两种土壤上添加客土或肥料,均较为显著地减少了截叶胡枝子根部和地上部重金属的吸收,而二色胡枝子效果不明显。两种土壤上添加外源物、种植不同品种胡枝子可以降低部分处理土壤中重金属含量,但通过植物种植直接摄取土壤中重金属的量是相对较少的。总之,客土添加、肥料施入均较为明显地改善了废弃地和尾矿渣土两类土壤的立地条件,增加了两种胡枝子的生物量,一定程度上限制了植物对重金属的吸收,土壤改良的基础上优先选择耐性品种是提高植物修复效果的上佳方案。 相似文献
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新疆准东矿区土壤与降尘重金属空间分布及关联性分析 总被引：4，自引：3，他引：1
土壤重金属与大气降尘重金属之间的关联性可以反映重金属污染的来源、土壤-大气系统中重金属的传输、迁移和扩散特征。为了研究矿区表层土壤的污染状况及与降尘重金属质量分数间的关联性,该研究以新疆维吾尔自治区准东矿区为研究靶区,利用2014年采集的51个表层土壤和大气降尘样品的室内实测重金属质量分数数据,并基于此分析了样品中6种重金属(As、Cu、Cr、Hg、Pb、Zn)的空间分布特征、地积累指数以及潜在生态风险;利用Pearson相关性分析矩阵和灰色关联法对表层土壤与大气降尘中重金属浓度的相关性和关联度进行探讨。结果表明:1)准东矿区表层土壤重金属的分布状况存在着明显的空间差异,其中Hg的污染程度最严重,处于强-极强度污染,其潜在生态危害指数达到了较高生态风险;Zn和Cu基本处于无污染状态,属于轻微生态风险;2)大气降尘重金属空间分布存在着明显差异,降尘中的Zn处于极强度污染,Hg处于无污染状态;3)Pearson相关分析与灰色关联分析表明,准东地区表层土壤与大气降尘中6种重金属的相关系数大小顺序与关联度排序结果一致,其中Hg和As元素具有较强的一致性,且具有相同的来源,说明大气降尘对表层土壤中重金属的质量分数有一定影响。但因不同重金属元素沉降特性不同,导致各元素之间的关联度有所差异。 相似文献
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基于GIS的山东寿光蔬菜产地土壤重金属空间分布特征 总被引：11，自引：1，他引：10
以山东省寿光市蔬菜种植基地为研究区,通过数理统计与地统计学空间分析的方法,研究了寿光市表层土壤中的重金属质量分数及其空间分布特征,并在地理信息系统支持下绘制土壤重金属的空间分布图。结果表明：寿光市表层土壤中重金属质量分数平均值低于食用农产品产地环境质量标准（HJ332-2006）。除Zn、Pb和As 3种元素外,其他5种重金属元素（Cu、Cd、Cr、Hg、Nr）呈现出正偏态的分布特征,所有重金属元素分布峰的顶点均超出正态分布的最高点。空间分析结果表明,8种重金属元素在寿光市表层土壤中的质量分数呈中等程度的空间相关性。土壤中各重金属的分布呈现出中部、南部、东南部质量分数较高,北部、东北部与西南部质量分数较低的空间分布特征。寿光表层土壤中的重金属质量分数受到自然因素与人为因素的双重影响。 相似文献