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随着工农业的发展,稻田土壤正面临严重的重金属污染问题,水稻作为南亚和东南亚的主要粮食作物,稻米安全问题显得尤为突出。镉和砷两者在生物地球化学循环上有明显差异,因此镉和砷复合污染水稻土的修复一直是一个棘手的问题。综述了镉砷复合污染水稻土原位钝化技术的研究现状,将钝化技术梳理为氧化还原型、微生物转化累积型、材料型和耦合钝化技术四类。氧化还原型钝化技术重点指出稻田水分调控驱动的氧化还原电位Eh和pH变化、不同元素的生物地球化学循环、有机质等对镉和砷的迁移转化机制;微生物转化累积型钝化技术重点阐明功能微生物对砷和镉的吸收、转化、区室化、菌表吸附等作用机制;材料型钝化技术重点分析现有钝化材料的分类及其与镉和砷的固定化机制;耦合型钝化技术重点总结上述三种技术综合体系下,镉和砷的协同钝化应用。同时对未来镉砷复合污染水稻土的原位钝化修复提出展望,进一步探讨了镉砷在稻田土壤生物地球化学循环过程涉及的新型机制研究方向、修复钝化技术的创新延展趋势;期望在稳产、增产的基础上,寻求一种深度融合现代农业生产模式、保障稻田安全利用的土壤钝化改良技术体系或模式。 相似文献
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农田土壤砷、镉协同钝化修复的研究进展 总被引：2，自引：0，他引：2
由于砷和镉的化学行为不同,为使用化学法实现农田土壤中两元素协同钝化修复增加了难度。本文综述了近几年来砷、镉协同钝化修复的材料和使用效果,其中应用较多的是复合钝化剂和改性钝化剂。复合钝化剂在施加方式上略微复杂,但制备工艺较为简单,钝化效果比单一钝化剂更胜一筹;从钝化剂的性质上看,改性钝化剂效果好且施加量少,但其制备工艺比不改性钝化剂复杂,限制其大面积推广使用,因而简化改性材料的制备流程是砷、镉协同钝化修复的一大突破口。此外,文章从吸附、化学沉淀、络合、螯合作用等方面,归纳了砷、镉协同钝化的机理,并介绍了田间砷、镉协同钝化修复的案例;最后,对目前农田土壤砷、镉协同钝化修复研究提出了5个亟待解决的科学问题——钝化剂的有效性、持久性、安全性、普适性和经济性,并对该领域今后的发展趋势如深入研究如何提高钝化修复材料的普适性,重点关注钝化剂的施用量、持久性和对土壤生态系统的风险评价以及针对不同类型污染土壤的模式化、规范化和规程化钝化修复等方面进行了展望。 相似文献
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为筛选出适宜有色金属冶炼厂周边砷镉污染土壤的复合钝化材料,通过模拟试验,研究2,4,6-三巯基均三嗪三钠(TMT)、铁盐、黏土矿物、铝基材料等材料钝化土壤Cd和As的最优复配配方。结果显示,相同实验条件下,添加C1、C2、C3三种钝化材料后,有色金属冶炼厂周边土壤酸浸出溶液中砷、镉浓度均符合了《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)Ⅳ类环境质量标准。随着时间的推移,添加1.0%的C3材料(铁盐+铝基材料+ TMT)钝化重金属砷镉效果最好。其中,砷酸浸提态含量降低率最高达到了96.95%,镉酸浸提态含量降低率最高达到了99.37%。通过形态分析可以看出C3钝化材料能使重金属砷镉的形态从可交换态、铁锰氧化物结合态慢慢向残渣态的形态转移,起到了同时钝化 As、Cd 的效果,降低了砷镉重金属的迁移能力,减少冶炼厂周边砷镉重金属污染环境风险。 相似文献
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生物炭/石灰混施对重金属复合污染土壤的稳定化效应 总被引：1，自引：0，他引：1
采用室内模拟实验,以南方砷镉铅复合污染的酸性红壤为对象,利用化学钝化原理,探讨钝化材料对重金属稳定化的技术效果及应用配方,以期为砷镉铅复合污染红壤修复与安全利用提供依据。具体做法为：选择生物炭（BC）和石灰（SH）为钝化材料,以土壤重量的1%、4%为材料添加量,单一或混合施用于砷镉铅复合污染土壤,并于恒温（25℃）条件下培养60d,在实验进行至第1天、第30天、第60天时取样,测定红壤酸碱度（pH）和水溶态（Water soluble）有效砷（As）、镉（Cd）、铅（Pb）即WSAs、WSCd、WSPb含量,以及土壤重金属As、Cd、Pb结合态含量与占比的变化,明确生物炭石灰单/混施对重金属的稳定化效应。结果表明：生物炭/石灰无论单施或混施均能不同程度地降低土壤中水溶态WSCd和WSPb含量,钝化效率分别为33.51%～78.89%和9.05%～96.24%。而材料单施（1BC、4SH）和两者混施高用量（4BC4SH）处理,均能大幅降低土壤中有效As含量,钝化效率为10.25%～55.27%,其中以两者混施高用量（4BC4SH）处理对土壤重金属As、Cd、Pb协同钝化的效果最佳,当培养实验进行至第60天时,钝化效率依次达55.27%、76.39%和96.24%。培养后土壤中As形态由易被植物吸收的非专性吸附态、专性吸附态转化为稳定的残渣态,土壤中Cd和Pb则由活性最强的酸可提取态转化为残渣态,土壤中As、Cd、Pb的稳定化效应明显,迁移系数下降;此外,生物炭/石灰的单施及混合施用,均可导致土壤酸碱度（pH）显著提升（P<0.05）,有利于南方酸化土壤的改良。总体而言,本研究中生物炭/石灰两者混施高用量水平下（4BC4SH）土壤重金属的钝化效果最优,可实现对As、Cd和Pb复合污染红壤的稳定化修复。 相似文献
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生物炭复配矿物质钝化修复重金属复合污染土壤的研究 总被引：1，自引：1，他引：0
《土壤通报》2020,(1):195-200
选取稻壳生物炭、木屑生物炭、羟基磷灰石及蒙脱石作为钝化材料,按钝化剂5:土壤100的重量比添加到重金属复合污染土壤中,通过测定土壤重金属形态变化,研究了钝化材料修复重金属复合污染土壤的效果及其机理。结果表明:生物炭和矿物质均能有效固定土壤中重金属,其中羟基磷灰石的钝化效果最好,对土壤镉、铜和铅的固定化率分别为76.24%、74.26%和98.13%。蒙脱石的钝化效果最差。添加钝化剂后土壤重金属中的酸可提取态和可还原态向着更加稳定的可氧化态和残渣态转化,土壤重金属活性态比例下降。生物炭复配矿物质处理对土壤重金属的钝化效果介于单一生物炭处理和单一矿物质处理之间。此外,生物炭及矿物质均能有效地提高土壤pH,pH可能是影响土壤修复效果的关键因素。 相似文献
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黏土矿物在土壤重金属污染中的应用研究进展 总被引：3，自引：0，他引：3
黏土矿物作为土壤的重要组成成分之一,因其自身的组成和结构特性在土壤重金属污染钝化修复中有较为广泛的应用。目前常见的黏土矿物包括高岭石、蒙脱石、沸石、海泡石等。详细介绍了各类黏土矿物在重金属钝化修复治理中的应用,阐述了黏土矿物对土壤重金属污染的修复机理,包括离子交换、共沉淀和配合反应等。此外还探讨了黏土矿物钝化修复的影响因素,包括重金属种类、黏土矿物类型、土壤性质等。从修复实际出发,展望了黏土矿物在土壤修复应用中的未来发展,今后应多关注黏土矿物对土壤-作物系统的潜在环境风险和黏土矿物修复效果的田间长期稳定性。 相似文献
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我国土壤重金属污染现状十分严峻,多金属复合污染,尤其是砷-重金属复合污染普遍存在,治理难度大。土壤中累积的多金属污染物严重威胁土壤健康、农产品安全与人居环境安全。因此,多金属复合污染土壤修复是土壤污染治理和风险防控的重要命题。固化/稳定化技术是我国最为广泛使用的污染土壤修复技术,通过投加稳定化材料,降低多金属污染物在土壤中的可迁移性与生物有效性,从而实现多金属污染物暴露途径的有效阻断。对砷-重金属型复合污染土壤的稳定化作用机理进行了详细阐述并梳理了应对砷-重金属复合污染土壤的新型修复材料。砷与其它重金属的协同稳定化主要通过表面络合与沉淀作用实现。富含铁、钙元素的材料对这种类型土壤的稳定化具有优异的作用效果。砷-重金属协同稳定化材料的修复效果取决于稳定化材料的类型、复合污染物的种类、材料施用量、土壤条件(如pH,氧化还原电位、阳离子交换量等),其中pH和土壤可溶性有机质含量对稳定化效果有显著的影响。本文发现,功能化生物质复合材料、工业固废基材料、改性复配天然矿物等绿色修复材料是近年来研究的热点。未来的研究亟须考虑砷与重金属污染物协同稳定剂的长效性,以及通过大田试验验证新型材料的应用潜能。 相似文献
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生物炭的性质与老化作用是影响生物炭钝化修复Cd污染土壤效果的重要因素。比较研究4种不同原料生物炭(污泥类、秸秆类、动禽粪便类和木本类)对Cd2+吸附作用和Cd污染土壤的钝化修复效果的差异。结果表明:施用生物炭显著提升土壤孔隙水pH(棕榈丝生物炭除外),降低孔隙水DOC和Cd浓度,从而减少水稻根系对孔隙水中Cd的吸收。同时,4种生物炭提高土壤pH,降低土壤有效态Cd、水稻根系和籽粒Cd含量。老化作用减弱稻秆生物炭的钝化效果,显著增强棕榈丝生物炭对土壤Cd的钝化作用,然而,老化作用对富含灰分的猪粪生物炭和污泥生物炭的影响较小。因此,选择生物炭钝化修复Cd污染稻田土壤时,必须考虑生物炭的原料及其老化作用。 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：4，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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ABSTRACT In arid/semi-arid regions, soil salinization, sodification and contamination by heavy metals (HMs) are the main constrains to plant growth, crop production and human health. Biochar can affect soil behaviors, e.g. adsorption of HMs that is one of the most effective techniques for reducing their bioavailability. Effect of three levels (0%, 2% and 4% wt) of sugarcane bagasse-derived biochar and two cadmium (Cd) levels (0 and 50 mg Cd kg?1 soil as Cd(NO3)2) on Cd adsorption of saline, sodic, saline-sodic and normal soils were evaluated through studying adsorption isotherms. Six isotherm models were fitted to the data and the best model were chosen. The maximum Cd adsorption (694 mg kg?1) obtained in sodic soils without biochar treatment. Cadmium removal decreased when dosage of the applied biochar increased. The minimum Cd removal obtained as 17%, 21%, and 23% in control, 2% and 4% biochar-treated saline soils, respectively. Biochar increased Cd adsorption in salt-affected soils. Increasing pH in soil solution after biochar addition resulted in an increase in net negative surface charge and the affinity of soil particles for Cd adsorption. Consequently, 2% biochar could ameliorate Cd contamination. However, Cd adsorption decreased when dosage of the applied biochar increased from 2% to 4%. 相似文献
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钝化材料复配对镉污染土壤中镉的固定效果 总被引：3，自引：0，他引：3
为探讨钝化材料不同复配处理对Cd污染土壤有效Cd含量的影响,利用土壤培养试验和盆栽试验,采用正交试验设计,研究生物炭、粉煤灰、汉白玉3种钝化材料不同复配处理对土壤pH值和Cd生物有效性的影响。结果表明,3种钝化材料不同复配处理均显著提高了土壤pH值,降低了土壤有效Cd含量。随着时间的延长,大部分处理土壤有效Cd含量呈先降低后逐渐达到平衡的趋势,平衡时间为7~15 d。同时,3种钝化材料的因素主次效应依次表现为汉白玉>生物炭>粉煤灰。添加钝化材料后小白菜可食部位的Cd含量显著降低,降幅为9.10%~24.39%,以小白菜可食部位Cd含量作为评价指标,1.5%生物炭+1.0%汉白玉、1.0%生物炭+1.0%粉煤灰+0.5%汉白玉、1.0%生物炭+0.5%粉煤灰+1.0%汉白玉为最优复配处理。本研究结果为Cd污染土壤钝化修复和作物的安全生产提供了理论依据。 相似文献
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Mohsen HAMIDPOUR Maliheh KARAMOOZ Abdolreza AKHGAR Ahmad TAJABADIPOUR Gerhard FURRER 《土壤圈》2019,29(5):590-597
The mobility, bioavailability, and environmental fate of heavy metals in soil are controlled by their adsorption onto soil minerals and solid organic matter. The adsorption is strongly affected by the presence of various low-molecular-weight organic acids. In this study, effect of hydroxamate siderophore desferrioxamine B (DFOB) on cadmium (Cd) and zinc (Zn) adsorption onto two micaceous clay minerals, muscovite and phlogopite, was evaluated in batch experiments. Results showed that the presence of DFOB diminished the adsorption of Cd and Zn onto both minerals, particularly under neutral to alkaline pH conditions. For instance, at pH 8.2, the presence of DFOB caused a decrease in the adsorption of Zn onto phlogopite by nearly 50%. The equilibrium adsorption of Cd and Zn was satisfactorily described using Freundlich isotherm. The adsorption isotherms showed that the affinity of Cd and Zn onto the minerals decreased in the presence of DFOB. For example, at pH 8.0, the presence of siderophore caused a decrease in the Freundlich adsorption isotherm coefficient KF for Zn adsorption onto muscovite and phlogopite from 4.60 to 0.07 L g-1 and from 3.56 to 0.36 L g-1, respectively. These findings confirm the potential influence of siderophore on the fate of Cd and Zn in arid soils containing substantial contributions of micaceous silicate minerals. 相似文献
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综述了铁锰氧化菌诱导成矿对重金属环境行为的影响,分别从铁/锰氧化菌与生物成矿、铁/锰氧化菌诱导铁锰氧化物沉淀耦合重金属稳定化以及铁锰氧化物对土壤中重金属的作用方面进行阐述;并从铁/锰氧化菌生物成矿方式、铁/锰氧化菌诱导生物成矿过程对土壤重金属的稳定化机制等方面进一步总结了铁/锰氧化菌在不同重金属生物成矿修复中的应用,以及微生物诱导成矿过程的调控因素,分析胞外聚合物、温度与酸碱度、共存离子和其他因素对成矿过程的影响,以期为微生物诱导成矿修复重金属污染提供理论参考。未来工作可进一步关注生成矿物稳定重金属的长效性,不同微生物菌群组合对成矿效果的调控,以及铁/锰氧化菌在重金属复合污染场地土壤修复中的应用等方面。 相似文献
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污染土壤上水稻生长及对Pb、Cd和As的吸收 总被引：6，自引：0，他引：6
通过温室盆栽试验研究了Pb、Cd和As于中国土壤环境质量标准III级水平(Pb:400 mg/kg;Cd:1.0 mg/kg:As:40 mg/kg)时对水稻在3种不同类型土壤上的生长和吸收Pb、Cd及As的影响.结果表明:在红壤上,As处理的稻谷产量显著降低,除Cd处理对稻谷产量影响不大外,其他处理也明显降低了水稻稻谷产量,且 Pb、Cd 的存在加重了As的毒性;对稻草产量只有Pb和Pb-Cd-As两个处理与对照有显著性差异.在乌栅土上,仅As和Pb-Cd-As处理与对照相比明显降低了稻谷产量,而所有复合处理均降低了稻草产量,且对稻草产量影响要大于其对稻谷产量的影响.在青紫泥上各处理影响较小.Cd-As、Pb-Cd和Pbr-Cd-As处理红壤其稻米Cd含量较Cd单独存在时分别增加了15.7%、11.5%和25.6%;红壤上Pb处理显著增加了稻米Pb的含量.但Pb-As处理降低了稻米Pb含量.稻米中重金属含量在3种不同性质土壤上的含量大小顺序为:红壤>青紫泥>乌栅土. 相似文献
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山东主要果园土壤的粘土矿物组成及其吸附特性 总被引：2，自引：0，他引：2
研究了山东主要果园土壤中粘土矿物的组成、类型及其对P、K和Cu、Zn、Pb金属元素的吸附特性。结果表明：山东主要果园土壤的粘土矿物类型存在着明显的差异,淋溶较强,酸度较大的棕壤（简育湿润淋溶土）中粘土矿物以高岭石占优势,对P的吸附较强,但对K＋吸附固定较弱。含游离C aCO3较高的潮土（淡色潮湿雏形土）和褐土（简育干润淋溶土）,对P有较强的吸附和沉淀作用,使土壤磷的有效性降低。而砂姜黑土（钙积潮湿变性土）由于含有较高的蒙脱石和1.4 nm过渡矿物,对K＋具有很强的吸附和晶穴固定作用,因此砂姜黑土中磷肥和钾肥的有效性均较低,在施肥上应采取集中施肥和保持较湿润土壤环境等措施,以提高养分有效性。砂姜黑土和潮土对Cu、Zn、Pb金属元素的吸附显著地大于棕壤和褐土,主要的影响因素是不同土壤的粘粒含量和粘土矿物的类型的差异。同一土壤对Pb的吸附量远远大于对Zn和Cu的吸附量,主要取决于金属元素本身的化学性质和胶体的吸附特性。 相似文献