硫化物对城市污泥中重金属的形态分布与生物有效性影响

以合肥市某污水处理厂污泥为研究对象,研究了Na_2S、(NH_4)_2S改良剂对污泥重金属形态、生物有效性的影响。结果表明:硫化物改良剂可以提高污泥pH值,添加Na_2S和(NH_4)_2S改良剂后的污泥pH值比对照pH值最大升高分别为3.1和1.0;改良剂对污泥中重金属Cu、Zn、Cd、As均有显著钝化作用,利用Tessier连续提取法分析污泥重金属化学形态,2种改良剂均有效降低了污泥中重金属可交换态的质量比,使其向碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态等稳定态转化,可交换态Zn、Cd比对照最大降低程度分别达98.8%和98.6%;硫化物处理显著降低了污泥中重金属有效态质量比,硫化物添加量越多,重金属有效态降低幅度越大,其中对有效态Cu、Cd的作用效果更为明显,Cu、Cd有效态最大降低幅度分别为87.3%、52.6%;T3型发光菌发光量试验表明,添加硫化物改良剂后污泥中重金属毒性降低;盆栽试验结果显示,硫化物钝化污泥后青菜地上部和根部重金属积累量大大降低,地上部As、Cd、Cu、Zn最大降低量分别为51.6%、31.2%、17.5%、20.7%,根部As、Cd最大降低程度分别为19.5%、58.1%。

Pb、Cu胁迫对玉米(Zea mays L.)生长、细胞色素合成以及重金属吸收特性的影响

通过水培试验,以玉米作为供试植株,研究Pb、Cu胁迫对玉米生长发育、细胞色素合成以及重金属吸收的影响。结果表明,Pb、Cu单一胁迫下玉米根长较对照组均偏低,复合胁迫下根长随着Pb、Cu复合浓度的增加而减小。玉米植株在重金属Pb、Cu单一胁迫下生物量变化不明显,但在不同水平Pb、Cu复合胁迫下,表现随着重金属胁迫浓度增加,玉米植株生物量先增加后减小。玉米叶绿素含量随着Pb胁迫浓度增加而增加、随着Cu浓度增加而降低;Pb、Cu单一胁迫下β-类胡萝卜素含量随着Pb浓度增加先降低后增加,随着Cu含量增加先增加后降低;Pb、Cu单一胁迫下花青素含量较对照组均增大,Cu胁迫下花青素含量增加更明显,最低增加0.65%,最高增加21.25%。玉米不同器官对Pb、Cu积累有一定差异,在单一重金属胁迫下Pb、Cu在玉米体内积累量与胁迫浓度呈正相关,分布顺序为根系>茎叶,根部是积累Pb、Cu主要器官。Pb、Cu复合胁迫下加剧了重金属向玉米体内的迁移累积,随着Pb、Cu复合胁迫浓度的增大,根部吸收Pb、Cu逐步增大,而茎叶吸收Pb、Cu趋于平稳。相关分析显示,玉米细胞色素的合成取决于被胁迫的重金属类型,β-类胡萝卜素含量与植株体内Pb含量显著正相关,花青素含量与Cu含量显著正相关,揭示Pb对β-类胡萝卜素诱导作用强、Cu对花青素诱导作用强。

硫酸亚铁诱导根表铁膜形成对水稻吸收和转运铜锌的影响

通过水培条件下添加硫酸亚铁诱导水稻根表铁膜的形成,利用连二亚硫酸钠-柠檬酸钠-碳酸氢钠(DCB)溶液对根表铁膜进行提取后测定,采用扫描电镜-能谱仪(SEM-EDS)和X射线衍射仪(XRD)等手段对硫酸亚铁诱导产生的根表铁膜进行表征,并分析根表铁膜对水稻吸收铜锌的影响。结果表明,添加硫酸亚铁可以诱导根表铁膜在水稻根系表面产生,未处理的水稻根表Fe含量为731 mg·kg^(-1),80 mg·kg^(-1) Fe^(2+)处理下水稻根表Fe含量为53 562 mg·kg^(-1);SEM-EDS和XRD分析发现大量颗粒状含铁化合物附着于水稻根表。与未经硫酸亚铁处理相比,有根表铁膜水稻的铁膜中,其Cu含量最高增加73.16%,Zn含量最高增加112.10%;水稻根系Cu含量最高降低31.15%,Zn含量最高降低13.02%;水稻茎叶Cu含量最高降低19.50%,Zn含量最高降低25.56%。土壤添加硫酸亚铁可以显著降低水稻对Cu和Zn的吸收与积累。

农田重金属污染土壤的植物修复工程研究

针对湖北省大冶市土壤污染综合防治先行区复合重金属污染农田土壤,采用伴矿景天、籽粒苋、蓖麻、黑麦草、甘蓝型油菜、香蒲等进行植物修复工程研究。结果表明,富集植物使土壤中镉、铜和铅的超标率大幅下降,并达到修复目标值。富集植物对土壤中镉的去除率为黑麦草>籽粒苋>伴矿景天>甘蓝型油菜>蓖麻>香蒲;对土壤中铜的去除率为甘蓝型油菜>黑麦草>伴矿景天>籽粒苋>蓖麻>香蒲;对土壤中铅的去除率为伴矿景天>黑麦草>蓖麻>甘蓝型油菜>香蒲>籽粒苋。黑麦草、籽粒苋、伴矿景天、甘蓝型油菜、蓖麻对镉、铜、铅有较好的富集特性,可以作为潜在的富集植物,对农田植物修复具有借鉴意义。

酸模对Cd、Cu、Pb复合污染农田的修复潜力

酸模(Rumex acetosa)的生长地域广、存活能力强、有一定的重金属耐性,是一种潜在的农田修复植物。本研究通过田间实验,采用梯度递加设计方法研究酸模对镉(Cd)、铜(Cu)、铅(Pb)复合污染农田(Cd:0.70~1.34 mg·kg^(-1)、Cu:180.37~224.90 mg·kg^(-1)、Pb:328.94~376.19 mg·kg^(-1))的修复潜力。结果表明,酸模的生物量在高浓度地块中比低浓度地块降低了10.9%~28.9%;酸模对Cd、Cu、Pb的富集系数最高分别达到5.77、0.15和0.10,转移系数最高分别为1.19、0.89、0.68,其富集系数随污染程度的增加而降低,富集能力为Cd>Cu>Pb。由此可见,在Cd、Cu、Pb复合污染的农田中,酸模对Cd的修复潜力最大。

白云石和硫酸亚铁复配对城市污泥中重金属形态分布及生物有效性的影响

以合肥市某污水处理厂污泥为研究对象,研究白云石、硫酸亚铁以及白云石和硫酸亚铁复合物作为改良剂对污泥重金属形态和生物有效性的影响,并对其钝化机理进行了初步研究。结果表明:白云石可以提高污泥pH,硫酸亚铁则降低污泥的pH,白云石和硫酸亚铁复配添加时,污泥pH变化并不显著。白云石对污泥中Cu和Cd有较好钝化作用,硫酸亚铁对污泥中As具有显著钝化作用,白云石和铁盐复配对污泥中重金属Cu、Zn、Cd和As均有显著钝化作用。白云石和硫酸亚铁处理可显著降低污泥中重金属有效态含量,其中以5%白云石和5%硫酸亚铁复配处理的效果最好,与对照相比,污泥中的有效Cu、Zn、Cd和As分别减少了59.58%、42.26%、40.93%和55.68%。SEM-EDS和Visual MINTEQ模拟结果显示,白云石中的碳酸根离子能够与重金属发生沉淀反应。盆栽实验结果显示,污泥中加入白云石和硫酸亚铁后,青菜地上部和根部重金属含量降低,地上部Cu、Zn、Cd和As最大降低程度分别为53.56%、34.51%、57.29和77.04%。