小麦秸秆生物质炭对碱性土壤中油菜生长和镉吸收的影响

为探讨小麦秸秆生物质炭对镉(Cd)污染碱性土壤的修复效果,采用序批式吸附试验和Cd污染土壤盆栽试验,研究了小麦秸秆生物质炭施用(1%,m/m)对碱性土壤吸附Cd的影响,以及对Cd污染土壤中油菜生长和Cd吸收的影响。结果表明:Cd在生物质炭上的吸附等温线非线性较强,生物质炭对Cd的表面吸附起主导作用,Cd在生物质炭上的分配系数(Kd)是在土壤上的1.5~3.0倍。生物质炭施用可促进土壤对低浓度Cd的吸附,0.1 mg·L^-1平衡浓度下Kd值提高了19.5%;生物质炭施用可抑制土壤对高浓度Cd的吸附,在10 mg·L^-1条件下Kd值降低了37.2%。生物质炭施用对土壤pH值影响不显著,但缓解了Cd污染对油菜生长的抑制作用,油菜生物量最高提高了45.0%,也抑制了油菜对Cd的富集,油菜富集Cd的量最高降低了40.6%;CaCl2、Mg(NO3)2、NH4OAC、HCl、DTPA和BCR1作为提取剂提取出土壤中Cd的量与油菜地上部分吸收Cd的量相关性较强(线性回归方程决定系数R2>0.8),而Mg(NO3)2萃取出土壤中Cd的量更能预测油菜地上部分吸收Cd的量。研究表明,小麦秸秆生物质炭有利于降低碱性土壤中Cd的生物有效性,但并非通过提高土壤pH值和吸附能力来实现。

凤县某铅锌尾矿库周边土壤镉污染特征及风险评估

选取凤县某铅锌尾矿库周围土壤为研究对象,测定了土壤样品中镉(Cd)含量和形态分布,并利用潜在生态风险指数法和模糊数学综合评价法进行了风险评价.研究结果显示,该区域土壤pH为7.5~8.5,为碱性土壤.土壤中Cd含量为2.19~9.93 mg·kg-1,平均含量为4.62 mg·kg-1.所有采样点中土壤Cd含量均高于农用地土壤污染风险筛选值,超标倍数为3.65~16.5,而且56%的采样点中土壤Cd含量超过了农用地土壤污染风险管制值.土壤中Cd主要以弱酸提取态和残渣态为主,大部分土壤样品中这两种形态占50%以上,其中弱酸提取态Cd含量变化为12.45%~63.23%.潜在生态风险评估结果显示,73%的采样点Cd污染风险为IV及以上水平.模糊数学评估结果低于潜在生态风险评估结果,但该区域仍有80%的采样点为III级及以上水平,两种评估方法均显示出该区域土壤Cd污染风险较强,应采取有效措施进行土壤修复,降低Cd污染风险.该研究旨在为秦岭生态环境管理和恢复提供数据支撑.

小麦根系溶液活化生物炭吸附态Cd的机制研究

为探究根系环境对生物炭吸附态Cd的影响,制备和选取了对Cd吸附机理较为单一的生物炭,并添加到Cd污染的酸性和碱性土壤中,得到生物炭吸附态Cd,研究小麦根系溶液及有机酸(草酸和苹果酸)对生物炭上吸附态Cd的解吸作用.研究结果显示,小麦和猪粪在700℃制备的生物炭(WBC700和PBC700)添加到酸性土壤中约有11.7%和9.2%的Cd迁移到WBC700和PBC700上,高于碱性土壤中Cd向WBC700和PBC700上的迁移率,并且高于Cd向小麦在300℃制备的生物炭(WBC300)上的迁移率.与CaCl_(2)溶液相比,小麦根系分泌物可促进WBC300上Cd的解吸,但对BC700上Cd的解吸影响不显著.草酸和苹果酸均能促进三种生物炭上Cd的解吸,其中对WBC700和PBC700上Cd的解吸影响较大.苹果酸作用下,WBC700和PBC700上Cd的解吸率从35%分别提高到了85%和50%.草酸作用下,WBC700上Cd的解吸率从35%提高到了42%,但抑制了PBC700上Cd的解吸.结合三种生物炭吸附Cd的机理,有机酸可通过溶解和络合作用促进生物炭上Cd的释放,同时低浓度草酸可吸附在生物炭上进而抑制Cd的解吸.

吸水树脂的制备及其对Cd^(2+)的吸附解吸作用研究

以丙烯酸、丙烯酰胺为原料,以过硫酸钾为引发剂,N,N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂合成了吸水树脂(SAP).考察了合成条件对SAP的吸水倍率和吸附Cd^(2+)性能的影响,并探究了水化条件对SAP上Cd^(2+)吸附解吸的影响及机理.结果表明交联剂和引发剂用量以及丙烯酸中和度和合成温度均能影响SAP的吸水性和对Cd^(2+)的吸附性能,其中交联剂用量影响最大,随着交联剂用量的增大,SAP吸水性降低而对Cd^(2+)的吸附性能增加.Cd^(2+)在SAP上的吸附符合准二级动力学和Langmuir模型,在180 min内可达到吸附平衡,最大吸附量可达414.83 mg·g^(-1).共存Ca^(2+)和溶解性有机质(DOM)均可抑制Cd^(2+)在SAP上的吸附,且随着Ca^(2+)和DOM浓度增加而增强.解吸实验结果表明,Ca^(2+)和有机酸(草酸和苹果酸)均能促进SAP上Cd^(2+)的解吸,其中草酸促进Cd^(2+)解吸作用较强.在中浓度解吸液浓度下(10 mmol·L^(-1)),Cd^(2+)的解吸率为20%左右,因此,Cd^(2+)在SAP上的吸附以不可逆吸附为主,表明合成的SAP是一种较好的潜在土壤钝化剂.

不同年限设施菜地番茄细胞壁果胶Cd累积的研究

为探讨不同种植年限和设施菜地番茄细胞壁果胶Cd累积的关系,以种植年限为2年和14年设施菜地番茄为研究对象,测定了不同种植年限下番茄茎、叶细胞壁果胶含量,并对细胞壁果胶含量、果胶甲酯酶(PME)活性与种植年限及Cd累积量之间的相关性进行了分析。结果表明,随着种植年限的增加,番茄植株各器官Cd累积量均有所增加;种植14年设施菜地番茄茎中Cd累积量比种植2年的增加了24.55%,叶片中Cd累积量增加了45.96%;种植14年设施菜地番茄茎细胞壁Cd累积量增加了61.86%,叶片细胞壁Cd累积量增加了57.46%;不同种植年限设施菜地番茄茎和叶细胞壁果胶Cd含量也存在极显著差异(P<0.05)。另外,随着种植年限的增加,番茄茎、叶细胞壁果胶含量和PME活性随之升高:与种植2年相比,种植14年设施菜地番茄茎中果胶含量提高了104.51%,叶片果胶含量提高了127.45%;种植14年设施菜地番茄茎中PME活性提高了10.56%,叶片PME活性提高了9.39%。果胶含量及PME活性和细胞壁Cd累积量呈正相关。研究发现不同年限设施菜地土壤全Cd和有效Cd含量有所不同,影响着番茄不同器官果胶含量及PME活性,说明细胞壁果胶在缓解番茄Cd毒害中起着一定的作用。

定量分析秸秆和猪粪生物炭对镉的吸附作用

为定量研究生物炭对镉(Cd)的吸附作用,以灰分含量不同的小麦秸秆(W)和猪粪(P)为原材料,分别在300℃和700℃下热解制备4种生物炭(WBC300、WBC700、PBC300和PBC700),定量分析了生物炭对Cd的吸附作用。结果表明:除灰后生物炭对Cd的吸附能力显著下降38.5%~83.0%,且除灰处理对BC700影响较BC300大。生物炭无机组分主要通过沉淀作用和离子交换作用吸附溶液中的Cd,有机组分主要通过含氧官能团的络合作用吸附Cd。在pH 5.0、Cd初始浓度为200 mg·L^(-1)条件下,沉淀作用、离子交换作用和络合作用在PBC300吸附Cd的过程中贡献率分别为52.1%、32.2%和15.5%,PBC700分别为91.9%、5.10%和2.96%,WBC300分别为23.9%、36.2%和39.9%,WBC700分别为63.5%、21.8%和14.7%。研究表明,随着生物炭热解温度的升高,沉淀作用在生物炭吸附Cd的过程中贡献率升高,而离子交换作用和络合作用贡献率下降;无机沉淀作用和离子交换作用为灰分含量较高的生物炭吸附Cd的主要机理。

酸化膨润土对镉及多元体系重金属吸附性能的影响

以不同浓度的盐酸、硝酸、硫酸和磷酸对膨润土进行改性,以提高膨润土对重金属离子的吸附性能.借助扫描电镜和X射线衍射分析,研究了不同酸浓度对膨润土微观结构的影响;对比经不同酸浓度改性前后膨润土对单一重金属离子Cd^(2+)及Cd-Zn-Pb-Cu四元复合体系的吸附效果.结果表明:膨润土进行不同酸浓度改性处理时,对膨润土的微观结构及重金属吸附性能具有显著影响.经过酸改性处理均会导致膨润土对Cd^(2+)的吸附能力出现不同程度的降低,其中,经10%盐酸处理后,膨润土对Cd^(2+)的吸附容量从原来的23.13 mg/g骤降至1.13 mg/g.同时,酸化膨润土在四元复合吸附体系中对重金属的吸附性能存在较大差异,其中对Pb^(2+)、Cu^(2+)的吸附能力随着酸浓度的增加均出现不同程度的降低.而浓度为0.5%、1%的酸改性有利于Cd^(2+)和Zn^(2+)的吸附,以0.5%硫酸改性膨润土效果最为显著;浓度为10%的酸改性膨润土不利于重金属离子的吸附.

超声强化芬顿法对金尾矿中金浸出及淋洗液毒性研究

以陕西某金尾矿为研究材料,通过芬顿法(Fenton method,FM)、超声法(Ultrasound method,UM)及超声强化芬顿法(Ultrasound-enhanced Fenton method,UFM)分别进行金尾矿金浸出实验,探究其对金尾矿中金的浸出效果,并且系统研究了UFM处理前后金尾矿的淋洗及淋洗液对水稻、小麦种子萌发影响.结果表明:与FM和UM相比,UFM能显著提高金尾矿中金的浸出,最佳条件下金浸出率达92.74%,其远大于FM处理的25.09%和UM处理的12.15%;UFM能显著降低金尾矿中As、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn、Cd、Ag等重金属浸出浓度,降低其淋洗液对水稻和小麦生长的抑制作用.相关研究结果为我国金尾矿贵金属回收与回收后金尾矿深度资源化提供新的思路.

尾矿浸出液中金的选择性回收研究进展

针对尾矿浸出液中金的回收工艺综述了新型生物材料、电沉积法、离子印迹聚合物、大环化合物和光化学还原法5种代表性研究方向,总结了这几种方法的特点和发展前景,为尾矿浸出液中金选择性回收与深度资源化提供新思路。

采用草酸和EDTA去除农田土壤中砷和镉污染

以湖南、广西某As和Cd污染土壤为研究对象,以草酸和EDTA为淋洗剂,研究其在污染土壤样品中的淋洗情况,探讨淋洗剂浓度、淋洗温度对淋洗效果的影响。结果表明:淋洗剂为0. 3 mol/L的草酸对As淋洗率最好,洗脱率达到90%; 0. 02 mol/L EDTA对Cd淋洗率最好,洗脱率达到70%;采用正交实验探讨了草酸和EDTA联合对土壤样品淋洗效果的影响,草酸和EDTA组合淋洗As和Cd的洗脱率分别为80%和50%。草酸和EDTA单一淋洗效果优于组合淋洗,草酸和EDTA在土壤重金属淋洗过程中存在拮抗作用。