活化磷矿粉对土壤镉形态转化和辣椒镉吸收的影响

探讨活化磷矿粉对镉(Cd)安全利用类石灰土Cd形态转化与辣椒吸收Cd的影响,为磷矿粉开发利用提供科学依据。以Cd安全利用类石灰土与青红元帅朝天椒为试材,采用室内培养试验和盆栽试验,研究不施磷矿粉(对照,CK)、0.5%磷矿粉(PR-0.5%)、0.5%草酸活化磷矿粉(CPR-0.5%)、0.5%柠檬酸活化磷矿粉(NPR-0.5%)对土壤Cd形态、辣椒生物量及果实Cd含量的影响。结果表明,与CK相比,施用磷矿粉、活化磷矿粉处理显著增加辣椒果实干质量,增幅为13.99%~41.79%,其中NPR-0.5%处理增幅最大。随培养时间的延长,土壤有效Cd含量显著降低,与培养0 d相比,培养90 d后,CK、PR-0.5%、CPR-0.5%、NPR-0.5%处理土壤有效Cd降幅分别为26.67%、26.67%、31.11%、35.56%。施用磷矿粉、活化磷矿粉处理可促进土壤活性态Cd向惰性态转化,其中NPR-0.5%处理土壤活性态Cd含量最低,与CK相比,其活性态Cd占比降低了16.45个百分点。与CK相比,施用磷矿粉、活化磷矿粉处理可降低辣椒果实Cd含量,降幅为14.04%~31.58%,其中NPR-0.5%处理降幅最大。综上,NPR-0.5%处理可促进土壤活性态Cd向惰性态转化,抑制辣椒Cd吸收效果最佳。

草酸活化磷矿粉对砖红壤中外源铅的钝化效果

磷矿粉被广泛用于固定污染土壤中的重金属,然而施用草酸活化磷矿粉后对土壤中铅形态的研究非常有限。该文采用Tessier连续提取法分析砖红壤中施加未活化和经草酸活化的磷矿粉后,砖红壤中外源铅形态的变化。结果表明:随着磷矿粉施加量的增加,各处理中交换态铅质量分数比对照(64.1mg/kg)显著下降,未活化磷矿粉处理(PR)的交换态铅质量分数为0.1mg/kg,而草酸活化磷矿粉处理(APR)中未检出;醋酸盐提取态铅质量分数除草酸活化磷矿粉2000mg/kg处理为24.5mg/kg(APR3)减少外,其他处理均高于对照(27.2mg/kg),在未活化磷矿粉500mg/kg(PR2)处理时达到最大值41.8mg/kg;铁锰氧化物结合态除未活化磷矿粉50mg/kg(PR1)处理为69.5mg/kg低于对照(74.2mg/kg)外,其余均高于对照,在APR3处理时达最大值117.2mg/kg;有机物结合态铅质量分数除PR1处理为20.7mg/kg,其余均高于对照处理(21.8mg/kg),在APR3处理时达到最大值46.5mg/kg;PR处理残渣态铅与对照相比(44.2mg/kg)显著增加至60.6mg/kg,对APR处理其变化范围为42.7～43.5mg/kg,各处理稍低于对照,但差异不显著(p<0.05)。显然,磷矿粉的施加可有效降低砖红壤中交换态铅质量分数,增加稳定态铅质量分数,且草酸活化磷矿粉的效果更佳。同时,草酸活化后磷矿粉的释磷能力增加,除草酸活化磷矿粉最高施磷量处理外(5000mg/kg),施入磷矿粉和草酸活化磷矿粉后释放的磷对环境构成风险可能性极小。X-射线衍射光谱(X-ray diffraction,XRD)和扫描电镜(scaning electron microscope,SEM)结果分析也表明草酸活化磷矿粉的释磷能力增加,更有利于固定土壤中的铅。该研究可为草酸活化磷矿粉固定土壤中的铅提供参考依据。

活化磷矿粉在砖红壤上的施用效果

砖红壤酸性强和活性铁、铝含量高,对磷固定强烈,磷肥有效性低.为了提高磷肥利用率,将高分子有机化合物与磷矿粉混合加工制成活化磷矿粉,分别施用于种植甘蔗的新垦砖红壤和种植大白菜的严重侵蚀砖红壤以及种植花生的水旱轮作熟化砖红壤.结果表明施用活化磷矿粉的肥效至少与过磷酸钙相当,甚至优于过磷酸钙.因此,为了节省生产成本和改良土壤,活化磷矿粉值得在砖红壤区推广应用.

草酸活化磷矿粉对矿区污染土壤中Cd的钝化效果

通过盆栽莴苣试验,研究施加草酸活化磷矿粉对矿区农田土壤Cd污染钝化修复的效果。结果表明:施加南漳磷矿粉后,供试土壤交换态Cd的含量比对照降低了12.5%～20.3%;施加不同浓度经草酸活化过的南漳磷矿粉后,交换态Cd的含量与对照相比最高降低了39.5%。施加保康磷矿粉后,随着施加量的增加,与对照相比,交换态Cd的含量变化不显著;施加经草酸活化保康磷矿粉,土壤交换态Cd含量比对照最高降低了21.5%。同时,与对照相比,施加南漳磷矿粉后,残渣态Cd含量最大值是对照的2.03倍,施加经草酸活化的南漳磷矿粉后,残渣态Cd含量最大值是对照的2.61倍;施加保康磷矿粉和活化磷矿粉后,残渣态Cd含量与对照也有显著增加。施加磷矿粉和活化磷矿粉可以显著降低莴苣各部分对Cd的吸收,减少Cd在莴苣植株的累积。在施加两种活化磷矿粉后,与对照相比,莴苣地上部分Cd含量分别最多可降低41.4%、59.3%,根部Cd含量最多降低47.7%、55.1%。因此,低品位磷矿粉经草酸活化后施于Cd污染土壤,可以更好地钝化固定土壤中的Cd。

复合活化磷矿粉的有效性研究

为了实现中低品位磷矿粉的资源化利用,以油菜和小白菜为研究对象,通过设置盆栽试验,对经机械化学和磷素活化剂复合活化后磷矿粉的长效有效性进行研究。结果表明,前期试验中施用重过磷酸钙处理的油菜干重、叶绿素及全磷含量均显著高于经活化处理磷矿粉的。而后期试验中分别经机械化学和不同磷素活化剂(黑液污泥和低分子有机酸的钠钙盐)处理的磷矿粉,其小白菜干重、叶绿素及全磷含量均与重过磷酸钙处理的无显著差异。整个生长周期内,重过磷酸钙速效磷含量在前期(0～50天)呈线性递减,50天内减少了40mg/kg,50天以后变化较平缓;复合活化后的磷矿粉速效磷含量呈现出缓慢升高后缓慢下降的趋势,且在40天左右达到最高。研究表明,尽管复合活化后的磷矿粉肥效初期达不到重过磷酸钙水平,但后期则能与之相当。

餐厨垃圾水解酸化液活化磷矿粉研究

采用室内培养方法,通过选取餐厨垃圾在2种不同pH发酵条件下的水解酸化液,研究了其对低品位磷矿粉的活化情况.结果表明,控制pH为6.5与pH不控制发酵条件下的餐厨垃圾水解酸化液相比,前者对磷矿粉的活化能力较强;活化效果随水解液用量的增加而降低,m水解液/m磷矿粉为1∶10时,活化效果最好,水溶性磷质量比较培养前提高743%.X衍射试验结果表明,水解液与磷矿粉作用后,磷矿粉X衍射图谱有较大变化,表现为某些峰的缺失和峰强度的变化.

生物炭和草酸活化磷矿粉对镉镍复合污染土壤的应用效果

采用室内培养实验,利用生物炭和草酸活化磷矿粉对镉镍复合污染土壤进行修复,比较两者不同配比对土壤重金属镉镍的修复效果及对土壤无机氮和微生物量氮(MBN)转化的影响.结果表明,随着草酸活化磷矿粉和生物炭施用量的增加,土壤p H逐渐增加,镉和镍均由弱酸提取态逐渐向可还原态、可氧化态和残渣态转化,生物有效性降低.其中,C50P3(50 g·kg^(-1)生物炭与3 g·kg^(-1)草酸活化磷矿粉)配施的修复效果最好,弱酸提取态Ni占全量的质量分数降低了37.0%,残渣态Ni增加了14.8%,弱酸提取态Cd含量占全量的质量分数降低了40.2%,残渣态增加了35.2%.施用修复剂40 d后,相较于C0P0(空白对照)处理,C50P0(单施50 g·kg^(-1)生物炭)处理与C0P3(单施3 g·kg^(-1)草酸活化磷矿粉)处理微生物量氮含量均分别增加了1.5倍和1倍;铵态氮含量分别减少了12.5%和6.4%,硝态氮含量分别降低了11.6%和10.2%.综合比较可知,生物炭和草酸活化磷矿粉配施对土壤重金属镉镍复合污染的修复效果要优于单施,且50 g·kg^(-1)生物炭与3 g·kg^(-1)草酸活化磷矿粉(C50P3)配施的修复效果最好,修复剂的加入促进了土壤无机氮向有机氮的转化.

发酵条件对磷矿粉活化的影响

为提高磷矿粉的有效利用率,利用复合菌种对磷矿粉进行发酵,研究发酵条件对磷矿粉的活化效果,通过改变基质含水率、温度、接菌量和激活剂的用量研究磷矿粉发酵后发酵物和发酵液中有效磷含量和水溶性磷含量的变化,并通过试验得到最佳的发酵条件。结果表明:磷矿粉与复合菌种发酵后,发酵物和发酵液中有效磷含量和水溶性磷含量都有明显增加,但在不同发酵条件下,对磷矿粉活化的能力不同。在发酵过程中接菌量对磷矿粉活化的影响最大,接菌量为4%时,总有效磷含量达9.89%;其次为激活剂量,激活剂量为0.36%时,总有效磷含量达9.35%;最后为温度和基质含水率,其影响基本一致,温度为25℃、基质含水率为70%时,总有效磷含量分别达9.08%和9.02%。磷矿粉活化的最佳组合条件为接菌量4%、激活剂量0.36%、温度25℃、基质含水率70%,该条件下,总有效磷含量达9.92%。

磷矿粉复合保水材料的制备及性能研究

研究以过硫酸钾为引发剂,N,N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,丙烯酸、丙烯酰胺为主要原料,经部分酸化和无机材料改性处理的活化磷矿粉为主要添加原料,采用水溶液聚合法制备活化磷矿粉/PAA-AM复合保水材料。进而探讨活化磷矿粉添加量、中和度、交联剂和引发剂用量对复合保水剂吸液性能的影响。当中和度为70%、活化磷矿粉、交联剂、引发剂添加量分别为单体的45%,0.04%,0.5%时,所得复合保水材料吸蒸馏水、自来水、生理盐水倍率分别为390倍,200倍,62倍。通过释磷性能研究表明该复合材料具有较好的可持续供磷性能、有利于改良土壤、改善土壤的缺磷状况。同时,还通过谱学分析(XRD和F-IR),探讨该复合材料的释磷机理。

磷矿粉活化中菌株产孢条件优化研究

基于微生物发酵工艺,利用复合菌种发酵磷矿粉,研究不同氮源、不同质量分数氮源、不同碳源、不同质量分数碳源、生物激活剂等因素对培养基中菌株产孢量的影响。由实验结果可得复合菌种产孢量的最佳条件,即在30℃环境条件下,30%硝酸钠为氮源、60%葡萄糖为碳源、激活剂添加量为2‰、培养7d时菌种产孢量最大。

宁夏苏峪口磷矿绿色开发的技术思路探讨

宁夏苏峪口磷矿一般先浮选出精矿粉,再用硫酸加工生产过磷酸钙,该方法存在耗能过高及污染环境的问题。为了今后能继续绿色地开发贺兰山苏峪口磷矿资源,参考磷肥领域试验研究成果,对苏峪口磷矿绿色开发的技术思路进行了探讨研究。结果表明,可以在矿石利用过程中简化加工流程,直接制造硅钙磷肥或超微活化磷矿粉肥,从而实现绿色、节能、环保地开发利用贺兰山苏峪口磷矿资源。