微生物代谢物中的低分子有机酸对土壤中重金属生物有效性的影响

低分子量有机酸是一种带有一个或多个羧基功能团的低分子量碳氢氧化合物,广泛存在于土壤环境,尤其是根际土壤中,且其在植物-土壤系统中具有重要的生态功能,尤其是对土壤中重金属生物有效性的影响。因此特点,有机酸强化植物修复重金属污染土壤得到了研究者的广泛重视。因此,本文介绍了微生物代谢产物有机酸对重金属生物有效性的影响,以期推动今后在微生物强化植物修复重金属污染土壤的机理与实践研究。

苏州河底泥重金属形态和生物有效性分析

为深入了解重金属污染物的毒理性和生物有效性，研究了苏州河7个不同断面底泥SEM／AVS的沿程分布及5种同步提取的重金属Cu、Zn、Pb、Cd、Ni的化学形态分布。结果表明，各采样点SEM／AVS比值均在0．17～079范围内，没有表现出很强的毒理性，但上游底泥重金属的生物有效性普遍低于下游河段；底泥中与挥发性硫化物结合较多的重金属有Ni、Zn，Cd却很少与挥发性硫化物结合；重金属Zn在SEM总量中所占的比例最大；Zn与SEM／AVS之间负相关性系数高达-0．61916，是影响底泥重金属生物有效性的重要影响因素，然后依次为Ni、Pb、Cu、Cd。藻类实验表明，苏州河的表层底泥（浮泥层）也没有表现出明显的生物毒性，且富含某些有利于藻类生长的营养物质。

施用典型有机固废生物炭对土壤重金属生物有效性的影响

将有机固废经热解转化为生物炭,具有改良土壤、促进碳固定、钝化重金属等优点,但有机固废生物炭中被钝化重金属进入土壤后生物有效性尚不明确。采用盆栽方法评估了施用市政污泥、中药渣等典型有机固废生物炭对受纳土壤中重金属有效性及植物吸收、传输重金属的影响。结果表明,施用污泥炭、中药渣炭显著增加了土壤中As、Zn的化学提取有效态含量,从而降低了Cr、Pb有效态含量(P<0.05),对Cd、Cu、Ni有效态含量也有不同程度的降低趋势;同时,抑制了除Zn以外As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb等6种重金属从土壤向植物的传输、累积,降幅最高达30%。中药渣炭联合污泥炭施用可进一步抑制7种重金属在植物地上部分以及除As、Cr外其他重金属在根中的吸收、累积。本研究结果可为评估有机固废生物炭土地利用的环境风险提供参考。

复合添加剂对污泥堆肥化重金属形态及生物有效性的影响

通过添加不同比例粉煤灰(0%、5%、15%、25%、35%)和生石灰(0%、1%)进行污泥堆肥试验,并将堆肥产品应用于玉米幼苗盆栽试验,研究不同处理对污泥堆肥产品重金属(Zn、Cu、Cd、Ni)形态分布和生物有效性的影响。研究结果可为粉煤灰和生石灰复合添加剂在城市污泥堆肥中的应用提供基础资料和科学依据。结果表明,(1)污泥堆肥过程中,p H值整体呈现上升-稳定下降-稳定的变化规律,重金属Zn、Cu、Cd、Ni含量因稀释效应呈现轻微下降;添加35%粉煤灰和1%生石灰处理,重金属Zn、Cu、Cd、Ni含量达到最小值,分别为611.20、226.18、1.49、68.74 mg?kg^(-1)。(2)Zn、Cd、Ni主要以残渣态形式存在,Cu主要以有机结合态形式存在。随着粉煤灰添加量增加,残渣态、有机结合态、铁锰氧化态Zn、Cd和残渣态、有机结合态Ni含量逐渐增大,交换态、碳酸盐态Zn、Cd、Ni含量逐渐减小,重金属生物有效性下降。(3)施用添加25%粉煤灰和1%生石灰的污泥肥料后,玉米地上部分干重最大为21.2 g,玉米重金属Zn、Cu、Ni、Cd含量均达到最小值19.44、13.73、0.08、0.45 mg?kg^(-1),基质重金属Zn、Ni分别达到最小值79.44、0.75 mg?kg^(-1)。以上结果说明,添加粉煤灰和生石灰进行污泥堆肥化对重金属总量影响不大,但能有效改变重金属形态,降低重金属生物有效性。其中,添加25%粉煤灰与1%生石灰污泥堆肥产品,有利于重金属由不稳定态转变成稳定态,也最有利于玉米幼苗生长。

蚯蚓粪作为土壤重金属污染修复剂的潜力分析

随着工农业的发展,重金属对土壤和农作物的污染问题越来越突出,对土壤重金属的修复研究也越来越重要。蚯蚓作为土壤环境中最常见的无脊椎动物在生活过程中的摄食、做穴、移动、排便等行为都会对土壤重金属产生影响。通过对蚯蚓粪作为土壤重金属污染修复剂的潜力进行总结、分析,对蚯蚓粪修复土壤重金属污染的研究方向提出了建议与展望。

烟秆炭修复重金属污染土壤的效应及对烟草生长的影响

为了评估烟秆炭修复重金属污染土壤上种植烟草Nicotiana tabacum的可行性,以烟秆炭作为土壤修复剂,以重金属污染土壤为研究对象,利用盆栽实验研究了不同烟秆炭施加量(0,20,40,80 g·kg^(-1))对重金属污染土壤肥力、重金属生物有效性、土壤酶活性指数及烟草产量、烟叶重金属质量分数的影响。结果表明:施用烟秆炭可以显著提高重金属污染土壤pH值、土壤肥力和土壤酶综合活性指数,显著降低污染土壤重金属生物有效性。与对照相比,添加80 g·kg^(-1)的烟秆炭对土壤肥力的改善、酶活性指数的提升和对土壤中镉的钝化效果最好,土壤有机质和有效磷质量分数分别显著(P<0.05)提高了2.0倍和3.4倍,土壤酶指数显著提升了24.8%;但施用施加40 g·kg^(-1)的烟秆炭已能使铜、铅的钝化效果达到最佳,与对照相比分别显著(P<0.05)下降了33.7%和29.5%。另一方面,施用烟秆炭能显著(P<0.05)增加烟草有效叶数和叶片的宽度,烟叶鲜质量在炭施加量为40 g·kg^(-1)时达到最高,比对照显著(P<0.05)提高了近50.0%,同时烟叶中铜、镉质量分数降至最低。综合分析当烟秆炭施加量为土壤总质量的4%时,其对重金属污染土壤的修复效果最好。因此,利用烟秆制成的生物质炭修复重金属污染土壤种植烟草是可行的。

生物炭对铜、铅、镉复合污染土壤的修复效果

将玉米秸热解制备的生物炭施入铜、铅、镉复合污染土壤,通过土壤培养实验和小白菜盆栽实验,探究热解温度（400、700℃）和施加量（1％、2％、5％）对生物炭修复重金属污染土壤效果的影响.结果表明,施加400℃生物炭（BC400）和700℃生物炭（BC700）后土壤pH分别增加0.14～0.52和0.27～0.78.施加两种生物炭均可以使土壤重金属形态钝化,降低小白菜对重金属的吸收;而且生物炭施加量越大,效果越明显.对重金属生物有效性降低的改良效果顺序为BC700＞BC400.在生物炭施加量相同的情况下,BC400处理小白菜可食部干重大于BC700处理.同时,相对于施加量5％的BC700处理,施加5％的BC400能更明显地增加土壤微生物的生物量.

利用钝化剂控制城镇街道灰尘重金属污染

为控制城镇街道灰尘中重金属污染,降低重金属生物有效性,采用向街道灰尘样品加入钝化剂溶液的方法,分别研究了不同施用量的单一钝化剂K_2HPO_4和Na_2SiO_3以及2种钝化剂以不同质量比组成的混合钝化剂对成都市街道灰尘中的Cu、Pb和Cd的生物有效性的影响。结果表明,在K_2HPO_4或Na_2SiO_3施用量为灰尘质量的1%时,即可有效钝化灰尘中的Cu、Pb和Cd,使其生物有效性分别降低27.9%、33.9%、53.2%或36.1%、34.4%、48.5%;继续提高钝化剂的施用量对降低灰尘中重金属生物有效性无显著作用;当总钝化剂施用量不变时,K_2HPO_4和Na_2SiO_3以1∶1组成混合钝化剂对灰尘中Cu和Pb的钝化效果优于单一钝化剂。使用重金属钝化剂可降低街道灰尘中重金属的生物有效性,在城市环卫喷洒用水中添加适量钝化剂一定程度上会达到控制飞灰与控制重金属污染的双重目的。

铜铅被鱼吸收过程中的相互作用

在实验室条件下 ,研究了彩虹方头鱼 (Paracheirodoninnesvi)对人工河水中共存的Cu、Pb的吸收以及经过Cu驯化后的彩虹方头鱼对人工河水中Pb的吸收 .研究结果表明 ,无论是Cu、Pb的混合体系 ,还是先经Cu预暴露后再投放到含Pb体系中 ,彩虹方头鱼对Cu和Pb的吸收均表现出明显的协同作用 .

松华坝流域有机蔬菜种植对土壤质量的影响评价

研究选择昆明市重要水源保护区松华坝流域2个典型有机蔬菜种植基地(有机基地Ⅰ包括YJ1-1、YJ1-2和YJ1-3处理,分别指从事有机种植约1、3和6 a的地块;有机基地Ⅱ只包括YJ2处理,指从事有机种植约10 a的地块)及周边常规蔬菜种植基地(CF处理)为评估对象,综合评价了有机蔬菜生产对土壤质量的影响。研究表明:在昆明市松华坝流域的气候和土地利用强度条件下,YJ1-2和YJ1-3处理土壤综合肥力等级指数均大于0.8,处于优等级,土壤总活性有机质含量分别为1.30和1.48 g·kg-1,显著高于CF处理。YJ1-2处理碳库管理指数较CF处理显著增加38.0%,而其他处理之间无显著差异。有机种植显著提高了土壤荧光素二乙酸酯(FDA)水解酶活性,但明显抑制了土壤重金属(Cu、Cd和Ni)的生物有效性。此外,YJ1-1处理的土壤理化性质与CF处理差异不大,表明有机种植年限和有机物料的投入量也是影响土壤质量的重要因素。因此,有机生产可以作为提升农田土壤质量和降低重金属有效性的重要方式。

新乡市土壤环境中铬污染状况分布研究

通过对新乡市土壤环境中重金属铬和铬的生物有效态的分析监测,对新乡市土壤环境中铬污染状况分布进行研究。汇总监测结果并评价污染程度,分析污染物成因及区域分布,可知新乡市调查的基本农田的土壤环境质量中铬含量30～90mg/kg,平均污染指数0.266,无超标土壤。土壤中有效态铬含量15.0～68.4μg/kg,占土壤中铬的比例为0.211～1.267‰。

废弃生物质资源化利用:污泥炭-土壤系统中磷、硫形态演化及碳足迹研究新进展

磷是污泥资源化利用中备受关注的营养元素,其直接影响污泥中重金属赋存形态及生物有效性。硫为高活性元素,在调节环境微生物活动、有机固废中氧化还原反应、重金属生物有效性等方面发挥着重要作用。因此,探明废弃生物质中磷、硫在热解处理-土地利用过程中形态转化规律是实现废弃生物质无害化处理及资源化利用的关键(图1)。

本期推荐

本期'专论与综述'栏目刊发了由中国科学院生态环境研究中心、中国科学院大学唐文忠、孙柳、单保庆撰写的《土壤/沉积物中重金属生物有效性和生物可利用性的研究进展》一文。土壤是社会经济可持续发展的重要自然资源,沉积物是水环境的重要组成部分,故土壤/沉积物中重金属的污染问题已引起人们的高度重视。