沼液配施化肥对蜜柚产量、品质及土壤重金属的影响

在福建省平和县,以8年生琯溪蜜柚为试验树,田间定位连续3年施用养猪场猪粪沼液,研究等量氮磷钾条件下不同比例沼液与化肥配施对蜜柚产量、品质及土壤重金属和盐分的影响。结果表明,与施用纯化肥(采用普通尿素、过磷酸钙和硫酸钾,每年株施N、P_(2)O_(5)和K_(2)O分别为950.0、600.0和850.0 g)相比较,沼液替代25%化肥(以氮计,不足的氮、磷、钾养分用化肥补足)和替代50%化肥处理有增产优势,同时对果实品质无负面影响,沼液替代100%化肥无增产作用且会使果实品质下降;所有沼液处理会降低裂果率;沼液替代25%化肥不会加重果实粒化率,其他沼液处理会加重果实粒化率。随沼液替代比例和施用年限的增加,土壤中Cu和Zn含量显著增加,但均低于农用地土壤污染风险管控标准(GB 15618—2018),土壤电导率随沼液替代比例的增加而增加。沼液替代25%化肥在蜜柚果园应用的综合效果较好,可在生产上推广,但更长期施用沼液的影响还需进一步评估。

基于石墨消解法测定海洋沉积物中7种重金属的含量

鉴于目前常用的海洋沉积物中重金属测定的消解方法存在工作效率低、操作复杂、交叉污染、人员危险性高等问题,通过比对和参考现行规范、标准和文献资料中海洋沉积物重金属的不同消解方法,提出了全自动石墨消解海洋沉积物的方法,并以原子荧光光谱法测定汞和砷的含量,以电感耦合等离子体质谱法测定铜、铅、锌、镉、铬的含量。以6 mL盐酸、2 mL硝酸和8 mL水为消解酸,于100℃消解0.2 g样品1.5 h;消解结束后,冷却至室温,用水定容至50 mL,按照原子荧光光度计的工作条件测定汞和砷的含量。以5 mL盐酸、5mL硝酸为消解酸,先于120℃消解0.2 g样品1 h;然后加入2 mL硝酸、5 mL氢氟酸和2 mL高氯酸,于180℃继续消解4 h;消解结束后,冷却至室温,用水定容至50 mL,按照电感耦合等离子体质谱仪的工作条件测定铜、铅、锌、镉、铬的含量。结果表明:汞、砷标准曲线的线性范围分别在1.00μg·L^(-1)以内和10.0μg·L^(-1)以内,铜、铅、锌、镉、铬标准曲线的线性范围在100μg·L^(-1)以内,汞、砷、铜、铅、锌、镉、铬的检出限(3 s)为0.006~0.522 mg·kg^(-1);使用有证海洋沉积物标准物质进行验证,7种重金属测定值均在认定值的不确定度范围内,相对标准偏差(n=6)为1.4%~7.4%;对3种实际样品进行回收试验,回收率为92.5%~111%。

不同形貌Al-Fe金属的块体压制成形模拟研究

文章以含40%Al的Al-Fe复合金属为研究对象,对颗粒状和屑状40Al-Fe复合金属分别进行压制预变形,并对屑状40Al-Fe复合金属预制坯进行了二次热压缩变形,重点研究压制预变形及二次热压缩对Al-Fe复合金属成形性和界面影响。结果表明:压力为16 MPa时,颗粒状40Al-Fe复合金属预制坯(密度为4.54 g/cm^(3))成形性良好且形成致密界面;压力为16 MPa时,屑状40Al-Fe复合金属预制坯(密度为3.50 g/cm3)可以成形但界面存在孔洞,Al屑主要为“片层状”“狗牙状”“圆圈状”“波浪状”,其经二次热压缩变形,“圆圈状”Al屑连成一个整体,“狗牙状”与“波浪状”Al屑均演变为“片层状”,而Fe屑仍为“片层状”“块状”,未发生明显变形。变形温度300℃、变形速率0.5 s^(-1)、变形程度0.1是目前生产工艺最佳参数,此时屑状40Al-Fe复合金属成形性最佳且界面结合良好(密度为4.66 g/cm^(3))。

湿法炼锌浸出渣中稀贵金属的富集和回收研究

本文主要阐述了湿法冶炼锌浸出渣中稀有贵金属的富集和回收研究。通过对浸出渣处理方法的分析和浸出工艺的优化,使浸出渣中的贵金属得到富集和回收。结合理论,提出了更合理的工艺控制条件,对浸出渣的回收、环境保护及提升经济效益都起到了积极的作用。

Ti_(3)C_(2)T_(x)超薄纳米片高效率去除废水中重金属的研究

通过刻蚀剥离法制备了Ti_(3)C_(2)T_(x)超薄纳米片,探究了其对废水中重金属离子的吸附特性。通过SEM、XRD、AFM、FT-IR、Raman对Ti_(3)C_(2)T_(x)超薄纳米片的形貌和结构进行了表征,通过ICP-MS对处理前后水体中重金属离子的含量进行了测试。结果表明剥离的Ti_(3)C_(2)T_(x)超薄纳米片表面含有结构缺陷和羟基,当水体中Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)初始浓度为50 mg/L时,47.5 mg Ti_(3)C_(2)T_(x)超薄纳米片对其的去除效率高达90%以上,尤其是对Pb(Ⅱ)的去除效率达到了98.81%,吸附性能远高于大孔树脂、硅藻土和活性炭等常见吸附试剂。在Na(Ⅰ)、Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)4种离子共存溶液中,Ti_(3)C_(2)T_(x)超薄纳米片对于Pb(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)的去除依然可以达到92%以上。通过动力学和吸附等温拟合,Ti_(3)C_(2)T_(x)纳米片对Pb(Ⅱ)的吸附符合拟二级动力学模型和Langmuir等温模型,对Pb(Ⅱ)的最大吸附量和最低检出限分别为81.7 mg/g和0.0094 mg/L。Ti_(3)C_(2)T_(x)超薄纳米片对重金属离子的吸附特性在化学工业、食品加工的废水处理中具有良好的应用前景。

浅谈城市土壤重金属的污染特征及其修复方法

重金属是指一些具有生物毒性的金属和类金属,如镉、汞、砷、铅和铬等。近年来,土壤重金属污染已严重影响生态环境和人类健康,并已成为世界性的环境问题。随着人们对土壤修复意识的增强及科学技术水平的不断提升,越来越多的环境友好且高效的土壤修复方法被广泛应用。现针对城市土壤重金属污染的特征,在污染范围、时空特征等方面进行分析,并对目前几种常见的土壤重金属修复方法进行梳理,以期为城市土壤重金属污染的预防和控制提供参考。

学科核心素养视域下体现知识多重教育价值的教学设计——以九年级化学“金属的腐蚀与保护”为例

知识的教育价值是指知识对个体的个性、素质发展所起到的积极作用。九年级化学“金属的腐蚀与保护”这一知识则具有多重教育价值。通过对“金属的腐蚀与保护”这一知识多重教育价值的挖掘和应用,编写出教学方案,并进行课堂实践,不仅有利于学生学科核心素养的发展,还促进了教师的专业成长。

基于发展学生核心素养的教学设计——以“金属的腐蚀”为例

以“金属的腐蚀”一课为例,探讨发展学生化学学科核心素养的教学设计。以“蒸汽眼罩”的生活情境为载体,采用手持技术数字化实验探究金属腐蚀的原理,体验提出问题、做出假设、实验验证、得出结论的科学探究一般过程,了解金属腐蚀的危害和利用,并正向引导学生运用化学知识服务社会、造福人类。

外源秸秆对污染土壤氧化还原过程水分散性胶体态重金属的影响

土壤胶体尤其是水分散性胶体,作为一种重要的污染物载体,在重金属吸附、迁移以及生物吸收过程起着重要作用。通过土壤培养试验探讨了外源添加水稻秸秆在氧化还原波动条件下如何影响土壤液相中及水分散性胶体中重金属的分布。结果表明,外源秸秆增加厌氧过程液相中溶解性有机碳(DOC)、砷(As)、铁(Fe)、锰(Mn)、钙(Ca)、钾(K)、硅(Si)、铝(Al)、镁(Mg)等浓度,降低了厌氧过程氧化还原电位(Eh)及铜(Cu)、铅(Pb)等浓度,提高了好氧过程Pb浓度。利用非对称流场流分馏-紫外可见-电感耦合等离子体-质谱联用技术(AF4-UV-ICP-MS),测得水分散性胶体颗粒主要分布在0.3~3 kDa、3~40 kDa和130 kDa~450 nm三个粒径范围,各粒径颗粒的组成有所差异,主要含有机质、无机黏土矿物和铁矿物等。外源秸秆促进液相中Fe和As由胶体态向溶解态转化,促进镉(Cd)和Cu由溶解态向胶体态转化。本研究有助于揭示农业活动影响重金属迁移转化及有效性的界面机制。

三七中5种重金属的风险评价及累积特征

【目的】评价三七种植农田土壤中5种重金属(Cd、As、Pb、Cr、Hg)的污染风险及植株对5种重金属的累积差异。【方法】采集来自10个三七种植地的250株三七植株及其根际土壤样品,通过电感耦合等方法检测土壤和植株中的5种重金属含量,进一步分析三七根际土壤及植株地上部、地下部5种重金属的超标率、富集系数和转移系数。【结果】10个采样地三七根际土壤重金属超标率为Cd(75.56%)>As(40.23%)>Cr(8.89%)>Hg(0.00%)=Pb(0.00%),超标重金属未超过管控值,4个采样地属于轻度污染。三七植株地上部及地下部均超标的重金属为Cd、Cr和Pb,地上部重金属超标率为Cd(67.90%)>Cr(22.22%)>Pb(10.84%),地下部重金属超标率为Cr(49.43%)>Cd(32.05%)>Pb(3.70%)。除了Hg,三七植株地下部对Cd、Pb、As和Cr的富集能力均强于地上部,且地上部和地下部对Cd的富集系数均大于1。【结论】大部分采样地属于轻污染等级,但三七植株地下部及根际土壤Cd、As和Cr有潜在的超标风险,三七对其累积情况均表现为地下部强于地上部,其中对Cd的富集能力最强。在选择三七种植地前应加强土壤重金属的监测并阻控主要药用部位对Cd、As和Cr的累积。

基于UNMIX模型和多元地统计模拟的土壤重金属的来源解析及空间预测

为摸清江苏省太仓市土壤重金属来源和污染情况,开展土壤表层样品采集和重金属含量分析,选取新型受体(UNMIX)模型解析重金属的来源和贡献,并采用地累积指数和多元地统计技术,实现重金属污染的定量评价和空间预测。结果表明:1)As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni和Zn的含量较高,超过全国和江苏省土壤重金属背景值;Cd、Cu、Hg、Pb和Zn的富集程度较高,而As、Cr和Ni的富集系数正常,与自然基础水平相近。2)8种重金属元素呈现岛状的空间分布特征,并在部分区域存在高值区,表明人类活动对土壤环境具有负面效应。3)土壤重金属受到交通-工业源、自然-农业源、工业-自然源和农业-工业源的综合影响,贡献率分别为35.18%、27.32%、20.26%和17.24%。其中Hg、Pb、Ni、Cu和Zn主要来源于交通-工业源,Cr、Zn和Cu主要源自自然-农业源,As和Ni主要为工业-自然源,Cd主要为农业-工业源。4)Cd、Hg和Ni,污染程度最高,60.38%以上的点位达到轻度污染及以上等级;As、Cu和Zn,污染居中;Cr和Pb的影响较低。5)Ni、Cd和Hg的污染面积最大,分别达到107.42、75.56和55.02 km^(2),且潜在污染空间成片分布。该研究作为土壤基础调查的核心,可为土壤环境管理和重金属污染修复提供科学依据。

土壤重金属的醋酸淋洗效果及其对地下水的影响评估

为探究醋酸作为土壤化学淋洗剂去除重金属的效果和对环境的影响,采用土柱模拟耕层原位淋洗的方法,探究了0.8、1.0、1.5mol·L^(-1)3种浓度的醋酸对4种类型土壤中重金属的去除效果、迁移特性、形态变化,以及对土壤主要理化性质的影响。结果表明:醋酸淋洗对酸性和弱酸性污染土壤的重金属淋洗效果比较好,其中醋酸浓度在1.0 mol·L^(-1)以上时Cd的去除效果达到40%~60%,但对Pb、Cu、Zn的去除效果较差,各种醋酸浓度下去除率均低于20%。醋酸淋洗主要去除表层土壤中可交换态和可还原态的Cd,被淋洗的Cd在20~40 cm底土层部分截留。以1.0 mol·L^(-1)的醋酸淋洗土壤不会对土壤主要养分元素含量造成显著影响(P<0.05),但是淋出液Cd、Pb的浓度高于Ⅳ类地下水标准。因此,1.0 mol·L^(-1)为醋酸淋洗去除土壤Cd的较佳浓度,Cd含量低于0.6 mg·kg^(-1)的轻微污染酸性土壤可望达标,但是淋出液中Cd、Pb存在污染地下水的风险,实践中应当与深层固定等配套技术联用。

SmZIP11基因过表达增强杨树对重金属的吸收和转运

[目的]利用木本植物修复重金属污染土壤是经济、安全、有效的方法。研究锌铁转运蛋白家族中SmZIP11基因表达对吸收和转运重金属的影响,为重金属污染土壤植物修复提供重要的基因资源。[方法]采用馒头柳(Salix matsudana var. matsudana f. umbraculifera Rehd.)无性系一年生幼苗进行水培试验。幼苗在正常营养液中生长60天后进行重金属胁迫处理,重金属处理包括:200μmol/L ZnSO_(4)、100μmol/L CuSO_(4)和100μmol/L CdSO_(4)。在重金属处理0、1、4、7、14和21天时,取根、茎和叶组织样品提取RNA,利用实时荧光定量PCR (quantitative real-time PCR, qRT-PCR)测定SmZIP11的表达水平。利用叶盘法将提取的SmZIP11基因转入银灰杨(Populus×canescens)中,经卡那霉素抗性筛选共得到8个过表达SmZIP11基因的转化杨树株系(OEs)。选择SmZIP11基因表达水平较高的3个转基因株系和野生型株系(WT)于重金属胁迫营养液中培养14天后,测定根、茎、叶生物量和重金属含量,计算耐受性指数和转移系数。[结果]SmZIP11基因编码区序列长度为1053 bp,编码351个氨基酸,分子量为37.71 kDa,含有9个保守的跨膜结构域,该基因编码的蛋白定位于细胞膜。系统进化树分析结果显示,馒头柳SmZIP11与杨柳科的亲缘关系最近,与大戟科、锦葵科、伞形科植物的ZIP11亲缘关系相对较远。qRT-PCR结果表明,在Zn、Cu和Cd胁迫下,馒头柳茎和叶片中的SmZIP11比对照显著上调;在Cd和Zn胁迫下,根、茎和叶片中该基因的表达量都显著提高。在转基因杨树中,SmZIP11基因显著增强了植株对Zn和Cu的耐受性,促进了Cd从根系向茎中转移,以及Zn向叶片中转移,同时将Cu富集在根部。与WT相比,OE7株系对Zn的耐受指数和地上部Zn的含量及转移系数都显著提高。[结论]馒头柳SmZIP11基因增强了转基因杨树对Cu和Zn的耐受性,并提高了从根系向地上部转移Cd和Zn的能力,为植物修复土壤重金属污染提供了基因资源和理论指导。

养殖废水对AMD重金属的处理效果及去除机制

文章研究牛粪发酵前后产物与酸性矿山废水(acid mine drainage,AMD)共处理过程及处理效果。结果表明,牛粪及发酵后产物(沼液)均对AMD具有不同程度的处理效果;处理前期,牛粪组R1和沼液组R2的pH值从3.07分别迅速升高到4.01和3.85,直至实验结束时pH值略有下降,分别达到3.91和3.47;酸度分别下降49.8%和44.83%。R1组Fe、Zn、Cu、Mn、Al等金属离子质量浓度分别下降72.34%、83.79%、96.48%、17.2%、46.89%;R2组Fe、Cu、Mn、Al质量浓度分别下降96.27%、61.40%、13.92%、48.19%。X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)扫描结果表明2组实验对金属的去除主要以共沉淀为主,但在R1组中发现微生物可能对处理过程具有较大的推动作用。2组实验均对AMD具有较好修复效果,在利用养殖废水处理AMD具有很好的应用前景。

铁捕集富集料中铂族金属的深度富集技术

铁捕集法从二次资源中回收铂族金属的工艺已经得到了工业化应用,捕集过程在电炉或等离子炉中进行。等离子炉熔炼富集物硅含量高,导致其结构致密、惰性、耐腐蚀,需要先除硅才能获得高的溶解率,除硅技术主要有碱融溶-浸出法、氧化分离法等;电炉熔炼富集物硬度极高、难以破碎,工艺上采用高压雾化-酸溶、碎化-酸溶、电解等工艺进行深度富集。本文综述了含铂族金属铁合金深度富集技术的研究现状,并对主要技术存在的优缺点进行了评述。随着各行业对铂族金属需求量的增加,对铂族金属回收率的要求将越来越高,因此,还需进一步完善铂族金属回收技术,提高铂族金属回收率。

深海多金属结核中战略性关键金属的分布及其控制因素

深海多金属结核富集经济发展和人民生活亟需的战略性关键金属,资源潜力巨大。通过对前人研究工作的系统性归纳总结,揭示不同类型、不同环境多金属结核内主要分布于锰氧化物中的Co、Cu、Li、Mn、Mo、Ni、Tl,以及主要分布在铁羟基氧化物内的REY、Te、Ti的含量,赋存状态,迁移演化过程及富集机制。表面吸附作用首先驱动这些战略性关键金属富集进入多金属结核,其中Mo、Ni、REY和Ti仅通过吸附作用就能实现高度富集。随后Ce、Co和Tl发生的氧化反应,以及Co、Cu、Li、Ni和Te通过晶格进入的方式继续增强这些金属在结核内的富集程度。当结核被沉积物埋藏且周边环境由氧化向次氧化转变后,发生的大规模矿物相变会导致结核富集Co而强烈亏损Ni、REY、Mo和Li。结核最终处于还原环境时,其矿物晶体格架会彻底崩塌和溃散,推测仅有部分铁氧化物组分会残留下来。未来亚微米尺度和原位高精度的实验研究工作,将提升对于这些金属,尤其是诸如Te、Tl等低含量金属在结核内分布、富集过程和控制因素的深刻理解,助力深海金属矿产资源勘查和选冶利用。

改性海泡石对污泥热解过程中重金属的控制

污泥热解过程中会不可避免地产生多种重金属,危害人类的健康。通过在水平固定床反应器内开展城市污泥与改性海泡石共热解实验,探究海泡石的盐酸浸渍浓度(2~6mol/L)、海泡石的热活化温度(750~950℃)以及污泥与海泡石共热解温度(400~600℃)对污泥热解炭中重金属元素Cd、Zn、Pb、Cr的富集特征、形态变化及生态风险的影响。研究发现,在400~600℃的温度范围内改性海泡石的添加有效地提高了Cd、Zn、Pb的固留率,但对Cr几乎没有富集作用,其中950℃热活化海泡石(950-SEP)对Cd有良好的富集效果,而4mol/L盐酸浸渍海泡石(4H-SEP)对Zn和Pb展现出了更好的富集性能。此外,通过分析重金属赋存形态发现,提高共热解温度和添加改性海泡石,共热解炭中的重金属元素整体向更稳定的形态转化。根据热解炭中重金属的生态风险评估,原始污泥经热解后其生态风险大大降低,在600℃前,改性海泡石可进一步降低重金属的生态风险。

琼北火山岩地区水田和旱地土壤中重金属的累积特征比较

为分析琼北火山岩地区土壤中重金属(As、Cd、Cr、Pb、Ni、Hg)的累积特征,采集旱地和水田的土壤表层样品,并对样品理化性质及重金属含量进行了分析,采用单因子污染指数法和内梅罗综合污染指数法对重金属污染状况进行了评价。结果表明,研究区旱地与水田土壤均呈强酸性-酸性,旱地土壤阳离子交换量(CEC)(4.66 cmol/kg)略大于水田土壤CEC(3.42 cmol/kg),表明旱地土壤保持养分的能力优于水田土壤。与海南土壤背景值比较,研究区旱地和水田土壤中Cd、Cr、Pb和Ni 4种重金属均有不同程度的累积,其中Cd累积程度较重。研究区旱地和水田土壤中Cr与Ni均具有较高的正相关关系,说明旱地和水田土壤中Cr与Ni可能同源,且受基性火山岩地质背景的影响较大。内梅罗综合污染指数评价结果表明,研究区旱地土壤重金属污染明显高于水田土壤,水田土壤重金属为轻度污染,而旱地土壤重金属已达到中度污染,尤其是Cr和Ni污染比较严重,应引起重视。

基于液态金属的跨波段超宽带极化转换超表面

在无线通信领域,电磁波传播和极化方向调控对特定信号的识别与接收具有重要意义。提出了一种基于液态金属材质的跨X(8~12 GHz)和Ku(12~18 GHz)波段超宽带极化转换电磁超表面,具有宽频带、高极化转换率、体积小、无机械疲劳损伤、易共形、成本低等优点。该超表面能够实现从7.595 GHz到17.712 GHz超宽带范围内交叉极化转换或宽带圆极化转换的功能。当阶梯状液态金属结构宽度为1.6 mm时,在相对带宽为79.9%的7.595~17.712 GHz频带上,超表面极化转换率优于90%,具有共极化向交叉极化转换的功能。当阶梯状液态金属结构宽度为0.3 mm时,在相对带宽为12.30%的10.864~12.288 GHz频带上,超表面具有线极化向圆极化转换的功能;在相对带宽为3.54%的7.328~7.592 GHz频带上,超表面的极化转换率优于90%,具有共极化向交叉极化转换的功能。样品制备及其极化转换特性测试结果表明:实验结果与仿真结果的相对误差为4.20%,理论设计与实验验证结果一致,进而验证了的跨X和Ku波段超宽带极化转换电磁超表面的多功能性和有效性。

蚯蚓堆肥过程中重金属的迁移转化及影响因素

为了研究蚯蚓堆肥过程中重金属的迁移转化特征,利用不同质量的牛粪(350~400g)、秸秆(150~200g)和过磷酸钙(25~75g)混合配比成6组基质,探索分析添加蚯蚓(50~150g)堆肥过程中基质重金属(Cu、V、Mn、As、Zn和Cr)总量和形态的变化特征及其影响因素.结果表明:与添加蚯蚓质量为50g与100g相比,添加蚯蚓质量为150g时,Cu(总量27.00mg/kg,可氧化态22.03mg/kg)､Zn(总量288.89mg/kg,可还原态22.03mg/kg)､V(总量15.22mg/kg,残渣态8.87mg/kg)和Cr(总量26.79mg/kg)是显著较低的(P<0.05);4周的蚯蚓堆肥降低了Mn、As的总量和Cu、V的生物有效性,但增加了Cu、V、Zn的总量和Mn、Zn的生物有效性;基质pH值和有机质含量是影响堆肥过程中重金属总量及其形态明显变化的关键因素;基于潜在风险指数和风险评价编码法发现基质还田对土壤重金属污染的潜在风险较小.