不同土壤调理剂对Cd污染稻田修复效果

为验证不同土壤调理剂在轻度Cd污染稻田的修复效果,本研究于2021年和2022年在湖北大冶连续开展田间小区试验,研究了20种土壤调理剂对水稻产量、糙米Cd含量、土壤pH、土壤有效态Cd含量的影响,并选取2021年试验中具有代表性的4种调理剂(有机类:P3、P4,无机类:P11、P12),探究其对Cd在土壤-植株中转运累积和在土壤中5种赋存形态转化的影响。两年的结果表明:与对照组相比,各调理剂处理后水稻产量变化幅度为-9.80%~20.09%,糙米Cd降幅为8.05%~79.57%,土壤pH提高了-0.01~1.13个单位,有效态Cd含量降低了4.79%~25.00%,且连续两年土壤pH值与有效态Cd含量均呈显著负相关关系。2021年试验中4种调理剂处理均能显著降低Cd从土壤到水稻根系的转运系数,且无机类调理剂(P11、P12)效果显著优于有机类(P3、P4);各类调理剂(P3、P4、P11、P12)处理使土壤中可交换态Cd和碳酸盐结合态Cd占比分别降低5.91~17.77个百分点和6.33~8.88个百分点;使土壤中Fe-Mn结合态Cd、有机结合态Cd和残渣态Cd占比分别增加3.47~16.31、0.80~6.50个百分点和4.82~7.05个百分点。有机类调理剂(P3、P4)倾向于将土壤中Cd向有机结合态Cd转化,无机类调理剂(P11、P12)则更倾向将土壤中Cd向Fe-Mn结合态Cd转化。研究表明,选取适宜的调理剂能够实现Cd污染耕地安全利用,推荐无机类P12调理剂(主要成分CaO≥28%)作为湖北大冶轻度Cd污染修复调理剂。

Regional differentiations and classification for various forms of Cadmium in eight main soiltypes in China

The absolute and relative concentrations for six forms of or fractions of Cd (exchangeable,bound to carbonates, weakly-bounded. exchangeable plus weakly-bounded, bound to Fe-Mn oxides,and bound to organic matter sulfides) in eight main soil types in China were measured. The regional differentiation situations of various forms of Cd are identified Analytical results indicate that exchangeable forms of Cd and exchangeable plus weakly-bounded forms of Cd have obvious regional differentiation Characteristics. Based on these differentiation rules and the combination features, and by using traditional synthetic inductive method and the principal component analysis method, we divide the concentration distribution s of the two forms of Cd into three categories.

土壤改良剂对Cd污染石灰性稻田土壤Cd形态与水稻Cd积累的影响

【目的】镉(Cd)是一种有毒重金属,稻田Cd污染和稻米中Cd的积累已严重影响了现代农业高质量发展。研究不同土壤改良剂对南方Cd污染石灰性稻田中土壤Cd化学形态变化及水稻吸收积累Cd的影响,为选择适合修复南方石灰性稻田Cd污染的钝化材料和保障粮食安全生产提供理论依据。【方法】研究以Cd污染石灰性稻田为研究对象,通过大田原位修复试验,在等量氮磷钾养分投入条件下,研究了添加土壤调理剂(AF)、炭基微生物菌剂(CMF)和复合微生物肥+RBM微生物液体菌剂(RBM)对Cd污染稻田土壤化学性质、Cd形态含量变化以及水稻各部位Cd富集与转移的影响。【结果】施用土壤改良剂在一定程度上能保证水稻产量。与单施化肥处理相比,添加炭基微生物菌剂可以提高土壤有机碳含量,增幅为13.19%,而且施用土壤改良剂的处理均能增加土壤CEC,同时降低水稻成熟期土壤DTPA有效态Cd含量和土壤酸可提取态Cd含量,其中AF和CMF处理土壤酸可提取态Cd含量显著降低了8.84%和8.37%,促进了土壤Cd由活性强的形态向稳定态转化;通过BCR法分析土壤中Cd的4种化学形态发现,各处理土壤化学形态Cd含量大小均表现为残渣态>可还原态>酸可提取态>可氧化态;AF处理TF_(Leaf/Stem)降低了15.01%,而CMF和RBM处理TF_(Leaf/Stem)分别提高了15.14%和28.29%;此外,CMF处理水稻植株中TF_(Stem/Root)和TF_(Rice/Root)分别降低了29.61%和43.52%,进而导致施用土壤改良剂的处理糙米中Cd含量降幅为22.75%~26.98%。相关分析表明,土壤有机碳与可氧化态和残渣态Cd含量呈显著正相关,糙米Cd含量与土壤酸可提取态Cd含量和糙米Cd富集系数均呈显著正相关。【结论】Cd污染石灰性稻田中施用土壤调理剂、炭基微生物菌剂、复合微生物肥+RBM微生物液体菌剂主要是通过提高土壤有机碳和CEC达到削减Cd生物有效性的效果,进而减少了水稻植株对Cd的吸收,降低了Cd从水稻根系向地上部的转移。可以考虑采用炭基微生物菌剂和复合微生物肥修复Cd污染石灰性稻田,达到生态修复目标。

炭基微生物菌剂对红壤性水稻土-水稻系统中Cd行为的影响

为探讨炭基微生物菌剂使土壤Cd生物活性降低和水稻对Cd吸收减少的可能性,采用盆栽试验,以单施NPK化肥为对照(CF),对比分析了石灰、牡蛎壳粉和炭基微生物菌剂对Cd污染红壤性水稻土土壤化学性质、土壤Cd形态分布和水稻Cd吸收迁移的影响。结果表明,添加石灰和牡蛎壳粉均可显著提高土壤pH值(增加0.31~0.86个单位),添加炭基微生物菌剂能提高土壤总有机碳(TOC)含量,较CF增幅为10.04%(P<0.05)。添加石灰、牡蛎壳粉和炭基微生物菌剂均对生物有效Cd(DTPA有效态、酸可提取态)含量有显著的降低作用。与对照相比,添加石灰、牡蛎壳粉和炭基微生物菌剂处理的DTPA有效态Cd含量分别显著降低了24.97%、19.52%和17.13%(P<0.05),同时促进土壤Cd从酸可提取态向残渣态转化。此外,添加炭基微生物菌剂对水稻成熟期的根系、茎叶和籽粒的干物质积累均具有较明显的促进作用。与对照相比,石灰和炭基微生物菌剂处理后糙米Cd含量分别降低了42.83%和54.57%(P<0.05),糙米对土壤Cd的生物富集系数(BCF)降低了41.57%和53.93%(P<0.05)。相关分析结果显示,土壤DTPA有效态Cd含量与pH值呈显著负相关,水稻植株(糙米、茎叶、根系)Cd含量与酸可提取态和可还原态Cd含量呈显著正相关(P<0.05)。线性预测方程证明糙米中Cd积累直接来自根系和秸秆的转移,而且土壤中酸可提取态Cd是糙米中Cd积累的最佳预测因子。综上,石灰、炭基微生物菌剂对Cd污染红壤性水稻土都表现出很好的修复效果,从降镉和协同提升土壤质量的角度来看,炭基微生物菌剂可作为一种比较理想的镉污染稻田土壤修复改良剂。本研究结果为南方红壤性稻田Cd污染治理提供了新思路。

生物质炭添加对生菜Cd积累的影响

为探究添加生物质炭对Cd胁迫下生菜Cd吸收累积的影响,以生菜为试验材料,通过盆栽试验,在添加外源镉含量为3 mg/kg的土壤中分别添加0%、1%、2%、3%的生物质炭,待生菜收获后,测得土壤pH、有机碳、生菜产量、生菜体内Cd富集和转运情况及Cd在土壤中的赋存形态的数据。结果表明:添加生物质炭可以显著提高土壤有机碳含量(P≤0.05),其中生物质炭添加量为3%,相比CK组土壤有机碳增加了35.14%~40.87%;添加生物质炭可以显著降低生菜Cd含量,尤其是3%量的生物质炭添加后,生菜叶Cd含量由0.79 mg/kg降低至0.44 mg/kg。生物质炭可以显著降低生菜中Cd的富集、转运系数,并使残渣态Cd含量增多,酸可提取态、可还原态、可氧化态Cd含量显著降低。因此,生物质炭的施用对Cd污染土壤和生菜体内Cd的积累有显著的阻控作用,特别是生物质炭添加量为3%时效果最优。

黑麦草对土壤中Cd不同赋存形态的吸收规律

通过在3种典型土壤中种植黑麦草的盆栽实验,研究了黑麦草吸收镉量和土壤中镉负荷及土壤镉赋存形态的相关关系。结果表明,随着镉负荷增加,黑麦草吸收镉量明显增加。在3种土壤中黑麦草吸收镉量大小顺序为:红壤>黄棕壤>潮土。黑麦草吸收镉量除受镉负荷影响外,与镉在土壤中的形态分布密切相关,黑麦草吸收的镉主要是土壤中的交换态镉和松结有机态镉。

干旱区污染绿洲土壤中Cd和Zn形态分布与生物有效性

利用盆栽试验研究了干旱区污染绿洲土壤中Cd和Zn形态分布与生物有效性。结果表明:少量的Cd和Zn有促进油菜生长的作用,但高质量分数的Cd和Zn对油菜的生长有明显抑制作用;原状绿洲土壤中Cd和Zn形态以残渣态为主,随着绿洲土壤中Cd和Zn污染程度的加深,Cd和Zn各形态分布发生了显著变化,其中碳酸盐结合态Cd和Zn和铁锰氧化物结合态Cd和Zn质量分数大幅增加,并逐渐占据绝对优势,而残渣态Cd和Zn质量分数则几乎不变。相关分析表明土壤中的铁锰氧化物结合态Cd质量分数与油菜叶和根部的Cd质量分数呈极显著相关,表明土壤中的铁锰氧化物结合态Cd对油菜叶和根部累积Cd有最大贡献;铁锰氧化物结合态Zn和有机物结合态Zn分别与油菜根部和叶部的Zn质量分数呈极显著相关,表明土壤中铁锰氧化物结合态Zn和有机物结合态Zn分别对油菜根和叶部累积Zn贡献最大;油菜叶和根部Cd的富集系数均大于Zn的,表明油菜吸收Cd的能力大于Zn的;两种金属的富集系数叶部的均大于根部的,表明Cd和Zn的迁移性较强,且Cd在油菜中的迁移能力大于Zn的,其毒害作用也相应大于Zn的。两种金属主要累积在油菜可食用的叶部,因此对人体健康有潜在威胁。

外源有机酸对土壤pH值、酶活性和Cd迁移转化的影响

为了筛选植物修复土壤Cd污染适宜的外源有机酸,采用盆栽试验,在温室内以油菜为试验材料,在模拟重度Cd污染的土壤(原土Cd含量为0.838 mg·kg^-1,人工喷洒CdCl2水溶液,制备成Cd含量为4.838 mg·kg^-1的试验土)中加入5种有机酸:乙酸、草酸、柠檬酸、苹果酸和酒石酸,设置6个浓度:1、2、3、4、5、6 mmol·kg^-1,以不加有机酸为对照(CK),测定了油菜收获时的土壤pH值、酶活性和油菜干物质量以及Cd累积量,并分析了土壤理化指标与土壤Cd形态之间的关系。结果表明:1、3、4、5、6 mmol·kg^-1乙酸处理,4、5、6 mmol·kg^-1柠檬酸处理,3 mmol·kg^-1苹果酸处理,3、6 mmol·kg^-1酒石酸处理可显著增大土壤pH值(P<0.05),草酸处理pH值与CK差异不显著;但施加有机酸对土壤酶活性的影响不明显。1、4、6 mmol·kg^-1乙酸处理显著提高了油菜地上部干物质量,1、6 mmol·kg^-1乙酸处理根干物质量较CK增加了1倍以上,差异显著(P<0.05),4、6 mmol·kg^-1苹果酸处理根干物质量较CK显著增加了77.13%和88.30%(P<0.05),其余处理与CK差异不显著。1 mmol·kg^-1乙酸处理地上部Cd累积量较CK增加了51.52%,2 mmol·kg^-1草酸处理根系Cd累积量较CK增加了1.58倍,1 mmol·kg^-1柠檬酸处理地上部+根系Cd吸收总量高于CK,差异均显著(P<0.05);增加苹果酸量有利于提高根系Cd吸收总量,1、2 mmol·kg^-1酒石酸处理也提高了根系Cd累积量,但与CK差异均不显著(P>0.05)。施加乙酸时,土壤pH值与铁锰氧化物结合态Cd和土壤总Cd显著负相关,施加柠檬酸时,土壤pH值与碳酸盐结合态Cd和试验结束时土壤中的总Cd量显著正相关,施加苹果酸时土壤pH值与可交换态Cd显著正相关,其余处理土壤pH值与Cd形态相关性不显著。在碱性土上种植油菜,施加5种有机酸均会增大收获时土壤的pH值,且不同有机酸施加量对土壤Cd形态的影响不同。5种有机酸中乙酸最有利于提高油菜干物质量和油菜Cd累积量。

辣椒土壤中Cd形态分布及其生态风险评价

为探明贵州辣椒土壤中Cd的生态风险,利用盆栽试验,研究外源Cd进入土壤后的形态分布特征及辣椒土壤中Cd的生态风险程度。结果表明:1)辣椒土壤中Cd形态分布与土壤Cd添加浓度有一定的关联。当外源Cd浓度为0mg/kg时,苗期、花期土壤中Cd形态分布表现为残渣态>酸溶态>可还原态>可氧化态,果期中残渣态>可氧化态>酸溶态>可还原态;当Cd浓度为0.5mg/kg和1.0mg/kg时,辣椒生育期内土壤中Cd为残渣态>酸溶态>可还原态>可氧化态;Cd浓度为2.5mg/kg时,酸溶态>残渣态>可还原态>可氧化态;Cd浓度为5.0mg/kg时,酸溶态>可还原态>残渣态>可氧化态。2)辣椒不同生育期土壤中Cd污染风险程度为外源Cd浓度0mg/kg时风险低,0.5mg/kg时风险中度,1.0mg/kg时(苗期土壤中Cd对生态危害接近高风险的边缘)与2.5mg/kg时为高度风险,5.0mg/kg时达到极高度风险水平。结论,贵州辣椒土壤中Cd污染的生态风险偏高。

生物质炭对Cd污染土壤根际微团聚体Cd形态转化的影响

为明确生物质炭对土壤Cd形态分布的团聚体机制,采用盆栽试验,以秸秆生物质炭为试验材料,研究了秸秆生物质炭对Cd在不同粒级微团聚体中的富集以及根际、非根际微团聚体Cd形态转化的影响.结果表明:外源Cd进入土壤后,主要分布于土壤不同粒级微团聚体中且随粒级减小而增加,富集顺序由大到小为<0.01、0.05~0.01、0.25~0.05、>2 mm.添加生物质炭后显著降低了Cd在不同粒级微团聚体中的富集系数(P<0.05).与对照相比,>2、0.25~0.05、0.05~0.01、<0.01 mm粒级微团聚体土壤对Cd的富集系数分别降低了0.04~0.16、0.04~0.15、0.07~0.17、0.06~0.21.不同处理下,根际、非根际土壤不同粒级微团聚体中Cd主要以残渣态为主且向小粒级团聚体(<0.01 mm)富集,其中可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态和有机物结合态Cd的含量(以质量分数计)及占比均有不同程度的下降.对于根际、非根际不同粒级微团聚体各形态中有机结合态Cd,与对照相比,在Cd1B10处理下,分别于<0.01、0.05~0.01 mm微团聚体中的降幅最高,达49.5%、62.3%;对于残渣态Cd,在Cd1B10处理下,分别于0.25~0.05、0.05~0.01 mm微团聚体中的降幅最高,达19.8%、20.5%,但各处理下残渣态Cd占比趋于上升,最高占比分别达74.0%、78.2%.表明Cd进入土壤后主要转化成了残渣态,土壤中Cd的生物有效性降低,其中,当Cd污染程度(1 mg/kg)较低、生物质炭施用量(10 g/kg)最高时,该效果达显著水平.研究显示,施用高量(10 g/kg)生物质炭能够降低土壤不同粒级微团聚体中各形态Cd的含量,并且Cd污染程度越低、粒级越小,降低效果越显著.

耕作层中重金属 Cd 形态分布规律及植物有效性研究

就外源重金属Ｃｄ在土壤中的存在形态、影响因素以及黑麦草对土壤Ｃｄ的吸收进行了研究．结果表明，土壤对Ｃｄ的吸持率为红壤＜水稻土＜潮土，与土壤ｐＨ值呈明显正相关，土壤吸持Ｃｄ中，红壤以交换态为主，水稻土以络合态为主，潮土则以残渣态为主；黑麦草吸收的Ｃｄ与土壤ｐＨ值呈显著的负相关，植物有效态Ｃｄ源主要来自交换态Ｃｄ和松结有机态Ｃｄ．

皖北砂姜黑土Cu、Cd、Zn形态分布特征

采用小麦农田取样,对土壤中的重金属运用连续提取方法,研究了皖北砂姜黑土中Cu、Cd、Zn的化学形态、含量及分布特征.结果表明:在砂姜黑土中,重金属Cu、Cd、Zn含量的平均值高于该土地土壤的背景值.土壤中Cu、Cd、Zn的残留态在总量中所占比例比较高,交换态、有机态、碳酸盐结合态含量明显低于残留态.在三种元素中,Zn的化学形态变化趋势最为一致,表现为残留态>碳酸盐结合态>铁锰氧化物结合态>有机态>交换态;统计分析表明:Cu、Cd、Zn在砂姜黑土中的形态分布与土壤PH值、有机质含量等因素相关;该土壤受到了一定程度的污染.

三峡库区土壤淹水对Cd形态稳定性的影响

采用三峡库区紫色土和黄壤作淹水厌氧培养,研究土壤氧化还原过程对吸附于土壤中的外源Cd形态稳定性的影响。结果表明,土壤淹水厌氧培养过程,pH向中性转变,体系Eh降低,土壤从氧化环境转入还原环境,黄壤氧化还原转换趋势更为明显。紫色土CEC含量增加到17.53cmol·kg-1,黄壤为27.94cmol·kg-1。黄壤Fe(II)增加趋势明显,Fe(II)含量达到3 156.30mg·kg-1,紫色土为446.56mg·kg-1。外源Cd进入水土体系后,快速被土壤吸附,至培养结束,99.9%以上Cd被土壤吸附。土壤理化性质的改变与外源Cd在土壤中的形态稳定性具有直接联系,外源Cd被吸附后逐渐达到形态上的稳定,部分Cd由形态稳定性最差的可交换态向更稳定的碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态转变。紫色土中可交换态Cd从5.87 mg·kg-1降低至4.56 mg·kg-1,含量降低22.34%,黄壤从2.87mg·kg-1降低至1.02mg·kg-1,含量降低64.30%,外源Cd在黄壤中形态稳定性好于紫色土。

黑色岩系成壤过程中镉和硒的形态转变与迁移特征

[目的]黑色岩系含有高量的镉和硒,为明确其在风化成土过程中,岩石镉和硒的形态转变和释放对周围生态环境产生影响。[方法]在浙西北寒武统荷塘组地层的黑色岩系分布区,通过沿地形不同部位(丘陵上坡、丘陵中坡、丘陵下坡、丘间谷底和河谷阶地)采集土壤剖面分层土样,探讨黑色岩系风化成土及其风化物迁移过程中镉和硒的数量与形态转变规律。[结果]从母岩经母质到土壤,土壤总镉和总硒均呈下降趋势。黑色岩系风化物镉和硒损失随沿丘陵坡地向下迁移搬运距离增加而增加,其中,由坡积物演变为洪积物的过程中,镉和硒的损失大于由残积物演变为坡积物的损失。从风化物中流失的镉和硒以流水扩散方式对下游河流冲积物发育表土镉和硒含量产生影响,但影响程度随距离增加而减小。随着风化物搬运距离增加和土壤的演变,发生碳酸盐结合态镉和残留态镉向水溶性镉、交换性镉、有机质结合态镉、氧化物结合态镉转变,残留态硒逐渐活化转变为交换性硒、有机质结合态硒、氧化物结合态硒。土壤水溶性镉、交换性镉(硒)、有机质结合态镉(硒)呈现向地表增加的趋势;硒的有机富集及表土富集现象比镉更为明显。[结论]黑色岩系风化不仅可通过残留方式直接影响其分布区土壤镉与硒的含量,也可通过流水扩散方式影响周边地区土壤镉和硒的含量。

硅藻土有机肥对Cd-Zn复合污染土壤重金属形态和有效性的影响

通过室内土壤培养试验研究硅藻土有机肥对Cd、Zn复合污染土壤重金属形态和有效性的影响。结果表明,添加硅藻土有机肥可提高Cd、Zn复合污染土壤的pH值,降低土壤有效态Cd、Zn的含量。硅藻土有机肥对Cd、Zn复合污染土壤Cd、Zn形态有明显的影响,表现为明显降低土壤交换态、松结有机态Cd、Zn含量,提高紧结有机态和残渣态Cd、Zn含量。相关分析表明,土壤交换态、松结有机态Cd、Zn的含量与土壤有效态Cd、Zn的含量均呈极显著相关,氧化锰结合态Cd与土壤有效态Cd含量显著相关。硅藻土有机肥用量(土壤重量的5%和10%)对土壤有效态Cd、Zn和不同形态Cd、Zn含量无显著差异。

蔬菜产地酸性土壤中Pb、Cd、Cr形态分析研究

在海南岛中部市县采集了8种蔬菜及其产地酸性土壤样品,采用连续浸提法分析土壤样品中Pb、Cd、Cr元素的水溶态、离子交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机结合态、残渣态以及全量态等的含量,同时测定了对应蔬菜样本中Pb、Cd、Cr的含量,探讨酸性土壤Pb、Cd、Cr元素的形态分析方法、分布规律及对蔬菜含量的影响。结果表明:Pb、Cd、Cr元素形态分析结果的符合率分别为107%、94%和81%。3元素各形态含量占全量的百分比大小顺序分别为:Pb元素的残渣态>铁锰氧化物结合态>有机物结合态>碳酸盐结合态>离子交换态>水溶态;Cd元素的碳酸盐结合态>残渣态>离子交换态>水溶态>有机物结合态>铁锰氧化物结合态;Cr元素的残渣态>有机物结合态>水溶态>铁锰氧化物结合态>离子交换态>碳酸盐结合态。土壤中有70%以上的Pb、Cr离子处于被固定的状态(即残渣态),不容易被植物吸收,而有70%以上的Cd离子处于活化状态,容易被植物吸收,说明Cd元素是蔬菜无公害安全质量生产中重要的风险控制指标。

城镇周边和江河沿岸土壤中Hg和Cd存在形式解析与生态风险评估

受人类活动和自然作用双重影响,土壤中重金属元素异常普遍存在,其中尤以城镇周边的Hg异常和大江河沿岸区域Cd异常最为典型。近年来,通常采用化学分步提取的方式,探讨土壤水溶态、离子交换态、有机态、铁锰氧化物态等形态中Hg、Cd等重金属元素含量的状况,进而分析其生态效应,但对土壤中Hg、Cd等重金属元素的自然存在形式缺乏深入探讨。本文以Hg、Cd两元素为重点,选择我国代表性城市和地区,采集城镇周边Hg异常区和江河沿岸Cd异常区的土壤样品,采用王水溶样原子荧光光谱法(AFS)测定Hg含量,采用盐酸-硝酸-氢氟酸-高氯酸溶样电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定Cd含量,同时配合其他相关实验手段,对Hg、Cd的自然存在形式进行解析;并以水稻中Hg、Cd含量为依据对Hg、Cd的生态效应进行了评价。结果表明:长春、南京、漳州和广州等城镇周边土壤Hg异常区Hg主体以硫化物形式存在,而且至少有一部分是以辰砂矿物形式存在,由此决定了土壤中Hg有效态在Hg全量中所占比例较小,土壤中Hg平均含量达到500μg/kg时,水稻籽实中Hg含量超过无公害食品标准的比例为3.4%,生态效应不甚敏感;长江、珠江等江河沿岸区域Cd异常区内Cd主要呈黏土吸附形式存在,由此导致50%左右的Cd以有效态形式存在,在土壤Cd全量中所占比例较大,当土壤中Cd平均含量达到1000μg/kg时,水稻籽实中Cd含量超过无公害食品标准的比例为43%,生态效应敏感。由此揭示出土壤中Hg、Cd等重金属元素生态效应敏感程度更直接地受到自然存在形式的影响。以辰砂矿物形式存在的Hg呈现“惰性”,不容易被农作物吸收,故生态效应不敏感;以黏土矿物吸附形式存在的Cd活动性更强,容易被农作物吸收,故生态效应敏感。Hg、Cd等重金属元素被农作物乃至人体吸收后,其存在形式及其转化特性是评估该元素是否存在生态风险的关键。

北京城近郊区土壤中Cd的释放、形态转化与演变趋势

在对北京城近郊区主要类型土壤(潮土和褐土)中Cd形态分析的基础上,研究pH与土壤中Cd的释放量及其形态转化的关系。结果表明:潮土和褐土中Cd的释放量曲线都呈下凹的弧形,在pH=6～7之间释放量最低。pH对土壤中Cd释放的影响,其本质是土壤中Cd的化学形态发生了变化,各形态间的转化以水溶态为中介体。所有的形态转化中,pH对交换态和碳酸盐结合态影响最大,且这两者之间的转化对生物有效量起决定性作用。进而根据北京城近郊区土壤中生物有效Cd的分布状况,结合北京市近12年监测的大气pH值,对北京城近郊区土壤Cd污染进行预警。

纳米氢氧化镁、黑麦草套种和丛枝菌根对萝卜Cd含量和土壤Cd化学形态及微生物数量的影响

采用大田试验研究了Cd 污染土壤施加纳米氢氧化镁(nMg)、套种黑麦草和接种丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi, AMF)对萝卜和黑麦草Cd含量,土壤Cd形态及含量、土壤微生物数量的影响。结果表明:与对照处理相比,“nMg”、“nMg +AMF”、“nMg +黑麦草”和“nMg +AMF+黑麦草”4 个处理,均不同程度降低了萝卜根和地上部Cd 含量,降低幅度分别为32.5%~41.4%和13.7%~17.4%。与对照相比,各处理土壤全Cd 含量明显降低,降幅为7.3%~17.1%。土壤中Cd 形态含量多少顺序为残渣态(RES-Cd)>铁锰氧化态(FeMn-Cd)>碳酸盐态(CAB-Cd)>有机态(OM-Cd)>可交换态(EX-Cd),接种丛枝菌根真菌降低了土壤中的EX-Cd含量。种植黑麦草和接种丛枝菌根真菌后土壤细菌数量显著增多,放线菌数量无显著变化。和对照相比,“nMg”、“nMg +AMF”、“nMg +黑麦草”和“nMg +AMF+黑麦草”4 个处理土壤的pH值和CEC均显著升高,增幅为7.0%~11.1%和66.7%~76.9%。综合来看,原位钝化-植物-微生物联合修复技术比单一或两者联合修复技术效果更好。

木醋液对Cd污染石灰性土壤理化性质及Cd形态转化的影响

为寻找可行的强化Cd污染土壤植物修复的方法,通过室内培养试验,设置7个不同稀释梯度木醋液添加处理,研究木醋液对石灰性重金属污染土壤的理化性质、酶活性和Cd形态的影响。结果表明:随木醋液浓度升高,土壤pH逐渐降低,EC(除原液外)无明显变化。土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量较CK分别增加0.35%~66.64%,9.74%~96.10%,31.71%~56.64%,8.34%~30.87%。稀释10~100倍土壤脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性明显增加,而稀释5倍和木醋液原液处理土壤酶活性显著被抑制(P<0.05)。土壤可交换态Cd含量除稀释5倍处理外较CK均显著升高(P<0.05),增加24.69%~72.40%。各处理Cd的碳酸盐结合态、铁锰氧化物态及有机物结合态含量较CK均升高,分别为6.67%~196.70%,16.24%~80.09%,31.51%~70.32%。Cd残渣态含量与CK相比均显著降低,降幅为45.88%~59.93%(P<0.05)。综上所述,添加适宜浓度的木醋液可提高土壤养分含量和酶活性,促进残渣态Cd向其他形态转化。