间套种及化学强化修复重金属污染酸性土壤——长期田间试验

为了检验重金属污染土壤间套种修复技术的长期实际应用效果,在大田条件下将东南景天（Sedum alfredii Hance）与玉米（Zea mays）间套种,并设置加入柠檬酸与EDTA混合添加剂的处理,以及单种东南景天作为对照,通过5次田间试验（约3 a）,连续监测植物产量、重金属含量以及土壤重金属变化情况。结果表明,各处理土壤镉、锌随着试验的进行逐步下降,套种和套种＋混合添加剂处理经过5次种植后土壤达到国家土壤环境质量二级标准,土壤镉从1.21-1.27 mg kg-1降为0.29-0.30 mg kg-1;锌从280-311 mg kg-1降为196-199 mg kg-1;但是土壤铅在试验前后没有显著变化。混合添加剂未表现出强化东南景天提取重金属的效果。东南景天重金属浓度和提取效率没有出现逐年下降的现象。单种东南景天地上部生物量在后4次试验中均较套种高,重金属的总提取量也较高。然而,间套种可生产符合饲料卫生标准的玉米籽粒,第4季达到食品卫生标准。从收获的东南景天计算得到的提取量占土壤镉下降的贡献率为32.5%-36.5%,玉米提取仅占0.47%-0.60%,其余63.0%-66.9%为淋溶等其他因素的作用;锌也相似。表明在该酸性（pH4.7）土壤上,Cd/Zn向下淋溶和东南景天提取均起重要作用。

可生物降解螯合剂GLDA和磷素活化剂促进东南景天提取土壤重金属的潜力

植物提取是重金属污染土壤的植物修复技术中去除重金属最具前途的方式之一。为了进一步提高植物对重金属的提取效率，向土壤施加螯合剂增加土壤重金属的可溶性，促进植物对重金属的吸收和积累，该技术被称为螯合诱导植物提取技术。EDTA（乙二胺四乙酸）由于其较强的络合能力，是目前常用和研究较多的螫合剂。但EDTA在环境中不易被生物降解，施入土壤的EDTA有着较长的残留效应，因此施用EDTA存在潜在的环境风险。

利用皇竹草处理城市污泥生产植物产品

利用大生物量植物——皇竹草(Pennisetum hydridum),处理城市污泥高效生产有用的植物产品。通过小型田间试验,采用根兜分株移栽和直接扦插方式种植皇竹草,比较土壤、新鲜污泥、土壤+新鲜污泥等体积混合、植物处理后的污泥4种介质的适应性,测定了皇竹草的成活率和生长状况,以及污泥自身性质的变化;通过盆栽试验及田间试验进一步探讨育苗后移栽在新鲜污泥上的可行性。结果表明,新鲜污泥上直接扦插的皇竹草无一存活,即使是根兜分株移栽其成活率也仅为16.67%,生长较差。而对于土壤+污泥混合物或植物处理后的污泥,采用直接扦插方式,皇竹草的成活率也分别达58.33%、75.00%,两个月干草产量达22.20、19.80 t/hm2,为土壤上的5.11、4.55倍。皇竹草吸收K较明显,3个有污泥的处理皇竹草K含量接近40 g/kg干重,N、P2O5、K2O的总含量大于70 g/kg,可作为有机K肥原料;皇竹草重金属Cu、Zn、Pb、Cd含量均符合国家饲料卫生标准(GB 13078—2001),作为饲料是安全的。盆栽试验及田间试验表明,采用育苗后移栽的方式,皇竹草在新鲜污泥上的成活率达66.67%以上。因此,城市污泥直接种植皇竹草可以实现资源化利用。

超声提取/高效液相色谱法测定土壤中的4-壬基酚

在考察不同提取方法和有机溶剂提取效率的基础上,建立了土壤样品中内分泌干扰物4-壬基酚(4-NP)的超声提取/高效液相色谱(紫外检测器)分析方法。结果显示,以二氯甲烷作提取溶剂时超声提取对土壤中4-NP的提取效率高于索氏提取法;不同有机溶剂的超声提取效率依次为二氯甲烷-甲醇(9∶1)>二氯甲烷>甲醇≈丙酮。样品采用二氯甲烷-甲醇(9∶1)超声提取,经硅胶柱净化、高效液相色谱检测,土壤在4-NP的高、中、低3个加标水平下的平均回收率为91%～94%,相对标准偏差为4.3%～7.2%,方法的检出限为2.0μg/kg。采用该方法对广东省部分土壤中的4-NP进行检测,得到其含量为5.3～16μg/kg(干重),低于河北省污水灌溉土壤中的含量。该方法简便快捷、灵敏、重现性好,适用于土壤样品中4-NP的分析。

污泥植物处理后对玉米生长及土壤重金属含量的影响

为了探明植物处理后污泥作为肥料施用后对后续作物和土壤的影响,将植物处理后的污泥混于土壤,种植后续作物玉米（Zea mays）,测定作物产量以及土壤和作物的重金属含量.结果表明,污泥施用2a后仍有肥效,其玉米生物量显著大于无污泥的对照处理,且单种植物处理后的污泥肥效要优于无植物或套种处理的污泥.施用污泥后的2a内,4季玉米的茎叶和籽粒Zn、Cd、Cu和Pb含量均符合饲料标准;但第3季以后玉米籽粒才可作为食用.施用污泥后土壤重金属含量随时间而下降,Zn的年消失率为32%~35%,Cd为28%~33%,Cu为18%~30%,Pb为15%~23%;施用污泥的土壤重金属年下降率高于对照和化肥处理.污泥施用于土壤2a后,表层土壤全Zn和全Pb含量与对照处理已无明显差异.

混合螯合剂的不同施加方式对重金属污染土壤套种修复效果的影响

【目的】开发具有应用前景的植物与化学联合修复重金属污染土壤的技术。【方法】通过盆栽试验,研究混合螯合剂（MC）的不同施用方式对东南景天Sedum alfredii和玉米Zea mays套种系统的影响,探讨MC作为植物提取的强化剂和重金属的淋洗剂对土壤的修复效果。【结果】东南景天和玉米套种情况下,MC可以提高植物对重金属提取的效率,也可以淋洗出土壤中的部分重金属,其中MC分2次淋洗时淋出的重金属量显著大于单次淋洗。经过套种和MC淋洗后,土壤全量Cd、Zn和Pb含量降低幅度分别为30.7%~33.0%、11.9%~14.7%和13.3%~16.4%。东南景天和玉米套种的共有根际土壤微生物数量与单种植物的不同,施加MC后显著提高了套种共有根际的细菌和放线菌数量,然而,高剂量MC淋洗时共有根际的微生物数量又会下降。【结论】套种和MC淋洗联合技术对土壤重金属的去除量大于植物提取的;Pb的去除主要靠淋洗,Zn/Cd可以用植物提取去除,套种＋淋洗可以加快对Zn/Cd/Pb复合污染土壤的修复。

PAEs胁迫对高/低累积品种水稻根系形态及根系分泌低分子有机酸的影响

以前期筛选获得的邻苯二甲酸酯（PAEs）高/低累积基因型水稻（Oryza sativa L.）品种（培杂泰丰/丰优丝苗）进行水培试验,分别于分蘖期和拔节期采集样品,采用根系扫描仪分析根系形态学特性、高效液相色谱法测定根系分泌物中低分子有机酸成分,以及采用气相色谱-质谱仪（GC-MS）测定水稻根、茎、叶中PAEs质量分数。对比研究两种基因型水稻的根系形态特征和根系分泌物（低分子有机酸）的差异,初步探讨两种基因型水稻吸收累积PAEs差异原因,为保障农产品质量安全提供科学依据。结果表明,随着培养液中PAEs质量浓度增加,两种基因型水稻总根长、根表面积和根体积先增大后减小;相同PAEs质量浓度下,高累积型品种培杂泰丰根系形态指标大多高于丰优丝苗。两种水稻体内的PAEs质量分数均随污染物浓度增大而升高,高PAEs水平（80 mg·L^-1）处理是低PAEs水平（20 mg·L^-1）处理的3.8-7.3倍（邻苯二甲酸二丁酯（DBP））和2.7-20.4倍（邻苯二甲酸二（2-乙基己基）酯（DEHP））,培杂泰丰高于丰优丝苗。植物体内DBP和DEHP质量分数呈现根〉叶≥茎。分蘖期两种水稻体内DBP和DEHP质量分数高于拔节期,且与营养液中PAEs的质量浓度呈显著相关,但拔节期的相关程度减弱。拔节期两种水稻根系分泌物中低分子有机酸质量浓度随培养液中PAEs质量浓度升高呈现不同的变化规律,但二者草酸质量浓度均增加（在1.11-8.13 mg·L^-1之间）,并与根系中DBP和DEHP的质量分数呈显著正相关。说明PAEs胁迫会影响水稻根系形态和低分子有机酸分泌,进而影响水稻对PAEs的吸收累积。

采用本土蔬菜种子替代水堇评价污泥有机肥腐熟度

旨在筛选出对城市污泥毒性物质敏感、与国际通用的水堇种子相似、可用于评价处理后的城市污泥有机肥的植物毒性的本土植物种子。试验采用我国常见的5个科的17种蔬菜种子,检测了不同腐熟度的城市污泥堆肥以及经植物处理的城市污泥产品的种子发芽系数,同时以水堇(Lepidium sativum L.)种子发芽系数为标准作比较分析。结果表明,对于未腐熟的污泥堆肥,油青四九菜心(Brassica parachinensis Bailey)、青江白菜(Brassica campestris Pekinensis)、京丰一号甘蓝(Brassica oleracea L.)等种子对污泥植物毒性较敏感,与水堇种子较相似。对于植物处理后的污泥产品,青江白菜和京丰一号甘蓝与水堇种子又有明显差异,只有油青四九菜心与进口水堇种子对污泥腐熟度的响应未表现出明显差异。而且油青四九菜心种子发芽系数与水堇之间的直线相关系数R2达到0.7465,水堇种子发芽系数0.5时对应于的该菜心种子发芽系数为0.53,因此较适合代替目前广泛用于检测污泥有机肥腐熟度的进口水堇种子。

东南景天玉米轮作体系中黑网或黑膜覆盖对植物生长和镉锌含量的影响

通过小区试验对比黑网覆盖、黑膜覆盖以及空白对照的杂草控制率、作物产量以及重金属镉锌含量,衡量覆盖黑网控草的效果。结果表明:在东南景天小区试验中覆盖黑网对杂草的控制率3次分别为93.08%、93.12%、77.99%,覆盖黑膜对杂草的控制率3次分别为100%、98.39%、87.39%,两种控草方法均对杂草具有较好的控制效果;低Cd玉米小区试验的结果与之相似。与空白相比,覆盖黑网能显著增加东南景天产量、Cd含量和提取率;覆盖黑网的玉米小区追施喇叭口肥后地表径流营养元素(N、P、K)浓度低于覆盖黑膜,与对照相当。因此,覆盖黑网能够实现有效控制杂草,且施用化肥时可以不用掀开,适合在Cd污染土壤上应用。

八氯二丙醚的研究现状与展望

八氯二丙醚是一种农药增效剂,多用于农药喷雾剂、蚊香等。八氯二丙醚在环境中滞留时间长,属于类持久性有机污染物,可能具有致畸、致癌、致突变作用。近10年来国内外学者对环境中的八氯二丙醚进行了比较多的调查和研究。首先对八氯二丙醚的性质、应用情况进行了阐述,然后分析八氯二丙醚的研究现状及可能来源,最后对未来八氯二丙醚的研究的重点和发展趋势进行了展望。文献分析表明:(1)目前国内外的研究集中报道八氯二丙醚在环境中的含量(如农药、蚊香、茶叶、大米、蔬菜、水果等),缺乏八氯二丙醚的环境行为及其在环境中的迁移、转化及降解机理的研究,更缺乏农产品中八氯二丙醚残留的快速检测研究。(2)报道八氯二丙醚对动物及昆虫的毒性及毒理学试验、杀虫活性研究,缺乏八氯二丙醚对人体暴露风险的研究。

植物处理污泥对华南红壤淋出液重金属的影响

利用2年的盆栽试验,研究了植物处理对污泥农用后华南红壤淋出液重金属的减少效果。设置了对照、无植物污泥处理、单种污泥处理和套种污泥处理。结果表明,不同处理污泥施用于红壤表层后,每次淋出的土壤淋出液中Cu浓度均达到《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)Ⅴ类标准,但Zn、Cd和Pb浓度则不是每次均达到Ⅴ类标准。土壤淋出液中Zn、Cd浓度超出Ⅴ类标准限值时,单种污泥处理对其影响较小,且单种污泥处理土壤淋出液中Zn、Cd浓度分别为无植物污泥处理的12.6%～77.5%和21.5%～53.5%。3个施污泥处理的土壤淋出液中Pb浓度没有明显差异。与无植物污泥处理相比,套种植物处理可以显著降低污泥对土壤淋出液中Zn、Cd、Cu和Pb总量的影响,分别占无植物污泥处理的51.6%、35.4%、51.7%和59.1%,同时显著降低土壤淋出液体积(降低了20.3%);单种植物处理仅显著降低污泥对土壤淋出液中Zn、Cd和Cu总量的影响,分别占无植物污泥处理的51.0%、39.6%、62.8%。

可生物降解螯合剂GLDA诱导东南景天修复重金属污染土壤的研究

化学强化的植物提取技术可以有效地去除污染土壤的重金属.用盆栽试验的方法,研究了可生物降解螯合剂谷氨酸N,N-二乙酸(GLDA)不同用量或者与乙二胺四乙酸(EDTA)、柠檬酸复配使用对超富集植物东南景天吸收土壤重金属Cd、Zn和Pb的影响.结果表明,施用GLDA提高了东南景天对土壤Cd和Zn的提取效率,GLDA用量为2.5 mmol·kg-1时东南景天对Cd和Zn的提取量最高,分别是对照的2.5倍和2.6倍.螯合剂的总用量为5 mmol·kg-1时,EDTA、柠檬酸分别与GLDA复配,未能进一步促进东南景天对土壤Cd和Zn的提取.上述结果表明,可生物降解螯合剂GLDA在诱导植物修复重金属污染土壤特别是Cd和Zn污染土壤具有明显潜力.

实际污染土壤和模拟污染土壤垂直电动修复效果对比

为加深对电动修复技术理论的理解及提供实际污染土壤修复技术科学依据,以实际污染土壤和人为污染土壤为研究对象,采用垂直电动修复技术,着重对比了实际污染土壤和人为污染土壤的电流强度、pH和土壤中重金属迁移率。结果表明:1)电动修复过程中,实际污染土壤和人为污染土壤具有相似的电流峰形,但是人为污染土壤电流值约为实际污染土壤电流值的2倍,指示人为污染发生了更多的离子迁移。2)电动修复结束后,距离阳极越近的土壤pH越低,阴极附近区域的土壤pH显著升高,实际污染土壤和人为污染土壤pH变化规律相似,阴极pH的升高可起到深层固定重金属的效果。3)对于实际污染土壤,垂直电动修复技术对0~5 cm土层Cd、Pb、Cu和Zn造成一定的向下迁移,Cd和Zn在5~10 cm土层也有一定迁移,但该土层中Pb和Cu产生积累,其余土层变化不明显。4)对于人为污染土壤,Cd迁移明显且在最底层(35~40 cm)积累,Zn、Cu在表层(0~20 cm)有一定迁移,但是Pb只在最表层(0~5 cm)有一定迁移,其余土层变化不明显。5)对比实际污染土壤和人为污染土壤,实际污染土壤具有明显较低的重金属迁移率,人为污染土壤重金属由于老化时间较短(2个月),Cd和Zn具有较高的迁移率。因此,人为污染土壤的研究结果不一定适用于实际污染土壤。

过磷酸钙与石灰混施对污染农田低累积玉米生长和重金属含量的影响

通过田间实验,研究了过磷酸钙和石灰混施对重金属污染农田上低累积玉米产量以及籽粒、茎叶重金属含量的影响,并分析了施用过磷酸钙和石灰后土壤pH和有效重金属含量的变化。结果表明,与单施过磷酸钙和单施石灰相比,过磷酸钙和石灰混施更能显著提高玉米生物产量,且过磷酸钙和石灰均有一定的后效。单施石灰处理、石灰与过磷酸钙混施处理都均显著降低玉米籽粒Cd、Zn和Cu含量,其中以中量(0.4 kg/m2)、高量石灰(0.6 kg/m2)+中量过磷酸钙(0.2kg/m2)处理效果最佳,其玉米籽粒Cd、Zn和Cu含量降低到了国家食品卫生标准允许的含量水平。石灰处理均不同程度地提高了玉米籽粒Pb含量,配施过磷酸钙也不能明显降低玉米籽粒Pb含量,但仍低于饲料卫生标准允许的含量水平。另外,单施石灰处理和石灰与过磷酸钙混施处理均显著降低了玉米茎叶Cd、Pb、Zn和Cu含量,可以安全用作有机肥。

几种模拟处理方式污泥淋出液重金属与养分特征

为了减少城市污泥重金属对农田的污染,更好地实现污泥农业资源化利用,通过盆栽实验研究不同处理(对照、黑网、附Fe黑网、附Fe黑网+K2SO4及附Fe黑网+玉米)对城市污泥淋出液重金属和养分含量等的影响。结果表明,黑网可降低污泥淋出液的Zn﹑Cd总量,且没有减少污泥淋出液中氮、磷和钾的总量。Fe(OH)3可使淋出液中Zn总量降低,但同时也显著减少了淋出液中的磷总量。K2SO4可降低淋出液中的Cu总量,且促进Fe结合磷的释放。玉米的种植可使污泥的总重降低,同时玉米籽粒和茎叶重金属含量达到饲料标准。综合来看,任何处理每次淋出液的Cu、Zn、Pb、Cd浓度均符合农田灌溉水标准,淋出液氮、磷、钾量占原污泥中氮、磷、钾总量的比例(0.98%～9.88%)远远大于重金属元素(Cu,Zn,Pb,Cd)占原污泥对应重金属总量的比例(0.04%～0.41%),污泥淋出液作为农田灌溉水进行肥水利用将是污泥农业资源化利用的适合途径,同时黑网+玉米处理可能是较理想的污泥综合处理利用方式。

中国与印度典型城市道路街尘中多环芳烃与黑碳的对比研究

为探讨城市道路街尘中多环芳烃(PAHs)和黑碳(BC)的分布特征,2007年12月～2009年2月,分别在中国的北京、上海、广州和武汉以及印度的加尔各答采集了城市主干道的街尘.样品处理后分别用GC-MS和元素分析仪进行测定.结果表明,中国主要城市道路街尘中PAHs的含量范围为2.30～22.2μg.g-1,主要是以荧蒽、菲、芘、、苯并(b)荧蒽和苯并(ghi)苝为主要的多环芳烃化合物.印度加尔各答PAHs的含量范围为4.85～30.5μg.g-1,呈现出以2环的萘为主要的PAHs化合物.BC在中国主要城市道路街尘中的含量值高于印度的加尔各答,说明了2个国家可能的不同能源结构和能源消耗.相关分析表明,PAHs与BC在不同的城市显示出不同的特点,可能指示了不同的来源.特征比值法表明城市街尘中的PAHs主要来源于机动车排放,其次来源于燃煤.

污泥淋溶器的改进对重金属淋溶行为的影响

为增强污泥淋溶器固定污泥重金属的效果,降低其淋滤液中重金属含量从而更加安全地农业利用,在前期研究基础上对污泥淋溶器进行了改进,实验不同高度开孔和在污泥中间垂直放置黑网两个改进措施。研究表明,距淋溶器底部2 cm处开孔,污泥淋滤液的Cd和Cu总量显著低于底部开孔(原始污泥淋溶器)。淋溶器底部2 cm形成厌(缺)氧层使得下层硫化物态Zn、Cd和Cu含量显著高于孔的上层,提高了污泥重金属的生物稳定性。添加中间黑网可显著降低污泥淋滤液Cu总量。上述污泥淋溶器的两个改进措施均可有效固定污泥中某些重金属,减小污泥淋滤液重金属累计总量,促进污泥淋滤液更安全农用。