不同氮肥形态对李氏禾铬富集能力的影响

为了优化李氏禾(Leersia hexandra Swartz)铬修复时的施氮效率,通过盆栽试验,研究了5种氮肥形态(硝酸钙、尿素、氯化铵、硝酸铵、硫酸铵)对李氏禾铬修复性能、生长指标和根系指标的影响。结果表明:与对照(不施氮肥)相比,施加的5种形态氮肥均促进了李氏禾生长,提高了根系活力,改变了根系形态特征,有利于提高李氏禾铬含量、铬累积量、富集系数和土壤铬去除率。施加硫酸铵的李氏禾生物量和根平均直径最大,分别为对照的5.54倍和1.51倍,其根系活力比对照增加108%;施加硝酸铵的李氏禾总根表面积和总根体积最大,分别为对照的2.17倍和1.99倍(P<0.05)。相关性分析结果表明,李氏禾的生物量、根平均直径、总根表面积、总根体积和根系活力均与土壤铬修复效率有关。其中,施加硫酸铵处理的富集系数和土壤铬去除率最高,分别为对照的1.45倍和5.56倍。研究表明,施加硫酸铵比其他氮肥形态更有利于提高李氏禾铬污染土壤修复效率。

巨大芽孢杆菌与柠檬酸联合强化青葙修复镉污染土壤研究

为研究柠檬酸和巨大芽孢杆菌对青葙修复Cd污染土壤的影响,筛选最佳添加量以提高修复效率,采用盆栽试验,以正交方式研究了添加不同浓度的柠檬酸(Citric acid)(0、2.5、5、7.5 mmol·kg^(-1)和10 mmol·kg^(-1))和巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)(0、108、109cfu·kg^(-1)和1010cfu·kg^(-1))对青葙(Celosia argentea Linn)修复Cd污染土壤的强化作用。结果表明:与对照处理(无柠檬酸和巨大芽孢杆菌添加)相比,柠檬酸和巨大芽孢处理使青葙各部分生物量、Cd含量及Cd积累量均增加。其中,109cfu·kg^(-1)的巨大芽孢杆菌+5 mmol·kg^(-1)柠檬酸处理增加效果最显著,使青葙叶、茎、根及地上部的生物量分别比对照处理增加48.7%、43.3%、78.8%和45.6%;叶、茎及根中的Cd含量较对照处理分别增加75.8%、76.3%和74.6%;地上部Cd积累量增加159%。该处理的青葙地上部Cd积累量为1.03 mg·pot-1,Cd去除率高达21.0%。因此,添加柠檬酸和巨大芽孢杆菌浓度为5 mmol·kg^(-1)和109cfu·kg^(-1)的处理最有利于提高青葙对Cd污染土壤的修复效率。

青葙修复镉污染土壤的田间试验研究

为探索氯化铵与柠檬酸和青葙(Celosia argentea L.)联合修复重金属Cd污染土壤的方法,通过田间试验,研究了氯化铵与柠檬酸对青葙生长和吸收富集Cd的影响、根际土与非根际土之间的差异,以及对土壤Cd含量和形态的影响。结果表明,种植青葙并施加氯化铵(C+AC)处理能显著促进青葙地上部干重的提高,比只种植青葙(C)处理增产53.03%;种植青葙并施加柠檬酸(C+CA)处理能提高青葙对Cd的吸收富集能力,地上部Cd含量比C处理提高16.64%;而C+AC处理对青葙地上部Cd积累量的促进效果最佳,比C处理提高69.49%;青葙的种植均显著降低根际土Cd的酸溶态含量,C、C+AC和C+CA处理的降低幅度分别为10.31%,15.00%和12.67%,显著大于非根际土;C+CA处理的土壤Cd含量降率最大,为5.33%,而不种植青葙,不施加药剂(CK)处理为1.43%,只有C+CA处理的26.83%。因此,青葙植物提取对Cd的降低仍起关键作用,且施加柠檬酸对表层土壤Cd的修复性能最好。

强化青葙修复镉污染土壤的柠檬酸施用方式优化试验研究

采用盆栽试验,研究了以不同时间和次数共10种方式施用柠檬酸对青葙(Celosia argentea Linn.)修复Cd污染土壤及地上部Cd积累量的影响,为筛选最佳的柠檬酸施用方式,提高青葙Cd修复效率提供参考。结果表明:所有处理的青葙各部分生物量均增加,其中移栽前施加柠檬酸,混匀后平衡两周(CA+Bal)处理可显著增加青葙各部分生物量,叶、茎、根及地上部分别比对照(CK)处理增加66.18%、67.22%、65.58%和66.92%;第4周单次施加柠檬酸(CA+4)处理和第4、5周等量分两次施加柠檬酸(CA+4/5)处理显著增加青葙地上部Cd含量,分别较CK处理增加67.18%和66.82%;CA+Bal和CA+4/5处理显著增加了青葙地上部Cd积累量,分别比CK处理高139.62%和129.59%。可见,移栽前施加柠檬酸,混匀后平衡两周和第4、5周等量分两次施加柠檬酸处理更有利于提高青葙对Cd污染土壤的修复效率。

硬脂酸和油酸钝化黄铜矿表面的电化学研究

以黄铜矿为研究对象,利用开路电位(OCP)、循环伏安(CV)法,Tafel极化曲线和交流阻抗(EIS)等电化学方法,对硬脂酸和油酸对黄铜矿表面氧化的钝化过程和钝化机理进行了研究.研究结果表明,硬脂酸和油酸的加入有效抑制了黄铜矿的氧化,其抑制效率分别为58.1%和78.2%.电化学测量结果显示钝化剂的加入并没有改变黄铜矿的表面氧化还原的机理,而是通过在黄铜矿表面形成钝化膜,降低了体系的开路电位从而抑制了黄铜矿表面氧化.

青葙对镉的超富集特征及累积动态研究

通过盆栽试验,研究了青葙(Celosia argentea Linn.)在0(对照)、1、5、10、15、20、25 mg·kg^(-1)七个浓度下对土壤Cd的耐受和富集特征,评价了青葙对CdCl_2、CdSO_4、CdCO_3、Cd(OH)_2、Cd S、Cd O和Cd(NO_3)_2等形态Cd的富集能力,并在Cd污染的水稻田土壤中测试了青葙体内Cd的动态累积过程。结果表明,青葙对Cd具有极强的耐受和富集能力,在土壤Cd处理浓度≤15 mg·kg^(-1)时,其生物量未出现显著下降(P>0.05)。除对照外,青葙叶片Cd含量均高于100 mg·kg^(-1),并且转运系数和富集系数均大于1,符合Cd超富集植物的基本特征。实验同时发现,青葙不仅能大量富集水溶性Cd,对难溶性Cd也表现出很强的超富集能力,在外源添加Cd(OH)_2、CdS和CdO等难溶性Cd的土壤中,青葙叶片Cd含量分别达到134、102、90.20 mg·kg^(-1),表明青葙具有修复不同形态Cd污染土壤的性能。总体而言,青葙对Cd的累积量随时间增加而增大,但在第8~12周时,其地上部植株Cd的富集量增加不显著(P>0.05),由此判断第8周是青葙收获的适宜时期。青葙收获期短这一特性,对于缩短修复周期,提高修复效率有重要的意义。由于青葙生长快速,具有较大的生物量,对Cd耐受和富集能力强,可以认为青葙是一种具有潜在应用价值的Cd超富集植物资源。

锰对超富集植物青葙镉积累的影响

为探讨锰对青葙吸收和积累镉的影响,通过水培试验和土培试验两种方式,分别在镉处理为0(对照)、0.6、1、2 mg·L^(-1)和0(对照)、3、5、10 mg·kg^(-1)的条件下,施加100 mg·L^(-1)和500 mg·kg^(-1)的锰研究了锰对青葙吸收和积累镉的影响,并且在土培试验进行的同时监测土壤溶液中的镉含量。结果表明,在水培和土培条件下施加锰对青葙吸收和积累镉的作用不同。在水培条件下,向镉处理组中施加锰可显著抑制青葙对镉的吸收和积累。当镉处理浓度为0.6 mg·L^(-1)时,施加锰使青葙叶片镉含量降低了35.9%。然而,在土培条件下,施加锰显著促进了青葙对镉的吸收和积累。在镉处理浓度为3 mg·kg^(-1)时,锰对青葙镉积累促进作用最强,与未施加锰处理组相比青葙叶片中镉含量增加了352%。土壤溶液中镉含量较低,但锰的施加可显著提高土壤溶液中的镉含量(P<0.05)。上述结果表明,尽管镉和锰在青葙中可能存在部分相同的转运和吸收途径,但由于两者在土壤固相与液相之间存在的离子交换作用使得土培和水培实验表现出相反的趋势。

Mn超富集植物青葙收获物的热处理研究

超富集植物收获物的处置是植物修复技术的难点。以锰超富集植物青葙为对象,研究了焚烧和热解技术处置收获物的可行性。结果表明:焚烧和热解能较好地实现收获物的减量化。当温度为650℃,焚烧和热解减重率分别能达到84.76%和68.31%,但温度超过650℃时,青葙收获物减重率变化不明显。因此,650℃是青葙收获物较适合的热处理温度。并且,在此温度下,底灰中Mn的回收率分别能达到78.9%和84.1%,表明大部分Mn保留在底灰中,避免了大气污染。X射线衍射(XRD)分析显示,在450~650℃时,底灰中的Mn以Ca Mn(CO_3)_2形式存在,温度≥650℃时,Mn主要以硅酸盐和金属氧化物形式存在。重金属浸出实验发现,低温(<650℃)底灰中的锰容易浸出,但高温(≥650℃)底灰中的锰不易浸出,有利于无害化处置。

人工湿地-微生物燃料电池耦合系统的研究进展及展望

人工湿地(CW)与微生物燃料电池(MFC)的耦合系统是一种新型的生物电化学系统。该系统可以在生物产电的同时进行废水处理。结合近年来对人工湿地-微生物燃料电池耦合系统(CW-MFC)的系统产电和污染物降解性能的研究,综述了CW-MFC系统的最新研究进展,主要从系统结构(湿地植物、微生物、电极材料、基质材料)和影响系统运行因素(水力停留时间、溶解氧、有机负荷及废水成分、氧化还原电位)2个方面概述。最后总结了CW-MFC面临的挑战及今后的发展方向,并展望了该系统的研究潜力。

复垦铅锌矿尾砂库的植被恢复和基质演变

为探讨铅锌矿尾砂库经植物原位修复的生态恢复效果,以广西阳朔铅锌矿尾砂库综合治理示范工程为研究对象,连续3年(2018—2020)对实地观测植被恢复情况、新增植物生长情况及复垦铅锌矿库区尾砂重金属含量、土壤酶活性及理化性质的观测与测定。结果表明:尾砂库经人工种植的芒(Miscanthus sinensis)和三裂叶葛藤(Pueraria phaseoloides)2种耐性植物对尾砂中重金属存在植物稳定作用;库区植被新增物种逐年升高,且以豆科和菊科植物为主;尾砂的过氧化氢酶、脲酶与磷酸酶活性先增后减,蔗糖酶活性显著性增加;尾砂的肥力和保肥能力均有所提高,其中尾砂的总氮含量从1.14 g/kg增加到2.19 g/kg,有机碳含量从9.50 g/kg增加到21.01 g/kg。由此表明,在相似自然条件的矿山废弃地生态修复中,可考虑从葛属和蒿属的植物中筛选目标植物;植被恢复会加快尾砂库库区植物群落的次生演替;铅锌矿尾砂库经人工植被恢复能加快尾砂基质的演变,使生态系统实现自行恢复并达到良性循环。

鸡冠花对Cd的耐受和富集特征

以鸡冠花为试材,采用盆栽试验的方法,研究了在0(对照)、1、3、5、10 mg·kg^-1的浓度梯度范围内鸡冠花对土壤Cd的耐受和富集特征,以期为开发该植物用于Cd污染植物修复和植物Cd富集耐受机制研究提供参考依据。结果表明:与对照相比,在Cd投加量为1 mg·kg^-1时,鸡冠花地上部与地下部的生物量无显著变化(P>0.05),Cd投加量达到3、5、10 mg·kg^-1时,其地上部生物量显著下降(P<0.05)。当土壤中的Cd投加量为1、3、5、10 mg·kg^-1时,其叶片Cd含量均大于100 mg·kg^-1,且富集、转运系数大于1,满足Cd超富集植物标准。因此鸡冠花具备土壤镉污染修复的应用潜力,对于植物Cd耐受和富集机制研究也具有积极的意义。