纳米矿物基土壤调理剂对水稻富集镉的影响

将纳米矿物基土壤调理剂应用于镉污染耕地水稻种植,施用土壤调理剂对水稻产量无显著影响,但可显著降低稻米中的镉含量,也可以有效降低土壤中有效态镉的含量。施用该土壤调理剂1 500~4 500 kg/hm2,土壤有效态镉含量下降25.00%~35.71%,稻米镉含量则下降20.31%~50.00%,降镉效果随调理剂用量的增加而提高。同时,对纳米矿物基土壤调理剂的降镉机理进行了探讨,对材料应用的经济效益进行了简要分析。

高铁酸盐和活性硅铝酸盐复合材料的制备及其铊吸附性能

为了处理水体中的铊,采用复合盐高温煅烧原生矿物制备高活性的硅铝酸盐,并通过高铁酸钾与硅铝酸盐水热偶合制备铊处理剂(FSAM)。通过SEM-EDX,FTIR和XRD对吸附前后的铊处理剂进行表征,采用BET分析材料的比表面积和孔径,研究吸附剂投加量、溶液初始pH和质量浓度、反应时间、反应温度对此吸附剂的吸附性能的影响。研究结果表明:当初始溶液质量浓度为10 mg/L,pH=6.0时,吸附剂对铊(Ⅰ)的去除率高达97%以上;当吸附剂质量浓度为1.0 g/L时,该材料对铊(Ⅰ)的移除率达92%以上,最佳吸附平衡时间为180 min;拟二级动力学模型适合描述铊处理剂对铊(I)的吸附过程。等温吸附实验结果与Langmuir等温吸附方程拟合所得结果相符,推测其为单分子层吸附。吸附热力学实验结果表明吸附过程为自发、吸热过程;氧化、沉淀以及材料表面羟基的络合作用是Tl(I)去除的主要机制。

活化改性矿物基土壤调理剂的研发及产业化——(Ⅳ)镉污染稻田修复效果研究

矿物基土壤调理剂(MSC)采用天然铝硅酸盐矿物活化改性研制。将矿物基土壤调理剂应用于湖南镉污染水稻田的修复,结果表明矿物基土壤调理剂的使用对水稻产量无显著影响,可显著降低稻米中的镉含量,也可以有效降低土壤中有效态镉的含量,提高土壤pH。施用矿物基土壤调理剂100~300kg/667m^2,土壤中有效态镉含量下降18.52%~35.71%,稻米镉含量则下降19.23%~50.00%,土壤中pH提升0.29~1.00个单位,且降镉效果与pH增幅随调理剂用量的增加而提高。

活化改性矿物基土壤调理剂的研发及产业化——(Ⅴ)污染稻田修复过程中对土壤有效态镉的影响

文章所采用的矿物基土壤调理剂采用天然铝硅酸盐矿物活化改性研制。将矿物基土壤调理剂应用于湖南省株洲市镉污染稻田修复,并着重研究了其对土壤有效态镉的影响。结果表明,施用矿物基土壤调理剂对晚稻产量有一定增产效果,但可显著降低稻米中的镉含量,且土壤有效态镉含量也有不同幅度的下降。施用该矿物基土壤调理剂100~300kg,早稻稻米镉含量降低31.94%~50.32%、晚稻降低37.67%~55.48%,差异显著,土壤有效态镉含量降低19.87%~31.41%,且降低镉含量的效果随其施用量的增加而增加。矿物基土壤调理剂降低土壤有效态镉的主要作用除粘土矿物类的离子交换吸附、配合等特性外。更重要的是,经活化后,其活性硅铝酸含量高、碱性较强,从而实现了Cd固化与稳定化。

纳米矿物基土壤调理剂对水稻的降镉效果

将纳米矿物基土壤调理剂应用于湖南省株洲市镉污染稻田进行修复效果验证。结果表明:施用矿物基土壤调理剂对水稻产量无显著影响,但可显著降低稻米中的镉含量,并在一定程度上减少土壤有效态镉含量。施用该土壤调理剂100~300 kg,土壤有效态镉含量下降18.52%~31.48%,稻米镉含量则下降19.23%~38.46%,降镉效果随其施用量的增加而增强。

矿物基土壤调理剂对修复镉砷复合污染土壤及植株的作用

以矿物基土壤调理剂为主体,配合农艺措施,对Cd-As复合污染土壤进行修复改良。通过比较不同修复方法所得烟草产量、植株重金属含量及土壤理化性质等,探究适宜的复合污染修复方法。研究发现:矿物基土壤调理剂施用可以明显降低土壤中有效镉和有效砷含量,与对照相比,处理2(3750 kg·hm^(-2)矿物基土壤调理剂+深翻耕+常规施肥)和处理4(3750 kg·hm^(-2)矿物基土壤调理剂+深翻耕+有机硅)有效镉降幅超过15%,有效砷降幅超40%,均达到显著水平;烟叶中镉、砷含量都有所降低,与对照相比,处理4(3750 kg·hm^(-2)矿物基土壤调理剂+深翻耕+有机硅)下、中、上部烟叶镉含量分别降低39.85%,22.38%及14.59%,处理3(3750 kg·hm^(-2)矿物基土壤调理剂+有机硅)下、中、上部烟叶砷含量分别降低53.57%,28.57%及2.63%。此外,矿物基土壤调理剂施用可以在一定程度上增大烟叶产量,提升烟草质量与产值。

矿物基土壤调理剂对烟草土壤修复的效果

以矿物基土壤调理剂为核心,配合其他农艺措施对烟草土壤进行重金属污染修复与土壤改良,研究不同修复模式对烟草种植的影响。结果表明,矿物基土壤调理剂能有效改良土壤理化性质,土壤pH在一定程度得到提高,处理①(7500 kg/hm^(2)矿物基土壤调理剂)和处理③(7500 kg/hm^(2)矿物基土壤调理剂+有机硅)的模式能很大程度改善土壤理化性质,处理②(7500 kg/hm^(2)矿物基土壤调理剂+深翻耕)和处理④(7500 kg/hm^(2)矿物基土壤调理剂+有机硅+深翻耕)在加上深翻耕操作后,土壤水解性氮、有效磷、速效钾和有机质含量都大幅度降低;同时矿物基土壤调理剂能有效降低土壤重金属含量,其中对镉最明显。处理②综合表现最好,上、中、下部叶重金属大部分均有效降低,利用该技术模式能有效改良烟田土壤、改善烟叶品质和提高烟叶产量,适合后续推广应用。

活化改性矿物基土壤调理剂的研发及产业化——(Ⅵ)调理剂与微生物菌剂联合修复稻田镉污染

文章采用矿物基土壤调理剂和微生物菌剂联合作用的方式,原位修复位于湖南省长沙县北山镇常乐村的水稻田镉污染。结果表明:施用矿物基土壤调理剂和微生物菌剂配合施用对水稻产量有一定的提高,无显著影响,但可显著降低稻米中的镉含量。施用矿物基土壤调理剂可显著降低稻米镉含量,水稻稻米镉含量降低55.48%,差异显著,施用矿物基土壤调理剂和微生物菌剂,水稻稻米镉含量降低61.22%。矿物基土壤调理剂可使土壤有效态镉含量可降低27.07%,可有效改良酸性土壤,微生物菌剂的施用对土壤有效态镉含量的影响甚微。

活化改性矿物基土壤调理剂的研发及产业化--(Ⅰ)材料制备与产品特性

矿物基材料通过离子交换吸附、络合及沉淀等作用实现重金属固化与稳定化,使重金属回归矿物态。由于其理化组成及结构与土壤黏土矿物相近,应用于土壤修复对土壤的长期影响小,无二次污染。文章以天然铝硅酸盐矿物为原料,经磨矿、精选除杂,复盐焙烧破坏层架结构,然后逆流浸取、水热调控形态,制备得到具有不规则纳米层状结构的活化改性矿物基土壤调理剂(MSC)。该活性材料具有纳米尺度层间及微孔结构、水化活性及大比表面积、有效硅(以SiO_2计)≥25%、供碱释钙能力突出,有效钙(以CaO计)≥40%,有害杂质元素低于50ppm。该土壤调理剂可有效固化土壤中的重金属离子,提高土壤pH。

活化改性矿物基土壤调理剂的研发及产业化——(Ⅲ)中试与应用研究

矿物基土壤调理剂采用天然铝硅酸盐矿物活化改性研制,是一种新型绿色、高效的土壤修复材料。在前期小试实验研究的基础上,进行中试工业化生产放大研究。结果表明,土壤调理剂小试实验工艺适用于中试工业化生产,制备得到的产品经成分分析、应用验证等完全符合产品要求;关键设备回转窑完全满足生产焙烧的需求。田间水稻试验表明,土壤调理剂可显著提高实验田块土壤pH,有利于酸性土壤改良,对土壤中有效态镉的钝化有一定的效果,可显著降低稻米镉含量。

活化改性矿物基土壤调理剂的研发及产业化--(Ⅱ)镉、砷、铅固化效果研究

矿物基土壤调理剂(MSC)采用天然铝硅酸盐矿物活化改性研制。向含有重金属离子砷、镉、铅的废水中添加不同用量的矿物基土壤调理剂,研究其对重金属离子的去除效果,结果表明,矿物基土壤调理剂能显著去除废水中的砷、镉、铅离子。对固化砷、镉、铅后的土壤调理剂进行酸性浸提,在pH≤2.0的环境下重金属离子浸出率最高为4.21%,钝化效果稳定、持久。经镉污染稻田初步试验表明,施用矿物基土壤调理剂能降低土壤中有效镉含量,降低稻米中镉含量,改良酸性土壤。

活化改性矿物基土壤调理剂的研发及产业化——(Ⅶ)蔬菜和果树施用效果研究

以上海青和柑橘为研究对象,通过小区试验,探讨了施用活化改性矿物基土壤调理剂对蔬菜经济性状及果树土壤理化性质的影响。结果显示,施用调理剂对蔬菜和果树经济性状、土壤理化性质有较大改良效果。与常规施肥比,施用调理剂的上海青株高、单株叶片数、单株重量和产量(每亩增产约273.3kg,增产率接近10%)均显著增加;而施用调理剂后的柑橘土壤总孔隙度、土壤含水量、氮、磷、钾及有机质含量也均有不同程度的增加。研究表明,土壤调理剂在Ⅱ层(25~50cm)的土壤物理性质改良效果最好,土壤容重约降低18%,土壤含水量和总孔隙度分别增加10%和12%;土壤调理剂对Ⅰ层(<25cm)土壤氮、磷、钾和有机质含量则分别提高42%、31%、51%和14%。

活化改性矿物基土壤调理剂的研发及产业化——(Ⅷ)高铁盐与调理剂联合除砷研究

矿物基土壤调理剂(MSC)采用天然铝硅酸盐矿物活化改性研制。基于前期对矿物基土壤调理剂除砷效果的研究,文章通过高铁预氧化-MSC钝化联用法处理含砷模拟废水,重点考察了反应温度、Fe/As摩尔比、MSC/As质量比、pH值及反应时间对除砷率的影响。结果表明,当反应温度25℃,Fe/As摩尔比为2,MSC/As质量比为20,pH值为7,反应时间60min时,处理后出水的砷浓度低于0.5mg/L,符合《污水综合排放标准》(GB8978)要求。

活化改性矿物基材料在土壤修复中的应用

矿物基材料是土壤、环境修复和农业面源污染治理技术的"新贵",优点突出,成本低,使用简便,效果好。其物理化学组成与构成土壤的黏土矿物近似,应用于土壤污染修复后对土壤环境的长期影响小,无二次污染,适于在我国进行大面积推广应用。文章基于国内外土壤环境污染现状、土壤修复技术研究进展、天然矿物材料修复机理与应用等文献研究,着重探讨了活化改性矿物在土壤修复中的应用,指出了存在的问题,为相关人员提供参考。

矿物基土壤修复剂在小黄姜种植土壤改良中的应用

文章以矿物基土壤修复材料为主体开展小黄姜进行土壤改良试验,并与常规施肥及石灰施用对照,分析其农艺性状与产量。结果表明,施用矿物基土壤调理剂对小黄姜有明显增产作用,3种组合平均增产15.21%,最好的是施用土壤调理剂配合微生物菌剂,施用增产22.06%,石灰+菌剂致减产7.27%。产量与生长旺盛期的株高呈显著负相关,产量与叶数、分枝数生长初期到生长旺期的差值成正相关性。