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不同添加剂对铅冶炼污染土壤中铅_镉稳定效果的研究

不同添加剂对铅冶炼污染土壤中铅_镉稳定效果的研究
不同添加剂对铅冶炼污染土壤中铅_镉稳定效果的研究

第32卷第7期2012年7月

环境科学学报Acta Scientiae Circumstantiae

Vol.32,No.7Jul.,

2012基金项目:河南省教育厅自然科学研究计划项目(No.2011A610006)

Supported by the Natural Science Foundation of Bureau of Education ,Henan Province (No.2011A610006)作者简介:李立平(1972—),男,副教授(博士),

E-mail :li_lipingcn@yahoo.com.cn ;*通讯作者(责任作者)Biography :LI Liping (1972—),male ,associate professor (Ph.D.),E-mail :li_lipingcn@yahoo.com.cn ;*Corresponding author

李立平,邢维芹,向国强,等.2012.不同添加剂对铅冶炼污染土壤中铅、镉稳定效果的研究[

J ].环境科学学报,32(7):1717-1724Li L P ,Xing W Q ,Xiang G Q ,et al .2012.Immobilization of Pb and Cd in a lead smelting polluted soil with different amendments [J ].Acta Scientiae Circumstantiae ,

32(7):1717-1724不同添加剂对铅冶炼污染土壤中铅、镉稳定效果的

研究

李立平*

,邢维芹,向国强,杨亮茹,张浩,张经纶河南工业大学化学化工学院,郑州450001收稿日期:2011-09-07

修回日期:2011-10-17

录用日期:2011-10-19

摘要:为了研究铅冶炼形成的重金属复合污染石灰性土壤中重金属的稳定方法,在污染土壤(Pb 、Cd 含量分别为2337和21.4mg ·kg -1)中分别加入磷酸二氢钾、

磷酸二氢钙、石灰、盐酸、磷酸,通过盆栽试验探讨了不同添加剂对土壤重金属有效性和黑麦草(Lolium perenne L.cv.Rainbow )性状的影响.结果表明,加入石灰显著降低了土壤中DTPA-Cd 含量,但对DTPA-Pb 含量无显著影响;加入盐酸显著增加了土壤DTPA-Cd 含量,对DTPA-Pb 含量无明显影响.磷酸二氢钾、磷酸二氢钾与盐酸配合、磷酸二氢钙和磷酸均显著降低了土壤DTPA-Pb (降低幅度为39.5% 47.8%)和DTPA-Cd 含量(降低幅度为10.5% 19.4%)(p <0.05),且磷酸二氢钾和盐酸配合处理与单独加入磷酸二氢钾处理相比,土壤DTPA-Pb 含量下降了12.6%(p <0.05).磷酸二氢钾和盐酸配合处理土壤的Olsen-P 含量和pH 均显著低于单独加入磷酸二氢钾处理.加入石灰和盐酸处理的植物产量显著低于除对照外的其它处理,其余处理地上部产量比对照增加了100% 140%.加入盐酸显著增加了植物地上部镉含量,

各处理均显著降低了植物地上部铅含量(p <0.05).关键词:铅冶炼;污染;土壤;稳定;盐酸文章编号:0253-2468(2012)07-1717-08中图分类号:X53

文献标识码:A

Immobilization of Pb and Cd in a lead smelting polluted soil with different amendments

LI Liping *,XING Weiqin ,XIANG Guoqiang ,YANG Liangru ,ZHANG Hao ,ZHANG Jinglun

School of Chemistry and Chemical Engineering ,Henan University of Technology ,Zhengzhou 450001Received 7September 2011;

received in revised form 17Ocotober 2011;

accepted 19October 2011

Abstract :To assess the effect of different additives on the immobilization of Pb and Cd in polluted soils ,a lead smelting polluted calcareous soil ,containing enhanced Pb (2337mg ·kg -1)and Cd (21.4mg ·kg -1),was treated by additions of potassium dihydrogen phosphate (PDP ),calcium dihydrogen phosphate (CDP ),lime ,hydrochloric acid and phosphoric acid ,respectively.The treated soils were then tested in pot experiment of ryegrass (Lolium perenne L.cv.Rainbow )and the effects were evaluated by analyzing the availability of Pb ,Cd and P in the soils and the properties of ryegrass after harvest.The results were summarized as following.Addition of lime decreased the DTPA-Cd content while did not affect the DTPA-Pb content significantly (p >0.05).Hydrochloric acid addition increased DTPA-Cd content (p <0.05)while did not affect the content of DTPA-Pb.Compared with the control ,addition of PDP ,PDP combined with hydrochloric acid ,CDP and phosphoric acid decreased the contents of both DTPA-Pb (39.5% 47.8%)and DTPA-Cd (10.5% 19.4%)significantly (p <0.05).Moreover ,compared with PDP ,addition of PDP combined with hydrochloric acid decreased the DTPA-Pb content by 12.6%(p <0.05),and the pH and Olsen-P content were lower when PDP was combined with hydrochloric acid.Plant yields with lime and hydrochloric acid treatments were only slightly higher than that of the control ,while the yields of other treatments were 100%to 140%higher than that of the control.Treatment with hydrochloric acid improved the shoot Cd content significantly ,and all the treatments decreased the shoot Pb contents significantly (p <0.05).

Keywords :lead smelting ;pollution ;soil ;immobilization ;hydrochloric acid

环境科学学报32卷

1引言(Introduction)

铅、锌冶炼可造成严重的土壤重金属积累,一般情况下,这类冶炼企业附近土壤中主要是铅、锌和镉的积累比较严重(Chopin et al.,2007;Li et al.,2011).我国是世界上最大的铅生产国,铅冶炼已经造成湖南(Li et al.,2011)、广东(李永涛等,2004)、贵州(Yang et al.,2006)及北方某些地区(冉永亮等,2010)土壤重金属积累.目前,我国铅冶炼企业的粗铅平均回收率在95%左右(肖勇军等,2007),因此,铅冶炼过程会导致大量的重金属进入“三废”,造成环境重金属负荷加重.我国南方的多数铅、锌冶炼厂都是开采和冶炼相结合型的,这种冶炼厂所造成的土壤重金属污染主要来自大气沉降、废渣和尾矿的淋溶与风化(Navarro et al.,2008)、污水排放等过程,而北方地区一些铅冶炼企业的矿石主要依靠购入(李卫锋等,2009),企业生产过程不包括矿石开采,因此,土壤重金属污染仅来自企业的冶炼过程.

对于以铅、锌、镉等重金属为主的多重金属复合污染土壤来说,常用的修复方法是稳定处理(Chrysochoou et al.,2007;Miretzky et al.,2008).在各种稳定方法中,以磷酸盐及磷酸降低土壤铅有效性的效果较为明显(Brown et al.,2004;Wang et al.,2008),然而新近对磷酸盐加入铅污染土壤后土壤铅形态转化的研究表明,土壤中铅转化为氯磷酸铅类物质的比例较低(Hashimoto et al.,2009),使人们对磷酸盐稳定土壤铅的机理有了不同的理解(Liu et al.,2007;Stanford et al.,2001).但大量研究也同时表明,加入磷酸盐后土壤铅的生物有效性大大降低,这说明对于磷酸盐对土壤铅的稳定作用,仍需要对其机理进行深入研究.磷酸盐对污染土壤铅的稳定效果受到pH的影响,一般认为,pH越低,效果越明显,因为低pH有利于难溶性磷和铅的溶解,从而促进氯磷酸铅类物质的形成(Chrysochoou et al.,2007).然而,目前对除磷酸外的其它无机酸在土壤铅稳定中的作用探讨较少.此外,在无机添加剂中,石灰也能起到降低重金属污染土壤中植物体铅含量的作用(Padmavathiamma et al.,2010).

河南省是我国新兴的产铅大省,近年来铅冶炼已经造成部分地区儿童血铅超标,健康也受到影响,但对这一地区的土壤铅污染及修复研究仍较少.同时,河南省主要铅冶炼厂分布区的土壤属于石灰性土壤.因此,本文通过研究磷、石灰及无机酸等对铅冶炼形成的重金属污染的石灰性土壤中铅和镉的稳定作用,探讨不同添加剂对土壤重金属有效性和植物重金属积累的影响,以期深入了解无机酸对土壤磷、铅有效性的影响.

2材料与方法(Materials and methods)

2.1土壤样品的采集与处理

土壤样品采集于河南省某大型铅冶炼企业附近公路边的林带内,该林带宽度约为6m,所植乔木为杨树,高度约12m,地表杂草盖度约70%.采样点距离该企业的围墙约20m,采样深度为0 15cm.土样采集后除去杂物,风干,研磨,过2mm筛,混合均匀.采用常规方法测定土壤性质,有机质含量为43.4g·kg-1,速效磷(Olsen-P)含量为32.0 mg·kg-1,全Pb和全Cd含量分别为2337和21.4 mg·kg-1,DTPA-Pb和DTPA-Cd含量分别为907和14.5mg·kg-1,pH(水土比为2.5?1,mL·g-1)为7.93,电导率(EC)为0.23mS·cm-1.

2.2盆栽试验

盆栽试验处理如表1所示,每处理重复4次.加入不同改良剂前先向土壤施用N(150mg·kg-1)和K(100mg·kg-1),分别以NH4NO3溶液和KCl溶液的形态加入,混合均匀.之后按表1加入不同添加剂,各添加剂均为分析纯化学试剂,配制成低浓度溶液喷洒入土壤,混合均匀.盆栽试验所用植物为多年生黑麦草(Lolium perenne L.cv.Rainbow),种子在25?下发芽后再播种,每盆种30株,播种时每盆幼苗长势基本一致.播种后隔天用蒸馏水灌溉,使土壤含水量保持在30%.植物生长60d后收获.收获时小心地将土壤与植物分开,之后植物用自来水和蒸馏水顺序洗涤干净,晾干后分为地上部和根

表1试验处理

Table1Treatments in the experiment

序号添加剂用量

1(CK)

2KH2PO422.6mmol·kg-1,以P计

3Ca(H2PO4)222.6mmol·kg-1,以P计

4Ca(OH)227.0mmol·kg-1

5HCl18.2mmol·kg-1

6H3PO429.4mmol·kg-1,以P计

7KH2PO4+HCl

22.6mmol·kg-1(以P计)+18.2

mmol·kg-1

8171

7期李立平等:不同添加剂对铅冶炼污染土壤中铅、镉稳定效果的研究

系两部分,称重.之后在85?杀青30min,75?下

烘干至恒重,称重.植物地上部样品研磨,过0.5mm

尼龙筛,混合均匀.土壤样品室温下晾干,过2mm

筛,混合均匀.

2.3样品分析与数据处理

土壤样品用DTPA(二乙三胺五乙酸)提取,测

定Pb和Cd的有效性(Amacher,1996);用NaHCO

3

提取、钼蓝比色法测定Olsen-P含量;分别用2.5?1

和5?1(mL·g-1)水土比测定土壤pH值和电导率

(EC);植物地上部样品用HNO

3、HClO

4

消煮,用于

测定Pb和Cd含量(鲁如坤,1999).以上分析每个样品重复2次.溶液中的重金属用火焰原子吸收法(普析通用TAS-986)测定.对所测数据采用LSD 法进行方差分析.

3结果(Results)

3.1土壤Pb、Cd有效性

不同处理土壤的Pb和Cd有效性如图1所示.由图1a可以看出,不同处理中,除单独添加盐酸外,其它添加剂均在一定程度上减小了土壤Cd有效性,与对照相比,DTPA-Cd含量下降幅度在10.5%

(磷酸和石灰处理)到19.4%(KH

2PO

4

处理)之间.

从数据上看,除单独添加盐酸外,其它处理对土壤Cd有效性降低的程度比较接近.方差分析表明,

KH

2PO

4

处理与Ca(H

2

PO

4

2

处理土壤Cd有效性显

著低于磷酸处理(p<0.05).石灰也表现出明显的降低土壤Cd有效性的效果.

单独加入盐酸处理增加了土壤Cd的有效性,

增加幅度达到10.5%.当KH

2PO

4

与盐酸同时施用

时,前者降低土壤Cd有效性的效果会有所减弱.以上结果表明,从土壤Cd有效性的变化来看,

KH

2PO

4

、Ca(H

2

PO

4

2

、H

3

PO

4

和石灰均是有效降低

污染土壤Cd有效性的改良剂.盐酸不管是单独施

用还是与KH

2PO

4

配合施用,均有增加土壤Cd有效

性的效果.

由图1b可知,石灰处理和单独盐酸处理土壤Pb有效性与对照相比均有一定程度的降低,但未达

到显著水平(p>0.05).KH

2PO

4

、Ca(H

2

PO

4

2

H

3PO

4

、KH

2

PO

4

与盐酸配合处理均降低了土壤Pb

有效性,DTPA-Pb含量下降幅度在39.5% 47.8%

之间,平均为42.0%.KH

2PO

4

与盐酸配合施用较

KH

2PO

4

单独加入可使Pb有效性降低12.6%,且差

异显著(p<0.05).

以上结果表明,KH

2

PO

4

、Ca(H

2

PO

4

2

和H

3

PO

4具有明显降低土壤Pb和Cd有效性的效果,KH

2

PO

4与盐酸配合施用,其降低土壤Pb有效性的效果有所增强,而降低土壤Cd有效性的效果有所减弱.石灰能够显著降低土壤Cd有效性,但其降低土壤Pb 有效性的效果不明显

图1不同处理土壤的Cd(a)和Pb(b)的有效性(不同字母表示在0.05水平上差异显著,下同)

Fig.1Availability of Cd and Pb under different amendments (different letters for significant at0.05level,the same

bleow

图2不同处理土壤磷有效性

Fig.2Soil phosphorus availability under different treatments 3.2土壤磷有效性

不同处理土壤磷有效性的测定结果(图2)表

明,加入Ca(H

2

PO

4

2

处理土壤磷有效性略低于加入

KH

2

PO

4

处理,但二者差异不显著(p>0.05).

9171

环境科学学报32卷

KH 2PO 4与盐酸配合施用时,土壤磷有效性显著降

低;与KH 2PO 4单独施用时相比,

与盐酸配合施用时土壤Olsen-P 下降了31.7%.结合KH 2PO 4与盐酸配合施用时土壤重金属有效性的变化(图1)情况可以推断,

KH 2PO 4与盐酸配合施用有利于前者与多种阳离子形成沉淀,从而导致土壤磷有效性降低.

3.3

土壤pH 和电导率

由图3可知,

不同处理对土壤pH 和电导率(EC )产生了显著影响(p <0.05).土壤添加石灰显

著增加了pH (p <0.05),其它处理均显著降低了土

壤pH (p <0.05).KH 2PO 4、

Ca (H 2PO 4)2和H 3PO 4处理对土壤pH 的降低作用依次增加,

KH 2PO 4与盐酸配合处理降低土壤pH 的作用比前3个处理更强;盐酸单独施用处理土壤的pH 与KH 2PO 4单独施用处理的pH 相近,且二者之间不存在显著差异(p >0.05).

单独加入盐酸处理和盐酸与KH 2PO 4配合施用处理均显著增加了土壤电导率(p <0.05),尤其是单独添加盐酸处理其电导率值增加为对照的2倍以上.盐酸与KH 2PO 4配合施用处理的电导率显著低于单独加入盐酸处理,

这表明加入盐酸情况下,再加入KH 2PO 4可起到降低土壤电导率的作用.单独施用KH 2PO 4和Ca (H 2PO 4)2处理的土壤电导率显著低于对照(p <0.05),单独施用磷酸处理的土壤电导率比对照低0.03mS ·cm -1,但差异不显著(p >0.05).这表明磷酸盐和H 3PO 4能在一定程度上降低污染土壤的导电性,尤其以磷酸盐的效果更为明显,这也是KH 2PO 4与盐酸配合施用时土壤电导率低于盐酸单独施用时电导率的原因.施用石灰处理土壤电导率略高于对照,但差异不显著(p >0.05).

图3不同处理对土壤pH (a )和电导率(b )的影响

Fig.3

Soil pH (a )

and electrical conductivity (b )

under

different treatments

3.4植物性状

不同处理下植物性状如表2所示.从地上部产

量来看,除施用石灰和加入盐酸处理的产量与对照相比差异不显著(p >0.05)外,其它处理产量均显著高于对照.与对照相比,各差异显著处理地上部产量增加幅度在100% 140%之间.各差异显著的处理中,仅从产量对比,以施用H 3PO 4处理产量最低.根系产量以单独施用盐酸处理产量最高.不同

处理总产量相比,

只有施用石灰和仅施用盐酸处理产量与对照不存在显著差异(p >0.05).不同处理

的根冠比(质量比,以干重计)对比结果表明,以单

表2

不同处理下的植物性状

Table 2

Plant characteristics under different treatments

处理

产量/(g

·pot -1)地上部

根系总产量根冠比

地上部

Cd 含量/(mg ·kg -1)地上部

Cd 积累量/(μg ·pot -1)地上部

Pb 含量/(mg ·kg -1)地上部

Pb 积累量/(μg ·pot -1)CK 0.5325c 0.2835b 0.8150c 0.4964b 6.314b 3.134b 116.4a 68.7ab KH 2PO 41.2800a 0.3900ab 1.6700a 0.2962b 2.399d 2.857bc 80.2b 96.9a Ca (H 2PO 4)2

1.1780a 0.2625b 1.4400ab 0.2242b 1.667d 2.012c 61.6b 72.5ab Ca (OH )2

0.7775bc 0.3675ab 1.1450bc 0.4466b 2.916d 2.250bc 88.7b 68.7ab HCl 0.5450c 0.5125a 1.0580bc 0.9938a 8.821a 4.730a 80.9b 41.6b H 3PO 4

1.0700ab 0.4325ab 1.5020ab 0.4128b 2.592d 2.764bc 52.3b 55.8b KH 2PO 4+HCl

1.2100a

0.4575ab

1.6680a

0.3834b

4.331c

5.130a

49.0b

59.0b

注:地上部产量、根系产量、总产量均以干重计.

271

7期李立平等:不同添加剂对铅冶炼污染土壤中铅、镉稳定效果的研究

独施用盐酸处理的根冠比最高,且显著高于其它处

理(p<0.05),其它处理根冠比之间不存在显著差

异(p>0.05).除单独施用盐酸植物根冠比高于对

照外,其它处理根冠比均低于对照,这表明土壤加

入除盐酸外的不同添加剂后,黑麦草生长受到的胁

迫有所减轻,因此,仅从根冠比判断,单独施用盐酸

未起到降低植物所受胁迫的作用,其它处理均起到

了有效降低胁迫的作用.

除单独施用盐酸处理植物地上部Cd含量显著

高于对照外,其它处理均降低了地上部Cd含量,且

这些处理的效果均达到了显著水平(p<0.05).该

变化规律与图1中不同处理土壤Cd有效性的变化

规律基本一致.各处理中,以盐酸与KH

2PO

4

配合施

用处理与对照Cd含量差异最小,这一点与土壤Cd 有效性的测定结果的规律存在差异.另外,植物地上部Cd含量的差异比土壤中Cd含量的差异要大.

地上部Cd积累量以盐酸与KH

2PO

4

配合施用处理

最大,盐酸单独处理次之,其它处理地上部Cd积累量均低于对照.这表明除盐酸单独及配合施用处理外,其它处理均达到了降低地上部镉含量和积累量的双重目的.

地上部Pb含量以对照最高,其它处理均显著低于对照(p<0.05).除对照外的各处理中,以盐酸和石灰处理的地上部Pb含量居前两位,这一点与

土壤铅有效性的规律一致(图1).KH

2PO

4

单独施用

处理的地上部Pb含量居于第四,且与石灰与盐酸单独处理相近,这一点与这3个处理土壤铅有效性

的大小关系存在较大差异.总体来说,Ca(H

2PO

4

2

单独施用、KH

2PO

4

与盐酸配合处理和H

3

PO

4

处理

均可在较大程度上降低植物地上部Pb含量,其效

果属于最明显的一类,而KH

2PO

4

单独施用、石灰、

盐酸单独施用处理也可明显降低地上部Pb含量,但其效果稍差,属于第二类.地上部Pb积累量以

KH

2PO

4

单独施用处理为最高,单独施用盐酸处理

最低,单独施用磷酸和KH

2PO

4

与盐酸配合施用处

理也较低,其它处理比较接近.

4讨论(Discussion)

4.1盐酸对土壤铅和镉有效性的影响

一般认为,土壤pH降低有利于磷与铅的反应,降低土壤铅的有效性(Chrysochoou et al.,2007).从本研究结果来看,单独加入盐酸时,土壤pH确实降低,但在本研究用量下,单独加入盐酸处理土壤pH 与加入磷酸二氢钾相近(图3),而土壤铅有效性(图

1)和磷有效性(图2)也没有受到加入盐酸的显著影响(p>0.05).这说明对于本研究所用土壤,仅靠降低土壤pH的方法很难起到促进土壤铅稳定的效果.

然而,当盐酸与KH

2

PO

4

配合施用时,盐酸的加入显著促进了土壤铅有效性的降低(图1).

KH

2

PO

4

与盐酸配合施用处理土壤磷有效性也显著

低于单独加入KH

2

PO

4

处理(图2),这说明虽然单

独加入盐酸并不能活化土壤磷,但加入KH

2

PO

4

的同时加入盐酸,可促进加入的磷酸盐的老化,这表明盐酸的加入可能活化了土壤中的某些金属阳离子,活化的金属阳离子与加入的磷酸盐反应,促进了磷有效性的降低.

另外,在本研究用量下,单独施用盐酸并不能

促进铅的稳定.当盐酸与KH

2

PO

4

配合施用时,土壤铅稳定的效果得到改善.这种改善可能通过以下几个途径实现,一是盐酸增加了土壤铅有效性,促进

了其与KH

2

PO

4

中磷酸根的反应.本研究表明,单独加入盐酸并不能增加土壤铅有效性(图1),因此,这种途径的贡献应当很小.二是盐酸增加了以钙为主的阳离子的活性,从而形成了较多的难溶性磷酸钙盐,后者对土壤铅起到了稳定作用.本研究中,

KH

2

PO

4

与盐酸配合施用处理土壤Olsen-P含量比

单独施用KH

2

PO

4

处理下降了3.70mmol·kg-1,而前者DTPA-Pb比后者下降了0.352mmol·kg-1,Olsen-P含量下降幅度是DTPA-Pb下降幅度的10.5倍.虽然土壤磷有效性和铅有效性的测定机理并不

相同,但二者数据的巨大差异也表明,KH

2

PO

4

和盐酸配合施用时,土壤磷有效性大幅下降的原因主要是由于除铅以外的其它阳离子与磷结合降低了其有效性.因此,在土壤中加入磷酸二氢钾的同时加入盐酸,促进了磷酸根与包括铅在内的多种阳离子的反应,从而达到了促进土壤铅有效性降低的目的.三是盐酸的加入增加了土壤中氯离子的数量,为氯磷酸铅的形成提供了更多的氯离子,从而促进了铅的稳定.研究表明,氯离子的加入对于磷酸盐稳定土壤铅有促进作用,但在碱性条件下,这种促进作用较小(Liu et al.,2007;Stanford et al.,2001).综上所述,本研究中盐酸对磷稳定铅的效果可能主要是通过盐酸对其它阳离子的活化,促进了这类离子的磷酸盐的形成,从而促进了铅的稳定所致.另外,氯离子的加入对磷酸盐的稳定作用可能

1271

环境科学学报32卷

也有一定贡献.

有研究认为,铅污染土壤中加入难溶性的磷灰

石后,磷与铅的反应并不全是磷灰石溶解后形成水

溶性的磷酸根与水溶性铅的直接沉淀反应,还存在

铅离子被磷灰石吸附在表面后钙与铅的同晶替代

反应,且在高pH土壤环境中,这种吸附-替代反应

所占比较增大(Cotter-Howells et al.,1994;

Mavropoulos et al.,2002).因此,本研究中KH

2PO

4

与盐酸配合施用比单独施用KH

2PO

4

时稳定铅的效

果改善的原因之一可能是盐酸促进了水溶性磷形成了较多的难溶性磷酸钙类化合物,后者促进了铅的稳定.因为在土壤中,水溶性磷和水溶性铅的移动性很差,磷的扩散成为影响磷-铅反应的重要步骤(Lower et al.,1998).其他研究也表明,难溶性磷酸盐对土壤铅也有较强的稳定作用(Cao et al.,2009;陈世宝等,2006).加入土壤中的水溶性磷的老化过程是一个缓慢的从一钙磷向十钙磷转化的过程,从本研究结果来看,溶解性介于一钙磷和十钙磷中间的磷-钙化合物可能对土壤铅的稳定作用也有一定贡献.

镉可与包括氯离子在内的多种阴离子形成络合物(Amacher,1996;Norvell et al.,2000),镉与氯形成络合物有助于镉从土壤固相进入液相(Norvell et al.,2000),从而增加土壤镉的移动性和溶解性.因此,本研究中盐酸单独加入时对土壤镉有效性的促进作用(图1)来自两个方面,一是氯离子对镉的络合作用,二是盐酸的酸性.然而,研究表明,采用0.1mol·L-1盐酸和1mol·L-1氯化镁提取土壤镉时,后者提取数量远小于前者(Meers et al.,2007),这表明本研究中盐酸对镉的活化作用可能主要来自其酸性.

4.2石灰对铅和镉有效性的影响

很早就有研究发现,在铅和镉污染土壤中施用石灰时,石灰对镉有效性的降低作用大于对铅的作用(Lagerwerff et al.,1977),新近的研究也证明了这一点(Brown et al.,2005;Lee et al.,2004),这与本研究的结果一致.研究表明,对于全铅含量为2520mg·kg-1的土壤,生石灰用量在2.5%以下时,石灰对铅有效性的降低作用较小,而石灰用量从2.5%增加到7.5%时,铅有效性随着石灰用量的增加而迅速降低;而对全铅含量为35868mg·kg-1的另一土壤,只有当石灰用量达到5%时,石灰对铅有效性的降低作用才比较明显(Cao et al.,2008).这表明石灰对土壤铅有效性的影响可能受到石灰与

铅比例的影响.研究认为,当施用石灰后土壤pH升高,重金属易形成沉淀(Lee et al.,2004;Ok et al.,2011),从而导致其有效性降低.对于镉和铅两种重金属,氢氧化镉的K

sp

在10-14.10 10-14.35之间(张寒琦,2003),而氢氧化铅是微溶于水的,因此,这可能是石灰对铅的稳定性小于对镉的稳定效果的根本原因.另外,本研究组的先期试验表明,当石灰用量达到5.0g·kg-1时,本研究所用的土壤pH增加到9.84,这一pH已经远高于华北平原农业土壤的正常pH,不利于植物生长.对10个不同来源的重金属

污染土壤的研究表明,施用石灰石(CaCO

3

)对土壤铅有效性的影响在不同土壤中并不相同,对于同一土壤利用不同提取方法测定的结果也存在差异(Geebelen et al.,2003).因此,对于土壤铅来说,石灰的稳定效果受到多种因素影响.

4.3不同添加剂的效果

从不同添加剂对土壤重金属有效性的影响(图1)来看,单独施用盐酸对土壤Cd有效性有促进作用,而对Pb有效性的影响不明显,另外,单独施用石灰对Pb有效性影响也较小.因此,仅从重金属有

效性来判断,KH

2

PO

4

单独施用、Ca(H

2

PO

4

2

H

3

PO

4

和KH

2

PO

4

与盐酸配合施用是较有效的稳定

剂,其中,KH

2

PO

4

与盐酸配合施用是最有效的铅稳

定剂.从地上部产量来判断,KH

2

PO

4

单独施用、

Ca(H

2

PO

4

2

、H

3

PO

4

和KH

2

PO

4

与盐酸配合施用也是较有效的添加剂.从地上部Cd含量来判断,

KH

2

PO

4

单独施用、Ca(H

2

PO

4

2

、石灰、H

3

PO

4

几个处理Cd含量较低;从地上部Pb含量判断,

Ca(H

2

PO

4

2

、石灰、H

3

PO

4

3个处理稳定效果最好.

盐酸单独或与KH

2

PO

4

配合施用、施用石灰均可导致土壤pH或电导率发生较大变化.由于土壤磷有效性较高时有较大的环境风险,因此,从这一点上说,研究者希望施入土壤中的磷在稳定土壤重金属的同时,能够较快地转化为有效性较低的形态.因此,从不同处理施用后土壤磷有效性方面来

判断,KH

2

PO

4

与盐酸配合施用后有利于获得较低的残留磷有效性.

有研究认为,在采用磷稳定土壤铅过程中,施

用H

3

PO

4

有利于降低土壤pH且提供溶解性磷,从

而有利于氯磷酸铅类沉淀的形成,因此,H

3

PO

4

是最有效的稳定土壤铅的添加剂(Yang et al.,2006).

本研究中,加入H

3

PO

4

处理带入土壤的磷数量高于

2271

7期李立平等:不同添加剂对铅冶炼污染土壤中铅、镉稳定效果的研究

加入两种磷酸盐,H

3PO

4

处理也导致土壤pH低于

两种磷酸盐处理,电导率和磷有效性高于两种磷酸盐处理(图2、图3).磷酸处理与两种磷酸盐处理土壤铅有效性并不存在显著差异,但镉有效性高于后者(图1),在植物产量、地上部重金属含量等指标方面,磷酸处理也略逊于磷酸盐处理.这表明对于本研究所用的铅冶炼形成的重金属污染土壤,利用磷

酸盐稳定土壤铅效果要好于H

3PO

4

.本研究的结果

也没有表现出低pH和高磷有效性有利于土壤铅稳

定的现象.他人的研究中也观察到H

3PO

4

对铅、铜

和锌复合污染土壤中铅起到稳定作用的同时促进了铜和锌的有效性(Cao et al.,2009),以及用

H

3PO

4

处理铅污染土壤效果不及H

3

PO

4

与磷灰石

结合处理的现象(Cao et al.,2002).因此,无论是多种重金属复合污染土壤还是单独铅污染土壤,

H

3PO

4

均不是最好的重金属稳定剂.本研究中,两类

不同磷酸盐处理的效果存在一定差异,但多数情况下差异并不显著(图1、图2、图3和表2).

5结论(Conclusions)

本研究对由铅冶炼形成的重金属污染土壤中铅和镉稳定性的研究表明,污染土壤中加入石灰仅能降低土壤镉有效性,而对铅有效性影响较小.单独加入盐酸增加了土壤镉有效性,并显著降低了土壤pH,但对土壤磷和铅有效性无显著影响.磷酸二氢钾、磷酸二氢钙、磷酸及磷酸二氢钾和盐酸配合加入均能显著降低土壤铅和镉有效性,其中,磷酸二氢钾和盐酸配合加入降低土壤铅有效性的效果最为明显,但与磷酸二氢钾单独加入相比,磷酸二氢钾和盐酸配合加入增加了植物地上部镉含量.除石灰和盐酸处理外,其它处理均显著增加了植物产量.

责任作者简介:李立平(1972—),男,博士,副教授,主要从事土壤和环境科学研究.E-mail:li_lipingcn@yahoo.com.cn.

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生物炭在铅、镉污染土壤修复中的研究进展

Hans Journal of Soil Science 土壤科学, 2018, 6(4), 108-114 Published Online October 2018 in Hans. https://www.doczj.com/doc/8e1584931.html,/journal/hjss https://https://www.doczj.com/doc/8e1584931.html,/10.12677/hjss.2018.64014 Research Progress of Biochar in Soil Restoration of Lead and Cadmium Composite Contaminated Soil Ling Chen, Qingwei Zhang, Xiucai Yang, Xiaoli Wang* College of Agriculture, Guizhou University, Guiyang Guizhou Received: Sep. 19th, 2018; accepted: Oct. 8th, 2018; published: Oct. 15th, 2018 Abstract Biochar is a kind of highly aromatic refractory solid material which is formed by carbonization of organic materials under anaerobic conditions. It has good structure, large specific surface area and adsorption capacity. Numerous studies had shown that biochar, as a new passivating agent, can reduce the acid extractable lead (Cd) and cadmium (Pb) in soil by a series of reactions such as complexation, precipitation, adsorption and ion exchange with heavy metals. This paper summa-rized the researches of biochar in soil remediation of Cd and Pb pollution in recent years, and ex-plored the difference between the effect of biochar remediation of Cd and Pb combined pollution and single contaminated soil from the aspects of curing heavy metals, repairing effect and influen-cing factors in order to provide the basis for the research on heavy metal combined pollution re-mediation of biochar. The long-term effect of biochar on heavy metal combined pollution should be strengthened in the future. Keywords Biochar, Cd, Pb, Soil Recovery 生物炭在铅、镉污染土壤修复中的研究进展 陈领,张青伟,杨秀才,王小利* 贵州大学农学院,贵州贵阳 收稿日期:2018年9月19日;录用日期:2018年10月8日;发布日期:2018年10月15日 *通讯作者。

土壤镉污染的治理方法

土壤镉污染的治理方法 目前,镉污染治理方法的研究概括起来,主要有四种治理措施。 1、工程治理方法 工程治理是指用物理或物理化学的原理来治理土壤锅污染。土壤中镉元素的形态是可逆的。随着酸性污水的侵袭,被固定的镉又被活化为交换态。因此对锅污染土壤最彻底的改良方法是铲除其表土。如沈阳张士灌区对土壤锅污染的改良方法,根据镉元素在土壤中的分布状况,铲除表土5-10cm,即可使米镉下降25%-30%,铲土15-30 cm,米镉下降50%,但需要一定量投资,其效果更佳。此外还可以在污染的土壤上加上未污染的新土或将污染的土壤移走换上新土等。以上措施具有效果彻底、稳定等优点,但实施复杂、治理费用高和易引起土壤肥力降低等缺点。 2、生物治理方法 生物治理是指利用生物的某些习性来适应、抑制和改良镉污染。主要有:动物治理:①利用土壤中的某些低等动物蚯蚓、鼠类等吸收土壤中的镉。②生物治理:利用土壤中的某些微生物对镉产生吸收、沉淀、氧化和还原等作用,降低土壤中镉形成难溶磷酸盐;原核生物(细菌、放线茵)比真核生物(真菌)对镉更敏感,格兰氏阳性菌可吸收镉。 3、化学治理方法 化学治理就是向污染土壤投入改良剂、抑制剂,增加土壤有机质、阳离子代换量和粘粒的含量,改变pH、Eh和电导等理化性质,使土

壤锅发生氧化、还原、沉淀、吸附、抑制和拮抗等作用,以降低锅的生物有效性。①施用石灰,此法提高土壤PH,又增加了土壤表面对镉的吸附,使镉的毒性降低,是抑制植株吸收镉的有效措施。②施加有机物(OM),增大土壤的吸附能力或生成CdS沉淀,从而减轻危害。 ③化学沉淀方便简单,实际应用较多,如在水田条件下施正磷酸盐化合物使之形成沉淀。例如沉淀法就是指土壤溶液中金属阳离子在介质发生改变(PH、OH- 、S042-、等)时,形成金属的沉淀物而降低土壤镉的污染,如向土壤中投放钢渣易被氧化成铁的氧化物,对镉的离子有吸附和共沉淀作用,从而使镉固定。④离子拮抗利用,Mn2+、Ca2+等阳离子对C d2+的拮抗作用,可减少植物对福的吸收。此外,电动修复镉污染土壤也是一个比较良好的方法,Marceau等研究了小规模的镉污染土壤的电动修复,用硫酸控制阴极区的酸度,提高镉溶出率,经过3000多小时的电动修复,镉的起始浓度为882 mg/kg 污染土壤,最终98. 5%的镉清除,效果较好。化学治理措施优点是治理效果和费用都适中,缺点是容易再度活化。 4农业治理方法 农业治理是因地制宜的改变一些耕作管理制度减轻锅的危害,在污染土壤种植不进入食物链的植物。主要途径有:①通过控制土壤水分来调节其氧化还原电位(Eh),达到降低镉污染的目的;②在不影响土壤供肥的情况下,选择最能降低土壤锅污染的化肥;③曾施有机肥固定土壤中锅的化合物以降低土壤锅的污染;④选择抗污染的植物和不在镉污染的土壤种植进入食物链的植物。例如在含镉

环境材料对铅、镉污染土壤玉米生长和重金属累积的影响(1)

第36卷第3期2 0 1 3年5月 河北农业大学学报 JOURNAL OF AGRICULTURAL UNIVERSITY OF HEBEI Vol.36No.3 Jun.2 0 1 3 文章编号:1000-1573(2013)03-0020-05 环境材料对铅、镉污染土壤玉米生长 和重金属累积的影响 章智明, 黄占斌, 单瑞娟, 樊亚东 (中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院北京100083) 摘要:为了探索环境材料对重金属污染土壤的植物生长和土壤修复效果,通过盆栽模拟试验研究了单一高分子 吸水材料(PAM)、煤基营养物质(CBN)、吸附性矿物材料(MAM)、矿物化学材料(MCM)及各材料不同组合对 重金属铅(Pb)、镉(Cd)污染土壤中玉米生长和玉米中重金属累积的影响。结果表明:单一CBN、MAM、MCM 及这3种环境材料的组合促进重金属Pb、Cd污染土壤中玉米株高、叶面积的增加和生物量的积累。MAM和 MCM抑制重金属Pb、Cd向玉米秸秆和籽粒中转移,CBN抑制重金属Pb向玉米秸秆和籽粒中转移。 关 键 词:重金属;农田土壤;环境材料;玉米;盆栽 中图分类号:S19文献标志码:A The effect of environmental materials on maize growth in heavymetal contaminated soil and Pb,Cd accumulation in maize plantsZHANG Zhi-ming,HUANG Zhan-bin,SHAN Rui-juan,FAN Ya-dong (School of Chemical and Environmental Engineering,China University of Mining and Technology-Beijing,Beijing 100083,China) Abstract:In order to explore the effects of environmental materials on plant growth and remedi- ation of heavy metal Pb and Cd contaminated soil,the maize growth and heavy metal accumula-tion in maize under environmental materials polymer absorbent material(PAM),coal-basednutrient(CBN),mineral adsorption materials(MAM),mineral chemical materials(MCM)and their combinations were detected by pot experiment.The results showed that CBN,MAM,MCM and their combination promoted maize height,leaf area and biomass.MAM and MCM restrained the transfer of both Pb and Cd to maize straw and grain,and CBN only re- strained the Pb adsorption of maize plant. Key words:heavy metal;agricultural soil;environmental material;maize;pot experiment 在我国,由于工矿“三废”排放和农药的过量使用,工矿区周围农业土壤中重金属过量积累,造成严重土壤污染[1-2]。我国重金属污染的农田土壤中,重金属铅(Pb)、镉(Cd)为最普遍的复合污染型。重金属Cd污染耕地1.3万hm2,涉及11省市的25个地区;粮食中含Pb量大于1mg/kg的产地也有11个[3]。不断增加的重金属污染已经导致了大面积土地不能耕作。 收稿日期:2013-03-26 基金项目:国家十二五“支撑计划”课题(NO.2011AA100503) 作者简介:章智明(1989-),男,河北省衡水人,在读硕士生,主要从事环境工程、土壤修复和环境材料方面的研究.通讯作者:黄占斌(1961-),男,陕西省武功人,教授,从事植物生理生态、环境材料等方面的研究. E-mail:zbhuang2003@163.com.

GBT17141-1997土壤质量铅、镉的测定石墨炉原子吸收分光光度法

. . 索立德环保服务 方法验证报告 项目名称:铅镉 方法名称:GB/T 17141-1997 土壤质量铅、镉的测定石墨炉原子吸收分光光度法 编写人及日期:_______________ 校核人及日期:_______________ 审核人及日期:_______________

1.目的 采用《土壤质量铅、镉的测定石墨炉原子吸收分光光度法》GB/T 17141-1997对土壤里面的铅、镉的测试进行验证,并对验证结果进行评估。本实验室现有条件与标准方法的规定一致,并按照该方法做基础实验,验证本实验室现有条件下开展该检测项目的适用性。 2.方法原理 采用盐酸-硝酸-氢氟酸-高氯酸消解的方法,使铅、镉溶解于试液,然后将试液注入到石墨炉中。经过预先设定的干燥、灰化、原子化等升温程序使共存基体成分蒸发除去,同时在原子化阶段的高温下铅镉化合物离解为基态原子蒸气,并对空心阴极灯发射的特征谱线(铅283.3nm 镉228.8nm)产生选择性吸收,在选择在最佳条件下,通过背景扣除,测定铅镉的吸光度。3.试剂和材料的验证 3.1试剂的验证 3.2标准物质的验证 3.3材料的验证 无 4.仪器和设备的验证 4.1仪器的验证

设备的验证 4.2 6.样品的验证 6.1 采样方法:HJ/T 166-2004。 6.2 样品运输和保存:用塑料袋采集样品,常温下保存。 6.3 样品制备:将采集的土壤样品(一般不少于500g)混匀后用四分法缩分至100g,缩分至 100g,缩分后的土样经风干后,除去土样中石子和动植物残体等异物,用木棒研压,通过2mm 尼龙筛,混匀。用玛瑙研钵将筛过的土样研磨至全部通过100目尼龙筛,混匀后备用。 6.3.1消解 准确称取0.1~0.3g(精确至0.0002 g)试样于50 mL聚四氟乙烯坩埚中,用水润湿后加入 5mL盐酸,于通风橱的电热板上低温加热,使样品初步分解,待蒸发至约剩2-3 mL左右时,取下稍冷,然后加入5 mL硝酸、4mL氢氟酸、2mL高氯酸,加盖后于电热板上中温加热1 h左右,然后开盖,电热板温度控制在150 ℃,继续加热除硅,为了达到良好的飞硅效果,应经常摇动坩埚。当加热至冒浓厚高氯酸白烟时,加盖,使黑色有机碳化物分解。待坩埚壁上的黑色

镉污染土壤修复

《镉污染土壤修复技术研究进展_易泽夫》 简单描述了镉污染对粮食安全、生活环境和人体健康的危害;详细介绍了国内外包括农业生态修复、物理修复、化学修复和生物修复在内的镉污染土壤修复技术的概念、优势及制约因素;着重阐明了植物修复技术的研究现状和应用前景,为镉污染土壤修复提供参考和基础。 镉污染土壤修复的复杂性和高难度使得目前尚无一种真正稳定高效的修复技术能满足现实生产的需求;物理修复和化学修复能较快实现土壤中镉含量的降低,但其仅改变了土壤中镉的存在形式而没有将其彻底清除,往往还存在成本昂贵、工程量巨大、二次环境污染的问题;动物修复和微生物修复作为一种绿色修复技术相比于其他修复方式具有经济、方便、不改变土壤固有理化性质的特点,但其修复速度慢、见效时间长、对土壤环境要求高的问题限制了其大面积的推广应用。利用植物修复被镉污染的环境,不仅成本低廉,而且有良好的综合生态效益,尤其适合大面积推广。寻求更多的镉污染超积累植物资源,研究镉超积累植物与根际微生物共存体系,利用分子生物学和基因工程克服镉污染超积累植物自身的生物学缺陷,从而彻底实现镉污染土壤修复的高效、稳定、绿色是研究的主要方向。 《棉秆炭对镉污染土壤的修复效果_周建斌》 采用盆栽方法,研究了棉秆炭对镉污染土壤的修复效果及对镉污染土壤上小白菜(Brassica chinensis)镉吸收的影响。结果表明:以微孔为主的棉秆炭能够通过吸附或共沉淀作用降低土壤中镉的生物有效性。在轻度镉污染时,棉秆炭处理土壤对镉的吸附速率较快,随着镉污染程度的增加,吸附速率逐渐减慢,吸附量逐渐增加。棉秆炭能够明显降低镉污染土壤上小白菜可食部和根部的镉积累量,可食部镉质量分数降低49.43%~68.29 %,根部降低64.14%~77.66 %,说明棉秆炭具有修复土壤镉污染,降低蔬菜镉含量的作用,可提高蔬菜品质。

镉污染土地分布

南京市矿山分布: 1)江宁区汤山、麒麟、上坊、淳化、云台山(硫 铁矿); 2)下关区幕府山(白云石(镁矿)); 3)雨花台区梅山铁矿采空区; 4)栖霞区龙王山-桂山一带; 5)浦口区珍珠泉风景区; 6)六合区马鞍、瓜埠、冶山、八百桥; 7)溧水县爱景山; 8)南京市聚宝山硫铁矿床; 9)牛首山铁矿; 10)吉山铁矿; 11)凤凰山铁矿; 12)溧水锶矿 13)六合区冶山铁矿 14)江苏高淳溧阳地区矿产 15)江苏江宁-溧水地区矿产(铅、锌矿) 16)宁镇地区有色金属矿床(铁、铜) 17)江苏盱眙地区矿产 18)苏州吴宅矿区(铅、锌矿)

南京市有色金属冶炼厂 南京广源有色金属冶炼厂(地址:江苏省南京市江宁区胜太路胜利新村13号)(冶金矿产) 南京市溧水湖东有色金属冶炼厂(江苏省南京市溧水县和凤乌飞塘)(废铝铜冶炼铝锌等铸造加工) 江宁县陶吴有色金属冶炼厂(江苏省南京市陶吴镇钟村) 南京振泰源金属制品厂(江苏省南京市浦口区宁六路18号)

江苏省冶金研究所(江苏省南京市大光路28号) 南京奥冶合金厂(江苏省南京市江宁区陶吴镇) 南京市电镀厂 南京宁联表面处理有限公司(表面处理电镀)(南京市栖霞区靖安镇联盟村罗二路) 南京电镀加工厂(南京市浦口区西葛村) 南京雨花电镀厂(江苏南京市秦淮区饮虹园25号) 南京市碱性电池厂 南京舟海蓄电池有限公司(江苏省南京市高力汽配科技城2幢146号) 南京电池厂(江苏省南京市弓箭坊社区居民委员) 南京新奇能节能科技有限公司(秦淮区中华门小百花巷48号) 南京风帆蓄电池厂(江苏.南京.江苏南京市南京市黑龙江路32号) 南京本盛电池有限公司(南京江宁滨江经济开发区翔凤路18号区) 苏州南方钜大电池有限公司(中国江苏苏州金陵东路娄上街16号) 无锡市诺雷电池有限公司(无锡市前洲镇堰玉中路10号(前洲镇政府对面))扬州钜大电池科技有限公司(江苏省扬州市新集镇工业集中区8号) 燕子矶的“小南化”,含有58种挥发性有机物、89种半挥发性有机物、13种重金属,污染最严重的地方达到了10米深。(南京市燕子矶地区占地约14平方千米,是南京市传统老工业集中地,曾经密 集分布了66家化工企业,其中最大的为“小南化”,占地700亩。2005年,“小南化”与南化公司合并后迁至南京市江北,新建了10多套具有国际国内先进水平的新装置。2011年4月,燕子矶地区51家小化工企业全部关停。去年底,15家大化工企业全面停产、退城入园。) 金陵石化及周边地区、大厂地区、梅山钢铁及周边地区和长江二桥至 三桥沿岸地区(含八卦洲)四大片区也是南京重要的工业区域。这四大

我国土壤中镉污染的研究进展

我国土壤中镉污染的研究进展 摘要:在大量研究资料的基础上,对目前受关注程度较高的镉(Cd)污染进行了概述,简要分析了国内土壤Cd污染状况;并对土壤重金属污染的一般治理方法进行了论述,在此基础上对生态修复理论进行了探讨。 关键词:土壤;镉污染;修复方法;生态修复 1 引言 当今世界环境污染问题已成为全世界最受关注的问题之一,而土壤中重金属的污染已是全球面临的重大环境污染之一。土壤重金属因其特有的生物的毒性和已积累性,对生态系统和人类的健康已构成严重的威胁,其中重金属镉更易被农作物吸收和积累,并通过食物链富集,进而对农产品品质安全和人类健康安全构成威胁。农产品质量不仅关系到城乡居民健康、营养与安全,而且关系到为我国农业与食品的国际竞争力。据研究表明我国农田土壤中的重金属含量持续增加,蔬菜地土壤受重金属的污染日益严重胡超[1]。 目前针对土壤重金属污染的治理,以修复被污染土壤为目的的技术体系主要有:①农业生态工程措施,即在被污染的土壤上种植不进入食物链的植物,或者栽植观赏苗木、铺设草皮等;②土壤改良措施,包括排土、客土、淋洗、增加土壤有机物、施加土壤改良剂等;③现代物理化学方法,如污染土壤固化、玻璃化、热处理;④生物修复(净化),即利用特殊植物或微生物体系清除土壤和水体中的污染物或降低污染物的毒性,使受污环境得到恢复。这些治理途径都有各自的优点和不足。利用客土、淋洗等各种物理、化学方法进行重金属污染土壤修复耗能大,操作费用高,对环境存在一定的二次污染性。而相应的利用生物修复技术则成本低、回收和处理富集重金属的植物较为容易,且在清理土壤重金属污染物的同时,可清除土壤周围大气和水体中的污染物,有较高的环境美化价值,有利于生态环境改善[2]。自20世纪90年代以来,植物修复技术已成为环境污染治理研究领域的一个前沿课题。植物修复过程依赖于植物的能力从而吸收和代谢毒性较低的污染物。不同的植物对污染物的吸收、积累和降解能力不同。植物的生长率和生物量是决定了该种植物能否被选为植物修复的植物,以及它们对污染物有一定的承受力和生物积累,它们根区的深度,和它们潜在的蒸腾能力。用于植物修复的植物不仅要有积累,降解或挥发污染物,但也应该有在不同的条件下迅速成长的能力。 2 我国土壤中镉污染状况 随着工业迅猛发展,大量的重金属严重污染了农田。我国大多数城市近郊土壤都受到了

常见蔬菜中重金属铅_镉含量的测定(精)

生物灾害科学 2014, 37(1: 60-63 https://www.doczj.com/doc/8e1584931.html, Biological Disaster Science, V ol. 37, No. 1, 2014 swzhkx@https://www.doczj.com/doc/8e1584931.html, 收稿日期:2013-11-19 作者简介:徐红颖,女,实验师,主要从事分析化学实验工作,E-mail: xuhongying2000@https://www.doczj.com/doc/8e1584931.html,。 DOI :10.3969/j.issn.2095-3704.2014.01.011 常见蔬菜中重金属铅、镉含量的测定 徐红颖1,包玉龙2,王玉兰1 (1. 内蒙古化工职业学院,内蒙古呼和浩特 010010;2. 内蒙古疾病控制中心,内蒙古呼和浩特 010010) 摘要:通过对呼和浩特市主要大型超市的25种蔬菜75个样品中重金属Pb 、Cd 的含量进行测定,以期探明铅,镉两种重金属元素在蔬菜中的含量及分布规律。本试验采用石墨炉原子吸收光谱法测定样品的铅,镉含量。试验结果表明:不同蔬菜有不同程度的超标现象,其中超标最严重的为架豆,铅含量超过国标15倍,超标率100%,镉含量超标7倍之多,超标率33.3%,韭菜中的铅含量超标5倍多,超标率100%。试验结论:不同种类的蔬菜对相同的重金属元素以及相同的蔬菜对不同重金属元素富集吸收都存在明显的差异性;不同产地的蔬菜对重金属元素的富集吸收也存在差异性。 关键词:蔬菜;铅、镉含量;超标率;富集吸收;差异性 中图分类号:TS255.7 文献标志码:A 文章编号:2095-3704(2014)01-0060-04 Determination of Contents of Lead and Cadmium in Common Vegetables

土壤镉污染现状及其治理措施

土壤镉污染现状及其治理措施 发表时间:2019-02-27T11:10:35.630Z 来源:《防护工程》2018年第33期作者:贾琳琳 [导读] 目前,土壤污染问题日趋严重,其中土壤重金属污染由于较难察觉。 河北水文工程地质勘察院河北省石家庄市 050000 摘要:镉是一种有毒有害重金属,易在食物链中积累后进入人体,严重危害人类健康。20世纪初因食用镉污染大米,日本大面积爆发“痛痛病”,有关镉污染及防治研究引起全世界关注。本文综合国内外有关文献,对近年来有关研究工作进行了综述,以期推动镉污染防治的进一步发展。 关键词:土壤镉污染;现状;治理措施 引言:目前,土壤污染问题日趋严重,其中土壤重金属污染由于较难察觉,在物质循环和能量循环中难以分解,容易蓄积在土壤中,导致作物减产,并通过植物的根系吸收进入植物体内,再经过食物链的传递和富集而危害人体健康。土壤重金属污染以铅(P)和镉(Cd)为主,镉是生物生长发育过程的非必需元素,是自然界中对动植物和人体危害性最大的重金属种类之一。因此,分析我国土壤镉污染现状、区域和来源,以及治理土壤镉污染的各种修复技术,对了解我国镉污染现状及解决土壤镉污染引发的粮食安全问题具有重要意义。 1土壤中镉污染的现状 土壤作为开放的缓冲动力学体系,在与周围的环境进行物质和能量的交换过程中,不可避免地会有外源镉进入这个体系。镉对土壤的主要污染途径是工业废渣、废气中镉的扩散、沉降、累积,含镉废水灌溉农田,以及含镉农药、磷肥的大量施用。外来镉多富集在土壤的表层。在沈阳张士灌区土壤中,经污灌进入土壤中的镉的56.33%累积于土壤的表层,去表土15~30cm,可使稻米中的镉下降50%。我国有关农田镉污染的调查工作是20世纪70年代中、后期开始的,但至今未见镉污染总体状况的资料报道。何电源等在1987~1990年间对湖南省的农田污染状况进行了调查,结果发现,农田镉污染主要来源与工矿企业排放的废气和废水,在各类镉污染农田中5%~10%的面积减产严重。值得注意的是,我国镉污染多数是由于引用工业污水灌溉造成的。目前,我国污灌农田已扩大到1.4×107hm2,由于污灌不当对6.3×107hm2农田造成不同程度的污染,其中镉污染耕地1.3×104hm2,涉及11个省市25个地区,每年生产镉米(是指镉含量超过1mg/kg 的糙米,长期食用会引起骨痛病,因而禁止食用)5.0×107kg。如沈阳市张士灌区因污灌使2533hm2农田遭受镉污染(土壤镉含量≥1. 0mg/kg),其中严重污染面积(可能产生的稻米镉含量≥1.0mg/kg的农田)占13%;江西大余县污灌引起的镉污染面积为5500hm2,其中严重污染面积占12%。另外,土壤中的作物受镉污染导致“镉米”的地区还有:上海的沙川灌区、广东的广州和韶关地区、广西的阳朔、湖南的衡阳等。在日本,受镉污染的农田有472125hm2,占重金属污染总面积的82%。 2土壤镉污染的治理方法 2.1物理方法 镉污染土壤的物理修复方法主要有排土、客土、深耕翻土等传统物理方法以及电修复技术、洗土法等。客土法就是将污染土壤铲除,换入未污染的土壤,去表土法就是将污染的表土移去等。传统的物理修复方法治理镉污染效果非常明显,如吴燕玉等在张士灌区调查时发现去除表层土可使稻米中镉含量降低50%。然而,这种方法需要耗费大量资金、人力物力,且移除的污染土壤又容易引起二次污染,因此难以在大面积治理上推广。电修复技术,是指在土壤外加一个直流电场,土壤重金属在电解、扩散、电渗、电泳等作用下流向土壤中的某个电极处,并通过工程收集系统收集起来进行处理的治理方法。胡宏韬等研究发现,当试验电压为0.5W/cm时,阳极附近土壤中镉的去除效率达到75.1%;淋滤法和洗土法是运用特定试剂与土壤重金属离子作用,然后从提取液中回收重金属,并循环利用提取液。据报道,美国曾应用淋滤法和洗土法成功地治理了包括镉在内的8种重金属,治理了2.0×104t污染的土壤,且重金属得到了回收和利用,而且整个治理过程中没有产生二次污染。 2.2化学方法 化学法治理土壤污染是指土壤中重金属镉可以通过化学反应来减少或降低。可以用化学溶液把镉从土壤中淋洗掉,降低土壤中镉含量。也可加入特定的络合剂,通过离子交换、吸附、沉淀等改变镉在土壤中的存在形态,生成沉淀物,大大减少作物对它的吸收。环保性有机肥具有大量的比表面积和官能团,在改善土壤酸碱性、增加土壤肥力的同时,还可促进土壤中重金属离子形成络合物,从而增加土壤对重金属的吸附能力,提高土壤对重金属的缓冲性,进而减少植物对其吸收的风险,阻止它进入食物链。镉的活性还受土壤酸碱性的影响,在酸性土壤中施用碱性改良剂,如石灰、碱性煤渣、钙镁磷肥、草炭、粉煤灰等,土壤pH值明显升高,一方面增加土壤表面负电荷对Cd吸附,另一方面可将Cd2+水解生成CdOH+,而CdOH+在土壤吸附点上的亲和力明显高于Cd2+,同时生成CdCO3沉淀,使其活性逐渐降低,进而有效降低作物对土壤镉的吸收。 2.3生物方法 生物治理是指利用生物的某些习性来适应、抑制和改良镉污染。主要有:①动物治理:利用土壤中的某些低等动物蚯蚓、鼠类等吸收土壤中的镉。②微生物治理:利用土壤中的某些微生物对镉产生吸收、沉淀、氧化和还原等作用,降低土壤中镉形成难溶磷酸盐;原核生物(细菌、放线茵)比真核生物(真菌)对镉更敏感,格兰氏阳性菌可吸收镉。③植物治理:利用某些植物能忍耐和超量积累某种重金属的特性来清除土壤中的镉;超积累植物目前已发现400多种,可吸收积累大量的镉,超积累植物积累镉的含量一般在0.1%以上;印度芥菜(Brassicajuncea)吸收镉为200mg/kg时出现黄化现象,并对镉富集为52倍;英国的高山莹属类等,可吸收高浓度的镉等。生物治理措施的优点是实施较简便、投资较少和对环境破坏小,缺点是治理效果不显著。 结束语 土壤镉污染问题是全球关注的环境热点问题之一,在亚洲镉污染尤其严重。经过大量专家的实验研究,已经找到许多方法调节土壤性能,减少作物对镉的吸附作用,如采取物理法、化学法和生物法等治理土壤镉污染问题。这些措施虽然已经比较成熟,但依然存在很多不确定因素,如大范围推广的时间成本、经济成本问题。土壤重金属污染防治不仅需要科学技术,更重要的是需要全人类、全社会的共同关注,一旦发现土壤被污染,各部门要密切配合,提出切实可行的治理方案。在研究土壤污染防控措施时,应根据镉污染物性质(浓度、种

改良剂对苎麻修复镉_铅污染土壤的影响_孟桂元

中国农学通报2012,28(02):273-277 Chinese Agricultural Science Bulletin 基金项目:湖南省环境保护厅重点项目“苎麻对重金属矿区废弃地生态修复效应研究”(3360901);湖南省教育厅项目“苎麻对重金属吸收累积特征及胁迫响应研究”(10C0828);院人才引进科技资助项目“苎麻对土壤重金属锑、镉污染的抗性及其修复潜力研究”(10RC108)。 第一作者简介:孟桂元,男,1977年出生,湖南新邵人,助理研究员,博士,研究方向为环境保护与植物生理生态。通信地址:417000湖南省娄底市湖南人文科技学院农科所,E-mail :meng_guiyuan@https://www.doczj.com/doc/8e1584931.html, 。 通讯作者:柏连阳,男,1967年出生,湖南祁阳人,教授,博士,研究方向为植物保护技术。通信地址:417000湖南省娄底市湖南人文科技学院农科所,E-mail :bly8253@https://www.doczj.com/doc/8e1584931.html, 。 收稿日期:2011-10-12,修回日期:2011-12-08。 改良剂对苎麻修复镉、铅污染土壤的影响 孟桂元1,周静1,邬腊梅1,柏连阳1,刘杰2,罗育才1 (1湖南人文科技学院,湖南娄底417000;2湖南省农科院土壤肥料研究所,长沙410125) 摘要:为了探明不同修复措施下苎麻对重金属污染土壤的修复效果,通过盆栽试验研究了镉、铅复合污 染土壤施加有机肥、石灰和海泡石等3种改良剂对苎麻生物量、叶绿素及重金属镉、铅积累特性的影响。结果表明,不同改良剂及其组合处理,都能促进叶绿素含量及a/b 值增加,改善光合作用以致生物量显著增多,以3种改良剂组合处理最佳,有机肥及其与海泡石组合稍次。不同修复措施下苎麻根系和地上部镉、铅积累浓度均明显减少,分别以单施石灰和海泡石处理减幅最多,二者组合处理降幅稍次,单施有机肥处理降幅最少。改良剂处理均能促进苎麻转运系数增加,但增幅不明显。综合而言,以施加有机肥及其与石灰、海泡石组合处理效果较佳,能有效降低污染土壤中有效镉、铅,改善土壤理化性能,促进苎麻生长,具有较理想植物修复效果。关键词:改良剂;苎麻;镉;铅;植物修复中图分类号:S563.1,S153文献标志码:A 论文编号:2011-2915Effect of Different Amendments Substances on Soil Restoration of Cadmium,Lead Pollution in Ramie Meng Guiyuan 1,Zhou Jing 1,Wu Lamei 1,Bai Lianyang 1,Liu Jie 2,Luo Yucai 1 (1Hunan Institute of Humanities,Science and Technology ,Loudi Hunan 417000; 2 Soil and Fertilizer Research Institute,Hunan Academy of Agricultural Sciences ,Changsha 410125) Abstract:In order to investigate the restoration effect of ramie on heavy metals contaminated soils under different repair measures,a pot experiment was conducted to observe the effect of three amendment substances (organic compound fertilizer,lime and sepiolite)on biomass,chlorophyll and heavy metals cadmium and lead accumulation characteristics of ramie (Boehmeria nivea )in soils contaminated with cadmium and lead.The results showed that different amendment substances and their combination treatment could increase the chlorophyll content and a/b ratio,improve the photosynthesis,and result in a significant increase in biomass.The combination treatment of three amendments accumulated the maximum biomass,organic fertilizer and its combination with sepiolite slightly times.The accumulation levels of cadmium,lead in roots and shoots in ramie significantly reduced under different applications.Single application of lime and sepiolite processing reduced largely,both combination treatments lesser decreased,declined in at least of single organic fertilizer processing.Different modifiers could promote the raise of ramie transfer coefficient,but the increase in amplitude was not obvious.In general,single application of organic fertilizer and its combination with lime and sepiolite had better results,which could effectively reduce the content of cadmium and lead in contaminated soil,improve soil physical and chemical properties,promote the growth of ramie,and have an ideal effect of plant restoration. Key words:amendment substances;ramie (Boehmeria nivea );Cd;Pb;plant restoration

土壤有效态铅和镉的测定-DTPA浸提法

1.适用范围 本规程适用于所有类型的土壤、沉积物有效态铅(Pb)、镉(Cd)的测定。 2.测试原理 用DTPA(二乙三胺五乙酸)提取剂浸提出土壤中铅和镉。用火焰原子吸收分光光度计上机分析。 3.仪器设备 天平(精确至)。 水浴恒温振荡器。 离心管:100mL聚乙烯离心管、50mLPP消解管。 瓶口移液器:符合《JJG 646-2006 移液器检定规程》计量性能要求; 原子吸收分光光度计或等同仪器。 一般实验室常用仪器和设备,玻璃容器需符合国家A级标准。 4.试剂 除非另有说明,分析时均用符合国家标准的分析纯试剂,实验用水为当天新制备的去离子水或等同纯度的水。 一级水,文中所说水均指一级水。 )= g/mL,优级纯。 硝酸:ρ(HNO 3 盐酸:ρ(HCl)= g/mL,优级纯。 硝酸溶液(体积分数为3%):用硝酸()配制。 盐酸溶液(6mol/L):用盐酸()配制。 镉标准储备液,为国家有证标准物质。 铬标准储备液,为国家有证标准物质。 铅标准中间液:精确吸取 1000mg/L的标准储备液于50mL容量瓶中,加入硝酸,用一级水定容至50mL,混匀,置于4℃冰箱保存。此溶液铅浓度为100mg/L。保存期限2年。 镉标准中间液:精确吸取 100mg/L的标准储备液于50mL容量瓶中,加入硝酸,用一级水定容至50mL,混匀,置于4℃冰箱保存。此溶液镉浓度为10mg/L。保存期限1年。 DTPA浸提剂(L TEL(三乙醇胺)LCaCl ):称取溶于()TEA和少量水中,再将 2

氯化钙(CaCl )溶于水中,加水约900mL,用6mol/L盐酸()调节pH至±(每 2 升提取剂需加6mol/L盐酸溶液约)pH值需严格控制,最后用水定容至1L,贮存于塑料瓶中。 5.分析测试 前处理 称取±过20目筛的样品于100mL聚乙烯离心管中,加入25mL pH=±的DTPA 浸提液(注意质控样品(K-111)根据证书加入, 在25±2℃(温度需严格控制)180r/min的水平振荡器上振荡两小时。取下干过滤(用快速定性滤纸过滤),弃去初滤液5mL,剩下的全部过滤至50mLPP消解管中。 校准曲线 用铅的中间液浓度,配制铅的工作曲线浓度为 mg/L, mg/L,L, mg/L, mg/L 和L。 用镉的中间液浓度,配制镉的工作曲线浓度为 mg/L, mg/L,L, mg/L, mg/L 和L。 仪器参考条件 表1 日立Za-3000工作条件 注1:除表中参数外,其他参数如无意外,不需要进行调整。 注2:该仪器需要手动进行燃烧器高度的调整。 上机测定 上机前,将仪器预热半个小时以上,仪器调节最佳工作条件,测定标准系列各点吸光值(校准曲线是减去标准空白后吸光值对浓度绘制的校准曲线),然后依次测定样品的空白、试样的吸光值。 6.数据处理 土壤样品有效态镉、铅含量以质量浓度计,数值以毫克每千克(mg/kg)表示,按下式计算:

土壤有机质对镉污染土壤修复的影响_宋波

第46卷第4期土壤通报Vol . 46 , No . 4 2015 年 8 月Chinese Journal of Soil Science Aug . , 2015 土壤有机质对镉污染土壤修复的影响 宋波1,2,曾炜铨 1 (1. 桂林理工大学环境科学与工程学院,广西桂林 541004;2. 广西环境污染控制理论与技术重点实验室,广西桂林 541004) 摘要:镉是生物非必需具生物毒性元素,有机质作为修复镉污染土壤的重要改良剂之一而备受关注。土壤有机质通过对土壤理化性质、对镉的吸附-解析、络合作用、生物有效性作用影响镉污染土壤修复效果。主要阐述了土壤有机质对镉污染土壤修复的影响作用机制,探讨了有机质的适用条件、影响因子,分析了工程应用过程存在的问题,以期为重金属污染土壤修复技术研究提供新的思路。 关键词:有机质;镉;修复;吸附 中图分类号:X53文献标识码:A文章编号:0564- 3945(2015)01- 1018- 07 宋波,曾炜铨.土壤有机质对镉污染土壤修复的影响[J].土壤通报,2015,46(4):1018- 1024SONG Bo, ZENG Wei- quan. Effects of Organic Matter on the Remediation of Cadmium- Contaminated Soil- A Review[J]. Chinese Journal of Soil Science, 2015, 46(4): 1018- 1024 在1980年中国农业环境报告中,我国镉污染农田面积达到9333 hm2,超过10000 hm2土壤中镉含量范围为 1 ~ 10 mg kg- 1,远远超过了国家土壤环境二级质量标准限定值0.3 mg kg- 1[1, 2]。镉是一种有毒痕量元素[3],在联合国环境规划署和美国国家环境保护局(OEPA)优先污染物名单排名中分别列为首位、第六位[4, 5]。镉在土壤中蓄积性强、迁移能力强[6],能影响深层土壤。土壤镉污染主要来源于矿业冶炼、工业废水及废弃物排放、含镉电镀材料与颜料的生产和使用。土壤镉进入人体的途径主要有三种方式[7]:(1)食物摄入;(2)皮 肤接触;(3)吸入大气中含镉颗粒,而土壤镉主要通过食物摄入威胁人体健康[8]。镉在人体中的半衰期长达20~40 年,可引发“骨痛病”和肾损害等症状,联合国粮农组织和世界卫生组织(FAO/WHO)建议正常成人每天摄镉量为59 ~ 71μg[9]。可见土壤镉污染问题极为严重,一旦土壤出现累积镉趋势,势必影响土壤微生物新陈代谢机制[10],毒害农作物的生长,潜在威胁人体健康。随着城乡居民对生活健康质量安全性问题的理解 日益增强,对土壤质量安全问题更加重视。因此,如何修复镉污染土壤及其影响因子等问题备受国内外学者们的关注[11~13]。 重金属污染土壤的处置是一项耗资巨大而又艰巨的任务,为提高重金属污染土壤的修复效果,使用范围较为广泛的土壤改良剂主要包括有机类、无机类等材料[14~16],其中,因有机质与土壤镉存在一定相关关系,对镉的亲电性较强[17, 18],能够定量地测定土壤镉含量,又对镉污染土壤修复影响效果最佳及经济高效等优点而备受广泛关注与应用。目前能够系统介绍有机质对镉污染土壤的影响机理及其适用条件、影响因子的文献较少,鉴于此,本文通过相关文献整理、工作经验等途径系统地概述了有机质对镉污染土壤的影响机理、影响因子,评述了有机质在实际应用中存在的问题及展望。 1 土壤有机质的来源及组分 土壤有机质泛指土壤中主要来源于生命的物质,包括腐殖质、生物碳、可溶性碳和可氧化碳等。不同有 机质来源类型对镉在土壤中的生物有效性影响存在差异,按其来源可分为外源有机质与内源有机质两类:外源有机质主要指通过施肥、堆肥等方式获取的含有较多有机质的有机物料(如猪、鸡粪等粪便或稻草等植物残体);内源有机质主要是来自于土壤里微生物新陈代谢产物或动植物残体的腐化分泌物等,主要分泌产物为胡敏酸、胡敏素等。不同来源的有机质对镉的吸附- 解析等作用影响各不相同,本文分别以表1中罗列的有机质来源作为关键词通过中国知网、Science direct 等数据库检索出国内外具有影响镉污染土壤修复作用的有机质及其应用方面的文献,大多数含有机质的材料都能显著地提高农作物的产量,降低镉在土壤中的生物有效性和可迁移性,而污泥、水稻等秸秆等含有机质材料可能是由于其对土壤镉的络合作用,促进了土 收稿日期:2014- 12- 14;修订日期:2015- 2- 11 基金项目:国家自然科学基金(41161056)、广西“八桂学者”建设工程专项经费和广西自然科学基金重大项目(2013GXNSFEA053002)资助

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