土壤有机质对镉污染土壤修复的影响_宋波
改良剂对农田土壤重金属镉修复的研究进展

改良剂对农田土壤重金属镉修复的研究进展改良剂对土壤重金属镉的吸附和固定具有显著效果。
研究表明,加入改良剂可以提高土壤对重金属镉的吸附能力,减少镉元素的迁移和溶解度。
常用的改良剂包括石灰、有机肥料、粘土等。
石灰可以提高土壤的pH值,增加土壤阳离子交换量,从而促进镉离子的吸附和固定。
有机肥料中的有机物质可以形成稳定的土壤有机质-镉络合物,降低镉元素的毒性。
粘土具有高比表面积和丰富的功能基团,能够吸附和固定重金属镉。
改良剂对土壤重金属镉的迁移和转化具有调控作用。
一些研究发现,改良剂可以改变土壤中镉元素的形态分布,降低镉元素的迁移性和生物有效性。
加入磷肥可以与土壤中的镉元素形成难溶的磷酸盐镉沉淀,从而降低镉元素的生物有效性。
改良剂还可以调节土壤微生物活性,促进土壤中镉元素的微生物转化和积累。
改良剂还可以促进植物对土壤重金属镉的吸收和转移。
研究表明,适量添加改良剂可以改善植物根际土壤环境,增加土壤中镉元素的可利用性,从而提高植物对镉的吸收能力。
一些改良剂中的有机物质还可以与植物根系形成络合物,降低镉元素的毒性。
改良剂还可以调节植物的根系生长和根表面积,增加植物对土壤中镉元素的吸收面积。
改良剂对土壤重金属镉的修复效果受到多种因素的影响。
如改良剂的种类和用量、土壤性质、环境条件等。
未来的研究需要进一步探索不同改良剂对农田土壤镉修复效果的差异,以及改良剂与其他修复技术的联合应用。
改良剂对农田土壤重金属镉修复具有重要作用。
“吸附和固定重金属镉”、“调控重金属镉迁移和转化”以及“促进植物吸收和转移”是改良剂在镉修复中的主要作用机制。
未来的研究应进一步探索不同改良剂的适用性和效果,并结合其他修复技术,以提高土壤镉修复效果。
土壤质地、pH、有机质含量对镉存在形态的影响及其机理研究

的增大,土壤中镉可交换态含量显著降低;随着土壤pH的升高,土壤中镉可交换态含量总体呈降 低趋势;随着有机质含量的增大,土壤中镉可交换态含量显著降低。
关键词:镉;形态变化;土壤质地;pH;有机质
中图分 texture,pH and organic matter contents on the forms of cadmium and its mechanism
下,镉可交换态含量随时间的变化规律,旨在完善相 关土壤模拟实验并对镉污染土壤的治理提供理论 依据。
1材料与方法
1. 1供试土壤 取上海市奉贤区星辉农场的菜田耕层土壤(0〜
40 cm)进行调制,其原土质地为壤土。土壤去石块、 草木残体等杂质,对体形较大土块进行粉碎,最后混 匀处理,静置60 d,备用。原土的理化性质见表1*
土壤质地、pH、有机质含量对镉存在形态的 影响及其机理研究
叶俊文S金耀铭2,李兴杰S奥岩松1
(1.上海交通大学农业与生物学院,上海200240; 2.上海市青浦区金泽镇农业综合服务中心,上海201718)
摘 要:在不同土壤质地、pH、有机质含量条件下,研究镉可交换态含量随时间的变化规律 。结果
表明,镉添加进土壤后,经过40〜60 d可被土壤吸附和固定,并进入稳定状态。随着土壤粘粒占比
随着人类生活与生产方式的改变,土壤重金属 污染已成为危害人类健康的重要环境问题其 中,镉是一种对环境具有较大危害,并且对生物本身 而言是非必需的元素。它在环境中具有移动迅速, 化学活性和生物毒性强等特性,容易被植物吸收并 在植物体内累积,产生毒害作用,最终通过食物链进 入人体从而影响人类健康34)。在植物吸收和富集 镉的过程中,由于镉在土壤中的存在形态不同,植物
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上海交通大学学报(农业科学版)
一种应用高镉积累水稻移除土壤镉的修复方法

一种应用高镉积累水稻移除土壤镉的修复方法摘要土壤镉污染对环境和人类健康带来了严重的威胁。
本文介绍了一种利用高镉积累水稻植物来移除土壤中镉的修复方法。
该方法通过选择适合生长在镉污染土壤中的水稻品种,并通过优化土壤环境和种植管理措施,促进水稻对土壤中镉的吸收和转运。
实验结果表明,该修复方法能够显著降低土壤镉含量,并在实践中取得了良好的应用效果。
1. 引言土壤镉污染是当今全球面临的重要环境问题之一。
长期的工业排放、农业使用和废弃物处理等活动导致了土壤中镉含量的积累,给环境和人类健康带来了严重威胁。
因此,寻找有效的土壤修复方法成为了迫切需要解决的问题。
水稻作为世界上最主要的粮食作物之一,在土壤修复领域具有潜在的应用前景。
近年来,一些高镉积累水稻品种被发现可以在镉污染土壤中生长,并且对土壤中的镉具有较强的吸收和转运能力。
利用这些水稻品种进行土壤修复,可能是一种可行的解决方案。
2. 高镉积累水稻品种筛选在利用高镉积累水稻进行土壤修复时,首先需要筛选适合生长在镉污染土壤中的水稻品种。
这些品种应具有以下特点:•耐镉性强:能够在高镉含量的土壤中正常生长和发育。
•高吸收能力:具有较强的吸收土壤中镉的能力。
•高转运能力:能够将吸收的镉有效转运到地上部分,减少土壤中镉的累积。
通过大量的品种鉴定和筛选,已经发现了一些优良的高镉积累水稻品种,如品种A和品种B。
这些品种具备较高的镉积累能力,适合用于土壤修复实践。
3. 优化土壤环境为了最大限度地促进水稻对土壤中镉的吸收和转运,需要优化土壤环境,为水稻的生长提供良好的条件。
3.1 土壤pH调节土壤pH对水稻吸收镉的影响非常重要。
在过酸或过碱的土壤条件下,水稻的吸收镉能力会降低。
因此,需要通过添加酸性或碱性物质来调节土壤pH,使其维持在适宜的范围内。
3.2 有机质施用有机质具有吸附性能,可以有效地减少土壤中镉的有效性。
通过施用有机肥料,可以增加土壤的有机质含量,提高土壤的保水能力和离子交换能力,进而减少土壤中镉的有效性和毒害性。
《2024年污水灌溉农田土壤镉污染研究进展》范文

《污水灌溉农田土壤镉污染研究进展》篇一摘要:本文着重讨论了近年来国内外污水灌溉农田所引起的土壤镉污染问题,综述了土壤镉污染的来源、现状、影响因素及防治措施,并对当前研究进展进行了系统性的总结和展望。
一、引言随着工业化和城市化的快速发展,污水灌溉已成为农田灌溉的重要方式之一。
然而,由于部分污水未经有效处理或处理不当,其中所含的重金属如镉等会进入农田土壤,对农田生态环境和农作物安全产生严重影响。
本文将重点探讨污水灌溉农田土壤镉污染的研究进展。
二、土壤镉污染的来源及现状镉是一种具有较强生物毒性的重金属元素,可通过食物链进入人体,对人体健康造成严重危害。
污水灌溉农田土壤镉污染主要来源于工业废水、生活污水和农业废水等。
其中,工业废水中含有大量的重金属元素,如电镀、电池、冶炼等行业的废水常含有较高的镉浓度。
生活污水中也含有一定量的镉,主要来源于洗涤剂、化妆品等的使用。
此外,农业活动如过度施肥、农药使用等也可能导致农田土壤镉污染。
目前,国内外众多地区的农田土壤均存在不同程度的镉污染问题。
尤其是在一些工业发达、人口密集的地区,土壤镉污染问题尤为严重。
三、影响因素及研究进展1. 影响因素:土壤镉污染受多种因素影响,包括污水水质、灌溉方式、土壤类型、气候条件等。
其中,污水中的镉浓度、灌溉频率和灌溉量是影响土壤镉含量的主要因素。
此外,土壤的pH 值、有机质含量、氧化还原条件等也会影响镉在土壤中的迁移、转化和生物有效性。
2. 研究进展:近年来,国内外学者在污水灌溉农田土壤镉污染方面取得了显著的研究进展。
一方面,通过对不同地区、不同类型农田的调查和监测,了解了土壤镉污染的现状和分布特征。
另一方面,针对影响土壤镉污染的各种因素,开展了大量的实验和研究,为制定有效的防治措施提供了理论依据。
四、防治措施及展望针对土壤镉污染问题,目前主要采取以下防治措施:一是加强污水处理和监管,确保污水达到排放标准后再进行灌溉;二是改进灌溉方式,采用滴灌、喷灌等节水灌溉方式,减少镉进入土壤的机会;三是采用农艺措施,如施用石灰、磷肥等,降低土壤中镉的生物有效性;四是进行土壤修复,如采用生物修复、化学修复等方法降低土壤中镉的含量。
基于土壤质量的改良剂修复镉污染稻田综合效果评价

基于土壤质量的改良剂修复镉污染稻田综合效果评价摘要:对受污染农田修复技术应用效果进行综合评价,在当前我国土壤污染管控与修复工作中尤为重要和紧迫。
本文针对自主研发的改良剂,在我国华南地区受镉污染的水稻种植区开展野外大田试验,重点围绕土壤环境、肥力和健康质量的变化,探索改良剂施用对土壤质量的影响;选择DTPA 浸提态Cd、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾、阳离子交换量(CEC)、糙米Cd 和稻谷产量构建指标体系,利用动态加权综合评价模型评判改良剂的修复效果。
结果表明:当改良剂施用量为6 000 kg·hm-2和7 500 kg·hm-2时,DTPA 浸提态Cd 含量分别减少10.5%和8.8%。
当改良剂用量为6 000 kg·hm-2时,有机质含量减小6.3%;改良剂没有显著影响碱解氮、有效磷和CEC 含量,但是显著提高了速效钾含量。
当改良剂用量为1 500 kg·hm-2时,糙米Cd 含量增加23.9%;当改良剂用量≥4 500 kg·hm-2时,糙米Cd 含量显著低于国家标准,且修复效率(RE)均超过40%。
当改良剂用量为4 500 kg·hm-2时,稻谷产量增加18.7%。
采用动态加权综合评价模型研究发现,当用量为6 000 kg·hm-2时,改良剂修复Cd 污染稻田的综合效果最佳。
结论:(1)改良剂施用会影响土壤的环境、肥力和健康质量。
重点围绕土壤环境(采用DTPA 浸提态Cd 含量评价)、肥力(采用有机质、碱解氮、有效磷、速效钾和CEC 含量评价)和健康质量(采用糙米Cd 含量评价)构建指标体系,同时运用动态加权综合评价模型,可以实现对改良剂修复Cd 污染稻田的综合效果评价。
(2)当用量为6 000 kg·hm-2时,改良剂修复Cd 污染稻田的综合效果最佳。
在后期改良剂的大范围应用及推广中,需要及时关注土壤有机质含量的变化情况,以维持农田土壤良好的生态服务功能。
土壤调理剂对重度镉污染土壤改良及农作物吸收累积镉的影响

土壤调理剂对重度镉污染土壤改良及农作物吸收累积镉的影响汪丹;周伟;张阳阳;王梦园【期刊名称】《安徽农业科学》【年(卷),期】2024(52)2【摘要】[目的]研究土壤调理剂对重度镉污染土壤改良及农作物吸收累积镉的影响。
[方法]利用恩施富硒高镉地区表层土壤作为盆栽供试土壤,以辣椒为供试作物,通过开展盆栽试验,研究9种土壤调理剂对辣椒生长、吸收积累镉以及土壤中镉形态变化的影响。
[结果]土壤调理剂的施用能明显降低辣椒果实中镉含量,降幅76.35%~90.27%,总体以T_(4)土壤调理剂(12.99%小麦秸秆生物炭+6.49%过磷酸钙+64.94%凹凸棒石+2.60%硅肥+12.99%贝壳粉)效果最佳。
添加生物炭比菜籽粕试验组提升土壤pH效果更好;土壤调理剂的施用能显著降低可交换态和碳酸盐结合态镉含量,且可以促使镉向农作物不可利用的铁锰结合态以及残渣态转变,同时提高了植物叶片的光合速率,促进了植株的生长。
辣椒果实镉含量与土壤中镉相关关系表明,辣椒在吸收土壤中水溶态镉的同时,也会对碳酸盐结合态镉进行吸收。
[结论]在恩施富硒高镉地区施用“12.99%小麦秸秆生物炭+6.49%过磷酸钙+64.94%凹凸棒石+2.60%硅肥+12.99%贝壳粉”组合的调理剂可有效降低农作物对镉的吸收。
高镉地区进行农作物安全种植不仅要降低能被植物直接利用的水溶态和离子交换态镉活性,还需降低具有潜在风险的碳酸盐结合态镉含量。
【总页数】4页(P73-76)【作者】汪丹;周伟;张阳阳;王梦园【作者单位】湖北省地质科学研究院(湖北省富硒产业研究院);湖北省硒生态环境效应检测中心【正文语种】中文【中图分类】X53【相关文献】1.矿物调理剂对稻田土壤镉形态和水稻镉吸收的影响2.生物炭复配调理剂对镉污染土壤性状和小白菜镉吸收及其生理特性的影响3.修复镉污染土壤的油菜品种的筛选及吸收累积特征研究——高积累镉油菜对土壤中难溶态镉的活化及吸收研究(Ⅱ)4.土壤调理剂对镉污染稻田土壤理化性质和水稻不同部位镉富集的影响因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
土壤调理剂对土壤镉含量及小麦镉积累的影响

土壤调理剂对土壤镉含量及小麦镉积累的影响作者:晁建立董彰李永革王喜民来源:《安徽农业科学》2023年第19期摘要为探究在镉(Cd)轻度污染农田中不同土壤改良剂对土壤镉的钝化效果及对冬小麦镉吸收及籽粒产量的影响,在许昌市建安区选择重金属镉污染的农田进行大田试验,通过添加不同土壤改良剂,比较了不同土壤改良剂处理对麦田土壤Cd生物有效性及对不同Cd积累吸收类型冬小麦品种籽粒Cd含量与产量的影响。
结果表明,施用土壤改良剂(复合微生物肥、重金属钝化剂、复合微生物肥+重金属钝化剂)均能降低土壤有效Cd含量,且能促使土壤Cd 可交换态和碳酸盐结合态向残渣态方向转移;还可降低小麦籽粒Cd含量,有利于通过协调产量构成因素实现增产,且不同土壤改良剂施用处理相比,均以复合微生物肥+重金属钝化剂复合处理效果最好。
因此,复合微生物肥和重金属钝化剂复合处理可作为豫中部镉轻度污染麦田土壤修复与小麦安全生产的栽培调控技术。
关键词微生物肥;重金属钝化剂;镉;冬小麦中图分类号 X173 文献标识码 A 文章编号 0517-6611(2023)19-0053-05doi:10.3969/j.issn.0517-6611.2023.19.011Effects of Soil Conditioners on Soil Cd Content and Cd Accumulation in WheatCHAO Jian-li1, DONG Zhang2, LI Yong-ge3 et al(1.Xuchang City Rural Energy Management Workstation, Xuchang, Henan 461000;2.Luohe Agriculture and Rural Bureau, Luohe, Henan 462000;3.Anyang City Agricultural Environment Monitoring Station, Anyang, Henan 455000)Abstract In order to investigate the effects of different soil amendments on the passivation of soil Cd and the effect on Cd uptake and seed yield of winter wheat in Cd-contaminated fields, we conducted field experiment in Jian’an District of Xuchang City, so as to compare the effects of different soil amendments on the biological effectiveness of soil Cd and on the accumulation and uptake of different types of winter wheat varieties by adding different soil amendments. The effects of different soil amendments on the bio-effectiveness of Cd in wheat fields and on the Cd accumulation and uptake of winter wheat varieties were compared. The results showed that the application of soil conditioners (compound microbial fertilizer, heavy metal passivator and compound microbial fertilizer + heavy metal passivator) could reduce the effective Cd content of soil and promote the transfer of soil Cd exchangeable and carbonate bound state to residue state; it could also reduce the Cd content of wheat seeds and help to achieve yield increase by coordinating the yield components. Cd content of wheat seeds was reduced by the compound microbial fertilizer + heavy metal passivator. Compared with the different soil conditioner treatments, the best results were obtained with the combination of microbial fertilizer + heavy metal passivator. Therefore, the combination of microbial fertilizer and heavy metal passivatorcould be used as a cultivation control technique for the remediation of lightly Cd-contaminated wheat fields and safe wheat production in central Henan.Key words Microbial fertilizer;Deactivator;Cadmium;Winter wheat随着我国工业的快速发展,由于保护不当,个别农业作物种植区出现废水、废渣和废气排放对空气、土壤及生态环境造成的重金属污染问题。
土壤有机质对镉污染土壤修复的影响

一、对于镉的基本概念理解镉(gé),英文cadmium,一般情况下地壳中物质与镉的比例为1000000:0.1~1000000:0.5。
镉的毒性较强,一旦形成污染不仅会降低土壤品质,还会通过各种渠道威胁人类健康。
被镉污染的空气和食物对人体危害严重,且在人体内代谢较慢,日本因镉中毒曾出现“痛痛病”,2019年7月23日,镉及镉化合物被列入有毒有害水污染物名录(第一批)。
所以,对于遭受到镉污染的土壤,必须采取有效修复措施加以减轻污染带来的诸多毒害影响,而实践发现,土壤中的有机质对于镉污染修复有着不可轻视的积极作用。
所以,现在世界各地相关科研人员都积极开展了土壤有机质对镉污染土壤修复的研究工作。
二、土壤有机质的来源土壤有机质一般来自自然界中生命体新陈代谢以及死亡,常见的有腐败物质、碳元素等。
据悉,不同有机质由于来源类型不同,对于土壤中的镉修复存在着差异影响,所以我们必须将有机质的来源进行分类,一般包括外源与内源有机质两种——外源有机质主要来源外界人类参与,如施肥、堆肥等,使土壤被动获取的有机物料,传统上常用的肥料来源于生物排泄物和植物腐化残体等;内源有机质主要指来自自然界之中,长来自自然界微生物的新陈代谢和野生动物、植物分泌物或者死后尸体等,其中富含胡敏酸和胡敏素等。
虽然外源有机质和内源有机质对土壤中镉的吸附、解析等影响不相同,但是通过数据监测可以知道绝大多数有机质材料都能够促使农作物产量提升,降低重金属,尤其镉在土壤中的副作用,而且淤泥、植物等含有的有机质材料还能对土壤镉产生络合作用,促进土壤中镉的解析,帮助镉淋出。
土壤有机质能够显著修复对重金属污染,其中包括溶解性有机质和颗粒态有机质。
一方面,水溶、碱溶、酸溶等可溶解有机质是效果最为显著的溶解有机质,皆能够直接作用于污染土壤,不需要再添加辅助工作,节省工作成本;另一方面,颗粒态有机质主要为粒径小于150微米的极微小颗粒态有机质,主要作用于提升土壤吸附能力,降低淋失效应。
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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4 期 宋 波等:土壤有机质对镉污染土壤修复的影响1019壤对镉的解析能力,导致土壤镉的淋出。
土壤有机质组分对重金属修复效果影响密切, 目前报道较多的土壤有机质主要是溶解性有机质( dissolved organic matter, DOM ) 和颗粒态有机质 ( particulate organic matter,POM )。
溶解性有机质是最为活跃部分, 包括水溶、酸溶、 碱溶等可溶解有机质, 能直接作用于土壤理化性质,影响重金属在土壤中的吸附 - 解析、螯合和络合等作用;颗粒态有机质主要为粒径较小( < 150 μm ) 的颗粒态有机质,能增加土壤对重金属的吸附,降低重金属在土壤中的淋失风险。
表 1 国内外土壤有机质对镉污染土壤的影响效果Table 1 Effects of organic matter on the remediation of cadmium- contaminated soil worldwide国内外土壤有机质在镉污染土壤中的应用有机质来源试验 评价方法修复效果、Applications of organic matter on the remedia-Source of organic matterMethodsEffects of remediationtion of cadmium- contaminated soil worldwide土壤吸附 - 解析试验降低水溶性态镉含量出处土壤国内 国外腐植酸盆栽试验降低糙米含镉量腐植酸污泥 盆栽试验 热力学平衡 增加镉含量、污泥有机物料 盆栽试验 、 热力学平衡 增加作物产量 降低镉含量 有机物料,水稻 、 小麦等秸秆 淹水培养 、 室内培养 促进镉溶出 增加可提取态 醋酸铵和 DTPA ) 水稻等秸秆, ( 生物炭盆栽试验 、 热力学平衡 增强土壤对镉的固持能力 降低有效镉含量生物炭,泥炭 盆栽试验 增加作物产量 降低镉含量泥炭,猪粪堆肥 室内培养 盆栽试验 降低水溶性态镉含量猪粪、 、升高土壤 pH ,显著降低有效态镉含量,提高鸡粪定位试验、盆栽试验鸡粪作物产量0 10 20 30 40数量 篇( )2 土壤有机质对镉污染土壤修复影响机制有机质与镉存在强烈的空间集群特征[19],能与镉通过离子交换、吸附、螯合、絮凝、沉淀等一系列反应,形成难溶的絮凝态物质, 对镉污染土壤修复影响机制可分为环境化学机制和生理生化机制两种。
前者主要是有机质通过改变土壤负电荷量、pH 值等土壤理化性质,以提高土壤对镉的吸附作用,降低土壤对镉的解析能力,使镉被吸附到土壤内部或表面,增强土壤对镉的固持能力;后者是土壤有机质络合土壤镉离子,或直接吸附土壤镉离子,形成稳定的金属螯合物,降低镉在土壤中的生物有效性和可迁移性, 达到固定土壤镉的目的。
其中,有机质对镉污染土壤修复的影响机制主要包括其对土壤理化性质、 对镉在土壤中稳定化与生物有效性等方面的影响。
2.1 土壤有机质对土壤理化性质的影响土 壤有机质通过改变土壤 pH 和 Eh , 促进有机碳、CEC 含量变化来改变土壤性质[20],改善土壤吸收性能,影响重金属的沉淀 - 溶解平衡[21]。
对于长期施用有机物料的土壤,重金属会向深层土壤迁移,这与土壤中有机质的溶解性和可迁移性密切相关, 土壤有机质除对土壤镉具有抑制作用外,还具有“ 激活”效应,这是导致土壤有效态镉含量大幅提高的主要机制。
相关研究表明,向土壤中添加含有机质材料后,通过降低根围土壤 pH ,形成可溶性含镉有机螯合物,并被东南景天[22, 23]吸收。
2.2 土壤有机质对镉稳定化过程的影响2.2.1 土壤有机质对镉的络合作用的影响 土壤有机质积能使镉从活性较高向活性较低的赋存形态转变,降低土壤镉的离子交换态和氧化结合态,增加镉的有机质结合态。
这是因为土壤有机质中含有大量的羧基、羟基、羰基等官能团,作为镉的载体与镉离子发生络合、配位反应,形成稳定的含镉有机螯合物,促进了镉在土壤中的生物有效性和可迁移性。
机碳源、菜籽饼和猪粪等有机物料的施用能够提高土壤中 DTPA- Cd浓度, 与水稻地上部生物量和重金属积累总量呈显著负相关[24]。
2.2.2 土壤有机质对镉的吸附 - 解析作用的影响有机质是影响土壤吸附外源镉的重要影响因子之一[25],相关文献表明, 土壤有机质决定土壤对镉吸附速率及吸附量,与土壤对镉的吸附率、土壤镉含量存在正相关关系[17, 26],能和重金属离子产生不同类型的反应[27, 28]。
有机质质量分数越大,对镉的吸附效果越好[29],相关研究表明不同类型土壤对镉离子的吸附能力大小为乌栅土 > 黄泥土 >> 红壤,与有机质含量大小基本一致[30],在添加同一种 DOM 的前提下,DOM 对 Cd 吸附的抑制作用均为赤红壤 > 水稻土 > 褐土[31],而在去除土壤有机质后,土壤对镉的吸附率均降低[32, 33],对镉的吸附行为具有明显的抑制作用, 这是因为有机质能通过提1020土壤通报第46卷高土壤有机碳的累积[31],改变土壤表面的负离子数量,在表面络合、沉淀、离子交换等作用下增加土壤对镉离子的吸附[14, 33, 34],形成稳定的重金属-颗粒态有机质复合体。
土壤有机质还能打破重金属离子在土壤中的沉淀-溶解平衡,分解土壤中的矿物,解析出重金属离子,这是因为土壤有机质溶解后与土壤中镉离子产生竞争,减少了土壤对镉离子的吸附点位数量,降低了土壤对镉离子的吸附能力,导致镉离子的淋出。
2.2.3 土壤有机质对镉生物有效性的影响土壤有机质会降低镉在土壤中的生物有效性。
土壤有机质通过提高土壤有机碳含量等方式,既能促进微生物增长[35],减轻镉对土壤微生物危害[36],又能降低镉对蜗牛的生物毒害[37],降低外源镉在土壤中的可迁移性和生物有效性[38]。
土壤有机质会促进植物对镉吸收、输送、贮存能力,这是因为土壤有机质中含有大量官能团,能与镉离子发生配位、络合等作用,形成稳定含镉有机螯合物,被植物根系细胞吸收、转运输送,积累在茎叶部,降低镉对植物的生物毒害,还能提高高粱的生物量,促进高粱植物对镉的根部固定[39]。