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湘中黑色页岩风化土壤稀土元素分布特征及环境风险评价
1
作者 吴能球 彭渤 +4 位作者 刘静 邬思成 谢淑容 胡弘桀 杨霞 《环境化学》 北大核心 2025年第5期1849-1863,共15页
稀土元素(REY,REEs+Y)是一种环境污染物.本研究利用电感耦合等离子质谱仪(ICPMS)对湘中地区下寒武统新鲜黑色页岩(FBS)、风化黑色页岩(WBS)和黑色页岩土壤(BSS)中稀土元素含量进行了分析,探讨黑色页岩风化土壤稀土元素活性特征及富集机... 稀土元素(REY,REEs+Y)是一种环境污染物.本研究利用电感耦合等离子质谱仪(ICPMS)对湘中地区下寒武统新鲜黑色页岩(FBS)、风化黑色页岩(WBS)和黑色页岩土壤(BSS)中稀土元素含量进行了分析,探讨黑色页岩风化土壤稀土元素活性特征及富集机制,评估黑色页岩发育土壤稀土元素污染程度及潜在生态风险.结果表明,湘中黑色页岩发育土壤稀土元素含量较高,稀土元素总量(ΣREY)为黑色页岩发育土壤(297.5 mg·kg^(−1))>风化黑色页岩(236.7 mg·kg^(−1))>新鲜黑色页岩(164.4 mg·kg^(−1)).北美页岩标准化配分模式为呈右倾分布的页岩型配分模式,表现为轻稀土富集((La/Sm)N、(La/Yb)N、(Gd/Yb)N的平均值均大于1).稀土元素质量迁移系数(τ)计算结果显示,相对于新鲜黑色页岩,风化黑色页岩及黑色页岩发育土壤τ值为-0.31—1.36、-0.38—0.30,大都大于0,说明黑色页岩风化过程稀土元素主要表现为次生富集,且中稀土富集程度更高.风化过程中原生稀土矿物的溶解及成土过程黏土矿物和有机质对稀土元素的强烈吸附是黑色页岩发育土壤富集稀土元素的重要原因.地累积指数及污染负荷指数评价结果显示,黑色页岩发育土壤稀土元素为轻度至中度污染,达到中度生态风险水平.此外,逐级提取实验结果显示,黑色页岩发育土壤中稀土元素主要以可交换/吸附/碳酸盐结合态(14.4%—50.8%)、活性有机态(17.7%—26.2%)及稳定有机质及硫化物结合态(14.6%—35.2%)的形式存在,其中潜在活性组分占比达64.7%,表现出较高的生物可利用性,应引起重视. 展开更多
关键词 黑色页岩发育土壤 稀土元素 污染特征及生态风险 湘中
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有机物料对镉污染酸性土壤伴矿景天修复效率的影响 被引量：8
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作者 邓月强 曹雪莹 +6 位作者 谭长银 孙丽娟 蔡润众 彭曦 柏佳 黄硕霈 周青 《农业环境科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第12期2762-2770,共9页
伴矿景天(Sedum plumbizincicola)是一种镉/锌(Cd/Zn)超积累植物,是Cd污染土壤吸取修复的理想植物。为提高伴矿景天(S.plumbizincicola)对Cd污染酸性土壤的修复效果,本研究以水稻秸秆、大豆秸秆、猪粪和水溶性有机肥4种有机物料为材料,... 伴矿景天(Sedum plumbizincicola)是一种镉/锌(Cd/Zn)超积累植物,是Cd污染土壤吸取修复的理想植物。为提高伴矿景天(S.plumbizincicola)对Cd污染酸性土壤的修复效果,本研究以水稻秸秆、大豆秸秆、猪粪和水溶性有机肥4种有机物料为材料,分别按土质量1%、3%的施用量施入Cd污染酸性农田土壤,研究了4种有机物料对伴矿景天Cd修复效率的影响。结果表明:施用有机物料可提高土壤pH值和土壤有机质、碱解N、有效P和速效K含量,有效改善供试土壤理化性质;有机物料对土壤有效态Cd含量的影响因有机物料种类和施用量而异,以3%水溶性有机肥处理效果最好,较对照提高了50.0%。与对照相比,施用有机物料显著促进了伴矿景天生长,地上部和根部生物量分别增加了1.08%~40.69%和4.17%~54.17%;水稻秸秆、大豆秸秆和水溶性有机肥处理伴矿景天地上部和根部Cd含量分别较对照增加了10.02%~64.91%和10.95%~45.78%。单一种植伴矿景天修复后土壤Cd去除率为27.6%;施用有机物料辅助修复,土壤Cd去除率可达29.8%~50.7%。因此,在Cd污染酸性土壤伴矿景天(S.plumbizincicola)修复中,可考虑水稻秸秆还田和施用水溶性有机肥来提升修复效率。 展开更多
关键词 有机物料 伴矿景天 植物修复 CD污染土壤 Cd有效性
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土壤pH和Cd全量对伴矿景天修复效率的影响 被引量：17
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作者 曹雪莹 谭长银 +3 位作者 谢雨呈 代兵 朱上游 王一志 《环境科学研究》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第9期1604-1612,共9页
修复效率是影响植物修复周期和技术推广的主要因素之一.采用不同pH和不同程度Cd污染农田土壤进行盆栽试验,其中,重度Cd污染土壤(简称“SKS处理”)中w(Cd)(Cd全量)高于GB15618—2018《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)》中... 修复效率是影响植物修复周期和技术推广的主要因素之一.采用不同pH和不同程度Cd污染农田土壤进行盆栽试验,其中,重度Cd污染土壤(简称“SKS处理”)中w(Cd)(Cd全量)高于GB15618—2018《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)》中的风险管控值,中度Cd污染土壤(通过人为调节并稳定其pH为3.97、4.97、6.03、6.90和7.93)中w(Cd)介于GB15618—2018风险筛选值和管控值之间,轻度Cd污染土壤(简称“YH处理”)中w(Cd)略高于GB15618—2018风险筛选值;比较修复前后不同pH和不同程度Cd污染对土壤Cd有效性、形态分配及w(Cd)的影响,并结合PCA(主成分分析)和Pearson相关性分析等方法深入研究影响植物修复效率的主控因素.结果表明:①与修复前相比,不同pH处理修复后土壤中w(有效态Cd)、w(弱酸提取态Cd)、w(可还原态Cd)、w(可氧化态Cd)和w(Cd)的减少量均随pH的降低而增加,土壤pH≤6.0时,伴矿景天修复效率显著高于土壤pH>6.0的处理(P<0.05).②修复后,轻度Cd污染土壤中w(Cd)降至GB15618—2018风险筛选值以下,中度Cd污染土壤pH≤6.0的处理中w(Cd)降至0.60mg/kg左右,而pH>6.0的处理中w(Cd)仍高于1.00mg/kg.③重度Cd污染土壤中w(有效态Cd)最高,其伴矿景天生物量与轻度Cd污染土壤处理无显著差异,w(Cd)达681.5mg/kg,但修复效率显著低于其他处理(P<0.05).综合PCA和Pearson相关性分析发现,影响伴矿景天修复效率的主控因素除土壤pH、Cd有效性和伴矿景天生物量外,伴矿景天的BCF(富集系数)对修复效率也具有重要作用.因此,伴矿景天更适用于弱酸性、中度Cd污染和轻度Cd污染土壤;而对碱性或重度Cd污染土壤进行植物修复时,可适当延长修复周期或联合修复以提高其修复效率. 展开更多
关键词 CD 伴矿景天 植物修复 污染程度 有效性
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3种有机酸对伴矿景天修复效率及土壤微生物数量的影响 被引量：17
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作者 柏佳 谭长银 +5 位作者 曹雪莹 周青 黄硕霈 彭曦 邓月强 孙丽娟 《水土保持学报》 CSCD 北大核心 2020年第2期318-324,共7页
伴矿景天(Sedumplumbizincicola)是一种Cd和Zn的超积累植物,常用于Cd污染土壤的植物修复。有机酸能够提高土壤重金属的有效性,促进植物对重金属的积累,对重金属污染土壤的植物修复效率具有强化作用,并对土壤微生物数量有重要影响。以河... 伴矿景天(Sedumplumbizincicola)是一种Cd和Zn的超积累植物,常用于Cd污染土壤的植物修复。有机酸能够提高土壤重金属的有效性,促进植物对重金属的积累,对重金属污染土壤的植物修复效率具有强化作用,并对土壤微生物数量有重要影响。以河潮土和红黄泥为供试土壤,探讨了乙二胺四乙酸(EDTA)、柠檬酸、草酸对伴矿景天修复效率和土壤微生物数量的影响。结果表明,有机酸能显著提高土壤有效态Cd含量,柠檬酸处理的效果最好,河潮土和红黄泥中有效态Cd含量较单种伴矿景天分别增加72.73%,12.99%(P<0.05);伴矿景天地上部Cd含量在河潮土和红黄泥中以EDTA处理最高,在河潮土和红黄泥中分别比单种伴矿景天增加99.24%和33.32%;与单种伴矿景天相比,添加有机酸处理河潮土和红黄泥中伴矿景天修复效率显著提高。添加有机酸比单种伴矿景天显著增加土壤中微生物数量,其中柠檬酸处理河潮土中细菌和真菌数量分别增加34.38%和68.42%(P<0.05),草酸处理红黄泥中放线菌数量增加150.00%。研究结果可为重金属污染土壤的植物强化修复提供理论支撑。 展开更多
关键词 有机酸 伴矿景天 植物修复 微生物数量 重金属有效性 水稻土
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利用植物提取液制备铁基纳米粒子及其在水污染处理中的研究进展 被引量：5
5
作者 张睿媛 王欣 +2 位作者 喻惠玲 彭渤 戴亚南 《环境化学》 CAS CSCD 北大核心 2022年第2期683-693,共11页
铁基纳米粒子(iron-b ased nanoparticles,Fe-NPs)具有高表面能和高反应活性,这使其在水体污染修复领域受到广泛关注.然而,运用传统物理法或化学法制备的Fe-NPs存在易团聚、成本高、生物毒理性较大等重要缺陷,故探寻出一种更加高效和绿... 铁基纳米粒子(iron-b ased nanoparticles,Fe-NPs)具有高表面能和高反应活性,这使其在水体污染修复领域受到广泛关注.然而,运用传统物理法或化学法制备的Fe-NPs存在易团聚、成本高、生物毒理性较大等重要缺陷,故探寻出一种更加高效和绿色的Fe-NPs制备方法非常必要.植物提取液中富含多酚、多糖等物质,其作为绿色还原剂与包裹剂制得的Fe-NPs在改善上述缺陷方面表现出重要潜力.本文旨在对采用植物提取液法制备Fe-NPs的国内外研究进展进行总结分析,阐明了该法制备Fe-NPs的机理、过程和影响因素,归纳了利用植物提取液制备Fe-NPs的高效辅助手段;讨论了Fe-NPs在水污染处理中的实际应用,并对其未来研究方向进行了展望,以期为绿色Fe-NPs的规模化应用提供理论基础和科学参考. 展开更多
关键词 铁基纳米粒子 植物提取液 生物还原 重金属 有机污染物
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不同土壤pH对红壤稻田镉形态及水稻镉积累的影响 被引量：32
6
作者 王一志 曹雪莹 +4 位作者 谭长银 黄道友 王腾飞 何其辉 梁玉峰 《湖南师范大学自然科学学报》 CAS 北大核心 2017年第1期10-16,共7页
通过盆栽试验,研究不同土壤pH(pH为4.0,5.0,6.0,7.0和8.0)对红壤稻田土壤Cd形态及水稻根、秸秆、稻壳和糙米Cd累积的影响.结果表明:(1)随着土壤pH的升高,土壤弱酸提取态Cd含量逐渐降低,由58.4%降低到28.7%.土壤残渣态Cd含量逐渐上升,由1... 通过盆栽试验,研究不同土壤pH(pH为4.0,5.0,6.0,7.0和8.0)对红壤稻田土壤Cd形态及水稻根、秸秆、稻壳和糙米Cd累积的影响.结果表明:(1)随着土壤pH的升高,土壤弱酸提取态Cd含量逐渐降低,由58.4%降低到28.7%.土壤残渣态Cd含量逐渐上升,由12.3%上升到35.5%.(2)调节土壤pH后,土壤Cd有效态含量随土壤pH的升高显著降低,与土壤pH 4.0的处理相比,土壤pH 8.0处理的有效态Cd含量下降了62.1%.(3)水稻不同部位Cd含量随土壤pH的升高呈下降趋势,与土壤pH 4.0的处理相比,土壤pH 6.0的水稻根、秸秆、稻壳分别下降了77.9%,66.5%和54.8%.试验条件下,综合考虑土壤pH、水稻籽粒重量及水稻不同部位Cd含量,南方红壤稻田土壤pH的调节参考值为6.0.研究结果可为我国南方Cd污染酸性土壤的修复和水稻安全生产提供参考依据. 展开更多
关键词 红壤稻田 盆栽试验 土壤酸碱性 镉
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有机肥及复配硫酸盐对土壤-水稻系统砷镉有效性的调控 被引量：14
7
作者 严露 林朝君 +3 位作者 王欣 彭渤 谭长银 章新平 《土壤学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第3期667-679,共13页
探索了有机肥(OF)及其与硫酸盐复配(SOF)对砷/镉(As/Cd)复合污染水稻土As/Cd水溶性、作物有效性和赋存形态转化的影响。结果表明,OF处理使土壤孔隙水As(Ⅲ)浓度在淹水前10周内下降明显,但使孔隙水Cd显著增加,使土壤固相As/Cd均向生物有... 探索了有机肥(OF)及其与硫酸盐复配(SOF)对砷/镉(As/Cd)复合污染水稻土As/Cd水溶性、作物有效性和赋存形态转化的影响。结果表明,OF处理使土壤孔隙水As(Ⅲ)浓度在淹水前10周内下降明显,但使孔隙水Cd显著增加,使土壤固相As/Cd均向生物有效性较高的赋存形态转化;复配硫酸盐对有机肥所引起的土壤As/Cd水溶性变化和固相赋存形态转化不能产生显著逆转作用,但SO42-向S2-的还原转化使土壤硫化砷较对照(CK,不施有机肥或硫酸盐)增加了71%。水稻盆栽试验进一步显示,OF处理使水稻幼苗茎叶和根部As积累量降低44%~47%,但使成熟期水稻糙米总As和白米无机As含量分别增加22%和12%;同时,OF处理显著增加了水稻幼苗Cd累积量并使糙米Cd含量达到CK的1.2倍。复配硫酸盐可明显逆转有机肥所引起的水稻糙米As含量升高,但对糙米Cd积累和白米无机As浓度的增加不能产生显著减控作用。综上,向As/Cd污染稻田中施用有机肥对稻米质量安全所产生的潜在威胁值得引起高度关注。 展开更多
关键词 有机肥 硫酸盐 糙米 砷镉复合污染
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荷梗生物炭理化性质及其对水中Cd的吸附机制 被引量：11
8
作者 代兵 谭长银 +4 位作者 曹雪莹 谢雨呈 朱上游 柏佳 彭曦 《环境科学研究》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期513-522,共10页
为探究HBC(荷梗生物炭)的基本理化性质及其对水中Cd^(2+)的吸附机制,以荷梗为原料,在300～700℃热解温度下制得HBC,通过灰分分析、元素分析、SEM(扫描电镜)分析及FTIR(傅里叶红外光谱)分析初步探明HBC的基本理化性质并确定其最优热解温... 为探究HBC(荷梗生物炭)的基本理化性质及其对水中Cd^(2+)的吸附机制,以荷梗为原料,在300～700℃热解温度下制得HBC,通过灰分分析、元素分析、SEM(扫描电镜)分析及FTIR(傅里叶红外光谱)分析初步探明HBC的基本理化性质并确定其最优热解温度,同时利用经典的吸附动力学模型和等温吸附模型对HBC吸附水中Cd^(2+)的内在机制进行分析.结果表明:HBC的最优热解温度为400℃,灰分物质显著影响了HBC的pH,进而对其吸附性能产生影响. SEM分析结果显示,HBC具有发达的多孔结构,其中400℃下制备的HBC(记为HBC-400)多孔结构最优.元素分析结果显示,HBC中φ(C)逐渐升高而H/C〔φ(H)/φ(C))〕、O/C〔φ(O)/φ(C)〕下降,表明随热解温度升高HBC逐渐失水且炭化程度逐渐增强. FTIR分析表明,HBC表面存在大量羟基、羧基和羰基等含氧官能团,随热解温度升高,HBC芳构化程度增强而表面官能团丰度降低.试验条件下,HBC对Cd^(2+)的平衡吸附量已达39. 239 mg/g,吸附平衡时间为600 min.通过对吸附动力学及等温吸附模型拟合结果分析可知,水中Cd^(2+)在HBC上的吸附是发生在多相异构表面的多分子层混合吸附.综合考虑HBC的理化性质及模型拟合结果可以推测Cd^(2+)在HBC上的吸附可分为3个过程:①Cd^(2+)在浓度梯度力作用下由溶液迅速扩散到HBC表面.②Cd^(2+)与HBC表面官能团发生络合、离子交换反应,与金属氧化物、碳酸盐等发生共沉淀反应.③Cd^(2+)扩散到HBC的多孔结构中,与苯环上普遍存在的π电子结构发生阳离子-π作用.研究显示,HBC具有碱性、发达的多孔结构、丰富的表面官能团和高稳定性等优良性质,HBC对水中Cd^(2+)的吸附是在其多孔介质表面进行的化学主导吸附过程,因此,可为生物炭类环境功能材料的研制提供选材依据. 展开更多
关键词 荷梗 生物炭 表征 理化性质 吸附机制
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冬种绿肥对后茬土壤Cd有效性及水稻Cd积累的影响 被引量：5
9
作者 彭曦 谭长银 +3 位作者 曹雪莹 王腾飞 柏佳 黄硕霈 《湖南师范大学自然科学学报》 CAS 北大核心 2020年第5期10-16,共7页
绿肥种植对土壤肥力及土壤重金属有效性等有重要影响。以我国南方水稻种植区的种植制度为基础,研究冬种绿肥(紫云英和油菜)对后茬水稻生长过程中的土壤Cd有效性及水稻不同部位Cd积累的影响,通过Pearson相关分析研究了土壤有效态Cd和水... 绿肥种植对土壤肥力及土壤重金属有效性等有重要影响。以我国南方水稻种植区的种植制度为基础,研究冬种绿肥(紫云英和油菜)对后茬水稻生长过程中的土壤Cd有效性及水稻不同部位Cd积累的影响,通过Pearson相关分析研究了土壤有效态Cd和水稻各部位Cd积累的关系。结果表明:与对照相比,冬种紫云英处理土壤有效态Cd在种植前、分蘖期和抽穗期显著下降(P<0.05);冬种油菜处理提高了抽穗期和收获期土壤有效态Cd质量分数。与对照相比,冬种紫云英处理水稻不同时期各部位Cd质量分数显著下降(P<0.05);冬种油菜处理抽穗期和收获期水稻各部位Cd质量分数均提高。分蘖期和抽穗期水稻各部位Cd质量分数与土壤有效态Cd质量分数呈显著正相关。研究结果对我国南方重金属污染稻田轮作休耕及安全利用具有重要指导意义。 展开更多
关键词 Cd 有效性 紫云英 油菜 水稻
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聚丙烯酰胺(PAM)及有机螯合剂对土壤镉有效性的影响 被引量：2
10
作者 周青 谭长银 +5 位作者 曹雪莹 郭瑞 彭曦 邓月强 柏佳 杨晶柳 《湖南师范大学自然科学学报》 CAS 北大核心 2021年第6期46-53,共8页
以株洲市清水塘的重金属污染农田土壤为供试土样,通过添加不同浓度的聚丙烯酰胺(PAM)、柠檬酸(CA)、乙二胺四乙酸(EDTA)、乙二胺二琥珀酸(EDDS)、谷氨酸N,N-二乙酸四钠(GLDA)进行土培试验,研究PAM及有机螯合剂对土壤pH、土壤重金属有效... 以株洲市清水塘的重金属污染农田土壤为供试土样,通过添加不同浓度的聚丙烯酰胺(PAM)、柠檬酸(CA)、乙二胺四乙酸(EDTA)、乙二胺二琥珀酸(EDDS)、谷氨酸N,N-二乙酸四钠(GLDA)进行土培试验,研究PAM及有机螯合剂对土壤pH、土壤重金属有效性的影响。结果表明:(1)与CK相比,CA(12μmol·g^(-1))与PAM(48μmol·g^(-1))处理的土壤pH显著下降(p<0.05),而GLDA处理的土壤pH显著增加;CA,EDDS和PAM处理的土壤有效态Cd含量与土壤pH值呈负相关;GLDA处理的土壤有效态Cd含量与土壤pH值呈正相关。(2)改良剂对Cd的活化强弱顺序为:GLDA(6μmol·g^(-1))>PAM(48μmol·g^(-1))>CA(12μmol·g^(-1))>EDDS(12μmol·g^(-1))≈EDTA(12μmol·g^(-1))。(3)添加浓度为3~12μmol·g^(-1)时,PAM对有效态Cd起吸附作用;添加浓度为24,48μmol·g^(-1)时,PAM对有效态Cd起活化作用。随着时间的推移,PAM缓慢发生生物降解反应,钝化作用减弱,活化效果增强。研究表明,在化学强化植物修复重金属Cd污染土壤方面,PAM和可生物降解螯合剂GLDA具有潜在应用前景。 展开更多
关键词 聚丙烯酰胺 有机螯合剂 农田土壤 重金属有效性 镉
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