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Sewage sludge ditch for recovering heavy metals can improve crop yield and soil environmental quality

Frontiers of Environmental Science & Engineering 2021年第2期15卷 65-75页

作者： Xianke Lin Xiaohong Chen Sichang Li Yangmei Chen zebin wei Qitang Wu Key Laboratory of Soil Environment and Waste Reuse in Agriculture of Guangdong Higher Education Institutes College of Natural Resources and EnvironmentSouth China Agricultural UniversityGuangzhou 510642China Key Laboratory of the Pearl River Estuarine Dynamics and Associated Process Regulation Ministry of Water ResourcesPearl River Hydraulic Research InstitutePearl River Water Resource CommissionGuangzhou 510611China

The treatment and disposal of municipal sewage sludge(MSS)is an urgent problem to be resolved in many *** using the nutrients within MSS to increase crop yield and enhance the fertility of poor soil could contribute to achieving sustainable *** indirect use of MSS in ditches alongside Pennisetum hybridum plants was studied in field plots for 30 months and the contents of heavy metals and macronutrients were monitored in soil,sludge and plant *** found that the yield of *** was significantly increased by 2.39 to 2.80 times and the treated plants had higher N content compared with no *** addition,the organic matter(OM)and N contents in the planted soil increased significantly compared with the initial *** OM content in the planted soil of the MSS treatment was 2.9 to 5.2 times higher than that with no sludge,and N increased by 2.0 to 3.8 ***,MSS had no significant effect on the N,P and K contents in the soil at the bottom of the MSS ditch,and the content of heavy metals(Cd,Pb,Cu and Zn)were also within the safe ***,the moisture content and phytotoxicity of MSS after this indirect use were reduced and the heavy metal contents changed little,which is favorable to the further disposal of recovered ***,this indirect use of MSS is beneficial to agricultural production,soil quality and environmental sustainability.

关键词： Municipal sewage sludge Indirect use Heavy metals Macronutrients Pennisetum hybridum

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Root cell walls and phytochelatins in low-cadmium cultivar of Brassica parachinensis

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Pedosphere 2020年第3期30卷 426-432页

作者： Yan SUN Hui YE zebin wei Xuhui KONG Qitang WU Key Laboratory on Soil Environment and Waste Reuse in Agriculture of Guangdong Higher Education Institutes College of Natural Resources and EnvironmentSouth China Agricultural UniversityGuangzhou 510642China College of Life Science South China Agricultural UniversityGuangzhou 510642China Key Laboratory on Agricultural Ecology and Rural Environment of Guangdong Higher Education Institutes South China Agricultural UniversityGuangzhou 510642China

‘Lvbao-701’ is a cultivar of Chinese flowering cabbage(Brassica parachinensis) that exhibits low cadmium(Cd) accumulation and high Cd *** this study, this cultivar was compared with a high-Cd accumulating cultivar, ‘Chixin-4’, to characterize the mechanisms influencing Cd accumulation in B. parachinensis. Root cell walls were isolated by dissolving the cytoplasm with an organic solvent, and root Cd and phytochelatin(PC) contents were analyzed. In addition, a PC synthase gene fragment was cloned and expressed under Cd stress conditions. The proportions of Cd bound to root cell walls were higher in the ‘Lvbao-701’ plants(68.32%–76.80%) than in the ‘Chixin-4’ plants(35.36%–54.18%) after exposure to Cd stress. The proportions of Cd bound to root cell walls measured using cell walls isolated with a non-destructive method were higher than those obtained using a conventional method that required grinding and centrifugation. Exposure to Cd stress induced the PC production and resulted in higher PC contents in the ‘Lvbao-701’ plants than in the ‘Chixin-4’ plants. Cloning and expression analysis of a B. parachinensis PC synthase cDNA fragment indicated that PC synthase gene expression was induced by Cd and occurred mainly in the roots of both ‘Lvbao-701’ and ‘Chixin-4’ plants. However, the PC synthase gene expression level was higher in the‘Lvbao-701’ roots than in the ‘Chixin-4’ roots. Therefore, a higher abundance of Cd in the root cell walls of ‘Lvbao-701’ and up-regulated PC production in the roots are probably the main reasons why ‘Lvbao-701’ exhibits lower Cd translocation to the shoots and higher tolerance to Cd than ‘Chixin-4’.

关键词： cadmium accumulation cadmium stress cadmium tolerance cadmium translocation gene expression Lvbao-701 phytochelatin synthase

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Dissolution of different zinc salts and Zn uptake by Sedum alfredii and maize in mono-and co-cropping under hydroponic culture

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Journal of Environmental Sciences 2013年第9期25卷 1890-1896页

作者： Cheng'ai Jiang Qitang Wu Shucai Zeng Xian Chen zebin wei Xinxian Long College of Natural Resources and Environment South China Agricultural University College of Forestry South China Agricultural University

Previous soil pot and field experiments demonstrated that co-cropping the hyperaccumulator Sedum alfredii with maize increased Zn phytoextraction by S. alfredii and decreased Zn uptake by maize shoots. This hydroponic experiment was conducted to investigate whether the facilitation of Zn phytoextraction by S. alfredii resulted from improved dissolution in this co-cropping system and its relation to root exudates. S. alfredii and maize were mono-and co-cropped （without a root barrier） in nutrient solution spiked with four Zn compounds, ZnS, ZnO, Zn3（PO4）2 and 5ZnO·2CO3·4H2O （represented as ZnCO3 ） at 1000 mg/L Zn for 15 days without renewal of nutrient solution after pre-culture. The root exudates were collected under incomplete sterilization and analyzed. The results indicated that the difference in Zn salts had a greater influence on the Zn concentration in maize than for S. alfredii, varying from 210-2603 mg/kg for maize shoots and 6445-12476 mg/kg for S. alfredii in the same order： ZnCO3 〉 ZnO 〉Zn3（PO4）2 〉 ZnS. For the four kinds of Zn sources in this experiment, co-cropping with maize did not improve Zn phytoextraction by S. alfredii. In most cases, compared to co-cropped and mono-cropped maize, mono-cropped S. alfredii resulted in the highest Zn2＋ concentration in the remaining nutrient solution, and also had a higher total concentration of low molecular weight organic acids （LMWOA） and lower pH of root exudation. Root exudates did partly influence Zn hyperaccumulation in S. alfredii.

关键词： zinc compounds dissolution co-cropping root exudates hydroponic

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乙二胺四乙酸在重金属污染土壤修复过程的降解及残留

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农业工程学报 2015年第7期31卷 272-278页

作者：郭晓方卫泽斌吴启堂太原科技大学环境与安全学院太原030024 华南农业大学资源环境学院广州510642

为分析乙二胺四乙酸(ethylenediaminetetraacetic acid,EDTA)在修复重金属污染土壤中的环境风险,通过田间调查和培养试验研究EDTA在不同重金属污染土壤中的降解及其残留。田间调查结果表明,乐昌试验田EDTA施用6 a后,表层土壤及深层土壤... 详细信息

为分析乙二胺四乙酸(ethylenediaminetetraacetic acid,EDTA)在修复重金属污染土壤中的环境风险,通过田间调查和培养试验研究EDTA在不同重金属污染土壤中的降解及其残留。田间调查结果表明,乐昌试验田EDTA施用6 a后,表层土壤及深层土壤中均没有检出EDTA残留。佛冈试验田在施用EDTA4个月后,表层土壤EDTA残留量为0.039~0.056 mmol/kg,仅为施入量的2%~5%,施用1a后土壤中未检测到EDTA。翁源试验田在EDTA施用45 d后,表层土壤中EDTA残留量约为施用量的一半,1 a后残留量为施入量的2,6%,深层土壤监测到EDTA残留,但地下水中并没有检测到EDTA,另外地下水中重金属含量并没有升高。因此,深层土壤对离子态和螯合态重金属具有较强的固定能力,可保护地下水免遭重金属的污染。培养试验结果表明,EDTA在土壤中降解遵循一级动力学方程,EDTA在赤红壤、褐土和重金属污染土壤中的降解速率常数分别为4.6×10^(-3)、1.4×10^(-2)和5.8×10^(-3),其降解的半衰期分别为71、25和53 d。EDTA在土壤中降解半衰期与土壤有机质含量和土壤阳离子交换量(cation exchange capacity)之间表现较好的相关性。微生物对EDTA在土壤中的降解具有显著的影响。总之,EDTA可在土壤中降解,建议在中国重金属污染土壤修复过程中可采用EDTA强化修复技术,EDTA的环境风险是可控的。

关键词：重金属土壤污染调控 EDTA降解环境风险

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利用塑料棚和日光干燥废弃植物体和污泥的初步试验

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农业工程学报 2006年第5期22卷 211-214页

作者：丘锦荣吴启堂卫泽斌王艳红华南农业大学资源与环境学院广州510642

针对中国南方地区秋冬季气候条件下密闭塑料温室的增温效果明显,但同时温室内的相对湿度也高的问题,在密闭塑料棚中采用不同的除湿处理进行干燥有机废物(污泥和植物)的试验研究。结果表明:采用机械定时抽出封闭式塑料棚内空气,同时通入... 详细信息

针对中国南方地区秋冬季气候条件下密闭塑料温室的增温效果明显,但同时温室内的相对湿度也高的问题,在密闭塑料棚中采用不同的除湿处理进行干燥有机废物(污泥和植物)的试验研究。结果表明:采用机械定时抽出封闭式塑料棚内空气,同时通入棚外气体的处理效果最好,塑料棚内相对湿度与密闭式塑料棚相比显著降低,而温度几乎没有降低,有利于快速干燥植物体,而城市污泥的干燥则不需要封闭塑料棚。

关键词：塑料棚降湿机械通风废弃植物体污泥干燥

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植物及其根系分泌物对污水净化效果的影响

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环境工程学报 2009年第6期3卷 971-976页

作者：刘雯丘锦荣卫泽斌吴启堂仲恺农业工程学院环境科学与工程系广州510225 华南农业大学环境科学与工程系广州510642 环境保护部华南环境科学研究所广州510655

为了弄清不同植物对污水的净化效率以及其根系分泌物对污水净化效果的影响,对植物根系分泌物与脱氮及COD去除之间的关系进行了研究。结果表明,在净化时间相同的情况下,茭白(Zizania cadaciflora)对污水COD的去除效果要好于美人蕉(Canna ... 详细信息

为了弄清不同植物对污水的净化效率以及其根系分泌物对污水净化效果的影响,对植物根系分泌物与脱氮及COD去除之间的关系进行了研究。结果表明,在净化时间相同的情况下,茭白(Zizania cadaciflora)对污水COD的去除效果要好于美人蕉(Canna generalis),美人蕉对污水TN的去除率要高于茭白,系统中N去除主要依靠硝化-反硝化脱氮;美人蕉根系比茭白根系能分泌更多的溶解有机碳(DOC),这些可溶性的有机碳可以为污水中微生物提供碳源,有利于氮的反硝化去除,但同时也会增加出水COD的浓度。而茭白比美人蕉具有更强的硝化能力,可促进其硝化-反硝化作用。

关键词：根系分泌物污水处理 COD 氮

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城市污泥干燥研究进展

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生态环境 2007年第2期16卷 667-671页

作者：丘锦荣吴启堂卫泽斌周勉华南农业大学资源环境学院广东广州510642

随着城市污水处理厂不断增加,城市污泥的产量也大幅度增长。减量化是城市污泥资源化的首要步骤,而干燥是城市污泥减量化最有效的方法之一。本文简述了城市污泥的干燥特性及各种干燥方法,并对各种方法的优缺点进行比较,得出利用太阳能和... 详细信息

随着城市污水处理厂不断增加,城市污泥的产量也大幅度增长。减量化是城市污泥资源化的首要步骤,而干燥是城市污泥减量化最有效的方法之一。本文简述了城市污泥的干燥特性及各种干燥方法,并对各种方法的优缺点进行比较,得出利用太阳能和通过种植植物对污泥进行干燥是较为经济可行的污泥干燥方法。在提倡可持续发展理念及能源危机不断恶化的情况下,这两种方法在污泥干燥方面的应用将具有广泛前景。

关键词：城市污泥干燥脱水

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土壤重金属的醋酸淋洗效果及其对地下水的影响评估

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农业环境科学学报 2024年第4期43卷 810-822页

作者：胡匡正陈灿明卫泽斌吴启堂华南农业大学资源环境学院广东省农业农村污染治理与环境安全重点实验室广州510642

为探究醋酸作为土壤化学淋洗剂去除重金属的效果和对环境的影响,采用土柱模拟耕层原位淋洗的方法,探究了0.8、1.0、1.5mol·L^(-1)3种浓度的醋酸对4种类型土壤中重金属的去除效果、迁移特性、形态变化,以及对土壤主要理化性质的影响。... 详细信息

为探究醋酸作为土壤化学淋洗剂去除重金属的效果和对环境的影响,采用土柱模拟耕层原位淋洗的方法,探究了0.8、1.0、1.5mol·L^(-1)3种浓度的醋酸对4种类型土壤中重金属的去除效果、迁移特性、形态变化,以及对土壤主要理化性质的影响。结果表明:醋酸淋洗对酸性和弱酸性污染土壤的重金属淋洗效果比较好,其中醋酸浓度在1.0 mol·L^(-1)以上时Cd的去除效果达到40%~60%,但对Pb、Cu、Zn的去除效果较差,各种醋酸浓度下去除率均低于20%。醋酸淋洗主要去除表层土壤中可交换态和可还原态的Cd,被淋洗的Cd在20~40 cm底土层部分截留。以1.0 mol·L^(-1)的醋酸淋洗土壤不会对土壤主要养分元素含量造成显著影响(P<0.05),但是淋出液Cd、Pb的浓度高于Ⅳ类地下水标准。因此,1.0 mol·L^(-1)为醋酸淋洗去除土壤Cd的较佳浓度,Cd含量低于0.6 mg·kg^(-1)的轻微污染酸性土壤可望达标,但是淋出液中Cd、Pb存在污染地下水的风险,实践中应当与深层固定等配套技术联用。

关键词：重金属化学淋洗醋酸化学形态地下水

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环境监测课程的教学模式改革与探索

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广东化工 2013年第3期40卷 157-157,154页

作者：卫泽斌陈娴华南农业大学资源环境学院广东广州510642

根据环境监测课程的本身特点和理论教学的规律,结合教学实际,对环境监测课程教学改革与实践进行了初步探讨,从课程教学内容、改革实验方法和优化教学方式等方面,阐述了环境监测课程建设与教学改革的内容。通过教学改革使学生具备从事环... 详细信息

根据环境监测课程的本身特点和理论教学的规律,结合教学实际,对环境监测课程教学改革与实践进行了初步探讨,从课程教学内容、改革实验方法和优化教学方式等方面,阐述了环境监测课程建设与教学改革的内容。通过教学改革使学生具备从事环境监测工作的能力和综合素质,激发学生的学习兴趣和积极性,提高学生分析问题、解决问题的能力和创新能力。

关键词：环境监测教学改革

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土壤有效态镉与稻米镉污染风险广东案例研究

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农业环境科学学报 2022年第2期41卷 295-303页

作者：陈灿明卫泽斌彭建兵吴启堂华南农业大学资源环境学院广州510642 广东东升实业集团有限公司华农-东升生态环境修复联合研发中心广州510440

为了科学评估土壤镉(Cd)污染造成的稻米Cd超标风险,以广东省韶关市(酸性土壤)和汕头市(中性土壤)Cd污染稻田为研究对象,对土壤与稻米配对样品进行回归分析,比较了两种提取剂(CaCl_(2)和DTPA)对土壤Cd的提取能力以及对稻米Cd含量的反映能... 详细信息

为了科学评估土壤镉(Cd)污染造成的稻米Cd超标风险,以广东省韶关市(酸性土壤)和汕头市(中性土壤)Cd污染稻田为研究对象,对土壤与稻米配对样品进行回归分析,比较了两种提取剂(CaCl_(2)和DTPA)对土壤Cd的提取能力以及对稻米Cd含量的反映能力,以探讨适用于不同pH土壤的有效态Cd提取方法,建立最佳稻米Cd累积预测模型,并推导出土壤有效态Cd的风险阈值。结果表明:CaCl_(2)提取剂对Cd的提取能力小于DTPA;两种提取剂对酸性土壤Cd的提取能力显著高于近中性土壤。与土壤全Cd相比,有效态Cd含量可更好地预测稻米Cd含量。CaCl_(2)提取剂适用于全部试验区的酸性、中性土壤;DTPA适用于汕头市中性土壤,但不适用于韶关市酸性土壤。利用CaCl_(2)-Cd进行线性方程拟合,得到了最佳的稻米Cd预测模型。韶关市的早稻、晚稻预测模型各包含20个水稻品种,其土壤CaCl_(2)-Cd阈值分别约为0.10 mg·kg^(-1)和0.05 mg·kg^(-1)。研究表明,基于CaCl_(2)-Cd的稻米Cd预测方法和阈值可指导广东省Cd污染稻田安全利用,并对其他酸性土Cd污染区具有参考意义。

关键词：稻米镉有效态镉提取剂污染风险预测

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