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基于CT扫描法探究污染场地土壤大孔隙对cd迁移的影响

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基于CT扫描法探究污染场地土壤大孔隙对Cd迁移的影响

作者：张苗北京建筑大学

学位级别：硕士

有色金属矿产品加工场地内作业和矿渣堆放,不仅造成了土壤污染,也对地下水安全形成严重危害。从土壤孔隙角度探索重金属在土壤中迁移规律并将土壤孔隙度参数应用于Hydrus进行模拟研究具有理论意义和现实意义,为土壤和地下水污染防治提... 详细信息

有色金属矿产品加工场地内作业和矿渣堆放,不仅造成了土壤污染,也对地下水安全形成严重危害。从土壤孔隙角度探索重金属在土壤中迁移规律并将土壤孔隙度参数应用于Hydrus进行模拟研究具有理论意义和现实意义,为土壤和地下水污染防治提供技术基础。本文以广东省某有色金属矿产品加工场地土壤为研究对象,在场地内生产作业和矿渣堆放区域分别布设土壤监测点位,对土壤孔隙和主要污染因子cd的迁移累计规律开展研究,主要包括:基于CT扫描法研究原状土壤孔隙空间结构及其分布规律;通过淋溶实验和土壤中留存cd含量测定,探索土壤结构和淋溶液流速等条件对cd迁移的影响;将土壤孔隙参数应用于Hydrus-1D模型对cd迁移进行模拟和验证,探索模型的适用性,并对100天内cd迁移情况进行预测。主要研究内容和结果如下:(1)通过对该场地调查、布点、采样得到不同位置分布的原状土柱样品,利用工业CT扫描结合VG Studio Max解译得到土壤大孔隙三维空间结构量化特征,不同取样位置所取得的土柱在大孔隙参数和空间结构上也不同,场地中下游(矿渣堆放附近)的土壤大孔隙体积较大,土壤结构疏松,整体的渗流能力较强;场地上游(位于背景点处)的土壤中总孔隙体积最大,大孔隙比例较小、连通性差,土壤较难发生优先流。(2)通过淋溶实验,对比不同土壤孔隙和淋溶液流速条件对淋出液中cd含量的影响,实验表明:大孔隙土壤的最大流出液中cd含量(0.1245 mg/L)高于小孔隙土壤(0.006mg/L),淋溶液流速大(大流速为48 mm/d,小流速为24 mm/d)时流出液中cd含量更高(0.465 mg/L,小流速时为0.0587 mg/L),即土壤孔隙大、淋溶液流速大则流出液中cd含量高。对淋溶后土柱中留存cd含量进行测定,结果表明:淋溶液流速大、土壤孔隙大时,土柱中留存的cd含量低,淋溶效果好;当流速为48 mm/d和24 mm/d时,土柱中cd含量范围分别为0.0022～0.1298 mg/L和0.0540～0.3798 mg/L,土柱中cd主要集中在12～18 cm段和0～12 cm段;大孔隙和小孔隙土柱中cd含量范围分别为0.0033～0.00167 mg/L和0.0022～0.0577 mg/L,大孔隙的土柱中0～9 cm范围cd积累量较低。(3)基于CT扫描获得的土壤孔隙参数,利用Hydrus-1D模型,对多种淋溶实验条件下cd的迁移规律进行模拟,拟合结果为:模拟值与实际观测值变化趋势具有一致性,在土层深度20～30 cm处拟合效果最好,两土柱的R值分别为0.96424和0.91148。从反演过程中推出当地土壤水力特征参数和土壤溶质迁移参数后,对100天内cd浓度变化进行预测,结果表明:在降雨环境下,若矿渣堆放时间超过两个月,cd将穿过30 cm的土壤层,对地下水污染形成风险,为此建议矿渣堆放在10天之内及时进行清理。

关键词： CT扫描土壤大孔隙 cd迁移 Hydrus-1D模型

土壤-青蒿系统中镉(cd)迁移规律及cd对青蒿生长和青蒿素含量的影响

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中国中药杂志 2010年第13期35卷 1655-1659页

作者：韩小丽黄璐琦郭兰萍李明静刘绣华张小波河南省医药学校河南开封475001 中国中医科学院中药研究所北京100700 河南大学化学化工学院天然药物与免疫工程重点实验室河南开封475001

目的:研究环境中镉(cd)在青蒿中的转运规律,及其对青蒿生长发育及其青蒿素含量的影响。方法:设置cd的质量浓度为0.5,1.5,4.5 ***-1,以cd(NO3)2.4H2O的形式加入土壤中,在盆栽条件下进行研究。结果及结论:不同cd水平均抑制了青蒿的生长,... 详细信息

目的:研究环境中镉(cd)在青蒿中的转运规律,及其对青蒿生长发育及其青蒿素含量的影响。方法:设置cd的质量浓度为0.5,1.5,4.5 ***-1,以cd(NO3)2.4H2O的形式加入土壤中,在盆栽条件下进行研究。结果及结论:不同cd水平均抑制了青蒿的生长,整个生长期内,cd处理组青蒿均表现为生长缓慢,生物量及各项农艺指标降低;cd在青蒿体内绝大部分保留在根部,向地上部分迁移的较少,当cd为1.5,4.5 ***-1时,青蒿根部和地上部分的cd含量比值分别达到1.8∶1,2.3∶1;当cd为0.5 ***-1时,青蒿素的合成积累显著提高,但其他cd浓度下青蒿素含量与空白组没有差异。

关键词：青蒿青蒿素 cd cd迁移

AQS对Shewanella oneidensis MR-1还原含cd聚合硫酸铁絮体的影响

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环境工程 2017年第5期35卷 177-182,121页

作者：曾桃易筱筠杨琛党志华南理工大学环境与能源学院广州510006 工业聚集区污染控制与生态修复教育部重点实验室广州510006

考察了一种典型的溶解性腐殖质蒽醌-2-磺酸钠(disodium anthraquinone-2-sulfonate,AQS)存在时,典型异化铁还原菌Shewanella oneidensis MR-1在厌氧条件下还原含镉聚铁絮体的过程。结果表明:AQS的存在促进了含cd絮体中Fe(Ⅲ)的还原,也... 详细信息

考察了一种典型的溶解性腐殖质蒽醌-2-磺酸钠(disodium anthraquinone-2-sulfonate,AQS)存在时,典型异化铁还原菌Shewanella oneidensis MR-1在厌氧条件下还原含镉聚铁絮体的过程。结果表明:AQS的存在促进了含cd絮体中Fe(Ⅲ)的还原,也促进了cd^(2+)的释放。相比无AQS体系,存在AQS的体系中,Fe^(2+)和cd^(2+)达到最高浓度的时间均有所缩短,最高浓度也更高;且低浓度AQS的促进效果明显高于高浓度AQS;AQS的存在没有改变二次矿物的种类,仍是针铁矿和磁铁矿,但降低了矿物的结晶度,且AQS浓度越高,改变越明显。存在AQS的体系中,菌体结合的cd^(2+)更多,且镉的直接释放和间接释放风险均增大,低浓度AQS体系中镉的直接释放风险更大。

关键词： AQS 异化铁还原含cd絮体 cd迁移

AM真菌与镉互作影响桑生长和无机元素吸收转运

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菌物学报 2017年第7期36卷 996-1009页

作者：王凯渊蒋园园宋文俊刘家艳黄先智杨晓红西南大学园艺园林学院南方山地园艺学教育部重点实验室重庆400716 重庆市南山植物园管理处重庆400065 西南大学蚕学与系统生物学研究所重庆400716

为评价cd胁迫下接种AM真菌(AMF)对减轻桑树cd毒害及cd迁移规律的影响,采用了分室培养法开展试验。在菌根室种植无菌桑苗并接种AMF(Gigaspora rosea),菌丝室设置兼菌丝收集器功能的cd陷阱。陷阱中的cd处理浓度为0、5、20、40mg/kg,菌根... 详细信息

为评价cd胁迫下接种AM真菌(AMF)对减轻桑树cd毒害及cd迁移规律的影响,采用了分室培养法开展试验。在菌根室种植无菌桑苗并接种AMF(Gigaspora rosea),菌丝室设置兼菌丝收集器功能的cd陷阱。陷阱中的cd处理浓度为0、5、20、40mg/kg,菌根室每室种植3株桑苗,6个重复,对照不接种AMF。培养60d后检测桑苗的菌根侵染率、不同部位的生长量、AMF菌丝生物量、4种矿质营养元素组分及cd在AMF菌丝体和桑株中的定位及转运情况。结果表明:在0–40mg/kg的cd处理下,不接种AMF处理的对照桑,其菌根侵染率、AMF菌丝生物量以及镉含量都为0。接种AMF处理中,当cdcd>5mg/kg时,随着cd浓度的升高,桑苗菌根侵染率、AMF菌丝生物量、桑苗鲜生物量、枝叶中N、K、Ca、Mg以及根系N、K、Ca矿质元素的积累都受到渐强的抑制;陷阱中cd浓度高低与根系中Mg元素的吸收量之间显著负相关;接种AMF可以显著提高桑株生物量和矿质营养的积累;cd主要集中在桑苗的根部,cd处理浓度与AMF菌丝体中以及桑株中的cd含量均显著正相关;cd在菌根桑苗中的迁移率(cd胁迫对桑苗的菌根侵染率、营养生长、AMF菌丝生长和矿质吸收(除Mg外)都存在低促高抑的剂量效应;AMF对cd胁迫有一定的抗性,接种AMF显著促进植物的生长以及矿质营养元素的吸收和转运;重金属cd在菌根桑中的分布、迁移是不均匀的,具有一定的独特性。

关键词：丛枝菌根真菌(AMF) 玫瑰红巨孢球囊霉桑树 cd迁移剂量效应

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土壤调理剂对土壤-水稻系统镉迁移的影响

中南农业科技 2022年第2期43卷 77-82页

作者：柯金鹏顾祝禹邱承帆汪厚奎尹称意张建云何苗竹山县农业农村局湖北十堰442200 武汉市秀谷科技有限公司武汉430000

选取湖北省竹山县擂鼓镇受镉(cd)污染地区开展大田试验,研究不同用量土壤调理剂对稻田土壤pH、有效cd及水稻产量与各部位cd含量的影响,并评价糙米中cd的健康风险。结果表明,土壤调理剂能够在一定程度上提高土壤pH(1.95%~10.10%),降低土... 详细信息

选取湖北省竹山县擂鼓镇受镉(cd)污染地区开展大田试验,研究不同用量土壤调理剂对稻田土壤pH、有效cd及水稻产量与各部位cd含量的影响,并评价糙米中cd的健康风险。结果表明,土壤调理剂能够在一定程度上提高土壤pH(1.95%~10.10%),降低土壤中有效cd含量。与对照组相比,土壤有效cd含量降低了17.48%~44.66%;水稻中根、茎叶、谷壳和糙米中cd含量随土壤调理用量的增加而先降低后增加,与对照组相比,分别降低了16.94%~42.74%、9.21%~30.26%、20.43%~41.18%和12.36%~41.57%;水稻均有增产,产量与对照组无显著差异;土壤调理剂能够在一定程度上降低THQ。施用土壤调理剂不仅能够降低土壤有效cd含量,同时能够减少水稻根系对cd的吸收,降低水稻各部位对cd的转运能力。从土壤与糙米降cd效果和经济成本等综合考虑,土壤调理剂施用量以4500 kg/hm^(2)为佳。

关键词：土壤调理剂镉(cd)污染,有效cd cd迁移水稻