Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Nghiên cứu về hiệu quả và cơ chế của attapulgite được sửa đổi mercapto trong việc phục hồi đất bị ô nhiễm cadmium
Tóm tắt
Mục tiêu của công trình này là tổng hợp attapulgite (ATP-SH) được sửa đổi mercapto và khám phá hiệu quả cũng như cơ chế của ATP-SH trong việc phục hồi đất bị ô nhiễm cadmium. ATP-SH đã được áp dụng để phục hồi đất bị ô nhiễm cadmium với nồng độ 5,48 mg/kg thông qua thí nghiệm trồng lúa trong chậu. Các thay đổi về tính chất lý hóa của đất, hàm lượng Cd trong lúa và rơm, Cd có sẵn và các dạng khác nhau của Cd trong đất đã được nghiên cứu sau khi bổ sung ATP-SH. Một số phương pháp như XRD, FTIR, và XPS đã xác nhận thành công sự kết hợp của mercapto. Việc bổ sung ATP-SH có ảnh hưởng nhỏ đến các tính chất lý hóa chính của đất. So với nhóm đối chứng (CK), với sự gia tăng liều lượng ATP-SH, hàm lượng Cd có sẵn trong đất và hàm lượng Cd trong lúa và rơm giảm đáng kể, với tỷ lệ giảm tối đa lần lượt là 73,1%, 92,6% và 85,7%; các dạng Cd có thể trao đổi (EX-Cd) và Cd liên kết với carbonate (CAR-Cd) trong đất giảm đáng kể, trong khi Cd liên kết với oxide Fe/Mn (FMO-Cd) và Cd liên kết với hữu cơ mạnh (SO-Cd) tăng đáng kể. Kết hợp với một số lượng lớn kết luận trước đây, chúng tôi tin rằng các đám mây electron Si-2p và Al-2p trong ATP-SH chuyển đổi và thay đổi các thuộc tính điện của sắt, từ đó tăng cường khả năng hấp phụ Cd trên bề mặt của nó, và sau đó hình thành lớp phủ để tạo ra FMO-Cd. Trên bề mặt của vật liệu có một lượng lớn sulfhydryl và hydroxyl, có tác động liên kết mạnh mẽ với Cd để hình thành SO-Cd. Việc ứng dụng ATP-SH có thể giảm hiệu quả hàm lượng Cd trong rơm và lúa thông qua tác động cộng hưởng của ATP, S và Fe thay vì làm tăng pH đất để ổn định kim loại nặng. Đây là một chất phục hồi hiệu quả cho đất ruộng bị ô nhiễm cadmium, với triển vọng ứng dụng thực tiễn tốt.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
Ali, H., Khan, E., & Sajad, M. A. (2013). Phytoremediation of heavy metals-Concepts and applications. Chemosphere, 91(7), 869–881.
Antoniadis, V., & Damalidis, K. (2012). Dimirkou A (2012) Availability of Cu and Zn in an acidic sludge-amended soil as affected by zeolite application and liming. J Soils Sediment, 12(3), 396–401.
Babel, S., & Kurniawan, T. A. (2003). Low-cost adsorbents for heavy metals uptake from contaminated water: A review. Journal of Hazardous Materials, 97(1–3), 219–243.
Bu, X., Zhang, G., & Guo, Y. (2011). Thermal modified palygorskite: Preparation, characterization, and application for cationic dye-containing wastewater purification. Desalination and Water Treatment, 30(1–3), 339–347.
Chen, Z., Feng, X. J., & Zhu, Y. C. (2020). Study on the passivation effect of natural and modified attapulgite on heavy metal lead in soils of the rare earth tailings. Rock and Mineral Analysis, 39(06), 847–855. (in Chinese).
Eusterhues, K., Wagner, F. E., Häusler, W., et al. (2008). Characterization of ferrihydrite-soil organic matter coprecipitates by X-ray diffraction and Mossbauer spectroscopy. Environmental Science and Technology, 42(21), 7891–7897.
Fu, C., Zhu, X., Dong, X., Zhao, P., Wang, Z. (2020). Study of adsorption property and mechanism of lead (II) and cadmium (II) onto sulfhydryl modified attapulgite. Arabian Journal of Chemistry,14(2), 102960–102969.
Gu, J. F., Zhou, H., Yang, W. T., et al. (2018). Effects of an additive (hydroxyapatite-biochar-zeolite) on the chemical speciation of Cd and As in paddy soils and their accumulation and translocation in rice plants. Environ Sci Pollut R, 25(9), 8608–8619.
Guo, G., Lei, M., Wang, Y., et al. (2018). Accumulation of As, Cd, and Pb in sixteen wheat cultivars grown in contaminated soils and associated health risk assessment. Int J Env Res Pub He, 15(11), 2601.
Hale, S. E., Lehmann, J., Rutherford, D., et al. (2012). Quantifying the total and bioavailable polycyclic aromatic hydrocarbons and dioxins in biochars. Environmental Science and Technology, 46(5), 2830–2838.
He, Y. T., Li, H., Xie, H. L., et al. (2019). Cadmium accumulation, yield and quality of different rice varieties under mild cadmium stress. Sichuan Agricultural Science and Technology, 07, 40–43. (in Chinese).
Huang, M., Li, Z., Luo, N., et al. (2019). Application potential of biochar in environment: Insight from degradation of biochar-derived DOM and complexation of DOM with heavy metals. Science of the Total Environment, 646, 220–228.
Kypritidou, Z., & Argyraki A. (2021). Geochemical interactions in the trace element-soil-clay system of treated contaminated soils by Fe-rich clays. Environmental Geochemistry Health, 43(7), 2483–2503.
Li, J., & Xu, Y. (2018). Evaluation of palygorskite for remediation of Cd-polluted soil with different water conditions. J Soils Sediment, 18(2), 526–533.
Li, L. F., Ai, S. Y., Wang, Y. H., et al. (2016). In situ field-scale remediation of low Cd-contaminated paddy soil using soil amendments. Water Air Soil Poll, 227(9), 1–10.
Li, F., Shen, W., Wu, X., et al. (2020a). Remediation of heavy metal contaminated soil by passivation of biochar complex minerals. Chinese Journal of Soil Science, 51(1), 195–200. (in Chinese).
Li, J., Chen, S., Gao, X. J., et al. (2020b). Study on remediation of Cd contaminated soil and reduction of chinese cabbage Cd pollution risk by soil amendments. Environmental Science and Management, 45(08), 78–82. (in Chinese).
Liang, X., Han, J., Xu, Y., et al. (2014). Sorption of Cd2+ on mercapto and amino functionalized palygorskite. Applied Surface Science, 322, 194–201.
Liang, X., Xu, Y., Xu, Y., et al. (2016). Two-year stability of immobilization effect of sepiolite on Cd contaminants in paddy soil. Environ Sci Pollut R, 23(13), 12922–12931.
Liang, X., Qin, X., Huang, Q., et al. (2017). Remediation mechanisms of mercapto-grafted palygorskite for cadmium pollutant in paddy soil. Environ Sci Pollut R, 24(30), 23783–23793.
Liang, X., Li, N., He, L., et al. (2019). Inhibition of Cd accumulation in winter wheat (Triticum aestivum L.) grown in alkaline soil using mercapto-modified attapulgite. Science of the Total Environment, 688, 818–826.
Liu, H. B., Chen, T. H., Chang, D. Y., et al. (2013). The difference of thermal stability between Fe-substituted palygorskite and Al-rich palygorskite. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 111(1), 409–415.
Lu, R. K. (1999). Analytical methods for soils and agricultural chemistry. China Agricultural Science and Technology Press. (in Chinese).
Mo, X. X., Siebecker, O., Gou, M., et al. (2021). A review of cadmium sorption mechanisms on soil mineral surfaces revealed from synchrotron-based X-ray absorption fine structure spectroscopy: Implications for soil remediation. Pedosphere, 31(1), 11–27.
Moreira, M. A., Ciuffi, K. J., Rives, V., et al. (2017). Effect of chemical modification of palygorskite and sepiolite by 3-aminopropyltriethoxisilane on adsorption of cationic and anionic dyes. Applied Clay Science, 135, 394–404.
Ok, Y. S., Kim, S. C., Kim, D. K., et al. (2011). Ameliorants to immobilize Cd in rice paddy soils contaminated by abandoned metal mines in Korea. Environ Geochem Hlth, 33, 23–30.
Qu, F., Fan, C., Liu, G., et al. (2019). Effects of different passivating agents on the effective state of heavy metals in typical yellow soil in Guizhou. Journal of Southern Agriculture, 50(9), 1967–1972. (in Chinese).
Ram, L. C., & Masto, R. E. (2014). Fly ash for soil amelioration: A review on the influence of ash blending with inorganic and organic amendments. Earth Science Reviews, 128, 52–74.
Schaefer, M. V., Gorski, C. A., & Scherer, M. M. (2011). Spectroscopic evidence for interfacial Fe (II)− Fe (III) electron transfer in a clay mineral. Environmental Science and Technology, 45(2), 540–545.
Sneath, H. E., Hutchings, T. R., & de Leij, F. A. (2013). Assessment of biochar and iron filing amendments for the remediation of a metal, arsenic and phenanthrene co-contaminated spoil. Environmental Pollution, 178, 361–366.
Song, B., Zeng, G. M., Gong, J. L., et al. (2017). Evaluation methods for assessing effectiveness of in situ remediation of soil and sediment contaminated with organic pollutants and heavy metals. Environment International, 105, 43–55.
Sun, Y., Sun, G., Xu, Y., et al. (2012). In situ stabilization remediation of cadmium contaminated soils of wastewater irrigation region using sepiolite. Journal of Environmental Sciences, 24(10), 1799–1805.
Uddin, M. K. (2017). A review on the adsorption of heavy metals by clay minerals, with special focus on the past decade. Chemical Engineering Journal, 308, 438–462.
Vareda, J. P., Valente, A. J. M., & Duraes, L. (2019). Assessment of heavy metal pollution from anthropogenic activities and remediation strategies: A review. Journal of Environmental Management, 246, 101–118.
Wang, W., Tian, G., Zhang, Z., et al. (2015). A simple hydrothermal approach to modify palygorskite for high-efficient adsorption of methylene blue and Cu(II) ions. Chemical Engineering Journal, 265, 228–238.
Wang, L., Ji, B., Hu, Y., et al. (2017). A review on in situ phytoremediation of mine tailings. Chemosphere, 184, 594–600.
Wang, Y. L., Xu, Y. M., Qin, X., et al. (2020a). Effect of simulated acid rain on the remediation of Cd-contaminated soil by mercapto-palygorskite. Environmental Science & Technology, 43(02), 33–40. (in Chinese).
Wang, Y. L., Xu, Y. M., Peng, Y., et al. (2020b). Control effects of column leaching combined with mercapto-modified palygorskite immobilization on weakly alkaline Cd and Pb-contaminated soils. Journal of Agro-Environment Science, 39(1), 78–86. (in Chinese).
Wu, G., Kang, H., Zhang, X., et al. (2010). A critical review on the bio-removal of hazardous heavy metals from contaminated soils: Issues, progress, eco-environmental concerns and opportunities. Journal of Hazardous Materials, 174(1–3), 1–8.
Yang, R., Li, D. W., Li, A. M., et al. (2018). Adsorption properties and mechanisms of palygorskite for removal of various ionic dyes from water. App Clay Sci, 151, 20–28.
Yang, H., Zhang, G., Fu, P., et al. (2020). The evaluation of in-site remediation feasibility of Cd-contaminated soils with the addition of typical silicate wastes. Environmental Pollution, 265, 114865.
Yao, D., Shi, Y., Pan, H., et al. (2020). Promotion mechanism of natural clay colloids in the adsorption of arsenite on iron oxide particles in water. Chemical Engineering Journal, 392, 123637.
Zha, F., Huang, W., Wang, J., et al. (2013). Kinetic and thermodynamic aspects of arsenate adsorption on aluminum oxide modified palygorskite nanocomposites. Chemical Engineering Journal, 215, 579–585.
Zhang, C., Ge, Y., Yao, H., et al. (2012). Iron oxidation-reduction and its impacts on cadmium bioavailability in paddy soils: A review. Front Env Sci Eng, 6(4), 509–517.
Zhang X, Wang X, Wang D (2017) Immobilization of heavy metals in sewage sludge during land application process in China: A review. Sustainability 9(11): 2020
Zhao, Z., Fu, D., & Ma, Q. (2014). Adsorption characteristics of bisphenol A from aqueous solution onto HDTMAB-modified palygorskite. Separation Science and Technology, 49(1), 81–89.
Zhao, F. J., Ma, Y., Zhu, Y. G., et al. (2015). Soil contamination in China: Current status and mitigation strategies. Environmental Science and Technology, 49(2), 750–759.
Zhao, M., Liu, X., Li, Z., et al. (2021). Inhibition effect of sulfur on Cd activity in soil-rice system and its mechanism. Journal of Hazardous Materials, 407, 124647.
Zhu X P, Fu C, Lei N F, et al. Sulfhydryl functionalized attapulgite and its preparation method [P]. China, CN109046260B, 2021–06–04.