长三角和珠三角土壤中汞的化学形态、转化和吸附特性

为了解长江三角洲和珠江三角洲农业土壤中汞的积累可能产生的环境影响,选择10个代表性农业土壤样品,研究了土壤中汞的化学形态、积累过程中形态的转化及吸附-解吸行为.研究表明,当无外源汞加入时,长江三角洲和珠江三角洲农业土壤中,汞主要以稳定的残余态形式存在.但随着汞加入量的增加,土壤中可交换态汞显著增加,增加程度与土壤性质有关.土壤pH是影响土壤汞有效性最重要的因素,其对土壤汞的吸附、解吸、形态转化和存在形态均有很大影响.土壤酸化可促进土壤汞的释放,加剧对环境的危害,防治土壤酸化也可有效降低土壤中汞对环境的危害.     

贵州百花水库消落带常见植物中汞与砷的富集特征

消落带易受重金属污染,调查分析消落带常见植物对重金属的富集特征,可为消落带重金属污染治理提供依据。于2013年9月对百花水库麦西河河口消落带不同梯度常见植物及土壤进行采样调查,检测植物和土壤中的汞、砷质量比,分析了不同植物对土壤中汞、砷的富集特征。结果表明,除低梯度植物土壤砷质量比超过国家土壤环境质量二级标准外,高、中梯度植物土壤重金属质量比均在国家土壤环境质量二级标准范围内。消落带植物汞、砷质量比差异较大,根、茎、叶中汞质量比分别为0.17~5.90 mg/kg、0.23~1.39 mg/kg和0.13~2.04 mg/kg,砷质量比分别为0.52~22.24 mg/kg、0.03~6.26mg/kg、0.05~5.35 mg/kg。汞质量比从高到低为根、茎、叶和为根、叶、茎的各有8种植物,为叶、根、茎的有6种植物;砷质量比从高到低为根、叶、茎的有12种植物,为根、茎、叶的有11种植物。消落带植物对汞的富集能力强于砷,植物对汞和砷的富集系数分别为0.528~10.561和0.002~0.444,转运系数分别为0.045~2.260和0.003~1.989。消落带高、中梯度植物对汞的富集特征主要为富集型,低梯度植物为根部囤积型;高梯度植物对砷的富集特征主要为根部囤积型,中、低梯度植物为规避型。高梯度植物苎麻(Boehmeria)、中梯度黄花蒿(Artemisia annua)和藜蒿(Artemisia selengensis)地上部对汞富集能力较强,低梯度植物牛鞭草(Hemarthria altissima)根部对汞和砷的积累量较大,苎麻、黄花蒿和藜蒿可作为消落带理想的去除汞污染植物。     

西昌市13种野生蘑菇中汞含量分析及安全性评价

地球生态系统汞的水平一般非常低,但某些大型真菌对汞的强烈积累则是例外.分析了采集于四川省西昌市未受汞污染地方生长的13种野生蘑菇99个样品子实体中汞的含量,用原子荧光法测定蘑菇和蘑菇采集地土壤中的汞含量.野生蘑菇的汞含量随蘑菇种类的不同而不同,双色牛肝菌积累汞的能力最强,质量比为0.99 mg Hg/(kg·dw),生物富集常数(BCF)达2.01.提出野生蘑菇对汞的积累明显受介质汞水平的影响.分析的汞含量与早期的文献数据报道进行比较,评价了法律规定的人体吸收汞水平和食用蘑菇对人体汞吸收量的贡献,指出人们在消费蘑菇时可能存在的风险和应对措施.     

西昌市13种野生蘑菇中汞含量分析及安全性评价

地球生态系统汞的水平一般非常低,但某些大型真菌对汞的强烈积累则是例外.分析了采集于四川省西昌市未受汞污染地方生长的13种野生蘑菇99个样品子实体中汞的含量,用原子荧光法测定蘑菇和蘑菇采集地土壤中的汞含量.野生蘑菇的汞含量随蘑菇种类的不同而不同,双色牛肝菌积累汞的能力最强,质量比为0.99 mg Hg/(kg·dw),生物富集常数(BCF)达2.01.提出野生蘑菇对汞的积累明显受介质汞水平的影响.分析的汞含量与早期的文献数据报道进行比较,评价了法律规定的人体吸收汞水平和食用蘑菇对人体汞吸收量的贡献,指出人们在消费蘑菇时可能存在的风险和应对措施.     

叶甜菜对土壤中汞的吸收分配及土壤汞安全阈值研究

为保障土壤汞污染地区叶甜菜的安全生产,通过土壤模拟试验方法,研究了叶甜菜对土壤汞的吸收、分配及其安全生产的土壤汞质量比临界值。结果表明:1)土壤中有效态汞占全汞的比例很低,各处理均在2.5%以下;2)叶甜菜生长对土壤汞污染有较强抗性,但不同器官间存在差异;3)叶甜菜根系对土壤中汞的吸收能力较强,但向地上部的转运能力较弱,根系对土壤汞富集系数为5.16%~9.30%,地上部器官富集系数仅0.16%~1.64%,各汞处理为0.16%~0.48%;4)叶甜菜根系汞质量比与土壤汞质量比间的关系为乘幂关系,而茎和叶柄、叶片汞质量比与土壤汞质量比间的关系为直线关系;5)叶甜菜根系、茎和叶柄、叶片中汞质量比符合国家标准(10μg/kg,GB 2762—2012)的土壤汞质量比安全阈值分别为0.21 mg/kg、5.12mg/kg、3.23 mg/kg。     

植物组织在修复PAHs污染土壤过程中的作用

以西南地区12种常见草本植物为材料,以菲、芘为PAHs代表,借助盆栽试验,对植物不同组织在修复土壤中PAHs的功能定位及作用差异进行了系统研究。结果表明:茎叶组织可以从空气中吸收一定的PAHs,沿阶草吸收能力相对较强,大部分植物吸收能力比较弱,但植物茎叶从空气中吸收的PAHs极少向根部输送;不同植物对土壤中PAHs的降解强度不同,对菲的降解率高于芘,且大部分植物降解能力为中等;植物对芘的富集强度明显大于菲,根部对PAHs的富集强度明显高于茎叶;污染土壤组植物茎叶中的PAHs大部分来源于根系的传输;植物体内的脂肪含量与植物对PAHs的富集量以及生物浓缩系数线性相关明显,而水分含量与PAHs的富集量及生物浓缩系数没有明显的线性相关性。因此,选用根系发达、脂肪含量高的植物在修复土壤PAHs过程中效果更明显。     

万年青在镉铀胁迫下的富集特征和生理生化机制

为探究万年青修复镉铀污染土壤的效率及镉铀胁迫对其生理特性的影响,通过水培试验,研究了不同质量浓度镉(0、20 mg/L、40mg/L)、铀(0、0.1 mg/L、1 mg/L、5 mg/L、10 mg/L、20 mg/L)胁迫下万年青的生长、生理响应及耐性、吸收和积累特征。结果表明,在相同质量浓度镉胁迫下,随溶液中铀质量浓度升高,万年青丙二醛(MDA)含量呈明显上升趋势,光合色素质量比、可溶性蛋白质质量比、过氧化物酶(POD)和谷胱甘肽还原酶(GR)活性呈先升后降趋势,超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性呈缓慢升高趋势。随铀处理质量浓度升高,根部铀富集系数逐渐降低,转移系数也逐渐下降;万年青对铀元素的富集主要在根部,且从根部向地上部转移的能力随铀处理质量浓度升高而降低。随铀质量浓度增加万年青对铀的富集量逐渐上升,但均表现为根部富集量高于地上部分。当镉、铀质量浓度均为20 mg/L时,万年青对铀的富集量最大,根部富集量达到(898.48±2.53)mg/kg,地上部(茎叶部)富集量达到(277.27±2.52)mg/kg。     

三种富集植物对广西兴源铅锌矿区周边Cd污染农田土壤修复性能研究

选择少花龙葵、商陆和青葙三种富集植物,以实际的镉污染农田土壤为修复对象,进行室内盆栽试验,比较了三种植物对土壤镉的吸收和积累特征,评价了三种植物对研究区镉污染土壤的修复性能。结果表明,少花龙葵、商陆和青葙地上部分对Cd的富集系数分别达到5.84、6.46和5.84。三种植物地上部分的Cd含量在35.45 mg/kg到35.47mg/kg之间,在土壤环境条件相似的情况下,其远低于土壤Cd含量相当的人工配土实验。若对研究区Cd污染农田土壤的修复达到GB 15618—1995《土壤环境质量标准》中的三级标准,直接种植这些富集植物需要数十年时间。这表明真实污染土壤中Cd的生物有效性较人工模拟污染土壤的Cd生物有效性低得多。对于研究区这种重度污染的土壤,直接种植镉富集植物以达到修复效果的意义较小。因此,必需采取强化措施提高植物修复的效率。     

钴在蚕豆中积累与分布的动态变化

采用模拟钴污染土壤的方法,研究了不同质量比的钴污染土壤(0、10 mg/kg、25 mg/kg、40 mg/kg)对不同时期(初期、营养生长期、成熟期)蚕豆植株生长及各部位钴的积累与分布特征的影响。结果表明,1)在不同质量比的钴处理下,植株总生物量在成熟期均达到最大,钴质量比越高,对植株的毒害作用越大。当钴质量比为40 mg/kg时,成熟期植株的总生物量比对照组降低了70%。2)钴处理后,各时期植株不同部位钴质量比由大到小均为根部、叶部、其他部位。3)在初期和营养生长期,70%以上的钴积累在根部;而在成熟期,根部钴积累量所占比重急剧下降,此时籽实钴积累量比重达到22%~46%,表明在成熟期,大量的钴向籽实中转移积累。4)土壤钴质量比越高,植株单株钴积累量越大,并且中高质量比的钴明显抑制了植株持续积累钴的能力。当钴质量比为25 mg/kg、40 mg/kg时,单株积累量在营养生长期最大。5)随土壤钴质量比增加,植株将钴由根部转移至地上部的能力逐步降低,而地上部富集钴的能力越来越强,这在初期和营养生长期表现得比较明显。     

黑麦草对铀胁迫的生理响应及其积累特征研究

针对铀矿冶地域周边低放土壤的植物修复问题,采用盆栽试验,研究了黑麦草在不同质量比(0、1 mg/kg、5 mg/kg、20 mg/kg)铀胁迫下的生长响应、抗氧化体系酶活性的变化及对铀的积累特征。结果表明,低质量比(土壤铀质量比为1 mg/kg)铀胁迫下,黑麦草叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素质量比增加,但随土壤中铀质量比增加,植物光合色素质量比逐渐下降。当土壤铀质量比为1 mg/kg时,黑麦草茎叶和根部的可溶性蛋白质质量比均较对照组略有增加,随土壤铀质量比增加,当土壤铀质量比为5 mg/kg和20 mg/kg时,黑麦草茎叶和根部的可溶性蛋白质质量比均呈降低趋势,且均低于对照组。铀胁迫诱导植物体内丙二醛(MDA)质量比呈明显升高的趋势。当土壤铀质量比低于5 mg/kg时,铀胁迫茎叶和根部的抗氧化体系酶(过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT))活性提高,当土壤铀质量比为20 mg/kg时,黑麦草茎叶和根部的POD、SOD、CAT活性大幅降低。黑麦草对铀的富集量随铀质量比增加而增加,土壤铀质量比为20 mg/kg时,黑麦草对铀的生物富集量达到最大值,其中,地上部铀质量比为70.94 mg/kg,根部铀质量比为338.37 mg/kg。铀质量比在黑麦草体内分布为地上部小于根部。     

矿区土壤Pb的分布特征及植物修复应用性研究

对云南省某有色矿区采矿厂及选矿厂周围土壤Pb污染现状、土壤中Pb的形态分布特征及其植物有效性进行了分析.按照Tessier的重金属形态分级和浸提方法,Pb在土壤中主要以铁锰氧化物结合态及有机结合态为主,植物有效性较低.比较两样点土壤Pb活性,选矿厂高于采矿厂,这可能是由于Pb的来源不同.从土壤含Pb及植物有效态Pb含量来看,该矿区样点土壤Pb污染均较严重,开展污染修复工作势在必行.以植物体内Pb含量、地表上部有效富集系数及转移系数为指标,对20种植物对Pb的富集特性分析发现,类芦富集和转移Pb的能力较强,进一步研究价值很大.从土壤Pb的有效态含量及生态安全考虑,在该矿区进行土壤Pb污染的植物提取修复是可行的.     

美人蕉在镉污染土壤中的植物修复研究

通过盆栽实验,研究了美人蕉在镉污染土壤中的生长特征及对镉的吸收规律和修复能力。结果表明,在土壤中含镉质量浓度为0～5mg/kg时,美人蕉生物量有小量上升。随时间延长和土壤镉浓度增大,镉对美人蕉生长的抑制程度增强。美人蕉对镉的富集规律表现为根>茎>叶。在含镉5mg/kg的土壤中生长2个月,美人蕉可从土壤中带走的镉量为3.60t/(hm2·月)。美人蕉适合种植于低浓度污染土壤,在镉污染环境的修复方面具有良好的应用前景。     

外源稀土对稀土矿区土壤氮化物的影响与吸附动力学研究

通过室内模拟试验,来测定不同浓度外源稀土条件下浸矿土壤中氮化物的变化并分析其吸附动力学,试验结果表明,土壤吸附外源稀土的能力大于土壤吸附NH+4离子的能力,外源稀土投加量在750g时土壤吸附氮化物最少;硝态氮随时间变化呈现"W"趋势。存在外源稀土的浸矿土壤满足二级吸附动力学,且理论计算得的平衡吸附量与试验值较吻合。研究结论为赣南离子型稀土原地浸矿氮化物污染研究奠定良好基础。     

两种有机酸对茶园土微团聚体等温吸附锌的影响

为了明确茶园紫色土Zn容量及潜在污染状况,利用虹吸沉降和离心冻融法进行批量培养,研究区域土壤及不同粒径微团聚体等温吸附Zn~(2+)的水平,以及去除有机质和外源添加柠檬酸、乙二胺四乙酸(EDTA)对吸附的影响。结果表明:1)以专性吸附为主的多层吸附随Zn~(2+)质量浓度增至200 mg/L总体接近饱和,吸附量从大到小依次为0.002 mm、0.002~0.05 mm、原土、0.25~2 mm、0.05~0.25 mm,游离Zn~(2+)向较小粒径富集趋势明显,去除有机质弱化了微团聚体的吸附能力;2)吸附过程为自发吸热反应,热力学Freundlich方程(R2=0.9722~0.9995)整体拟合水平优于Langmiur方程(R2=0.9505~0.9987),土壤吸附能力与有机质、游离氧化铁、CEC呈正相关;3)两种有机酸均以0.1 mmol/L为阈值,随浓度增加均表现为低浓度增强Zn~(2+)积累、高浓度加快迁移,最大吸附量呈"峰形"变化,有机酸浓度"峰值"在去除有机质后增大到1 mmol/L;在未去除有机质土壤及结构单元中,EDTA对Zn~(2+)的释放能力更优,柠檬酸能更好地吸持,大粒径微团聚体0.25~2 mm及原土随有机酸浓度变化吸附量差异明显;去除有机质使两种有机酸促进及抑制功能削弱明显。     

有机物料添加对植物修复铬污染土壤的影响

为探讨有机物料添加对植物修复铬污染耕地土壤的强化效果,在联栋温室中进行室内培养试验和盆栽试验,利用Tessier连续提取法对添加牛粪、羊粪和玉米秸秆后的土壤中铬形态分布进行分析.通过S-N-K法、Pearson相关分析等研究添加有机物料后,紫羊茅和羽衣甘蓝对修复土壤的铬富集系数及铬去除率的影响,并探讨其与铬形态间的相互关系.结果表明,添加牛粪或羊粪的土壤中交换态铬分别比空白处理增加1.30％和0.98％.添加牛粪可显著提高紫羊茅和羽衣甘蓝的根干重和茎叶干重,添加羊粪或玉米秸秆仅可显著提高富集植物的茎叶干重,对根干重无显著影响.添加羊粪或牛粪处理的紫羊茅和羽衣甘蓝,修复土壤的铬富集系数均显著高于空白处理.添加玉米秸秆紫羊茅修复土壤的铬富集系数显著高于空白处理,羽衣甘蓝修复土壤的铬富集系数与空白处理无显著差异.3种有机物料的添加均能增强羽衣甘蓝和紫羊茅对铬污染土壤的修复效果,其中添加牛粪诱导强化羽衣甘蓝修复铬污染土壤的效果最佳,对土壤中铬的去除率达到19.62％.紫羊茅和羽衣甘蓝修复土壤的铬富集系数及铬去除率均与土壤交换态铬显著正相关,与碳酸盐结合态铬比例呈极显著负相关.有机物料,尤其是养殖废弃物的添加,能有效提高土壤中可交换态铬比例,进而提高植物修复铬污染土壤的效率.     

长期施肥对黑土中Cu、Cd含量及其剖面分布的影响

以经过8个不同施肥处理的黑土样品为材料,研究长期不同施肥处理下,黑土中Cu、Cd含量的差异.采用原子吸收分光光度法和Tessier-连续提取法,研究黑土中全Cu、全Cd和有效Cu、有效Cd的含量差异.结果表明,有机肥的长期施用,会使土壤中Cu、Cd与有机质发生络合并使Cu、Cd在土壤表层累积;秸秆和氮磷钾(S NPK)化肥的长期配合施用,有利于作物对有效Cu和Cd的吸收,从而使Cu、Cd在土壤中没有明显积累;NP及NPK处理下,二铵、氯化钾肥对土壤中Cu、Cd积累的影响不明显.长期耕作不施肥(CK)处理时,因无外源Cu、Cd,以及作物对有效Cu、Cd的长期吸收,土壤中Cu、Cd含量低于不耕作不施肥(休闲)处理的.从垂直剖面上看,Cu、Cd主要积累在黑土表层,而表层以下不同施肥处理间Cu、Cd含量的差异和变幅不大.有机肥料能明显地向土壤中带入Cu、Cd,造成Cu、Cd在土壤表层的积累,并由于植物体的吸收对人体造成潜在危害,而其他化学肥料对土壤中Cu和Cd积累的影响不明显.本研究为人们的生产实践提供了施肥理论和依据,并且对土壤的污染防治也具有现实意义.     

草原煤矿开采区土壤重金属污染分布特征及影响因子

针对鄂尔多斯市伊金霍洛旗典型能源开发区,以土壤重金属污染为切入点,通过对土壤不同层次8种重金属质量比的分析,探讨了矿山开采对土壤重金属的影响。结果表明:煤矿开采区周边土壤重金属质量比受采矿影响较大,利用表层与深层质量比的比值Ri来表征重金属在垂直方向上的富集特点,总体上表层重金属富集显著;通过单因子指数法(Pi)、内梅罗综合污染指数法(PN)及地积累指数法对研究区域土壤重金属污染状况进行综合评价,采矿区周边土壤总体污染程度较轻,各重金属污染程度从大到小依次为镍、铜、铅、锌、镉、砷、铬、汞,铅、铜和镍,表层质量比平均值均大于当地背景值;土地利用类型对土壤重金属质量比的影响较大,利于重金属富集的土地利用类型排序为裸地、旱地、水浇地。     

两种有机酸对铀和~(241)Am污染土壤植物修复影响的比较研究

为了实现放射性核素污染土壤植物修复的工程化应用,在前期植物筛选的基础上,选取对铀富集能力较强的芥菜和对~(241)Am富集能力较强的大麦进行盆栽试验,研究不同含量的柠檬酸和苹果酸对铀、~(241)Am污染土壤植物修复效果的影响。从转移系数(TFs)、富集系数(BFs)、盆栽植物生物量及提取效率等方面对有机酸作用下两种核素的去除效果进行了研究。结果表明,与柠檬酸相比,苹果酸也能促进植物对土壤中铀和~(241)Am的吸收,并能促进铀和~(241)Am在植物体内的运输,但其促进能力较弱。在相同的土壤条件下,芥菜地上部的铀富集系数高于大麦地上部的~(241)Am富集系数,铀在植物体内的转移系数也远高于~(241)Am,表明在试验给定的条件下,铀比~(241)Am更容易在植物体内运输迁移。当有机酸含量在20 mmol/kg及以上时,盆栽植物的生物量大大降低,降低幅度在20%以上,表明土壤中有机酸含量太高会严重影响植物的正常生长发育。在环境条件相同的情况下,盆栽芥菜的铀提取率远高于盆栽大麦的~(241)Am提取率。     

煤矸石场附近3种粮食作物的重金属富集特征及污染评价

为深入认识煤矸石堆积对周围农作物的重金属污染危害,探讨矸石场附近土壤-作物系统中重金属元素的富集转运规律,以宿州桃园煤矿矸石场附近农田为例,通过布点采样和试验测定,探讨了重金属元素Cu、Pb、Cd和Cr在土壤和3种粮食作物(玉米、绿豆和大豆)中的质量比分布特征,对比分析了不同粮食作物的根部富集能力和籽实转运能力,并利用单因子及内梅罗污染指数法对农作物重金属污染状况进行了评价。结果表明:研究区土壤中Cd、Cr和Cu有明显积累,4种元素质量比均随与矸石场距离增加而逐渐下降;作物不同器官中重金属质量比从大到小为根、茎、籽实,但叶片中部分元素质量比明显偏高;作物根部对重金属元素的吸收能力以玉米最高,而向籽实中的转运能力以绿豆和黄豆最高,这主要是3种作物根系特征和秸秆高度的差异所致;3种作物的内梅罗污染指数从大到小为玉米、黄豆、绿豆,其中玉米为轻度污染,黄豆和绿豆处于警戒水平。     

环境激素Pb对水稻生长发育的影响及污染修复

采用盆栽实验方法,研究环境激素Pb对水稻生长发育的影响、Pb在作物体内的积累特性及采用不同方法修复Pb污染土壤.研究结果表明,在PbCd复合污染条件下,Pb含量为300 mg/kg时,影响水稻的正常生长发育,水稻的减产幅度为13.3%.Pb在水稻不同部位的吸收表明,根系积累的Pb量占植株总积累量的98.36%,茎叶积累量占1.52%,籽实积累量仅占0.117%;复合元素PbCd投加到土壤中,导致水稻籽实中的Pb含量超过食品卫生标准,共存的Cd促进了水稻籽实对的吸收.经过石灰及石灰 CaMgP肥处理,可以降低土壤中Pb的活性;水稻根系可大量吸收土壤中的Pb,将根系从土壤中清除,即可达到污染修复的目的.