黄石沿江土壤镉的形态特征及生物可利用性

为了解黄石市沿长江冲积土壤中重金属镉直接和潜在的危害程度,为重金属污染防治提供科学依据,采用总量测定、Tessier连续提取法,分析研究了湖北黄石市沿江冲积土壤中重金属镉的总量及不同形态含量,镉含量采用火焰原子吸收分光光度法测定。结果表明,研究区土壤Cd全量都大于2mg/kg,不同形态Cd含量相对大小依次为残渣态铁锰氧化物结合态碳酸盐结合态有机物结合态离子交换态。其中残渣态占全量比例为58%,铁锰氧化物结合态为26%,碳酸盐结合态、有机物结合态、离子交换态分别为8%、4%和3%。可见研究区Cd的生物可利用态含量低,生物潜在可利用态较高,生物不可利用态含量最高;现有环境条件下的土壤Cd比较稳定,生物可利用性较低,对农作物的危害性较小。     

冻融对土壤吸附态镉赋存形态及生物活性的影响

以东北地区棕壤为供试土壤,通过人工控温、室内培养的方法,测定了不同冻融次数(冻融温度-30～20℃,冻融时间24 h,冻融次数0、1、3、6、9次)和不同土壤含水量处理下(田间持水量的10％、40％、70％、100％、120％),外源镉浓度为20 mg·L-1时,土壤吸附态镉的不同赋存形态的含量,并分析了各赋存形态镉占吸附态镉总量的比率及吸附态镉生物活性的变化.结果表明,不同冻融处理土壤吸附的重金属镉中,各赋存形态镉占吸附态镉的比率顺序为:交换态＞残渣态＞碳酸盐结合态＞铁锰氧化物结合态＞有机结合态.各赋存形态镉占吸附态镉的比率随冻融次数和土壤含水量的变化呈不同趋势.冻融次数对交换态镉、碳酸盐结合态镉、铁锰氧化物结合态镉、残渣态镉的影响均达到显著或极显著水平,对有机结合态镉的影响不显著;含水量对交换态镉、碳酸盐结合态镉、铁锰氧化物结合态镉的影响达到显著或极显著水平,对有机结合态镉和残渣态镉的影响不显著.供试土壤中吸附态镉的生物活性较强,生物可利用系数和移动系数分别达到65.9638％和62.9851％.生物可利用性系数和迁移系数均随着冻融次数的增加先增加后降低,然后趋于平稳,说明土壤自身在一定范围内存在着缓冲能力.     

北京市公园土壤铜、铅含量及化学形态分布特征

对北京市的12个公园进行表层、深层土壤样品的重金属Cu、Pb含量分析,并对其中10个公园的表层、深层土壤样品进行Cu、Pb的化学形态分析。研究结果表明:北京市部分公园的深层土壤已在某种程度上受到人为扰动,大多数公园表层土壤中存在着一定的Cu、Pb含量积累现象,总体上市区公园比郊区公园明显。公园表层、深层土壤中Cu形态分布的总体规律均为残渣晶格态>有机结合态>铁锰氧化物结合态>碳酸盐结合态>可交换态,表层、深层土壤中Pb形态分布的总体规律均为残渣晶格态>铁锰氧化物结合态>有机结合态>碳酸盐结合态>可交换态,但表层土壤中活性态Cu、Pb的平均比例较深层土壤均有所上升,部分市区公园表层土壤中Cu、Pb的含量较高且活性态比例较大,具有一定的释放潜力和生物有效性。     

南京城市土壤Pb的含量及其化学形态

研究了南京城市土壤Pb的含量及其化学形态分布 ,结果表明 :土壤全Pb平均含量为 10 7 3mg kg ,变幅为 36 3— 472 6mg kg ,土壤Pb污染严重 .表层土壤Pb以残渣态和铁锰氧化物结合态为主 ,各形态比例为残渣态 >铁锰氧化物结合态 碳酸盐结合态 >有机结合态 >可交换态 .与非城区土壤比较 ,城市土壤中Pb不仅含量高 ,而且活性大 ,对环境危险性大     

硫酸盐还原菌修复污染土壤过程中镉的地球化学形态分布变化

利用Tessier五步连续提取法作为分析手段,研究了硫酸盐还原菌对不同污染程度土壤中镉的地球化学形态分布的影响.研究结果表明,在受镉污染的土壤中,可交换态是镉存在的主要形态.土壤中镉在硫酸盐还原菌的作用下,总量没有发生变化,但地球化学形态发生显著变化,从不稳定的可交换态转化为更加稳定的铁锰氧化物结合态,可交换态的去除率可达60%～80%;镉形态的变化使土壤中镉的生物町利用性发生了明显的变化,易利用态的比例明显下降,达到了修复效果.在修复过程中,镉对硫酸盐还原菌活性的抑制作用不同.利用硫酸盐还原菌修复重金属污染的土壤,具有修复效率相对较高、技术简便的优点,是一种有广阔应用前景的修复方法.     

毗邻铁矿的景区土壤重金属形态及生物有效性

采用三酸联合消煮法和Tessier连续提取法研究了毗邻铁矿的千山景区土壤重金属的总量和形态分布,同时通过对植物中重金属含量的检测,研究了土壤重金属的生物有效性。结果表明土壤中镉、铜含量均超过了国家自然风景区所需达到的土壤环境质量一级标准的上限,两者分别是一级标准的2.45～4.65倍和1.1～1.95倍,个别区域铅、锌也有超标;土壤中镉以残渣态和碳酸盐结合态为主,分别占总量的58.16%～83.17%和3.39%～22.91%,铜以残渣态和有机结合态为主,分别占总量的76.67%～88.82%和3.75%～20.38%,铅、锌以残渣态和铁锰氧化物结合态为主;植物吸收的重金属不仅包括可交换态和碳酸盐结合态,还包括了在一定条件下释放出来的铁锰氧化物态和有机结合态。     

广西一锰矿区土壤重金属的赋存形态研究

通过对锰矿区土壤重金属全量及其形态分布的分析,结果表明,土壤中Cu、Zn、Pb、Cr 4种金属的含量达到《土壤环境质量标准》的二级标准,Cd含量超过《土壤环境质量标准》的二级标准。从各元素形态分布来看,Cu、Pb主要以铁锰氧化物结合态和残渣态为主;Mn主要以铁锰结合为主;Zn、Cr主要以残渣态为主;Cd不同的样地各形态分布不一;从不同形态的重金属的生物有效性来看,Cu、Cd、Pb、Mn以可利用态和潜在可利用态为主,其中Mn潜在可利用态占为86.1%;Zn、Cr以不可利用态为主。锰矿区Cd与Mn 2种重金属是锰矿区污染土壤修复中主要修复对象。     

乌鲁木齐市表层土壤Pb的化学形态分布及潜在生态危害评价

研究了乌鲁木齐市不同功能区表层土壤Pb 的含量及其化学形态分布,并采用Hakanson的潜在生态危害指数法对土壤中Pb的潜在生态危害进行评价.结果表明:土壤中w（Pb）的平均值为50.9 mg/kg,变幅为27.9～113.7 mg/kg.w（Pb）在各功能区表现为商业区（65.5mg/kg）>交通密集区（61.0 mg/kg）>工业区（55.6 mg/kg）>居民区（45.9 mg/kg）>文教区（41.2 mg/kg）>绿化风景区（35.9 mg/kg）;不同功能区表层土壤Pb化学形态存在差异,Pb 元素的化学形态总的分布趋势是残渣态>铁锰氧化物结合态>有机结合态>碳酸盐结合态>可交换态.其中,工业区和交通密集区是以铁锰氧化物结合态和残渣态为主,分别占52.33%,28.59%和42.96%,38.69%;居民区、商业区、文教区和绿化风景区主要以残渣态和铁锰氧化物结合态为主.各功能区土壤中Pb的金属活性表现为工业区＞交通密集区＞文教区＞商业区＞绿化风景区＞居民区.乌鲁木齐市土壤的Pb污染处于中等到强污染之间,达到轻微生态危害水平.      

成都经济生态区大气降尘中镉赋存形态的研究

重金属的生物毒性不仅与其总量有关．更大程度上由其形态分布所决定，不同的形态产生不同的环境效应。为了解城市大气降尘中的镉污染，采用Tessier连续提取法对成都经济生态区内不同区域的24个大气降尘样中镉的赋存形态进行了研究。结果表明，大气降尘中的镉主要以残留态存在;各形态镉在总镉中所占的平均百分比含量的排列顺序依次为：残留态〉碳酸盐结合态〉交换态〉铁锰结合态〉有机结合态（78．907％、8．917％．6．420％、3．419％、2．365％）;交换态镉、碳酸盐结合态镉具有较高生物有效性，铁锰氧化物结合态．有机结合态、残留态这3种形态镉的生物有效性很低。分析得出：汽油和煤的燃烧，以及工厂排放镉能加大城市大气降尘的镉污染。     

白洋淀表层沉积物重金属形态分布特征及生态风险评价

为了研究白洋淀全域表层沉积物重金属污染程度,采用BCR 3步提取法分析了沉积物中6种重金属（Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn）的含量及其赋存形态,讨论了6种重金属的生物可利用性大小,并运用次生相与原生相比值法（RSP）、潜在生态风险指数法（RI）和聚类分析进行了生态风险评价及重金属污染来源探讨.研究表明,白洋淀表层沉积物中重金属Cd和Cu含量均值分别达到背景值的2.9倍和1.3倍.Cd的可交换态及碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态的质量分数达到51.20%,生物可利用性较大;Pb主要赋存于铁锰氧化物结合态;Cr、Cu、Ni和Zn以残渣态为主要的存在形式.白洋淀的首要污染因子是Cd,整体面临较高Cd风险.圈头片风险最高,端村片风险最低;南刘庄片区域内风险相差较大,其中N4为白洋淀全域最高风险点.源解析结果显示,Cd、Cu、Pb和Ni受人类活动因素较多,Cr和Zn则更多的受到自然因素影响.     

太原小店污灌区土壤壬基酚的分布特征

本研究以内分泌干扰物壬基酚(NP)为例,研究了太原小店污灌区土壤NP的污染浓度水平及空间分布特征.结果表明,NP在研究区污灌土壤中普遍存在,含量高低顺序为:污灌区>过渡区>清灌区;总体上离灌渠越远,土壤中NP含量越低;NP含量与土壤有机质(TOC)呈正相关,与土壤pH值呈负相关;在垂直钻孔沉积物中,随土壤深度增加,NP含量逐渐减小,但在一定深度会出现NP的富集层,富集层深度受土壤理化性质的影响,间接反映了该区域的污灌历史及NP的下渗迁移能力.     

钙镁磷肥对土壤中镉形态转化与水稻吸镉的影响

酸性镉污染水田施用不同用量的钙镁磷肥的田间试验表明:土壤中交换态镉的分配系数随钙镁磷肥用量的增加而降低,呈显著负相关(r,-0.9314);碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态镉的分配系数则呈显著正相关(r,0,9395)。而土壤中有效态镉含量与钙镁磷肥用量则呈显著负相关(r,-0.8853)。镉污染水田一次性投加高量钙镁磷肥后,可使土壤pH显著升高,交换态镉分配系数明显下降,碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态镉分配系数明显升高,导致土壤中有效态镉含量大幅度下降,从而大大减少水稻植株的吸镉量。     

负载磷酸盐生物质炭材料对重金属复合污染土壤的稳定化机制研究

为探讨负载磷酸盐生物质炭材料对重金属复合污染土壤中共存重金属的稳定化效果和迁移转化特征,以玉米秸秆和小麦秸秆为原材料,负载磷酸盐后在600 °C下无氧热解制备两种生物质炭材料,并将其用于重金属复合污染土壤中进行稳定化批处理试验. 结果表明:负载磷酸盐的玉米秸秆和小麦秸秆生物质炭材料可通过增加土壤中无定形铁、铝氧化物的含量而促进其对Cd的吸附,且负载磷酸盐后玉米秸秆生物质炭材料对土壤中无定形氧化物含量的增幅和游离态氧化物含量的降幅高于小麦秸秆生物质炭;同时,两种生物质炭材料均显著提高了土壤铁的活化度,进而有效控制了土壤重金属的生物有效性. 添加不同比例(如5%、10%和15%)的负载磷酸盐生物质炭均可降低土壤中Pb、Cd、Zn和Cu的迁移风险,并促进Pb的酸可提取态、铁锰结合态向有机结合态和残渣态转化,以及Cd、Zn和Cu的酸可提取态向残渣态转化. 两种负载磷酸盐生物质炭材料均可有效降低重金属的浸出浓度,10%及以上的添加量均可使Pb的浸出浓度降低98%以上. 15%的负载磷酸盐玉米秸秆生物质炭可使Cd和Zn的浸出浓度分别降低89%和47%,而15%的负载磷酸盐小麦秸秆生物质炭可使Cu的浸出浓度降低56%. 研究显示,施用10%~15%的负载磷酸盐生物质炭材料可显著降低重金属复合污染土壤中Pb和Cd的潜在环境风险,对矿区重金属污染土壤的安全利用具有参考和指导意义.      

典型平原地区生活垃圾焚烧厂周边土壤重金属赋存形态分布特征及生物有效性评价

为考察并掌握典型平原地区生活垃圾焚烧厂周边土壤中重金属Cd、Cr、Cu、Pb、Ni和Zn的污染现状,以上海市某生活垃圾焚烧厂为例,研究其周边土壤中重金属赋存形态分布特征及生物有效性,采用Tessier连续提取法结合电感耦合等离子体发射光谱检测分析表层土壤中目标重金属总量及形态分布,并利用风险评估编码法（RAC）评价其生态风险水平.结果表明:研究区域土壤中Pb和Zn主要以Fe-Mn氧化物结合态和残渣态为主（>80%）;Cr、Cu和Ni则以残渣态为主（>60%）;Cd虽以残渣态为主（>50%）,但与其他重金属相比,其碳酸盐结合态占比相对较高.生物有效性分析结果显示,Cr、Cu和Ni以惰性态为主,生物有效性低,而潜在可利用态Cd、Pb和Zn占比较高,存在较高的释放风险.土壤中各重金属潜在生态风险水平由高到低依次为Cd > Zn > Pb > Cu > Ni > Cr,其中,Cu、Pb和Zn处于低风险水平,Cr和Ni处于无风险水平,而Cd处于中等风险水平.研究显示,该垃圾焚烧厂周边土壤中重金属已存在不同程度的污染累积,其中,潜在可利用态Cd的占比较高,已达中等风险水平,应引起重视.      

水分管理对稻田土壤铁氧化物形态转化的影响及其与镉活性变化的耦合关系

稻田土壤水分管理过程中铁氧化物的形态转化对土壤镉（Cd）活性和水稻Cd累积具有重要影响.以西南地区紫色水稻土为研究对象,通过室内培养试验,探讨了淹水管理方式（持续淹水,CW;干湿交替,DW）联合铁氧化物（针铁矿,G-Fe;铁粉,Fe）施用对Cd污染土壤的pH、氧化还原性质（Eh、pe+pH）、铁氧化物形态转化和Cd有效性变化的影响,分析了水分管理驱动下铁氧化物形态转化与土壤Cd活性演变的耦合关系.结果表明CW管理可显著降低土壤Cd有效性,淹水93 d后DTPA-Cd降低了17.7%~39.2%,CW联合Fe或G-Fe施用显著提升了对土壤Cd的钝化效果,其中G-Fe短期钝化效果好,淹水14 d后DTPA-Cd的含量较对照降低24.3%,而Fe则可持续钝化土壤Cd,淹水93 d后DTPA-Cd的降幅为39.2%,干湿交替下施用铁氧化物则对土壤Cd无钝化效应.相关性分析表明,无定形铁（Fe_o）的形成（P<0.01）是驱动土壤Cd有效性变化的主要原因：CW使土壤pH逐渐降低并稳定在7.4左右,且土壤保持还原状态,促进了土壤铁氧化物由结晶态（Fe_c）向Fe_o转化,进而促使Cd由可交换态向铁锰结合态转化,并最终导致Cd有效性降低;CW联合Fe、G-Fe施用显著提升了Fe_o的含量和比例,从而强化了对土壤Cd的钝化效果.研究结果揭示了水分管理联合铁氧化物施用对稻田土壤Cd活性的调控效应和机制,为Cd污染稻田土壤安全利用中水分优化管理和含铁钝化剂施用提供了科学依据.     

岩溶区不同母质土壤Cd地球化学特征及玉米籽实Cd含量预测

碳酸盐岩风化形成的Cd自然高背景值区一直以来都备受关注,但由于岩溶区不同母质土壤的理化性质、 Cd含量和生物有效性存在显著差异,导致利用土壤Cd总量对耕地进行环境质量分类存在一定的局限性.通过系统采集典型岩溶区残坡积母质和冲积母质表层土壤及玉米样品,分析玉米Cd、土壤Cd、 pH和氧化物等指标,揭示了不同母质土壤Cd地球化学特征及其生物有效性的影响因素,并基于预测模型提出科学有效的耕地利用区划建议.结果表明,岩溶区不同母质土壤理化性质分异明显,冲积母质土壤Cd含量较低,但生物有效性高,玉米籽实Cd超标率高.玉米籽实Cd生物富集系数与土壤CaO、 pH、 Mn和TC呈极显著负相关关系,相关系数分别-0.385、-0.620、-0.484和-0.384.与多元线性回归预测模型相比,采用随机森林模型预测玉米Cd富集系数的准确度更高.研究结果提出了一种基于土壤Cd和预测农作物籽实Cd含量的地块尺度耕地安全利用新方案,充分利用耕地资源,确保农作物安全.     

Assessment of potential soybean cadmium excluder cultivars at different concentrations of Cd in soils

The selection of cadmium-excluding cultivars has been used to minimize the transfer of cadmium into the human food chain. In this experiment, five Chinese soybean plants were grown in three soils with different concentrations of Cd (0.15, 0.75 and 1.12 mg/kg). Variations in uptake, enrichment, and translocation of Cd among these soybean cultivars were studied. The results indicated that the concentration of Cd in seeds that grew at 1.12 mg/kg Cd in soils exceeded the permitted maximum levels in soybeans. Therefore, our results indicated that even some soybean cultivars grown on soils with permitted levels of Cd might accumulate higher concentrations of Cd in seeds that are hazardous to human health. The seeds of these five cultivars were further assessed for interactions between Cd and other mineral nutrient elements such as Ca, Cu, Fe, Mg, Mn and Zn. High Cd concentration in soil was found to inhibit the uptake of Mn. Furthermore, Fe and Zn accumulations were found to be enhanced in the seeds of all of the five soybean cultivars in response to high Cd concentration. Cultivar Tiefeng 31 was found to fit the criteria for a Cd-excluding cultivar under different concentrations of Cd in soils.     

Risk assessment of heavy metal contaminated soil in the vicinity of a lead/zinc mine

Heavy metal contamination of soils through anthropogenic activities is a widespread and serious problem confronting scientists and regulators throughout the world. In this study we investigated the distribution, chemical species and availability of lead, zinc, cadmium and copper in nine surface（0 to 20 cm） soils from near an abandoned lead/zinc mine tailings located in Shaoxing, Zhejiang, China. Total heavy metal contents ranged from 5271 to 16369 mg/kg for Pb, 387 to 1221 mg/kg for Zn, 3.0 to 9.3 mg/kg for Cd and 65 to 206 mg/kg for Cu. In general, all heavy metals exceeded China National Standards for Soil Environmental Quality of Heavy Metals by a factor of 3-65 times. Comparison of the heavy metal concentrations（Pb, Zn, Cd and Cu） with clay content revealed a strongly significant relationship while significant relationship（ P 〈 0.001 ） was also obtained between Cd ＋ Zn and Pb ＋ Cu. Solid phase speciation of the soils using Tessier procedure showed that the heavy metals were distributed in the order： residual 〉〉 organically complexed-Fe-Mn oxides occluded 〉 carbonate bound 〉 exchangeable 〉 water soluble. In the organic matter fraction, the ratio of Pb（29.1% ） to its total concentration in the soils was higher than those of Zn（4.70% ）, Cd（3.16% ） and Cu（9.50% ）. The percentages of the water soluble and the exchangeable fractions of Pb（1.80% ） and Cd（2.74% ） were markedly greater than those of Zn（0.10% ） and Cu（0.15% ）, suggesting that Pb and Cd are relatively more mobile and hence more toxic in the contaminated soils. Strongly significant relationships between H20-Pb, H20-Zn and H20-Cu, strong positive correlations between H20-Pb, H20-Zn, H20-Cu and organic matter in soil were found. The content of H20-Pb, H20-Zn, H20-Cu was negatively correlated with pH values. The similar negative relationships between pH values and exchangeable heavy metals were also recorded. It is suggested that increasing soil pH or liming the soil could decrease bioavailability of heavy metals in the soil.     

两株耐铅镉真菌对土壤中铅镉赋存形态及小白菜吸收积累的影响

通过土培试验,研究接种耐铅镉真菌(产黄头孢霉Cephalosporium chrysogenum和头孢霉Cephalosporium SP.)对灭菌和未灭菌铅镉污染土壤上小白菜生长及铅镉赋存形态的影响.试验结果表明:接种两种耐重金属真菌可以降低或显著降低土壤中交换态铅镉、碳酸盐结合态铅镉和铁锰结合态铅镉,且显著增加土壤中有机结合态铅镉,因此降低了土壤中铅镉的活性;在灭菌和未灭菌铅镉污染土壤上接种两种真菌均能增加或显著增加小白菜的株高和鲜重,其中在未灭土壤中接种产黄头孢霉20 mL小白菜鲜重和株高最大,分别达到6.00 cm和3.22 g·株~(-1),在灭菌土壤上接种产黄头胞霉10 m L小白菜株高和鲜重最大,分别为10.66 cm和11.07 g·株~(-1);接种两种真菌可以显著降低未灭菌土壤上小白菜体内铅镉含量和累积量,在灭菌土壤上接种10 mL产黄头孢霉可以显著降低小白菜铅含量和累积量.     

人工合成铁、铝矿物和镁铝双金属氧化物对土壤砷的钝化效应

应用室内模拟培养的方法,研究了人工合成铁、铝矿物和镁铝双金属氧化物对砷超标土壤中砷的钝化效果.每种钝化剂均设置0.1％、0.5％、1.0％、2.5％和5.0％五个添加量处理.结果表明,添加水铝矿明显降低了土壤pH值,其中,添加5％水铝矿的处理降幅最大,达到1.20;而添加镁铝双金属氧化物则显著提高了土壤pH值,5％镁铝双金属氧化物的处理土壤pH值由5.04最高可提高至8.09.添加铁铝矿物均降低了土壤有效砷的含量,下降幅度为1.89％～64.15％;而添加镁铝双金属氧化物则使土壤有效砷含量增加;添加水铁矿和针铁矿处理对提高土壤中残留态砷含量的作用较为明显.总体看来,两种人工合成铁矿较镁铝双金属氧化物和水铝矿对土壤中砷有更好的钝化效果,可以作为钝化剂应用于土壤中砷的钝化.