水铝钙石对不同镉污染农田重金属的钝化效果及机制

水铝钙石(Ca-Al-LDHs)是一种新型的层状复合金属氢氧化物,具有较大的比表面积、良好的阴离子交换性能和高稳定性的优点.本研究选择高Cd污染农田、中Cd污染农田和低Cd污染农田3种不同Cd污染水平的自然农田土壤作为研究对象.通过室内钝化实验,探讨水铝钙石对3种Cd污染农田土壤Cd、Pb、Zn有效态的变化规律以及形态转换的影响,进一步采用X射线衍射仪(XRD)和傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)初步探讨其钝化机制.结果表明,在高中低这3种Cd污染土壤中,水铝钙石均能够增加土壤pH,降低Cd、Pb和Zn的有效态含量,其中Cd有效态含量最大降幅分别为97. 7%、96. 3%和91. 8%.水铝钙石促使高Cd污染土壤中Cd、Pb和Zn的可交换态转化成活性低的碳酸盐结合态、铁锰氧化态和残渣态,高Cd污染土壤的钝化效果优于中低污染土壤.水铝钙石的吸附作用、层间离子交换作用以及表面羟基和羧基等活性官能团的配位反应,在很大程度上降低了土壤重金属的生物有效性.因此,水铝钙石可有效应用于Cd、Pb、Zn等重金属污染农田的钝化修复.     

新疆和硕绿洲农田土壤重金属污染及生态风险

新疆和硕绿洲采集82个耕地土壤样品,测定其中As、Cd、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb和Zn等8种重金属元素的含量。采用地统计法、污染负荷指数(PLI)和潜在生态风险指数(RI)评估农田土壤重金属污染和潜在生态风险,并讨论重金属主要来源。结果表明:(1)和硕绿洲农田土壤所有重金属元素含量平均值均未超出国家二级标准的限值,Cd、Cr、Ni、Pb和Zn含量的平均值分别超出新疆灌耕土背景值的2.0、1.51、1.18、2.13和8.47倍。(2)农田土壤Cd与Zn呈现中度污染,Cr、Cu、Ni和Pb轻度污染,Mn轻微污染,As无污染。研究区PLI平均值呈现轻度污染。(3)各重金属元素单项生态风险指数从大到小依次为:Cd、Ni、As、Cu、Cr、Zn与Pb。农田RI平均值属于轻微生态风险。重金属元素含量、污染与生态风险空间分布格局各不相同。(4)和硕绿洲农田土壤As、Pb和Zn主要受到人为因素的影响,Cr、Cu、Mn和Ni主要受到土壤地球化学作用的影响,Cd受人为污染和自然因素共同影响。Cd是研究区农田土壤主要的污染因子之一,对农田土壤污染及潜在生态风险的贡献较大,农田土壤Cd污染值得关注。     

攀枝花煤矿区周围农田重金属污染特征及风险分析

本研究以四川省攀枝花市几大煤矿区周围农田为研究对象,采集表层煤矿区附近的24个农田土壤表层样,利用三酸消解法提取并测定土壤样品中Ni、Cu、Zn、As、Cd、Pb六种重金属元素的总量,同时利用0.1 mol/L氯化钙和0.5 mol/L磷酸二氢钾浸提并测定Ni、Cu、Zn、Cd、Pb、As有效态含量。采用内梅罗综合污染指数法、地累积指数法和生态风险指数法分析研究区农田重金属污染状况及其环境风险。结果表明所有煤矿区周边农田土壤中Ni、Cu、Zn、As、Cd、Pb的平均含量高于四川省土壤背景值,其中部分点位As、Cd和Zn超过国家农田土壤重金属风险管控标准,点位超标率分别为8.3%、41.7%和25%;Cd和Pb具有较高生物有效性,生物有效性系数分别为35.29%和20.10%;相关性分析结果表明Cd、Zn、As和Pb两两间存在互为显著相关,农田中这四种元素主要来源于煤矿开采和加工。三种评价结果均表明煤矿区附近农田中Cd处于显著污染水平,是农田土壤污染风险的主要贡献因子;花山矿区周围的农田是四大矿区中重金属污染最为严重的,需引起相关部门重视或采取一定的土壤污染风险管控措施。     

某铀尾矿库周围农田土壤重金属污染与评价

为能够定量评价铀尾矿库周围农田土壤重金属污染程度,采用地积累指数和内梅罗污染指数2种方法相结合来进行土壤中重金属污染综合评价。研究结果表明,铀尾矿库周围部分农田土壤中重金属Cd、Ni、As、Cu、Hg、Zn含量存在积累和超标情况,尤以Cd的超标率最大,Ni和As次之;Pb、Cr含量能够满足标准限值要求。总体上,铀尾矿库周围农田土壤中未受重金属污染(清洁、尚清洁)、轻度污染的分别约占1/3;土壤受重金属中度污染占21.4%,重污染占12.2%。主要污染因子为Cd,其次是Ni和As,该区大部分土壤环境质量未受到Cr、Pb、Cu和Zn的影响。铀尾矿库周围土壤正以Cd、Ni、As等重金属复合污染的形式出现积累,应加强对铀尾矿库周围农田土壤重金属的污染防治。     

广西百色不同功能区土壤重金属污染与来源

以百色城区及周边县城土壤为研究对象,测定不同功能区(清洁区、矿区、工业区和城市中心区)土壤Co、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn、Cd、As和Hg含量,采用地质累积指数法评价重金属污染水平。结果表明,百色地区土壤重金属含量差异很大,除Cu以外,工矿区土壤重金属污染达到中度污染水平以上,其中Cd达到强污染水平;清洁区和城市中心区土壤大部分重金属元素则处于无污染水平。采用主因子分析法分析了矿区和工业区土壤重金属可能的污染源,结果显示工矿区土壤重金属可能有三个来源:工业源的Co、Ni、Pb、As、Hg,混合源的Cd、Cr、As、Zn,自然源的Cu、Zn。     

两种铁基材料对污染农田土壤砷、铅、镉的钝化修复

制备得到了铁钙（FeCa）和铁锰（FMBO）两种铁基材料,用于钝化修复As、Pb和Cd污染土壤.研究采集了来自绍兴上虞（SY）、广东佛山（FS）、广东韶关（SG）、湖南浏阳（LY）、江西赣州（GZ）、贵州独山（DS）和安徽马鞍山（MAS）的7种重金属污染水稻土（潮泥土）,通过土壤培养试验,研究铁钙材料（FeCa）和铁锰材料（FMBO）对各类土壤溶液中As、Pb和Cd浓度动态变化的影响,对土壤中有效态As、Pb和Cd钝化效果的影响,以及在不同种类土壤中有效态As、Pb和Cd钝化效果差异及影响因素.结果表明,培养过程中,铁基材料处理下土壤溶液中As、Pb和Cd浓度均低于对照处理.研究发现,两铁基材料均能对土壤中As、Pb和Cd起到较好的钝化作用,相同添加量下,铁钙材料对土壤As的钝化效率优于铁锰材料,而材料之间对土壤Pb和Cd钝化效率无显著差异.铁钙材料处理下各种土壤As钝化效果表现为GZ > SG > DS和MAS,土壤铅钝化效果表现为FS>SY、LY和SG>MAS,土壤镉钝化效果表现为SY、GZ和DS>MAS;铁锰材料处理下各种土壤As钝化效果表现为SY、LY和GZ > DS > FS,土壤Pb钝化效果表现为FS > GZ > SY,土壤Cd钝化效果表现为DS > LY > MAS.各种土壤As钝化效率在两铁基材料处理下均与土壤黏土含量呈显著负相关,各种土壤Pb钝化效率在两铁基材料处理下均与土壤pH呈显著正相关,各种土壤Cd钝化效率在铁钙材料处理下与土壤黏土含量显著负相关.总体来看,两铁基材料均适用于各不同种类As、Pb和Cd污染土壤的治理.     

有色冶炼污染区土壤污染及重金属超积累植物的研究

对某省两个有色冶炼污染区进行了土壤和植物采样，并对6个样点土壤和11种植物中的As、Pb、Cd、Zn等重金属含量做了测定分析。结果表明：①该区域土壤已经受到不同程度的重金属污染。其中以As和Cd污染最为严重;②从植物地上部重金属富集系数和体内含量来看．钻形紫苑具备了As-Pb-Cd超积累植物的基本特征。进一步研究的价值很大，白苞蒿地上部As、Pb、Cd及小白酒草地上部Cd富集系数均大于1．也具备了超积累植物的基本特征；③大部分植物富集As、Pb、Cd、Zn均呈现地上部高于地下部的富集规律，是通过根系吸收转移还是叶片吸收还有待实验室内人工栽培确定。     

典型流域农田土壤重金属污染特征及生态风险评价

采用野外采样和室内分析相结合的方法,以原有工业污染较严重的某流域农田表层土壤为研究对象,分析了土壤中重金属Hg,Cr,Cd,As,Pb,Cu,Zn和Mn的含量及污染特征,并采用地累积指数法和潜在生态危害指数法对农田土壤重金属污染进行了生态风险评价. 结果表明:研究区农田土壤中各元素的含量均高于背景值,仍存在一定程度的污染,其污染程度由强至弱依次为Cd＞As＞Zn＞Cu＞Pb＞Cr＞Hg＞Mn;研究区农田土壤存在较高的潜在生态风险,在8种重金属中镉的风险指数最高. 表明流域内历史工业污染对农田土壤环境仍具有一定的生态危害性.      

连续施用污泥堆肥土壤剖面中重金属积累迁移特征及对小麦吸收重金属的影响

通过大田试验,定量研究连续施用污泥堆肥后土壤剖面中不同重金属积累迁移和对小麦吸收重金属的影响,为科学确定农田土壤重金属环境容量和农田土壤重金属污染防控提供依据.结果表明,连续4 a施用污泥堆肥农田耕层土壤(0~15cm)中Cu、Zn含量随污泥施用时间和施用量增加而显著增加,污泥施用带入的Cu、Zn在耕层土壤中积累率最高分别可达到75.3%和85.9%;污泥施用量较高时,Cu、Zn向土壤深层迁移,本试验条件下Cu可迁移至15~30 cm土层,Zn可迁移至60~90 cm土层;连续施用污泥堆肥4 a后,0~15 cm土层中Cd、Pb含量显著增加,与对照相比增幅分别是57.2%~165.2%、13%~34%,60~90 cm土层中Cr、As、Pb含量也显著高于对照;连续施用污泥堆肥小麦籽粒中Zn含量显著增加,增幅为13.3%~47.9%.部分污泥处理小麦籽粒中的Cr、Pb含量超出国家食品卫生标准(GB 2762-2012);4 a小麦收获对各重金属累计携出率均低于10%,小麦籽粒对Cu、Zn的累计携出量大于秸秆,而对Cr、As、Cd、Pb的累计携出量小于秸秆.随污泥施用量的增加,小麦收获对各重金属累计携出率降低.确定农田土壤重金属环境容量时要考虑重金属在土壤剖面中的向下迁移量.     

基于文献计量分析的长江经济带农田土壤重金属污染特征

长江经济带是我国重大战略发展区域之一,理清长江经济带农田土壤重金属污染特征与来源对区域土壤重金属污染防控和农业安全生产具有重要意义.在检索文献数据的基础上,结合空间分析和地累积指数法分析了长江经济带农田土壤重金属（Cd、Cr、Hg、As、Pb、Cu、Zn和Ni）的污染特征、环境风险和主要来源.结果表明：①农田土壤Cd、Cu、Pb、Hg、Zn和As超过农用地土壤污染风险筛选值的比例分别为39.8%、18.5%、8.3%、6.9%、6.9%和6.4%,其中土壤Cd的超标比例最高;②不同区域农田土壤重金属空间分异明显,上游土壤Cr、Cu、Zn和Ni含量高于中游和下游地区,中游土壤Cd、As和Pb含量高于上游和下游地区;③研究区8种重金属的地累积指数分别为：Cd （0.42）>Hg （-0.28）>Pb （-0.32）>Zn （-0.39）>Cu （-0.42）>Cr （-0.7）>As （-0.81）>Ni （-0.73）,其中土壤Cd和Hg地累积风险最高;④长江经济带中上游地区农田土壤重金属累积主要受地质高背景和矿山开采等因素影响,中下游地区主要受到快速城镇化、工业生产和高强度农业利用等因素的影响.针对长江经济带农田土壤重金属污染现状及管控需求,建议加强农田土壤重金属的源头防控,根据重金属污染程度、地质背景和农产品质量等进行农田土壤重金属污染的分区分级管控和分类管理,以期实现长江经济带农田土壤环境质量安全和农业绿色可持续生产.