锑矿区土壤与植物中Sb和As的迁移过程研究

对贵州省晴隆锑矿区土壤、野生植物进行重金属含量(总量)分析,结果表明土壤中锑含量最高值可达568.24 mg/kg。矿区野生植物芒萁、蕨菜不同部位对Sb和As的累积能力为:根>叶>茎;通过盆栽试验研究发现盆栽植物野地瓜、紫萁、肾蕨、贯众不同部位对Sb和As的累积能力大小为:根>叶>茎,且较大部分集中在根部,而蕨菜茎对Sb累积大于蕨叶,与矿区野生蕨菜相反。通过对矿区土壤、野生植物以及盆栽植物的重金属含量进行分析,发现土壤中Sb含量的增加抑制了As向植物的迁移,而Sb由土壤向蕨菜的迁移能力不随土壤Sb含量增加而增强。对蕨菜的根茎叶和其相应土壤的重金属含量做相关性分析,土壤与蕨菜的根、茎、叶中Sb含量显著相关,土壤与蕨菜的根、叶中As含量也显著相关,而土壤与蕨菜茎中As含量相关不显著。研究表明牛尾蒿和芭茅对Sb和As有较高的累积能力具有潜在的植物修复潜力。     

稻田土壤淹水期As/Sb释放的动态过程及因素探究

稻田土壤淹水期重金属As/Sb的释放情况严重影响着我国水稻品质与安全问题.本文选取湖南省娄底市锡矿山周边污染土壤,研究了水分管理过程中淹水土壤中不同价态砷(As)和锑(Sb)的动态释放规律,并考察了土壤性质及组分对重金属As/Sb的释放与转化行为的影响机制.结果表明,在淹水时期,土壤溶液的pH值呈现出由酸性到中性转变的趋势,Eh值随淹水时间明显降低.值得注意的是,土壤溶液中As的浓度随淹水时间增长而逐渐升高,其中主要以还原态As(III)为主,最高浓度可达632.49μg·L^-1,显著高于As(V);相反,Sb浓度在最初的2 d内上升,然后随着时间的推移趋于稳定,主要以Sb (V)的形式存在,最高浓度为1627.34μg·L^-1. As/Sb释放的差异主要归因于土壤对As(III/V)和Sb(III/V)的吸附能力不同所导致,其中土壤颗粒对As(V)吸附能力远高于Sb(V),因此在淹水初期观察到Sb(V)的快速释放;随着厌氧时间增加,氧化态As/Sb被微生物还原为As(III)/Sb(III),而As(III)在土壤颗粒表面吸附能力明显低于S...     

Pantoea sp.IMH介导土壤中砷锑的形态转化

砷(As)、锑(Sb)污染是世界范围内比较严重的环境问题,且经常同时存在.微生物在As、Sb的氧化还原和迁移转化的过程中起着至关重要的作用.As和Sb作为同族元素,具有类似的化学性质和相关的微生物氧化还原机制.然而,砷还原菌株对As、Sb迁移转化机制的研究相对较少,特别是在As、Sb共存的土壤中.本研究的目的是探究含有ars C基因的砷还原菌株Pantoea sp.IMH对土壤中As、Sb的氧化还原和迁移转化.除了接种活细胞的活菌体系和非生物对照组,同时,考虑到自然界中细菌死亡裂解过程,还做了失活死细胞的死菌体系.结果表明,在活菌体系中,溶解态As(Ⅴ)有72.7μg·L~(-1)转化为As(Ⅲ),364.8μg·L~(-1)的溶解态的Sb(Ⅴ)没有还原,表明ars C介导的砷还原菌不能还原Sb(Ⅴ).在死菌体系中,总砷和总锑的含量分别为506.8μg·L~(-1)、821.1μg·L~(-1),是活菌体系(As=155.2μg·L~(-1);Sb=364.8μg·L~(-1))和非生物对照组中(As=57.6μg·L~(-1);Sb=271.1μg·L~(-1))砷锑含量的4倍左右.这可能是死菌体释放的胞内物质促进了砷锑的释放,3个体系中总砷和总锑释放量均显著性相关(P0.05).本研究进一步阐释了微生物对土壤中As和Sb迁移转化的影响.     

海南岛西部地区砖红壤中微量元素含量及其分布特征

对海南岛西部地区发育典型的5个砖红壤剖面微量元素的组成特征进行研究发现,5个剖面微量元素的含量变化趋势具有一定的相似性,其中Cu、Pb、Zn、As平均含量大多高于中国南方砖红壤的平均值,而Ni、Mo、Cd、Sn、Sb等微量元素则刚好相反。各剖面微量元素含量的纵向变化规律显示,土壤中微量元素含量及其垂直变化从根本上取决于土壤母质的特征。受区内自然条件影响,区内土壤微量元素的垂向迁移能力相对较弱,而人类的工业活动、农业活动也可导致少量As、Cd、Pb等有害外源微量元素进入土壤并趋向于在土壤的浅层富集。     

广西大厂矿区土壤-植物系统中Sb、As的迁移转化特征

以广西大厂多金属矿区为例,选择了3个典型矿渣堆,对其中的土壤和植物进行样品采集,分析了土壤与植物样品中Sb、As含量的分布特征,并对土壤样品进行水溶态浸提实验.结果表明,矿山活动作为环境中Sb、As的一个重要来源,已经对矿区及其周边环境形成威胁.土壤pH值对Sb、As的活动性具有很大影响,pH值越高,土壤中Sb、As的活动性越高.相比之下,Sb比As的活动性更强.Sb、As在矿区土壤-植物体系的分布特征表明,蜈蚣草对Sb、As均具有一定的吸收能力,其吸收能力均表现为:根叶茎,但Sb从植物地下部向地上部转运的能力较As弱.     

锑矿区土壤As和Sb形态分布及生态风险评价

以晴隆锑矿区土壤为研究对象,利用连续提取法对土壤中As、Sb的形态分布和生物可利用性进行了研究,并分别利用单因子指数和生态风险指数评价了研究区土壤中As、Sb污染程度和生态危害风险。结果表明,土壤样品中As尤其Sb含量很高,不同采样点含量差别较大。土壤As、Sb的存在形态均以残渣态为主,其次是可还原态、可氧化态、弱酸提取态,水溶态很低。土壤中生物可利用态砷占0.01%~1.08%,其含量为0.001~0.347mg/kg,而土壤中生物可利用态锑占0.08%~3.26%,其含量为0.002~14.107mg/kg。从单因子污染评价看,研究区土壤Sb污染远大于As污染,且大多属于重度污染。土壤中两种金属的综合污染指数(RI)为14.59~1970.98,锑矿区总体处于轻度生态危害,部分区域Sb污染应引起重视。     

锑矿周边稻田土壤垂直剖面锑砷形态与细菌群落结构分布及相互关系

为了解稻田土壤微生物对锑(Sb)和砷(As)污染的长期适应机制,本文以贵州省独山半坡锑矿和某锑矿冶炼厂周边稻田土壤为研究对象.采用野外布点和室内分析的方法,利用Illumina高通量测序技术对稻田垂直剖面土壤细菌16S rRNA V3～V4可变区进行测序,分析了土壤微生物的α多样性、物种丰度差异和组成情况,探讨了不同形态Sb和As在tc1(水耕熟化层)、tc2(渗育层)、tc3(犁底层)和tc4(水耕淀积层)的地球化学行为及其对细菌群落结构的影响.结果表明,研究区Sb和As的来源不同,Sb主要来源于大气沉降和人工投放,As则来源于成土母岩.变形菌门(Proteobacteria)和绿弯菌门(Chloroflexi)为各土层的主要优势菌门,具体表现为变形菌门(Proteobacteria)是tc1和tc2的优势菌门,绿弯菌门(Chloroflexi)是tc3和tc4的优势菌门.土壤剖面各土层多样性指数均在tc1达到最大值,在tc3达到最小值且差异不显著.相对重要性分析表明,总As、As(V)、TS和Fe(II)为影响多样性指数的主要因子.LEfSe分析表明,各土层差异指示种在不同分类水平上各不相同且tc1的数量高于tc2、tc3和tc4.如在门水平,tc1的差异指示种为疣微菌门(Verrucomicrobia),tc3为热袍菌门(Thermotogae),tc4为硝化螺旋菌门(Nitrospirae);在纲水平,tc1为α-变形菌纲(α-proteobacteria),tc2为β-变形菌纲(β-proteobacteria),tc3为热袍菌纲(Thermotogae),tc4为硝化螺旋菌纲(Nitrospirae).RDA分析和相对重要性分析表明,总As、As(III)、Sb(V)、总Sb和pH等对细菌门分类水平具有重要影响.共生网络分析进一步表明,Sb(III)和As(V)虽然对群落结构影响相对较小,但与特征性微生物却存在显著相关性,如Sb(III)与Defluviicoccus属显著相关,而As(V)对β-变形菌纲影响较为显著.     

低分子有机酸对高浓度锑砷污染土壤的淋洗效率及机理研究

为研究土壤淋洗技术对锑矿区周边高浓度锑(Sb)、砷(As)污染土壤的修复效果,筛选生物降解性能良好的淋洗剂,以广西河池市南丹县某锑矿区周边高浓度Sb、As污染土壤为研究对象,考察了不同低分子有机酸及淋洗条件(浓度、固液比、淋洗时间和淋洗级数)对Sb、As淋洗效率的影响,利用Wenzel连续形态提取法比较淋洗前后土壤中Sb、As形态变化,并结合扫描电子显微镜-X射线能量色散谱(SEM-EDS)、X射线光电子能谱(XPS)等分析方法初步探索了淋洗去除土壤Sb、As的反应机理.结果表明：由于草酸(oxalic acid,OA)具有较强的酸性及还原性,其对Sb、As的淋洗效率最高,且在最佳淋洗条件下Sb、As淋洗效率分别可达91.18%、97.63%.高浓度污染土壤中Sb、As主要以铁铝氧化物结合态形式存在,占Sb、As总量的70%以上;OA淋洗后,土壤中结合态、残渣态的Sb、As向吸附态Sb、As转化. OA淋洗去除Sb、As的反应机理主要包括三方面：(1) OA的含氧官能团与Sb、As含氧阴离子竞争土壤颗粒中铁(氢)氧化物表面的吸附位点,发生配位交换,从而解吸出Sb、As;(2) OA的有...     

广西河池铅锑矿冶炼区土壤中锑等重金属的分布特征及影响因素分析

对广西河池铅锑矿冶炼区土壤重金属污染特征进行了研究。结果表明:冶炼区土壤受到较高含量的Sb、Pb污染,As、Zn和Cu也有一定程度的污染。土壤中的w(Sb)和W(As)分别为155～30439mg/kg和27～17611mg/kg。冶炼区土壤中的重金属元素的含量与距离冶炼厂的距离有密切关系,不同重金属的衰减呈现不同的特点。研究区内三种不同类型土壤中的重金属元素呈现不同的分布特征:三种不同土壤类型Pb、As、Cu、Sb的含量关系为:水稻田>菜地>荒地。元素相关性分析表明Sb、Pb、As、Cu、Cd为密切相关的一组元素,可判定它们都与冶炼厂排放密切相关。     

锑矿区土壤重金属污染及植物累积特征

采用湿法消解-原子荧光光谱法测定晴隆锑矿区11个采样点土壤及对应植物中重金属As,Sb,Hg,Cd含量。结果表明,矿区土壤中4种重金属元素的平均含量均超出贵州省土壤背景值,土壤受Sb污染最严重,其次是As,Cd,Hg的污染。6种植物(蕨菜、芒萁、茶叶、玉米、斑茅、牛尾蒿)体内Sb,As的含量都超过正常范围,其中牛尾蒿对Cd的富集系数达3.25,具有修复镉污染土壤的潜力。     

组配改良剂对污染稻田中铅、镉和砷生物有效性的影响

选取湖南某矿区重金属和砷复合污染稻田土,以盆栽实验研究了施用组配改良剂LMF(碳酸钙+偏高岭土+钙镁磷肥)对土壤中Pb、Cd和As的生物有效性和水稻糙米中Pb、Cd和As累积效应的影响.结果表明:施用LMF能显著增加供试土壤pH值、交换性盐基总量(TEB)和阳离子交换量(CEC),对盐基饱和度(BS)和有机质(OM)含量无显著影响.施用LMF能显著降低土壤中Pb、Cd的交换态和酸可提取态含量,以及降低Pb的TCLP提取态含量,对Cd的TCLP提取态含量无明显效果.LMF施用使土壤中As的交换态和TCLP提取态含量呈现先下降后上升的趋势,且均在施用量为2 g·kg-1时含量最低.随着LMF施用量的增加,水稻糙米中Pb、Cd的含量分别降低了8.44%~99.6%、27.5%~74.1%,而水稻糙米中As含量呈现出先下降后上升的趋势.除Cd的TCLP提取态和酸可提取态外,Pb、Cd和As的其它提取态含量与其在水稻糙米中的含量均呈现出显著正相关关系(p0.05或p0.01).     

贵州某锑冶炼厂周边农田土壤锑、砷污染与人体健康风险评估

本研究以贵州省独山县某锑冶炼厂周边农田土壤为研究对象,系统采集17个土壤样品,测定了土壤中Sb、As总含量,并采用生理提取试验(PBET)和简化生物可给性提取试验(SBET)两种体外胃肠模拟实验方法分析了土壤中Sb、As的生物可给态含量,基于土壤Sb、As总量和生物可给性(PBET和SBET)评估了研究区锑、砷污染土壤暴露引起的潜在人体健康风险。结果表明:研究区农田土壤锑、砷污染严重,土壤中Sb(55.63±75.59 mg/kg)和As(44.31±38.34 mg/kg)的平均含量均超过贵州省区域背景值和我国农用地土壤污染风险筛选值;土壤中SBET和PBET提取的生物可给态Sb和As含量和计算得到的生物可给性都较低,大多数样品的生物可给性低于40%。相对于元素总量,基于Sb和As生物可给性(PBET和SBET)的人体非致癌风险(HQ和HI)和致癌风险(CR)均显著降低,其中成人和儿童的非致癌风险值均降至安全值范围,但是As的致癌风险除了CR_SBET-成人降至安全水平,CR_PBET-成人、CR_SBET-儿童以及CR_PBET-儿童值仍处于1.0E-06~1.0E-04之间,表明As对当地成人和儿童的潜在致癌风险仍不容忽视,特别是儿童。     

Kinetics of antimony biogeochemical processes under pre-definite anaerobic and aerobic conditions in a paddy soil

While the transformation of antimony(Sb) in paddy soil has been previously investigated, the biogeochemical processes of highly chemical active Sb in the soil remain poorly understood. In addition, there is a lack of quantitative understanding of Sb transformation in soil. Therefore, in this study, the kinetics of exogenous Sb in paddy soils were investigated under anaerobic and aerobic incubation conditions. The dissolved Sb(V) and the Sb(V) extracted by diffusive gradient technique decreased u...     

某铀矿下游水系沉积物剖面的放射性核素分布特征

为了研究广东某铀矿下游水系沉积物中放射性核素的垂直分布,利用HPGe-γ能谱仪测量了池塘底泥、溪流沉积物和水稻土剖面中238U、235U、226Ra、232Th和 40K的含量.结果表明,该铀矿水系沉积物中238U、235U和226Ra污染较严重,其中池塘底泥>溪流沉积物>水稻土,而232Th和 40K的变化较小.水稻土的放射性核素含量相对较低,证明稻田没有利用铀矿排放的溪水进行灌溉;而受铀矿生产影响的池塘沉积物中238U、235U和226Ra平均含量分别是水稻土的100、87和155倍,且随所采底泥样品垂直深度的增加而增高,在40cm左右含量最高.溪流沉积物中238U和226Ra含量随深度增加有小幅增加,而且238U和226Ra含量与有机质含量呈正相关.     

湖南东部地区稻田土壤中有机氯农药残留及分布

2006年3月,在湖南省东部7个地区的城市近郊和工业区附近稻田中多点采集土壤样品,参照EPA8081A标准方法对样品进行处理和分析,以研究20种有机氯农药残留及分布状况.结果表明:稻田土壤中残留的有机氯农药主要为六六六(HCHs)和滴滴涕(DDTs)类,共占有机氯农药残留总量的84.6%,2种污染物残留量均低于《食用农产品产地土壤环境质量指标》(HJ332-2006)限值,其中,w(HCHs)为1.7～25.3 μg/kg,平均值为18.2 μg/kg;w(DDTs)为10.5～40.4 μg/kg,平均值为23.8 μg/kg.残留水平较高的是β-HCH,DDT和DDE,w(β-HCH),w(DDT)和w(DDE)的平均值分别为12.9,11.4和9.8 μg/kg;其他13种农药也不同程度地被检出.同国内外其他地区同类农田土壤相比,该残留量处于中等水平,表明湖南东部地区稻田土壤中六六六和DDT的残留具有一定的生态风险.      

复合改良剂对稻田Cd、As活性与累积的协同调控

为同时降低水稻糙米中Cd、As含量,以达到国家标准食品污染物限量标准,选取湘南某矿区Cd-As复合污染稻田土壤,以盆栽实验研究复合改良剂QFJ(羟基磷灰石+沸石+酸改性炭化秸秆)对土壤中Cd、As生物有效性及对水稻各部位累积Cd、As的影响,探讨QFJ对土壤Cd、As生物活性与稻米Cd、As累积的协同调控.结果表明:施用QFJ降低了水稻糙米中的Cd、As含量,施加量2g/kg时,糙米中Cd、As含量分别为0.19mg/kg和0.14mg/kg,均低于对照组的0.49mg/kg和0.27mg/kg,且同时低于0.2mg/kg,达到了国家标准食品污染物限量标准.施用QFJ提高了土壤pH值0.02~0.68单位,增加了土壤CEC、OM含量,同时土壤中Cd 的酸可提取态、交换态及TCLP提取态含量分别降低了7.3%~32.5%、12.6%~39.8%和40.7%~60.1%,对As的交换态和TCLP提取态含量的影响趋势是先降低后增大.糙米中Cd含量与土壤中Cd的3种提取态含量存在极显著正相关关系,As含量与其土壤中TCLP提取态含量存在极显著正相关关系.当QFJ施加量在2g/kg水平时,土壤中Cd、As的生物活性可协同控制在较低水平,从而同时降低了糙米中Cd、As含量.施用QFJ使得Cd在水稻根表铁膜中的含量呈增大趋势,在水稻其他部位含量呈减小趋势;As在谷壳中含量呈减少趋势,在其他各部位呈先减小后增大的趋势.水稻吸收的Cd和As大部分累积在根部和茎叶部,各部位Cd累积率大小是白根 > 茎叶 > 糙米 > 谷壳,As是茎叶 > 白根 > 糙米 > 谷壳.根据Cd-As污染程度不同,可考虑施用2~4g/kg QFJ以达到水稻的安全生产.     

成都平原区水稻土有机碳剖面分布特征及影响因素

了解环境因素对土壤有机碳剖面分布的影响,是准确拟合土壤有机碳在垂直方向上的连续变化、开展其三维空间分布模拟和估算区域土壤有机碳储量的基础.基于171个土壤剖面采样数据,利用指数递减函数拟合土壤有机碳剖面分布,分析成都平原区水稻土有机碳剖面分布的空间变异特征,并探讨成土母质、土壤类型(亚类和土属)、海拔、与河流距离和土地利用方式对其空间变异的影响作用,进而揭示环境因素对土壤有机碳剖面分布的影响.结果表明,0~20、20~40、40~60和60~100 cm土壤有机碳均值分别为19.42、9.59、5.99和5.20 g·kg-1,表现出显著的剖面递减趋势.土壤有机碳含量主要集中在40 cm以上,占整个土壤剖面的质量分数为72.17%,是研究成都平原区水稻土碳源/汇的关键部分.拟合土壤有机碳剖面分布的指数递减函数的2类参数呈现出一致的空间分布格局,具有空间相关性;参数C和k的块金系数分别为55.400%和47.671%,表明成都平原区水稻土壤有机碳剖面分布受结构性因素和随机性因素共同影响.回归分析揭示,成土母质和土属是影响研究区土壤有机碳剖面分布的主控因素,但海拔、与河流距离和土地利用的作用不容忽视.在拟合成都平原区水稻土有机碳剖面分布、构建其三维空间预测模型和估算土壤有机碳储量时,应重点考虑成土母质和土属的作用.     

湖南攸县典型煤矿和工厂区水稻田土壤镉污染特征及污染途径分析

为了解湖南攸县水稻田土壤镉污染特征及污染途径,选择煤矿区、煤矿工厂区和工厂区三类典型样地进行农田土壤、灌溉水渠底泥及典型含Cd工业产品和副产品如煤、煤矸石和水泥等介质中Cd含量的分析研究.结果表明:1三类样地农田和表层自然土壤以及灌溉渠底泥中的平均Cd含量都超过了土壤环境质量标准0.3 mg·kg-1,煤矿区和煤矿工厂区的煤矸石Cd含量以及工厂区的水泥Cd含量都与相应自然土壤中含量相似,工厂区Cd的大气沉降通量较高;2三类样地土壤Cd剖面垂直分布差异明显,煤矿区和煤矿工厂区0~40 cm剖面的农田土壤Cd较自然土壤高,煤矿区农田和自然土壤中的Cd垂直向下迁移的潜力较高;3煤矿工厂区和工厂区点源下风向农田表土Cd含量明显比上风向低;4攸县煤矿区和煤矿工厂区农田土壤Cd的灌溉水输入途径较为重要,而煤矿工厂区和工厂区农田土壤Cd的大气输入途径也较为明显.     

煤矸石堆场Fe、Mn迁移累积效应研究

通过对贵州织金典型煤矿区矸石堆场周边地表水体及耕地进行调查与采样分析,探讨了煤矸石堆场Fe、Mn元素迁移对周边地表水体及耕地累积效应的影响。研究结果表明:受煤矸石堆场酸性排水的影响,煤矸石堆场周边溪沟水Fe、Mn含量分别达0.81~32.14mg/L、1.17~8.42mg/L,超过"集中式生活饮用水地表水源地标准"限值的3~107、12~84倍。堆场周边旱作土中Fe、Mn含量分别达63 530~85 990mg/kg、243.1~910.1mg/kg,水稻土达46 940~75 810mg/kg、144.5~409.1mg/kg,Fe、Mn累积指数旱作土分别达1.61、2.97,水稻土分别达1.24、1.33。随着与堆场距离的增大,水稻土Fe、Mn含量逐步降低,在500m范围内Fe降低了35%,Mn降低了61%,而旱作土变化规律不明显。