土壤-作物系统中重金属元素吸收、迁移和积累过程模拟

土壤-作物系统是重金属危害生态环境和人类健康的重要途径,研究和了解土壤-作物系统中重金属元素的吸收、迁移和积累过程,对重金属污染的防控与管理以及人类的健康具有重要意义.本文建立作物吸收重金属的模型,计算小麦根、茎、叶以及籽粒中的重金属含量,分析在小麦生长周期中,根、茎、叶以及籽粒的重金属积累随时间变化的过程,并将预测值与实测值作对比来检验模型的精确度.结果表明,小麦的不同部位对重金属的吸收能力不同,根的吸收能力最强,叶片次之,茎和籽粒重金属的吸收能力较弱.小麦的各部位中不同重金属的含量也存在明显的差异,Cu元素的含量最高,Ni次之,Pb元素和Cd元素的含量较小.在小麦生长过程中,茎、叶和籽粒中的重金属积累速度分别在小麦生长90、60和135 d左右开始减缓,重金属含量逐渐达到最大值,而根部重金属积累的速度则呈现不断增长的趋势.本文利用数值模拟技术研究了重金属在土壤-作物系统中的吸收、迁移和积累过程,可为防范重金属污染的生态和健康风险提供科学依据.     

浙江平湖农田土壤安全质量评价

以Al元素作为标准化元素求得平湖地区农田土壤重金属基线值,用单因子指数法进行土壤质量评价,结果表明该地区表层土壤均受到不同程度的轻微重金属污染,6%土壤为中度Hg污染;内梅罗综合污染指数显示土壤作物已经受到了污染,但程度不严重.     

焦作矿区煤矸石山周围土壤和玉米作物重金属污染研究

以焦作演马矿区为例,研究煤矸石长期堆放对周围土壤和玉米作物造成的重金属污染。根据当地地形地貌在矸石堆周围呈放射状布设3条采样线,用HCl-HNO3-HF—HClO4全分解法和HNO3-HClO4湿法消解土壤和玉米样品,检测土壤和玉米（叶、茎和籽）中主要有害重金属元素（Pb、Cu、Cr、Zn）。研究表明：土壤和玉米中Pb和Zn含量超标,且距离矸石堆由近及远土壤和玉米作物中重金属含量呈下降趋势,重金属在玉米作物不同部位的富集能力表现为叶中最高,茎次之,籽最低。     

让蔬菜远离重金属污染

<正>蔬菜是最易"吸收"重金属元素的农作物,目前对土壤重金属污染的控制主要四种方法。蔬菜是最易"吸收"重金属元素的农作物,因此土壤被重金属污染后,生长的蔬菜与其它作物相比,蔬菜对多种重金属富集量要大得多,经证明,在被污染的土壤里生产出的蔬     

土壤污染及其防治

X53 9401629锌及其它重金属元素在土坡中迁移性的调控/沙维奇B.H.…(莫斯科季米利亚捷夫农学院土化系)11环境科学学报/中科院环委会一1993,13(3)一304一309环情X一9 实验表明,使用不同处理溶液按不同顺序淋洗土壤,造成土壤中Zn、Cu、Fe、Mn、Ni等重金属元素迁移性不同,因而对作物生长及重金属元素对作物的有效性产生了明显影响。表5参X53 9401630土坡中铅的积累及污染的农业防治/符建荣(浙江省农科院土肥所)l/农业环境保护/中国农业生态环保协会一1993,12(5)一223一226,232环情X一15 叙述了铅在土旗中的分布和积累规律,土坡对铅的吸附…     

平顶山市煤矿矿区土地复垦煤灰充填后土壤的污染性分析

从粉煤灰的污染潜势分析入手,通过复垦土壤的测试分析、淋溶试验和种植试验,揭示了粉煤灰充填复垦土壤的污染性.研究表明,粉煤灰中重金属的水溶性差,同时因pH值高,抑制了作物对高含量污染重金属的吸收;淋溶试验也表明重金属元素的淋溶性弱;温室盆栽与大田作物籽实样品分析表明,样品中重金属含量符合国家有关标准,说明尽管复垦土壤存在重金属污染,仍然可以种植某些作物.     

塌陷地粉煤灰充填复垦土壤的污染性分析

从粉煤灰的污染潜势分析入手,通过复垦土壤的测试分析、淋溶试验和种植试验,揭示了粉煤灰充填复垦土壤的污染性.研究表明,粉煤灰中重金属的水溶性差,同时因pH值高,抑制了作物对高含量污染重金属的吸收;淋溶试验也表明重金属元素的淋溶性弱;温室盆栽与大田作物籽实样品分析表明,样品中重金属含量符合国家有关标准,说明尽管复垦土壤存在重金属污染,仍然可以种植某些作物.     

广西铅锑矿冶炼区土壤剖面及孔隙水中重金属污染分布规律

为探讨铅锑冶炼区重金属在土壤中分布及迁移特征,在广西河池铅锑矿冶炼区周围根据不同土壤利用类型分别选取菜地土壤、荒地土壤、林地土壤这3个典型剖面,对区域内土壤剖面及孔隙水中重金属的迁移分布特征进行了研究.结果表明,3个剖面中重金属元素Sb、Pb、As、Cu明显在表层富集,最高值都出现在0～2 cm的表层土壤中;Sb、Pb和As在剖面60 cm以下有增加的趋势.土壤剖面中重金属元素淋溶难易的总体顺序为:Sb>As>Cu>Al,Pb.土壤的耕作对重金属在剖面中的下渗迁移具有一定的影响.表层土壤孔隙水中高含量的重金属可能对作物造成毒害影响,并通过食物链危害居民的健康.Sb、As相对于Pb容易从土壤进入孔隙水,在剖面中迁移.     

土壤重金属污染现状、原因、危害及修复研究

土壤重金属污染治理是一个全球性难题。我国土壤重金属污染现状较为严峻,导致土壤重金属污染的原因复杂,土壤重金属污染不仅危害作物的生长,降低作物产量,也会对人的健康构成威胁,加强土壤重金属修复迫在眉睫。本文通过当前我国土壤重金属污染现状、原因的分析,提出了常见的几种土壤修复技术,并就不同技术的优势和不足进行了讨论,旨在为进一步完善土壤重金属污染修复技术提供理论支撑。     

矿山复垦土壤典型元素时空变化研究

在抚顺矿区矸石回填复垦还田生态重建试验区,利用网格布点取样法采集不同覆土类 型、不同土壤深度、不同覆土时间的土壤样品,对矿山复垦土壤的营养元素和重金属元素的 时空变化进行了研究.结果表明,矸石回填覆土后,营养元素含量在覆土初期恢复较快,覆土中 重金属元素含量呈逐年递减趋势;施(培)肥造成了重金属元素和营养元素含量表层高于30cm 层和60cm层;覆土中重金属元素主要来源于外界输入; 矸石母质中的重金属不存在对覆土耕 作层的污染问题.     

肥料对土壤重金属有效态及水稻幼苗重金属积累的影响

为探究施用不同肥料对红黄泥和河沙泥农田土壤中Cu、Zn、Pb、Cd有效态含量的影响,通过盆栽试验,研究了施用7种肥料（猪粪、鸡粪、紫云英、商品有机肥、磷肥、复合肥、化肥）对土壤重金属有效态含量及水稻幼苗重金属积累的影响.结果表明:①红黄泥中复合肥处理能显著增加Zn有效态含量,比对照增加57.0%,猪粪处理显著降低了Cu、Pb、Cd有效态含量,比对照降低22.1%、13.4%、20.0%.②不同处理河沙泥中Cu有效态含量变化不显著,复合肥处理显著增加Zn有效态含量,比对照增加23倍,化肥处理显著增加Pb有效态含量,比对照增加31.6%,施用复合肥显著增加Cd有效态含量,比对照增加30.6%.③红黄泥中商品有机肥、紫云英处理显著增加水稻根Cd含量,且紫云英处理效果更明显,比对照增加1.92倍,猪粪、鸡粪、商品有机肥、磷肥处理均降低了水稻秸秆Cd含量,且商品有机肥作用更明显,比对照降低58.7%.④在河沙泥中商品有机肥、紫云英处理显著增加了水稻根Cd含量,且商品有机肥处理效果更明显,比对照增加4.27倍,猪粪、鸡粪处理均降低了水稻秸秆Cd含量,且鸡粪作用更明显,比对照降低29.2%.研究显示,不同处理土壤中Cu、Zn有效态含量差异明显;磷肥处理能显著降低红黄泥中Pb有效态含量,猪粪、鸡粪、紫云英处理可显著降低红黄泥中Cd有效态含量,复合肥处理能显著增加河沙泥Cd有效态含量;猪粪、鸡粪处理均能降低红黄泥和河沙泥中水稻秸秆Cd含量.      

基于高密度采样的土壤重金属分布特征及迁移速率

重金属在土壤剖面中的垂直分布特征是土壤自身理化性质和外界条件影响下重金属迁移和积累的综合反映,也是了解土壤重金属污染程度和修复治理的基础.传统的用于农业土壤研究的层次采样技术和方法,只能粗略了解重金属在土壤层次中的分布状况,不足以确定污染物的垂直迁移距离和速度.本研究通过对钢铁厂周边3种不同利用类型土壤进行垂直方向的高密度采样分析,即在0～40cm深度内以2cm间隔,在40～80cm以5cm间隔,80cm以下以10cm间隔采样,对重金属元素Cu、Zn、Pb、Cr、Cd的剖面垂直分布进行了研究.结果表明,在几乎未受人为干扰的林地土壤中,可见重金属在土壤表层明显富集,证实其来源是大气沉降,其中Zn、Pb向下迁移的距离很小,Cu、Cd迁移稍快,Cr向下淋溶迁移的深度没有明显的界限;在受人为影响的旱地和水稻田中,重金属在耕层土壤中被人为扰动混合,但在耕层界面以下仍然有明显的向下迁移.研究表明,垂直方向高密度采样可以比较精确地理解重金属在土壤中的分布模式,通过重金属元素含量与稳定元素Ti含量的比值及其变化,还可以估计在特定时间内污染物的迁移距离和迁移速度,各种重金属具有不同的迁移能力,其相对顺序为Cd>Cu>Zn>Pb.     

硫化物沉淀法处理含EDTA的重金属废水

在运用MINTEQA2模型对模拟重金属废水和EDTA萃取液中重金属离子形态进行分析的基础上,选用Na₂S沉淀法处理含EDTA的重金属废水. 结果表明:没有含EDTA的重金属废水,Cd2＋,Cu2＋,Pb2＋和Zn2＋是重金属离子的主要形态;而在含EDTA的模拟重金属废水和重金属萃取液中,重金属络合物是重金属离子的主要形态. 在c(EDTA)为0的条件下,Cd2＋,Cu2＋和Pb2＋的去除率达到100%,而Zn2＋的去除率仅为57.0%;随着c(EDTA)的增加,相同c(Na₂S)对废水中重金属的去除率逐渐下降. 在一定c(EDTA)的条件下,废水中重金属的去除率随着c(Na₂S)的增加而增加;但是在相同c(Na₂S)的条件下,Zn2＋的去除率较Cd2＋,Cu2＋和Pb2＋低. 工程实例进一步表明,Na₂S能够有效去除含EDTA重金属萃取液中的重金属离子,而完全去除Zn2＋则需要高浓度的Na₂S.      

Release behavior of copper and zinc from sandy soils

The concentrations and chemical forms of copper(Cu) and zinc(Zn) in surface soils directly influence the movement of Cu and Zn. In this study, thirteen sandy soil samples with a wide range of total Cu and Zn concentrations were collected for evaluating the relationships between Cu and Zn release and extraction time, ratio of soil to water, pH and electro;yte types. The results indicated that Cu released in batch extraction that represents long-term leaching was mainly from exchangeable, and carbonate bound Cu fractions, and Zn released in the batch extraction was mainly from its carbonate bound fraction. However, the Cu and Zn leached from the soils using the column leaching that represents short-term leaching were mainly from their exchangeable fractions. Soil column leaching at different pH values indicated that the amounts of leached Zn and Cu were greatly affected by pH. The Cu and Zn release experiments with varying extraction times and ratio of soil to water suggest that long-term water-logging in the soils after rain may increase contact time of the soils with water and the release of Cu and Zn to water from the soils, and total amounts of Cu or Zn released from the soils increase, but the Cu or Zn concentration in the surface runoff decrease with increasing rainfall intensity. The increased Ca concentration in soil solution increased stability of organic matter-mineral complexes and might decrease the dissolution of organic matter, and thus decreased the release of Cu-binding component of organic matter. However, high concentration of Na in the soil solution increased the dispersion of the organic matter-mineral complexes and increased dissolution of organic matter and the release of Cu from the soils.     

Co-transport of dissolved organic matter and heavy metals in soils induced by excessive phosphorus applications

To evaluate the e ects of long-term applications of phosphorus fertilizers on mobility of dissolved organic matter (DOM) and heavy metals in agricultural soils, a sandy soil and a loamy soil were spiked with ammonium phosphate at application rates of 0, 25, 50, 100, 250, and 500 mg P per kilogram of soil. A series of 15-cm long soil columns were constructed by packing incubated soils of varying concentrations of P. The soil columns were consecutively leached by simulated rainfalls for six cycles. The contents of water extractable organic carbon in both sandy and loamy soils increased significantly with increasing rates of P applications. Relatively high rates of P applications could induce a marked increase in DOM concentrations in the leachates, the e ects were larger with the sandy soil rather than with the loamy soil. Applications of P changed the partitioning of trace metals in the soil solids and the soil solutions. The increased P application rates also seemed to elevate the leaching of Cu, Cd, and Zn from soils. The concentrations of Cu, Cd, and Zn in the leachates were positively correlated with DOM, probably due to the formation of metal-DOM complexes. In contrast, Pb concentrations in the leachates were negatively correlated with DOM, and decreased with increasing rates of P applications. The boosted leaching of DOM induced by high rates of P applications was probably due to the added phosphate ions competing for adsorption sites in the soil solids with the indigenous DOM.     

污泥植物处理后对玉米生长及土壤重金属含量的影响

为了探明植物处理后污泥作为肥料施用后对后续作物和土壤的影响,将植物处理后的污泥混于土壤,种植后续作物玉米(Zea mays),测定作物产量以及土壤和作物的重金属含量.结果表明,污泥施用2a后仍有肥效,其玉米生物量显著大于无污泥的对照处理,且单种植物处理后的污泥肥效要优于无植物或套种处理的污泥.施用污泥后的2a内,4季玉米的茎叶和籽粒Zn、Cd、Cu和Pb含量均符合饲料标准;但第3季以后玉米籽粒才可作为食用.施用污泥后土壤重金属含量随时间而下降,Zn的年消失率为32%~35%,Cd为28%~33%,Cu为18%~30%,Pb为15%~23%;施用污泥的土壤重金属年下降率高于对照和化肥处理.污泥施用于土壤2a后,表层土壤全Zn和全Pb含量与对照处理已无明显差异.     

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.     

Behavior and control of chlorine in dyestuff residue incineration

Dyestuffresidue, a type of hazardous waste, is incinerated in the tubular furnace, and thermodynamic equilibrium model is used to calculate and analyze the chlorine behavior. The HCI emission and its effects on the behaviors of heavy metals are studied. Meanwhile, the effects of three dechlorine reagents are predicted at a high temperature. Results show that HCI emission is dependent on incineration temperature. The HCl evaporated mainly derives from the organic chlorine. Under the working condition of 500-- 900℃, the main products of rig, Pb, Cu, Ni, Zn, and Mn in reaction with HCl are HgCl2 （g）, PbCl4（g）, PbCI2 （g）, （CuCl）3 （g）, NiCl2 （s）, NiCl2 （g）, ZnCl2 （s）, ZnCl2 （g）, Zn （g）, MnCl2 （s）, and MnCl2 （g）, respectively. Among the three dechlorine reagents, CaCO3 is optimal to remove chlorine at high temperature, little of HCl is released below 800℃, whereas Fe3O4 is unstable at high temperature.     

广东凡口Pb-Zn尾矿中重金属的表生地球化学行为及其对矿山环境修复的启示

通过分级提取实验 ,结合矿物成分和化学成分分析 ,对广东凡口铅锌尾矿的新尾矿和 1号尾矿库不同氧化程度尾矿的矿物组成、重金属含量及其形态进行了研究和对比 .新尾矿中的黄铁矿含量很高 (约 3 1% ) ,铅锌的含量分别高达 0 7%和 1 2 %以上 ,重金属元素主要赋存于金属硫化物中 .1号尾矿库样品中的黄铁矿含量 <10 % ,重金属元素也明显低于新尾矿 .在表层氧化带 (硬化层 ) ,硫化物的快速氧化导致大量次生矿物沉淀 ,锌大量吸附于 (氢 )氧化铁表面 ,可迁移性大 ;铅则主要形成次生难溶矿物 (如铅矾 ) ;次氧化带以硫化物的缓慢淋溶作用为主 ,难以形成次生矿物 ,Pb、Zn的流失比例大于 70 % .常用于矿山环境治理的尾矿覆盖方法往往使尾矿处于次氧化环境 .上述研究结果表明 ,这些方法不一定能够阻滞污染元素的迁移 .此外 ,本次研究采用Dold提出的分级提取法 ,发现方铅矿的溶解主要发生在第 2步 (提取液 :pH =4 5 ,1moL L- 1 NH4 Ac) ,而其它硫化物的溶解主要在第 6步 ,这可能是Ac- 与Pb2 + 的络合作用所造成的 ,表明提取液中含Ac- 的分级提取方法不宜用于评价铅的活性     

哈尔滨市土壤表层重金属污染特征及来源辨析

鉴于确定土壤重金属来源是降低土壤重金属人为输入和控制土壤重金属面源污染扩散的必然要求,以哈尔滨市9个市辖区中4个主要老城区（道里区、道外区、南岗区、香坊区）为研究区,依据标准格网进行土壤样本采集（表层土壤样本307个,深层土壤样本77个）,分析土壤中w（As）、w（Hg）、w（Cd）、w（Cr）、w（Cu）、w（Ni）、w（Pb）、w（Zn）;并利用主成分分析法、地累积指数法和指示克里格插值法,分别对该区不同成土母质区域表层土壤重金属的污染特征和来源进行分析.结果表明:① 哈尔滨市四区表层土壤中As、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn主要来源于成土母质,Hg和Cd受人类活动的影响显著.② 以各类成土母质中重金属含量平均值为评价依据,哈尔滨市表层土壤中Hg、Cd表现出较大范围的重金属污染,依据土壤样本所在格网覆盖范围,污染范围分别占研究区的60%、65%.③ Cu、Pb、Zn污染范围小且污染程度低.研究显示,人口集聚、工业发展、交通发达等因素已经造成研究区表层土壤中Hg、Cd、Cu、Pb、Zn不同程度、不同范围的污染,需要合理有效地处理生活垃圾、控制工业和交通排放,以缓解表层土壤重金属污染.