淋洗对农田土壤镉铅锌的去除、移动性和有效性的影响

以福建省Cd-Pb-Zn矿区周边的农田污染土壤为材料,通过室内连续振荡淋洗和ICP-MS测定,研究了4种常用的淋洗剂(柠檬酸、EDTA、FeCl_3和HCl)一次和连续5次淋洗对土壤Cd、Pb和Zn的去除效果,及对其形态、移动性和有效性的影响。结果表明,与一次淋洗相比,连续5次淋洗能够增加这4种淋洗剂对Cd、Pb和Zn的去除效果,FeCl_3、EDTA和柠檬酸分别对Cd、Pb和Zn的去除效果最好,5次淋洗后分别达到89. 29%、24. 95%和36. 72%。BCR形态分析结果表明,4种淋洗剂对土壤Cd和Zn的淋洗主要是通过对弱酸提取和可还原态的Cd和Zn去除而实现的;对于土壤Pb的淋洗主要是对可还原态Pb的去除;对可氧化态和残余态重金属影响不大。其次,淋洗可导致土壤Cd、Pb和Zn移动性和有效性的增加,从而会增加其生态环境风险而导致淋洗效果的丧失,在评价淋洗效果时应予以关注。最后,从淋洗前后土壤重金属有效态变化角度考虑,对Cd-Pb-Zn复合污染土壤,EDTA是较好的淋洗剂选择。     

柠檬酸、EDTA和茶皂素对重金属污染土壤的淋洗效果

采用振荡淋洗的方法研究了柠檬酸、乙二胺四乙酸(EDTA)和茶皂素对重金属污染土壤中Zn、Pb、Cu的去除效果。结果表明,Zn、Pb、Cu的去除率随淋洗剂浓度增加而增长,综合去除能力从大到小依次为0.6 mol/L柠檬酸、0.2 mol/L的EDTA、质量分数4%的茶皂素。在淋洗剂最佳浓度下,Zn、Pb、Cu去除率先随淋洗时间增加显著提高,继而保持稳定。其中,柠檬酸在8 h时对Zn、Pb、Cu的去除效果较好,EDTA和质量分数为4%的茶皂素在12 h时对Zn、Pb、Cu的去除效果较好。建议采用柠檬酸作为此场地修复的最佳淋洗剂。     

3种淋洗剂对污染土壤中Cd、Pb、Zn去除效果的研究

以龙岩市新罗区特钢厂附近的Cd、Pb、Zn复合污染土壤为对象,研究HCl、柠檬酸和Na2-EDTA 3种淋洗剂对Cd、Ph、Zn的去除效果.淋洗剂浓度梯度设置为0.02～0.16 moL/L.淋洗5次.结果表明,HCl淋洗剂的适宜浓度和淋洗次数分别为0.10 mol/L和2次;柠檬酸为0.08 mol/L和2次;Na2-EMA为0.02 mol/L和1次.对3种淋洗组合的淋洗效率,淋洗成本和二次污染风险等的综合比较表明,对Cd、Ph、Zn复合污染土壤,采用0.1 mol/L的HCl为淋洗剂,淋洗2次时可以达到较好的淋洗、修复效果.     

有机酸对土壤中Pb和Cd淋洗动力学特征及去除机理

采集辽宁葫芦岛锌厂周边农田耕作层(0 ～ 20 cm)土样,以酒石酸、柠檬酸和草酸为淋洗剂,研究其对土壤中Pb和Cd的淋洗动力学及去除机理.结果表明,对Pb和Cd的解吸量从大到小的有机酸均为酒石酸、柠檬酸、草酸,而动力学过程均可以用Elovich方程描述(R2=0.9698～0.9968),表明该淋洗解吸过程为非均相扩散过程.试验条件下(pH值为2、3、4、5和6),pH值降低,3种有机酸对Pb和Cd的淋洗量均增加,表明有机酸分子中的质子活化了土壤中的重金属,促使其解吸.温度升高(25～ 45℃),3种有机酸对Pb和Cd的淋洗量也增加,表明温度升高加速了重金属离子的扩散,促使其解吸.3种有机酸对Pb和Cd 4种形态的淋洗去除效果不同,对Pb,去除率从高到低的不同形态为弱酸可溶态、可氧化态、可还原态、残渣态;对Cd为弱酸可溶态、可还原态、可氧化态、残渣态.     

3种中性盐与HCl复合淋洗剂对Cd污染土壤淋洗效果研究

土壤淋洗是一种可以有效修复重金属污染土壤的方法,淋洗剂的选择是淋洗过程的关键。通过振荡淋洗、过滤和石墨炉原子吸收光谱仪(AAS)测定方法评价了3种盐溶液(NaCl、CaCl2、FeCl3)及其与HCl复合淋洗剂对Cd污染土壤的修复效果,3种盐均设置0.1mol/L、0.4 mol/L、0.8 mol/L、1.2 mol/L、1.6 mol/L、2.0 mol/L 6个浓度梯度。结果表明,FeCl3的淋洗效果明显优于其他两种中性盐淋洗剂,淋洗效果从高到低为FeCl3、CaCl2、NaCl。3种中性盐与不同浓度(0.05 mol/L、0.1 mol/L、0.15 mol/L、0.2 mol/L)HCl的复合淋洗剂对土壤Cd的淋洗效率均高于单一淋洗剂,且HCl与FeCl3复合淋洗剂对Cd的淋洗效率仍高于HCl与NaCl、CaCl2的复合淋洗剂。总体上,3种盐与HCl复合,Cd的淋洗效率均随3种盐浓度升高而增加,与高浓度的HCl复合,对Cd的淋洗效率越好。0.1 mol/L HCl与0.4 mol/L FeCl3的复合淋洗剂为试验条件下土壤Cd的最佳淋洗剂。经优化,该复合淋洗剂的淋洗条件为:固液比1∶2,振荡时间3 h,淋洗2次。与未优化的淋洗条件相比,采用优化的淋洗条件使土壤Cd的淋洗效率提高了11.0%,达到78.9%。     

太原地区公路旁土壤中重金属形态分布和生物有效性研究

采用盆栽试验结合形态分析技术研究了太原地区公路旁污染土壤中Pb,Cd,Cu和Zn的形态分布及其生物有效性。研究结果显示:除Cd外,残渣态是主要形态,可交换态的含量很少;土壤中Cd的碳酸盐结合态、可交换态含量较高,残渣态的含量很少;菜园土重金属的生物可利用性和迁移能力的顺序均是Cd>Cu>Zn>Pb,而高粱土的顺序是Cd>Zn>Cu>Pb,菜园土重金属的生物活性和迁移性较高粱土的大。农作物对Cd,Cu和Zn的累积能力远远大于对Pb的累积能力,且Cd,Cu和Zn向地上部转移的速度也明显比Pb快。研究成果将为评估污染土壤中重金属的危害提供科学依据。     

以松针提取液为阴极电解液对电动修复重金属土壤的影响研究

采用模拟试验方法,选择不同料液比的呈天然酸性的新型有机电解液(松针提取液)及常规化学有机电解液(草酸、醋酸、柠檬酸)分别作为阴极电解液,通过分析电流密度、p H值、总溶解性固体、迁移情况的变化来探究其对土壤重金属去除率的影响,同时采用改进的BCR法分析重金属形态变化。结果表明,松针提取液料液比越高,电流密度越大,对抑制阴极p H值突跃效果越好,溶解出的金属离子越多;料液比越高,去除率越高,1∶1的试验组镉、铜、镍的去除率较对照组提高25.83%～38.95%;常规有机电解液的去除效果从大到小为柠檬酸、醋酸、草酸,1∶1的试验组对镉、铜、镍去除率较草酸试验组分别提升13.76%、10.01%、21.14%。镉、镍的酸可提取态和可还原态的百分比随料液比的增高而降低,较化学有机电解液极大地降低了生物有效性和环境风险。     

宁波市浙贝母主产地土壤重金属形态分析及污染评价

为了解宁波浙贝母种植地土壤重金属分布特征,采用ICPAES测定了章水镇种质资源圃土壤Cd、Pb、Cu、Ni、Cr和Zn质量比,用Hkanson潜在生态风险指数法评价重金属的生态风险,BCR连续提取法分析其分布形态。结果表明,土壤中重金属元素总量从大到小排序为Zn、Cr、Pb、Cu、Ni、Cd,其中Cd富集程度最高,平均质量比为背景值的8倍左右,超过国家二级土壤标准。Eir指数表明,Cd的潜在风险指数也最高,75%区域处于很高或高潜在生态风险;RI指数表明,90%区域处于高潜在生态风险或中潜在生态风险。土壤中重金属均以残渣态为主,但Zn的弱酸提取态、Cu的可氧化态比例相对较高,Cd的3种可提取态相加接近45%,具有高潜在危害性。相关性分析表明,Cu和Zn、Cr和Ni,以及Cu和Cd重金属的来源具有相似性,且不同形态重金属之间可能会发生迁移转化。p H值与各种重金属的形态之间不存在明显的相关关系,有机质对重金属化学形态的影响因重金属种类不同而有差异。     

膨润土和改性膨润土对电镀污泥中重金属的稳定化处理

采集某电镀厂污泥,以膨润土和改性膨润土为稳定剂,采用TCLP毒性浸出试验分析膨润土和改性膨润土对污泥中重金属Cr、Cd、Zn和Pb的稳定化效果。未加入稳定化剂前,电镀污泥中重金属Cr、Cd、Zn和Pb的浸出毒性分别为154 mg/L、13.5 mg/L、658 mg/L和76 mg/L。稳定化试验结果表明,在膨润土和改性膨润土的投加量与干污泥的质量比分别为1∶5和3∶10,振荡时间为12 h时,浸出液中重金属质量浓度最低,稳定化效果最好。形态分析结果表明,加入膨润土和改性膨润土稳定后重金属以有机结合态和残渣态为主,与未稳定前相比污泥中重金属不稳定态的含量变少。扫描电镜和红外分析结果表明,膨润土和改性膨润土可能通过吸附和离子交换来稳定污泥中的重金属。研究表明,改性膨润土对电镀污泥中高含量重金属的稳定化效果要优于未改性膨润土的稳定化效果。     

渭河西咸段表层沉积物重金属赋存形态及风险评价

以渭河西咸段表层沉积物及其孔隙水为研究对象,采用ICPMS测定了As、Cd、Cr、Cu、Pb和Zn的含量,应用改进BCR法分析了沉积物重金属的赋存形态特征,基于风险评价编码法(RAC)和潜在生态风险指数法(PERI)评价了表层沉积物重金属的生态风险。结果表明:渭河西咸段表层沉积物已受到多种重金属的复合污染,孔隙水中As和Cd质量浓度在部分断面超过US EPA水生生物水质基准的持续基准质量浓度,表层沉积物中Cd质量比在所有断面、其余重金属质量比在部分断面超过其对应陕西省A层土壤背景值;表层沉积物重金属赋存形态各异,Cd主要存在于酸可溶态中,Pb主要存在于可还原态中,Cu、As和Cr主要存在于残渣态中,Zn在酸可溶态和残渣态上均有较高的比例,以残渣态为主;RAC评价显示,As和Cu处于低风险级或中风险级,Cd处于高风险级或极高风险级,Cr、Pb均为低风险级,Zn在低风险级和高风险级之间变化;RI评价显示,各断面处于轻微至极强生态风险,Cd处于较强至极强生态风险,其余重金属均属于轻微生态风险。     

复合药剂对不同类型重金属污染土壤的固化修复

为了考察复合药剂对Pb、Hg、Cr、Cd、Zn、Cu和Ni污染土样的固化修复效果,以重污染企业用地、冶炼厂河道底泥和自配土壤为污染土样进行试验,试验中的普适复合药剂主要为含磷酸盐沉淀剂、黏土和水泥,视情况辅以无机还原助剂和有机络合助剂。在普适药剂(相对原土样的质量分数15%)、还原剂(5%)和有机助剂(2%)的组配下,处理后的重金属浸出质量浓度低于GB 18598—2001标准值。普适药剂对Pb、Cd、Zn、Cu、Ni的固化有效,磷酸盐是促成Pb固化的关键成分,黏土和水泥分别起到吸附固定和物理包封的作用。无机助剂中的还原/络合性成分和硫化物分别对Cr(VI)和Hg的固化有明显的促进作用。对于Pb、Cd、Zn、Cu复合污染土壤的修复,分析了重金属浸出质量浓度随普适药剂投加量变化的特征曲线,结果表明,Pb比Cu的曲线斜率更大,表明Pb的固化效率更高;Cd和Zn具有相似的曲线形状,推测二者具有类似的固化机理。     

喀斯特山区水库底泥养分与重金属的含量特征——以阿哈水库为例

为摸清喀斯特山区阿哈水库底泥的养分情况和重金属污染状况,评价底泥农业资源化利用潜力,根据水库地形地貌、入库河流和出库口分布等特点,采集0~100 cm深度的底泥样品12个,分析和评价了阿哈水库底泥的养分状况及重金属污染水平。结果表明:底泥的有机质、总氮、总磷和总钾平均质量比分别为92.25 g/kg、3.35 g/kg、0.76 g/kg和14.18 g/kg,对照全国第二次土壤普查有关标准,有机质和总氮处于很高水平,总磷处于中上水平,而总钾处于中下水平,各养分指标的变异系数为25.49%~41.06%,空间差异较强;底泥Cr、Cd、Pb、As、Hg、Cu和Zn的平均质量比分别为104.86 mg/kg、1.12 mg/kg、75.87 mg/kg、26.68 mg/kg、0.27 mg/kg、59.53 mg/kg和164.65mg/kg,均高于贵州省土壤重金属背景值、贵州表生沉积物背景值和全国水系沉积物平均值,各重金属元素的变异系数为31.41%~132.34%,具有很强的空间变异性;以《食用农产品产地环境质量评价标准》为评价标准,底泥重金属內梅罗综合污染水平和潜在生态危害程度均为中等,且Cd的贡献最大。综上,阿哈水库底泥养分丰富,但污染较严重,不适于耕地利用,可考虑用于园林绿地。     

铜冶炼高砷烟尘浸出特性研究

以水为浸取剂,浸出铜冶炼过程中产生的高砷烟尘(砷质量分数为15.06%),研究了反应温度(T)、反应时间(t)、液固比(L/S)、pH值等因素对As、Pb、Zn浸出率的影响,并采用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等表征方法分析了原料及浸出渣的微观结构,揭示了高砷烟尘中As、Pb、Zn物相的溶解机理。结果表明,以Pb_2As_2O_7和(Fe,Zn)_3(AsO_4)_2·8H_2O存在形态为主的高砷烟尘浸出特性受液固比、pH值的影响十分显著,而受反应温度、反应时间的影响很小。在T=50℃、t=30 min、L/S质量比=10∶1、pH=1.0、搅拌速度300 r/min的条件下,Pb浸出率小于0.5%,As浸出率为93%,Zn浸出率为95%。XRD和SEM结果表明,在强酸性条件下,烟尘中的Pb_2As_2O_7物相可溶解释放Pb~(2+)和AsO_4~(3-),而生成的Pb~(2+)可与液相SO_4~(2-)反应生成PbSO_4沉淀,进而降低Pb的浸出率;(Fe,Zn)_3(AsO_4)_2·8H_2O溶解释放出Zn~(2+)和AsO_4~(3-),可进一步提高As和Zn的浸出率。     

酸去除剩余活性污泥重金属效果及农用安全性

污水处理厂剩余污泥中的重金属是污泥农用的潜在危害之一,因此如何有效去除污泥中的重金属以保证其农用安全性是当前迫切需要解决的问题。采集污水处理厂二沉池的活性污泥,比较不同物质的量比的盐酸和硝酸(1∶2、1∶1、2∶1)浸取污泥中重金属Pb、Zn、Cd、Cu和Mn的效果,采用Tessier连续提取方法定时检测污泥重金属相态分布,分析混合酸对污泥EPS结构和质量比的影响,并检验了处理后污泥对菠菜生长及重金属富集的影响。结果表明:1)盐酸/硝酸物质的量比为2∶1时效果最佳,重金属浸出率从高到低依次为Pb、Zn、Cd、Mn、Cu;2) Pb的可交换态和碳酸盐结合态比例最高,Cu的残渣态比例最大,可交换态、碳酸盐结合态和FeMn氧化物结合态比例越大,重金属的浸出率越高;3)酸浸试验期间EPS总量减少,黏液层和LB-EPS层易脱落;最后盆栽试验表明处理后污泥中重金属的潜在迁移性风险大大减弱,且污泥对菠菜生长有明显的促进作用。因此混合酸处理后污泥可以安全用于农业种植,且污泥与土壤干重比为1∶1时效果最佳。     

奎屯河表层不同粒径沉积物中重金属空间分布及污染评价

在对新疆奎屯河表层沉积物粒径组成分析的基础上,采用原子吸收光谱仪测试了不同粒径沉积物中Co、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb、Zn 7种重金属的质量比,研究了奎屯河表层沉积物不同粒径中各种重金属的空间分布特征,并运用单因子污染指数法与内梅罗综合污染指数法评价了各采样点重金属的污染状况。结果表明,奎屯河表层沉积物粒径主要分布在250μm的范围内,其中粉砂所占比例最大,平均质量分数达到63.66%;黏土次之,平均占16.77%。从上游到下游地区,各重金属污染物没有形成一定规律的分布特征。单因子污染指数评价表明除了Co,各采样点不同粒径沉积物中6种重金属存在着不同等级的污染,在粒径4μm、4~63μm、63~125μm、125~250μm的沉积物中,各重金属污染样品所占比例由大到小为Cu、Zn、Cr、Pb、Ni、Mn,Zn、Cu、Ni、Cr、Pb、Mn,Cu、Zn、Pb、Cr、Mn、Ni,Cu、Pb、Zn、Cr、Mn、Ni。内梅罗综合污染评价表明,各采样点均受到不同程度的重金属污染。     

云南个旧多金属矿区农田土壤-作物系统重金属污染现状——以乍甸镇为例

对云南个旧市乍甸镇农田土壤和农作物重金属污染现状进行了野外调查及评价。结果表明:农田土壤Pb、Zn、Cu、Cd、As质量比均超出GB 15618—1995《土壤环境质量标准》二级标准,Hg未检出,该地区农田呈现以As、Cd为主多种重金属复合污染。Pb、Zn、Cu、Cd、As土壤有效态质量比与土壤全量呈极显著正相关(p<0.01)。农作物中Cu、As质量比与土壤有效态Cu、As质量比无显著相关,Zn质量比与土壤有效态Zn呈极显著负相关(p<0.01),Cd、Pb质量比与土壤有效态Cd、Pb呈显著正相关(p<0.05)。89%的农作物As超标,油菜籽(Brassica napusL.)As质量比最高,均值达(23.04±14.33)mg/kg(鲜重,下同)。Pb超标率达72%,油菜籽Pb质量比最高,平均为(5.55±2.53)mg/kg。Zn、Cd超标率均为11.11%,超标最严重的油菜籽Zn质量比为(46.65±13.61)mg/kg,Cd质量比为(0.24±0.10)mg/kg。Cu超标率为5.55%,油菜籽Cu质量比最高,达(16.02±2.75)mg/kg。油菜籽对As、Pb、Zn、Cu、Cd的转移系数(农作物可食部分重金属质量比(鲜重)与土壤重金属质量比的比值)远高于其他作物。农作物对Pb、Zn、Cd、As的转移顺序依次为果实类、叶菜类、根茎类,对Cu的转移顺序为果实类、根茎类、叶菜类。农作物以As、Pb污染为主,总体属重度污染。聚类分析得出:油菜籽、青蒜(Allium ampeloprasumL.)和生菜(Lactuca sativaL.var.ramosaHort.)重金属污染严重,不适合在该地区继续种植和食用。     

滇池疏浚底泥中重金属对蔬菜种植生态安全的影响

滇池疏浚底泥富含蔬菜需求的营养成分,农用可提高土壤保水肥能力,改良土壤的适耕性,有利于植物的生长发育,有一定的增产效果,但可能存在重金属污染问题。通过底泥试验及加入石灰钝化试验,对生菜、白菜、棒菜和萝卜4种蔬菜施用疏浚底泥作为有机肥进行种植,分析底泥农用后其重金属对蔬菜的影响,并进行风险评价。结果表明,盆栽试验中,底泥施用量控制在5%(0.05 kg/kg)内且加入石灰改良后,蔬菜中Cu和Cd含量显著降低,但对Pb、Zn效果不明显。叶菜类蔬菜(生菜、白菜、棒菜)重金属富集能力(BCF)从大到小均表现为Cd、Pb、Zn、Cu,而块茎类萝卜BCF表现为Cd、Zn、Pb、Cu。研究表明,化学致癌物Cd与非化学致癌物Pb、Zn、Cu引起的健康风险均在终身可接受风险水平。     

重金属元素在樟树人工林中的累积与迁移

结合樟树人工林生态系统生物产量研究,采用Hp3510原子吸收分光光度法测定樟树人工林生态系统不同组分中Cu、Zn、Mn、Pd、Ni、Cd的含量,探讨了重金属元素Cu、Zn、Mn、Pb、Ni、Cd在湖南株洲市樟树人工林中的累积与迁移.结果表明,樟树人工林地土壤层(0～100 cm)中,6种重金属元素的平均含量以Pb为最高,为67.929 mg/kg,Cd最低,仅为0.699 mg/kg,排序为Pb＞Zn＞Mn＞Ni＞Cu＞Cd,总储量为2 737 174 kg/hm2.在樟树不同器官中,Cu、Zn、Mn、Pd、Ni、Cd的含量范围分别为6.849～13.178 mg/kg,3.776～37.443 mg/kg,32.214～659.130 mg/kg,1.626～15.544 mg/kg,0.218～3.719 mg/kg,1.033～9.506 mg/kg.樟树对土壤中6种重金属元素富集能力排序为Cd＞Mn＞Zn＞Cu＞Pb＞Ni.在樟树林中,6种重金属元素的总积累量为11.124 kg/hm2,且排序为Mn(8.097 kg/hm2)＞Zn(1.429 kg/hm2)＞Cu(0.763 kg/hm2)＞Pb(0.491 kg/hm2)＞ Cd(0.272 kg/hm2)＞Ni(0.072 kg/hm2),重金属元素积累量空间分布为叶(3.447 kg/hm2)＞枝(2.863 kg/hm2)＞皮(1.685 kg/hm2)＞干(1.635 kg/hm2)＞根(1.307 kg/hm2).樟树林与环境之间,Mn的交换能力最强,其次是Cd、Zn、Cu,再次为Ni、Pb.     

海南香蕉园土壤中重金属现状及变化趋势分析

为了解香蕉种植园土壤重金属含量及香蕉种植尤其是施肥对土壤重金属含量的影响,采集海南岛5大香蕉种植区(儋州、临高、东方、乐东、昌江)各大香蕉基地的共计49个蕉园土壤样品及与之对应的18个对照样品,分析了Zn、Cu、Hg、Cd、Pb及Ni的含量.研究表明,相对于对照土壤,全区蕉园土壤Zn、Cu、Ni含量增加(Cu上升0.02～24.24mg/kg,Zn上升6.3～58.2 mg/kg,Ni上升2.81～6.40mg/kg);Cd、Hg含量增加较少(Cd上升0.09～0.45 mg/kg,Hg上升0.01～0.04mg/kg);Pb有下降趋势(下降0.32～7.88 mg/kg).与我国土壤环境质量标准相比,蕉园土壤中Cu、Zn、Hg、Pb含量为二级,而79.6%土壤样品的镉含量和24.3%土壤样品的镍含量高于相应二级标准.