pH、温度和水土比对酸性土壤溶液中铝离子形态分布的影响

溶液中Al3 、Al-F和有机络合态铝（Al-OM的浓度随pH降低而增加，Al3 在总单核铝中所占比例随pH的降低而增加，而Al-F络合物呈相反的变化趋势.土壤中铝的溶解度与土壤中铝氧化物的结晶形态有关，处于较高纬度地区的土壤，由于铝氧化物的结晶形态较差，在相同pH下，其铝的溶解度较大.土壤溶液中有机络合态铝的浓度随温度升高而增加，在pH不变的情况下，土壤中无机铝的溶解量随温度降低而增加.随水土比增加，土壤溶液中Al3 、Al-F络合物和Al-OM浓度减小，但按每kg土计算的铝溶解量随水土比的增加而增加.     

Ⅱ尾矿砂对重金属的附作用

本文研究了尾矿砂颗粒对Ｃｕ，Ｐｂ，Ｃｄ三种重金属离子的吸附作用，以及各种环境条件因素对颗粒面吸附作用影响。实验结果表明，细微尾矿砂颗粒对溶液中的重金属离子具有较强烈的吸附作用，并且强烈地依赖于溶液的ＰＨ。根据表面络合反应，对尾矿砂颗粒表面基团可能参与的表面络合反应和吸的重金属形态进行了讨论。并应用简化络合反应模式，求取了尾矿砂颗粒与Ｃｒ，Ｐｂ，Ｃｄ的表面络合形成的条件稳定常数ｐＫａｄ。     

络合态金属铜在大型水蚤(Daphnia magna)体内的生物积累及生物毒性

以人工稀释水作为背景水样,通过实验室暴露和化学平衡软件的辅助分析,研究了4种有机络合剂(草酸、酒石酸、EDTA和腐殖酸)对大型水蚤(Daphniamagna)体内铜的生物积累(BBD)以及生物毒性的影响.结果表明,有机络合剂的存在降低了大型水蚤体内生物积累量和金属硫蛋白(MT)含量,明显降低了水体中金属Cu的毒性,4种不同有机络合剂所产生的效果大体相同;有机络合态的铜也能为大型水蚤所吸收和利用,在相同浓度条件下大型水蚤对腐殖酸络合态铜的利用大于EDTA络合态铜.     

草炭溶解态有机物质与Cu2+、Cd2+络合稳定性的研究

研究了由草炭提取的胡敏酸(HA)、富里酸(FA)、水溶解态有机物质(WSOM)的基团特征,分子量分布及其与Cu2+、Cd2+两种金属离子之间的络合稳定性。对HA、FA及WSOM的红外光谱研究显示三者的官能团组成相似,只是含量略有不同。固态13C-NMR对HA、FA及WSOM结构特征的描述以及水相凝胶色谱法对三种有机质样品的分子量及分子量分布的测定结果显示HA分子最大且含有大量的长链烷烃,而FA分子小得多,结构以碳水化合物及多糖为主,WSOM的分子量略低于FA,结构与FA相近。离子交换平衡法对三种有机质样品与Cu2+、Cd2+的络合配位数和稳定常数的测定结果显示两种介质条件下络合配位数(x)、络合稳定常数(logk)的次序均为:Cu2+>Cd2+;同一介质条件下,对不同有机质而言均满足:M-HA>M-FA>M-WSOM。     

农田重金属污染原位钝化修复研究进展

污染土壤重金属原位钝化修复是通过向土壤中施加一些活性钝化修复材料,通过溶解沉淀、离子交换吸附、氧化还原、有机络合等反应来改变重金属在土壤中的赋存状态,降低土壤中重金属的有效浓度、迁移性和生物有效性。这种方法成本较低、操作简单、见效快且适合大面积推广,在重金属污染土壤修复中有着不可替代的作用。尤其对主要由污水灌溉、大气沉降等造成的农田土壤面源污染,一些具有吸附固定土壤中重金属离子特性的天然物质和工业副产品都可运用在实地的钝化修复中,且不同类型的钝化修复剂对重金属污染土壤的钝化修复效果各不相同。采用实验室评价和实地应用评价,一方面可以评估钝化修复材料对污染土壤中重金属离子的固定效率;另一方面可以评估钝化修复材料对土壤理化性状、养分状况和生物活性的影响。对重金属污染土壤原位钝化修复中不同来源的钝化剂进行了分类,目前广泛使用的钝化修复剂主要包括硅钙物质、含磷材料、有机物料、黏土矿物、金属及金属氧化物、生物碳及新型材料等,概述了它们各自对重金属污染土壤的钝化修复效果。从研究方法、评价指标、环境影响因子、钝化机制以及环境风险评价等方面分析了该领域的研究现状以及存在的主要问题,今后应重点关注钝化修复剂对土壤-作物系统的潜在环境风险以及钝化材料修复效果的田间长期稳定性评价。     

耕地土壤铜、镉、锌形态及生物有效性研究

土壤重金属总量常被用来评估土壤质量安全,但是大量事实说明单纯用土壤重金属总量并不能完全说明土壤重金属的生物有效性及其环境风险。相对于国内外常用的Tessier的五态方法,欧共体标准物质局提出的三步提取法(BCR法),中国地质调查局地质连续提取法的七态标准少见报道。本研究选取河南平原耕地样品,采用中国地质调查局地质连续提取法(DD2005-03)进行耕地中重金属元素(Cu、Cd、Zn)的形态分布,结果表明:Cu、Zn主要以残渣态存在,其残渣态分别占全量的55.80%和67.35%。Cd以离子交换态为主,占全量的27.30%。Cu、Cd、Zn各态含量占全量比例的顺序是,Cu:残渣态弱有机结合交换态铁锰氧化态碳酸盐结合态强有机结合态水溶态离子交换态。Cd:离子交换态弱有机结合交换态强有机结合态残渣态碳酸盐结合态铁锰氧化态水溶态。Zn:残渣态铁锰氧化态弱有机盐结合态离子交换态强有机结合态碳酸盐态水溶态。从生物可利用性系数k来看,Cd主要以活动性较大的状态存在,很容易被作物吸收。     

Ⅱ.尾矿砂对重金属的吸附作用

本文研究了尾矿砂颗粒对Cu,pb,Cd三种重金属离子的吸附作用,以及各种环境条件因素对颗粒表面吸附作用的影响。实验结果表明,细微尾矿砂颗粒对溶液中的重金属离子具有较强烈的吸附作用,并且强烈地依赖于溶液的pH。根据表面络合反应,对尾矿砂颗粒表面基团可能参与的表面络合反应和吸附的重金属形态进行了讨论,并应用简化络合反应模式,求取了尾矿砂颗粒与Cu,Pb,Cd的表面络合形成的条件稳定常数pK_(ad)。     

耕地土壤铜、镉、锌形态及生物有效性研究

土壤重金属总量常被用来评估土壤质量安全,但是大量事实说明单纯用土壤重金属总量并不能完全说明土壤重金属的生物有效性及其环境风险。相对于国内外常用的Tessier的五态方法,欧共体标准物质局提出的三步提取法（BCR法1,中国地质调查局地质连续提取法的七态标准少见报道。本研究选取河南平原耕地样品,采用中国地质调查局地质连续提取法（DD2005．03）进行耕地中重金属元素（Cu、Cd、Zn）的形态分布,结果表明：Cu、Zn主要以残渣态存在,其残渣态分别占全量的55．80％和67．35％。Cd以离子交换态为主,占全量的27．30％。Cu、Cd、Zn各态含量占全量比例的顺序是,Cu：残渣态〉弱有机结合交换态〉铁锰氧化态〉碳酸盐结合态〉强有机结合态〉水溶态〉离子交换态。Cd：离子交换态〉弱有机结合交换态〉强有机结合态〉残渣态〉碳酸盐结合态〉铁锰氧化态〉水溶态。Zn：残渣态〉铁锰氧化态〉弱有机盐结合态〉离子交换态〉强有机结合态〉碳酸盐态〉水溶态。从生物可利用性系数k来看,Cd主要以活动性较大的状态存在,很容易被作物吸收。     

有机酸对砖红壤的溶解及固定态磷素的活化

选择柠檬酸、草酸、酒石酸和苹果酸4种土壤中常见有机酸为研究对象,研究了它们与砖红壤反应后,Fe、Al的溶出特征以及P的释放规律,并对上述反应的机制进行了探讨.结果表明,草酸、酒石酸和苹果酸3种有机酸与土壤反应24h后,溶液中总Fe浓度随反应体系pH值升高而降低,但柠檬酸与土壤反应24h后,溶液中总Fe浓度则随反应体系pH值升高而增加.4种有机酸溶出土壤Fe的能力按草酸柠檬酸酒石酸苹果酸的顺序下降,溶出机制主要是络合溶解和还原溶解.溶液中Al的溶出量在4种有机酸-土壤体系中均随体系pH值升高而降低,且按草酸柠檬酸≈酒石酸苹果酸的顺序下降,溶出机制主要是质子溶解和络合溶解.有机酸对固定态磷素有明显活化效应,在草酸、酒石酸和苹果酸3种有机酸-土壤体系中,溶液中P浓度均随体系pH值升高而降低,但在柠檬酸-土壤体系中,则随体系pH值升高而增加.溶液中Al/P物质的量之比要远大于Fe/P物质的量之比,这表明土壤中P主要结合在铁氧化物表面,其活化与铁氧化物的溶解过程关系密切.此外,Al的存在对草酸活化固定态P有抑制作用。     

膨润土、褐煤及其混合添加对铅污染土壤钝化修复效应研究

土壤重金属污染原位钝化修复是通过向土壤中添加一些钝化修复材料,通过溶解沉淀、离子交换吸附、氧化还原、有机络合等反应来改变土壤中重金属的赋存形态,降低土壤中重金属的生物有效性,在重金属污染修复中具有重要意义。为探究膨润土与褐煤单一及其复配材料对Pb污染土壤的钝化修复效果,以采自河南省济源市某铅冶炼企业周边0-20 cm表层重金属污染土壤为研究材料,设置盆栽玉米(Zea mays L.)试验,采用正交试验处理将膨润土(S)和褐煤(P)按1.5%、3%、5%的浓度梯度单独添加,以及将二者正交混合添加,采用BCR连续提取法研究不同钝化剂处理对Pb污染土壤的修复效应。结果表明,膨润土单一施用对土壤中Pb的有效态含量降低不明显,而褐煤的单一施用能显著降低土壤中Pb的有效态含量,其中添加5%褐煤的处理中弱酸提取态含量降幅达48.7%。膨润土与褐煤混合处理使土壤中Pb的弱酸提取态含量降幅达19.1%-50.8%,残渣态含量增幅达4.8%-40.5%,其中1.5%膨润土+5%褐煤的复配处理对Pb污染土壤的钝化修复效果最佳。膨润土与褐煤配施处理使玉米茎叶中Pb含量降幅为3.4%-33.7%,而膨润土与褐煤的单一钝化处理效果不明显。膨润土与褐煤单一及其配施处理均能显著降低玉米根中Pb含量,降幅为41.5%-66.0%,对玉米根部富集Pb有良好的抑制效果。褐煤单一施用对Pb污染土壤的钝化修复效果整体优于膨润土,两者配施的修复效果因其配施比例而异。     

重金属离子存在下腐植酸和芘之间的相互作用

建立并验证了腐植酸(HA)和芘结合常数(Koc)测定的荧光猝灭法,进而研究了重金属离子对HA和芘相互作用的影响,测定了重金属离子存在下HA和芘之间的Koc.结果表明:纯化后的HA是分子质量较小的部分,水溶性较高,具有羟基、羧基和碳氧键等极性基团;HA利用其分子中的羟基、羧基、碳氧键等基团和重金属离子产生络合作用,这种络合作用影响了HA的结构;随着重金属离子浓度的增大,Koc遵循先增大,再减小,最后趋于不变的趋势.     

佛山农业表层土壤磁化率特征及其与重金属含量的关系

环境磁学方法针对城市、矿区、工业区等特定区域土壤的研究现已比较普遍,但在农业土壤重金属研究中的应用还比较少。本文对采自佛山市的532件农业表层土壤样品进行低频（976 Hz）和高频（15616 Hz）磁化率测试,在分析其空间分布特征的基础上选取175件（其中,旱地土样149件,水田土样26件）代表性样品进行重金属（Cd、Pb、Cr、Cu、Ni、Zn、Hg、As）含量的分析测试。在分析不同土壤样品磁化率与重金属含量之间相关关系的基础上,从旱地和水田土壤中分别挑选出6种与低频磁化率高度相关的重金属元素（旱地Ni、Cu、Cr、Zn、Cd、Pb,相关系数分别为0.599、0.492、0.279、0.510、0.445、0.225;水田Ni、Cu、Cr、Zn、Cd、Hg,相关系数分别为0.728、0.699、0.606、0.602、0.764、0.450）进行回归分析,列出回归方程,并得到一些初步认识。主要有（1）低频磁化率与频率磁化率在空间分布上总体呈现相反趋势;（2）重金属含量与低频磁化率总体呈正相关,但正相关的元素种类在旱地和水田土壤中有所差异;（3）所研究的旱地土壤重金属含量与频率磁化率呈负相关关系,但这种相关关系在水田土壤中没有明显表现;（4）Pb 元素在旱地土壤中与低频磁化率表现出显著正相关（P〈0.01）,在水田土壤中却与低频磁化率和频率磁化率表现出一定的负相关性。（5）通过测定农业土壤的磁化率即可初步推算出相应的重金属含量,为磁学方法在农业表层土壤重金属快速监测领域的进一步应用提供了数据支持和科学依据。     

重金属-柠檬酸-针铁矿三元体系的表面络合模型研究

根际环境产生的柠檬酸等小分子有机酸可能影响重金属的溶出效应.本文研究了4种重金属Cd、Pb、Cu、Ni及柠檬酸在针铁矿表面的三元体系吸附行为,结果发现柠檬酸促进了4种重金属酸性条件下在针铁矿表面的吸附量,而Cu、Ni促进了柠檬酸碱性条件下的吸附.结合红外光谱图发现,重金属-柠檬酸-针铁矿主要存在以下2种三元体系形态,即以柠檬酸为"桥键"的≡Fe2CitMe形态和以重金属为"桥键"的(≡FeOH)2MeCit形态.采用电荷分配-多位点表面配合(CD-MUSIC)模型成功预测了的三元体系重金属及柠檬酸在针铁矿表面的吸附行为,模型结果发现柠檬酸的存在显著改变了重金属的吸附形态,其中≡Fe2CitMe为Cd、Pb、Ni三元体系中酸性条件下的主要形态,(≡FeOH)2CuCit为Cu的主要形态.研究补充完善了根际环境的土壤形态模型数据库,为预测重金属的溶出及生物有效性的模型研究提供了基础数据.     

Identifying factors that influence soil heavy metals by using categorical regression analysis: A case study in Beijing,China

A method was proposed to identify the main influence factors of soil heavy metals. The influence degree of different environmental factors was ranked. Parent material, soil type, land use and industrial activity were main factors. Interactions between some factors obviously affected soil heavy metal distribution. Identifying the factors that influence the heavy metal contents of soil could reveal the sources of soil heavy metal pollution. In this study, a categorical regression was used to identify the factors that influence soil heavy metals. First, environmental factors were associated with soil heavy metal data, and then, the degree of influence of different factors on the soil heavy metal contents in Beijing was analyzed using a categorical regression. The results showed that the soil parent material, soil type, land use type, and industrial activity were the main influencing factors, which suggested that these four factors were important sources of soil heavy metals in Beijing. In addition, population density had a certain influence on the soil Pb and Zn contents. The distribution of soil As, Cd, Pb, and Zn was markedly influenced by interactions, such as traffic activity and land use type, industrial activity and population density. The spatial distribution of soil heavy metal hotspots corresponded well with the influencing factors, such as industrial activity, population density, and soil parent material. In this study, the main factors affecting soil heavy metals were identified, and the degree of their influence was ranked. A categorical regression represents a suitable method for identifying the factors that influence soil heavy metal contents and could be used to study the genetic process of regional soil heavy metal pollution.     

石灰对重金属铅影响玉米生长的抑制效应研究

采用盆栽试验,研究了在施用石灰改良的条件下,土壤重金属铅污染对玉米生长的影响。结果表明:土壤重金属铅污染质量分数越高,玉米吸收重金属铅越多,对玉米的生长影响越大。石灰对重金属铅影响玉米生长的抑制效应表现在株高、叶面积、根容积等,改良处理与单一铅污染的处理差异显著。玉米的不同部位对重金属铅吸收由多到少的顺序为根→茎、叶→籽实。     

土地利用/覆被变化（LUCC）与土壤重金属积累的关系研究进展（Research Review of the Relationship between Land Use/Cover Change and Heavy Metal Accumulation in Soil）

土壤重金属污染是世界性环境问题之一.土地利用/覆被变化(LUCC)是最主要的环境演变驱动因子之一.为明晰LUCC对土壤重金属积累和污染的影响,根据前人研究,从场地、县域和流域/区域尺度总结了LUCC和土壤重金属污染的关系.研究发现,三个尺度上土地利用方式和覆被类型/格局是控制土壤重金属空间积累和分布的重要因子,土地利用/覆被可以直接吸纳或吸附重金属,亦能通过改变土壤物理、化学和生物性质从而控制重金属在土壤中的移动性和活性,造成土壤中重金属的积累直至污染.此外,论文阐明了LUCC在土壤重金属污染风险预测、规避和污染土壤修复中的重要作用,最后提出了在实践中通过调整土地利用/覆被类型进行污染土壤修复的建议.寓景观生态学思想于土壤重金属污染防治过程是一种新的有效途径.     

土壤酶与重金属关系的研究现状

介绍了近年来土壤酶与重金属关系的研究动向,以及重金属对酶活性作用的影响因素;探讨了用土壤酶表征重金属污染程度的方法及其可行性。有关研究表明,不同土壤酶类对重金属的敏感性有明显差异;土壤酶活性特别是总体酶活性作为污染指标是可行的;土壤酶与重金属的关系主要取决于土壤有机质、粘粒等含量的高低及它们对土壤酶的保护容量和对重金属缓冲容量的大小。文中还分析了研究中应注意的问题。     

徐州市北郊农田土壤重金属污染趋势面分析及其容量研究

本文把趋势面分析的数学方法应用于土壤重金属污染调查研究中,使重金属含量分布、污染情况等众多信息集中反映在一张图上,结果令人满意。同时结合当地重金属输入、输出情况,建立了动态平衡模式,计算出该区重金属的土壤环境动容量,并进行了土壤环境预测,为综合治理土壤污染提供了科学依据。     

长三角和珠三角农业土壤对Pb、Cu、Cd的吸附解吸特性

研究了长江三角州和珠江三角州10种代表性农业土壤对重金属Pb、Cu和Cd的吸附与解吸特性。结果表明:大多数土壤对重金属有较强吸附能力,土壤性质对重金属吸附与解吸行为有很大影响。其中,pH值是影响土壤对重金属吸附与解吸的最重要因素,土壤重金属吸附量随pH值增加而增加。土壤pH值和有机质或粘粒含量较高的土壤(如乌栅土、青紫泥田、黄斑田),其对重金属吸附能力高于pH值和有机质或粘粒含量较低的土壤(如黄筋泥、粉泥田)。重金属解吸量随重金属吸附量和土壤重金属饱和度增加呈指数增加趋势;土壤对重金属的吸附能力从强至弱依次为Pb、Cu、Cd;当3种重金属共存时,重金属之间竞争能力强弱顺序与吸附能力顺序相同。重金属之间竞争作用随土壤酸度和重金属污染程度的增加而增强。     

基于地理探测器的土壤重金属影响因子分析及其污染风险评价

地理探测器能快速定量化揭示驱动重金属含量影响因素的强度,这对于重金属空间预测模型构建变量的确定和土壤污染修复措施的精准实施具有重要意义。利用地理探测器模型,对5种土壤重金属元素Cu、Zn、Pb、Cr、Ni的空间分布和11种环境因子的交互作用进行定量评估,通过单因子指数法进行重庆市土壤重金属污染风险评价。结果表明:研究区内土壤Cu、Zn、Cr和Pb的平均含量是重庆市土壤背景值的1.3—1.4倍,Ni含量低于背景值;其中Cu、Pb达到重度污染水平,其余3种重金属为中度或轻度污染水平。5种重金属元素中Cu和Pb为高度变异(变异系数为0.57、0.4),Zn、Cr和Ni为中等变异(变异系数为0.22—0.29),且各重金属元素之间呈显著正相关性,表明研究区重金属富集受人为干扰影响较大,且污染具有复合性或同源性。地理探测器的因子探测发现高程、坡度和土壤类型对5种土壤重金属含量的解释力最显著,说明地势和土壤类型是土壤重金属含量分布差异的最主要影响因素。交互作用探测发现,高程与其他因子交互作用是重金属空间分异的主导因素,气候条件和土壤类型也是重要影响因子。土壤重金属空间分布是多种因素共同作用的结果,而高程、坡度和土壤类型具有较强的解释力,这些因子可作为土壤重金属含量空间预测模型的辅助变量,也可促进重金属污染治理措施的靶向实施。