Regional distribution of cadmium minerals and risk assessment for potential cadmium pollution of soil in China

系统地分析和评价了中国镉矿的区域分布及长期采选冶活动所带来的土壤镉污染风险.研究结果表明,截至2005年底,中国累计探明镉资源储量约为719.47kt,保有镉资源储量约为587.37 kt,且多与铅矿、锌矿等以共、伴生形式存在.中国镉矿主要分布在中部、西南部及华东地区,这些地区的镉资源探明储量占中国累计探明总储量的88.0％,保有储量占中国总保有储量的87.1％.据统计,中国镉采出量约为136.10 kt,主要集中在西南地区,其镉采出量占中国总采出量的59.4％.镉污染事件主要发生在镉矿相对丰富及采选冶活动较密集的云南、广东、湖南、贵州等地区,大部分矿冶区及周边土壤呈现重度镉污染,农作物中含镉量超出《食品中污染物限量》(GB2762-2005)中限值.     

Cd污染土壤的电动修复及其强化

为了提高电动修复镉污染土壤的效率,通过配制镉污染土壤,搭建电动修复实验装置,研究电场强度、电解液种类和添加膨润土对电动修复镉污染土壤中总Cd去除率的影响。结果表明,电动修复时间120 h,电场强度从2.5 V·cm-1增加至3 V·cm-1时,总Cd去除率增加10.62%,电场强度从3 V·cm-1增加到3.5 V·cm-1时,去除率增加1.87%;与柠檬酸为电解液对比,乙酸的总Cd去除率增加12.14%,总耗能增加62.13%,盐酸的总Cd去除率增加18.04%,总耗能增加了187.9%;乙酸为电解液,阴阳两极电解液循环与不循环相比总Cd去除率增加25.48%,能耗增加13.69%;在靠近阴极、中部及靠近阳极土壤中添加膨润土墙,总Cd去除率分别上升20.89%、18.22%、10.67%,能耗分别降低11.00%、13.43%、13.73%。循环电解液能有效减缓电阻极化和浓差极化现象并提高总镉去除率。电动修复联合膨润土吸附,能提高土壤中的总镉去除率,同时降低能耗。     

海泡石及其复配原位修复镉污染稻田

以天然黏土海泡石作为钝化材料,并分别与磷肥、生物炭和硅肥复配,在湖南某镉污染的酸性水稻田进行原位修复示范实验,考察海泡石及其复配对稻谷产量、糙米镉含量及土壤中镉的有效态含量及形态分布变化用以表征修复效果;研究了海泡石及其复配对土壤pH、土壤碱解氮、有效磷含量以表征其对土壤环境质量的影响,并对各项理化指标之间的相关性进行分析。结果表明,田间示范条件下海泡石及其复配均降低了土壤中镉的生物有效性,明显降低了糙米中镉含量。其中海泡石磷肥复配和海泡石硅肥复配处理后,糙米镉含量最大降幅约为72.7%,分别降低至0.33和0.34 mg/kg。海泡石及其复配处理均能不同程度增加土壤中碱解氮及有效磷含量,对于作物生长有益。综合总体表现,海泡石磷肥复配、海泡石硅肥复配可被推荐作为镉污染酸性稻田的原位钝化修复材料,具有推广应用的潜力。     

几种典型土壤对电动修复镉污染效果的影响

选择5种典型土壤进行了镉污染的电动修复研究。结果表明,经12 d电动修复后,黑土、潮土、红壤、水稻土和黄棕壤中镉的去除率依次为16.7%、21.0%、47.1%、10.7%和12.6%。红壤靠阳极附近Cd含量由初期435 mg·kg-1降至32.4 mg·kg-1,迁移率高达92.5%。黑土、红壤和潮土都维持了较高的电流强度和电渗流量,但由于红壤对碱的缓冲能力较强,修复效果最好。水稻土中电渗流量高,但由于电流低,镉的去除率不高,说明电动修复中电迁移作用强于电渗析。修复后,土壤中可交换态镉、碳酸盐结合态镉、铁锰氧化物结合态镉总量减少,残渣态镉总量增加,有机结合态在阳极附近总量减少、阴极附近总量增加。上述结论揭示了电动修复的土壤镉污染的主要机制,通过镉的运动轨迹和形态分布,可预测不同土壤的电动修复效果,同时能改变不同土壤的电动修复策略,为场地修复提供参考。     

伴矿景天汁液中重金属形态及絮凝沉淀效果优化

超积累植物伴矿景天在镉污染土壤修复方面展现出广泛的应用前景,而收获后鲜样的快速脱水处置是目前急需解决的问题。采用连续浸提法研究了伴矿景天植株中重金属浓度及形态,正交实验探讨了汁液在絮凝沉淀过程中重金属及化学需氧量(COD)的去除效果及其影响因素,Cd离子选择电极测定了汁液处理前后镉形态变化。结果表明,伴矿景天植株中Cd、Pb主要以活性较低的盐提取态和酸提取态存在,Zn主要以活性较高的乙醇提取态和去离子水提取态存在;汁液中离子态Cd约占总浓度的20%,其余主要为非离子态;絮凝沉淀可有效去除汁液COD和重金属,优选条件pH为10,聚合氯化铝(PAC)投加量2%,搅拌速度为400 r·min~(-1),该条件下汁液Cd、Pb、Zn和COD去除率分别为81.9%、77.0%、76.4%和55.0%。汁液经絮凝沉淀后,Cd总浓度降低到0.23 mg·L~(-1),且主要为非离子态。伴矿景天汁液中重金属的形态对汁液的絮凝沉淀效果有较大影响,有机螯合态重金属难以通过絮凝沉淀彻底去除,而离子态重金属在絮凝沉淀中更容易被去除。     

龙葵-镉抗性菌株修复镉污染土壤

为研究镉抗性菌株对龙葵修复镉污染土壤的效应,开展龙葵室外盆栽试验。从镉污染土壤、龙葵根际土壤和标准菌株中共筛选出3株抗镉产铁载体菌株,经16S rRNA基因序列对比分析,以上3株菌株分别被鉴定为贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus velezensis)、苍黄假棍状杆菌(Pseudoclavibacter helvolus)和荧光假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)。试验中,研究了此3株菌株单种及其复合接菌处理对龙葵生长和富集镉能力以及土壤修复效率的强化作用。结果表明,与空白对照相比,复合接种苍黄假棍状杆菌和荧光假单胞菌显著(P<0.05)提高龙葵地上部分干质量(提高31.07%)、地下部分干质量(提升75.59%)、龙葵镉总积累量(提高30.28%)、地上部分镉积累量(提高31.53%)、转运系数(提高39.47%)和土壤修复效率(提高67.83%)。此外,接种以上复合菌株后土壤镉去除量的86.16%随淋溶流失,13.84%由龙葵吸收。     

湘江霞湾港段底泥的含镉量分布研究

为了研究湘江霞湾港段底泥中镉的含量分布和释放特性,对该河段底泥采样以测定含镉量,并采用Tessier连续提取法对镉形态进行分析测定.结果表明,湘江霞湾港段受到严重的镉污染,其底泥含镉量最高达359.8μg/g.湘江底泥和间隙水中含镉量的吸附-解吸平衡可采用Freundlich吸附等温式描述.对新霞湾和老霞湾排污口附近河流底泥的镉形态分析表明,镉污染物以有机质-硫化物结合态为主,分别占总量的73.3%(质量分数,下同)、65.3%,其次是残渣晶格结合态,分别占总量的26.5%、34.4%.     

有色金属冶炼厂镉污染土壤淋洗除镉

以云南省某废弃有色金属冶炼厂镉污染土壤为研究对象,分别采用单一淋洗和复合淋洗方法探究盐酸、FeCl3、鼠李糖脂淋洗剂及淋洗条件对土壤中镉去除效果的影响。结果表明,在盐酸(1 mol·L~(-1))+鼠李糖脂(2%)配比为2∶1,液固比为8∶1,淋洗时间为24 h的条件下,土壤中镉的去除率可达86.78%,可将镉污染强度为1 180 mg·kg~(-1)的土壤修复至满足《土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准》(GB 36600-2018)第二类用地管制值(Cd172 mg·kg~(-1))的要求。该方法可有效去除土壤中活性态镉,使土壤生物毒性明显降低。     

公路两侧土壤中铅和镉污染以及存在形态分布的分析

测定了土壤中铅、镉总量,并采用五级连续浸提法和石墨炉原子吸收分光光度法对北京市3条典型公路两侧的土壤样品中铅和镉的存在形态分布进行了测定.结果表明,所选3条公路出京方向右侧的土壤铅和镉污染严重,其铅、镉总量分别是北京地区土壤铅和镉含量背景值的1.62～6.69、5.97～18.74倍.土壤中铅主要以铁锰氧化物结合态、碳酸盐结合态、有机结合态和残渣态等形式存在,镉主要以铁锰氧化物结合态和残渣态形式存在,而活性强的离子交换态浓度均较低.不容忽视的是,铅和镉的碳酸盐结合态在碱性条件下稳定,但是具有遇酸释放的隐患.     

“镉米”生物能源化过程中Cd的迁移途径

镉属于环境中持久性污染物,毒性大,对环境及人类造成严重危害,"镉米"事件已引起了对环境镉污染尤其是土壤镉污染的高度关注。利用镉米生产酒精不但能为企业能源生产提供新的原料来源,而且可解决有害大米的出路问题。通过摇瓶和UASB厌氧反应器实验,重点研究了Cd2+在厌氧处理过程中的迁移途径。结果表明,90%以上的Cd2+主要以微溶的形式富集于厌氧污泥里。厌氧泥离心分离:泥中镉浓度为0.35~0.40 mg/kg,水中镉浓度低于0.025 mg/kg。厌氧出水镉浓度在0.010~0.015 mg/kg,可以实现达标排放。出水VFA基本维持在300~500 mg/L,COD的去除率达65%~80%。实验结果可为镉米能源化利用提供一定的理论依据和技术支撑。     

水溶性羧甲基壳聚糖对Cd2+的解吸行为研究

为改善壳聚糖(CTS)的水溶性及对重金属的配位能力,合成水溶性好并能与重金属形成配位作用的水溶性羧甲基壳聚糖(WSCC),研究了WSCC对镉的增溶、解吸行为,考察了pH、离子强度、有机质含量和WSCC初始浓度对镉的解吸影响。结果表明:WSCC对碳酸镉的增溶效果显著,当其质量浓度为2g/L时溶液中Cd2+可达到275mg/L;WSCC对镉解吸能力随着土壤中有机质含量的增加而降低,pH的升高、离子强度的增加和WSCC初始浓度的增加有利于镉的解吸;WSCC对镉污染土壤的解吸更符合准二级动力学方程,该静态解吸研究可以为镉污染土壤的修复提供基础信息及依据。     

重金属污染频发 综合防治已有规划

广西龙江的镉污染事件,是中国重金属污染事件的又一案例。近年来,仅发生的镉污染事件,就有2005年的广东北江韶关段镉严重超标事件,2006年的湘江湖南株洲段镉污染事故,2009年的湖南省浏阳市镉污染事件。至于其他重金属污染事件,仅"血铅超标"事件,就已涉及陕西、安徽、河南、湖南、福建、广东、四川、湖南、江苏、山东等省。     

添加天然沸石和石灰对土壤镉形态转化的影响

采用土壤培养实验,研究镉污染土壤中添加沸石、石灰及两者配施对土壤pH值和土壤镉形态变化的影响。结果表明,土壤pH值随沸石用量的增加而增加,随培养时间呈现先增加后下降并逐渐趋于稳定的趋势,但均高于对照。高剂量石灰的处理对土壤pH的影响最大,与对照相比土壤pH提高了3.33个单位。在土壤5~50 d培养过程中,石灰处理的土壤交换态镉含量呈现先逐渐降低而后略有升高的趋势,其余处理均呈下降趋势。培养50 d后,高剂量的沸石、石灰及高剂量沸石与石灰配施处理的土壤交换态镉含量从5 d时的67.54、61.95和55.56 mg/kg降低至54.65、49.93和45.96mg/kg。相关分析表明,不同培养时期交换态镉含量与土壤pH值呈负相关关系。在10个处理中,L2Z3(石灰2 g/kg土和沸石60 g/kg土)组合处理效果最好,使土壤交换态镉含量下降了34.68%,碳酸盐结合态镉含量上升了4.30%,铁锰氧化结合态镉含量上升了16.97%,有机结合态镉含量上升了1.31%,残渣态镉含量上升了12.11%。     

黔中地区不同污染风险等级黄壤镉形态分布特征

为探究喀斯特地区地带性黄壤的镉形态分布特征,在中国南方喀斯特中心区域——黔中地区进行了农田黄壤样品采集,并对其化学成分进行了定量分析,通过对土壤镉形态及pH、钙、镁的分析测定,探究了喀斯特背景对黄壤中镉形态分布的影响。结果表明,黔中地区黄壤全镉为0.184～3.316mg/kg,具有较大的空间差异,各形态镉含量随污染风险等级的提高而显著增加(p0.01)。黄壤中的镉主要以残渣态及可还原态存在,可交换态镉占全镉的17.52%(质量分数,下同)～22.83%,且随着风险等级的提高,可交换态镉向更为稳定的形态转变。可交换态镉与全镁、可交换态镁均显著负相关(p0.05),镁组分可在一定程度上降低黄壤中可交换态镉含量,对镉的生物有效性具有一定的调控作用。     

生物炭基调理剂对水稻镉吸收的影响

以木质生物炭为基础,与沸石、石灰石、磷酸钙等混配制生物炭基调理剂,并用于镉污染稻田。通过田间水稻栽培实验,探讨该生物炭基调理剂的合适配比及应用效果。按照DTPA浸提法分析土壤中有效态镉含量,按HNO_3-HCLO_4消化法测定水稻植株中镉的含量。结果表明:随木炭用量增加,土壤中有效态镉减少,施用0.48 kg·m~(-2)木炭时降幅高达23.87%。施用不同配比炭基调理剂实验中,木炭:石灰石:沸石:磷酸钙=4:1:1:1时对土壤中有效态镉的钝化效果最好,达到36.42%。水稻根、茎累积镉量高于叶、壳、糙米,并且稻米中镉含量与栽培后期50 d土壤中有效态镉含量高度相关,相关系数为0.921 6(P0.05)。     

硫化钠对土壤中铅镉的固定效果简

研究了硫化钠用于固定土壤中铅镉的可行性，考察了硫化钠用量及土壤pH、有机质对固定过程中土壤铅、镉赋存形态及固定效果的影响。结果表明，添加硫化钠可改变土壤中铅镉的形态分布，明显降低可交换态铅镉的含量。条件适当时，铅镉可交换态下降值分别为63%和73%。硫化钠在固定铅的过程中，固定效率对土壤pH、有机质含量的变化较为敏感，在有机质含量较低或酸性土壤中，硫化钠对铅固定效率较高；相对于铅，有机质含量和pH变化对镉的固定效率影响不是很大。     

5种钝化剂对镉砷污染稻田的田间修复效果对比

为选取费效比高的镉砷复合污染稻田土壤修复材料,比较了黏土矿物和调理剂不同投加组合对稻田土壤中镉砷的田间修复效果,并且针对种植水稻进行了修复效果的验证;研究了修复前后稻田土壤镉砷的有效形态变化、镉砷的形态分布变化、土壤理化性质变化、成熟期水稻产量和水稻各部分镉砷的含量。结果表明,修复100 d后,不同修复材料的二乙烯三胺五乙酸提取态Cd浓度与空白对照组相比均有明显下降;各修复材料均能提高土壤中Cd的残余态(RS)和As的有机结合态(OM)。修复材料处理后,土壤pH均有所提升,其他理化性质初期虽有所变化,但最终会恢复到空白对照组的水平附近;除1 kg·m~(-2)的膨润土处理外,其他材料处理后水稻干谷产量均有所提升;农田调理剂处理后水稻的可食用部分Cd含量最低,修复率达到72.0%。水稻的可食用部分As含量无显著差异,籽粒中Cd和As平均含量符合食用标准。调理剂在田间修复镉砷复合污染稻田土壤中有明显优势,黏土矿物仅适用于镉污染农稻田土壤的修复。     

冻融循环及有机肥配施对黑土中镉形态的影响

以黑龙江黑土为对象,研究了冻融循环及有机肥配施量对黑土中镉形态分布的影响。对配施不同有机肥的土壤样品进行5次冻融循环,采用电感耦合等离子质谱仪(ICP-MS)分析土壤样品中镉的赋存形态。结果表明,冻融循环数及有机肥的配施有助于降低黑土中的总镉量;冻融循环会促使黑土中的镉由交换态、碳酸盐结合态、有机结合态向铁锰氧化物结合态和残渣态转化,而增加有机肥配施量会使黑土中的镉由交换态向其他形态转化。因此,冻融循环及有机肥配施有助于降低土壤中镉的生物有效性,进而降低其环境风险。     

废弃铬盐厂土壤中铬的赋存特征及异位淋洗修复可行性研究

土壤理化性质、污染物的分布及赋存特征是土壤异位淋洗技术是否可行的关键依据。以西北某废弃铬盐厂铬污染场地土壤作为研究对象,测定了土壤基本理化参数及各粒径污染物的浓度,探究总铬和六价铬在不同粒径土壤中的分布特征,并通过铬的赋存形态分析确定清水作为淋洗剂,开展异位清水淋洗实验。结果表明:供试土壤粗颗粒物料(粒径分别为:9.50 mm、2.00~9.50 mm、0.841~2.00 mm及0.25~0.841 mm)占土壤总质量的比例达到93.36%,总铬和六价铬污染物富集于土壤细颗粒(粒径0.25 mm);同时,土壤各级粒径颗粒中水溶态和弱酸提取态铬所占比例均大于50%;以清水做淋洗剂时,总铬和六价铬的去除率分别高于60%和80%,且淋洗后土壤各级粒径中六价铬含量均低于30 mg·kg~(-1),达到修复标准要求。     

基于多元统计方法的土壤污染物分布特征研究

为掌握某炼油化工场土壤污染物分布特征,采集某炼油化工厂10个采样点的土壤样品,对其中的9种污染物(镉、铬、汞、砷、铅、镍、氰化物、石油类和挥发酚)进行测定,进而利用因子-聚类分析和对应分析等方法对结果进行分析。结果表明:(1)研究区内土壤中砷、镍、铬、汞和镉的分布形态以自然成因为主;石油类、挥发酚、氰化物和铅的分布主要受人类活动影响。(2)石油在储存和运输过程中由于跑、冒、滴、漏等方式直接渗入土壤是导致油罐区及输油管线附近土壤中石油类含量增加的主要原因;油罐区排水沟收集的冲洗废水或降水等也易造成周围土壤中石油类及挥发酚的富集;堆放的石油加工废弃物中的铅、镉及氰化物则通过淋滤的方式进入周边土壤。