3种复合铁基钝化剂对黔西南高砷土壤的修复效果研究

为研究不同复合铁基钝化剂对黔西南高砷（As）土壤修复效果,筛选出钝化土壤砷和抑制水稻籽粒砷富集效果较好的复合铁基钝化剂,以期为黔西南高砷背景土壤的修复和管理提供科学依据。本文以黔西南某矿区耕地高砷土壤为研究对象进行水稻盆栽实验,分析了3种市售复合铁基钝化剂（复合型铁基生物炭（A）、铁基生物炭（B）和铁基腐殖酸钾（C））在不同用量（0.67 g/kg、1.34 g/kg、2.68 g/kg、5.36 g/kg）下土壤有效态砷、土壤中砷的各种结合态以及水稻籽粒砷含量的变化。结果表明,三种复合铁基钝化剂的施加可不同程度的提高土壤pH和钝化土壤砷,其中钝化剂C在5.36 g/kg施用量下效果最好,钝化率为26.2%;各处理均使土壤砷的赋存形态发生一定的改变,均不同程度的降低了非专性吸附态、专性吸附态及无定形和弱结晶铁铝氧化物结合态的砷,其中钝化剂A和B主要是向结晶铁铝氧化物结合态砷转变,C处理主要向残渣态砷转变;各处理均显著抑制了水稻精米砷含量,相比对照组,复合钝化剂A在1.34 g/kg施用量下大米对As的富集作用最弱,降低率为48.6%;因为土壤砷钝化率不能完全表征水稻对砷的富集能力,其不宜作为土壤砷修复的唯一考察指标,因此土壤修复评估时应综合考虑土壤钝化率及水稻籽粒对砷累积的综合影响。     

中国稻田土壤镉污染及务农性暴露概率风险

为了解中国稻田土壤镉污染时空变异特征及其务农性接触的健康风险,对1991~2017年发表的205篇有关稻田土壤镉调查文献进行系统回顾,并采用USEPA推荐的健康风险评估概率模型对健康风险进行评估.结果表明,全国稻田土壤镉平均浓度[（0.54±1.38）mg/kg]显著高于全国表层土壤镉背景值（0.097mg/kg）.虽未见显著的时间变异（β=-0.002,95%置信区间：-0.025~0.022）,但不同地区和不同人为扰动下的稻田土壤镉浓度存在较大异质性：华南[（0.88±1.59）mg/kg]>西南[（0.46±0.85）mg/kg]>华东[（0.44±1.45）mg/kg]>华北[（0.36±1.05）mg/kg]>东北[（0.35±0.83）mg/kg]>西北[（0.01±0.05）mg/kg]和矿冶[（1.77±2.18）mg/kg]>其他工业活动[（0.64±1.22）mg/kg]>电子垃圾拆解[（0.59±0.87）mg/kg]>污灌[（0.57±1.26）mg/kg]>交通[（0.56±0.86）mg/kg]>常规稻田[（0.25±0.34）mg/kg].除西北地区外,各地区稻田土壤镉浓度均出现不同程度的超标现象,尤其华南地区34%条土壤镉浓度数据超过农用地土壤镉污染风险管制值（1.5mg/kg）.土壤镉务农性接触的非致癌风险（HQ<<1）处于可接受水平,其中皮肤接触是主要途径,女性是务农性土壤镉暴露的高风险人群,华南和西南地区是务农性土壤镉暴露的高风险地区.     

乌鲁木齐市表层土壤Pb的化学形态分布及潜在生态危害评价

研究了乌鲁木齐市不同功能区表层土壤Pb 的含量及其化学形态分布,并采用Hakanson的潜在生态危害指数法对土壤中Pb的潜在生态危害进行评价.结果表明:土壤中w（Pb）的平均值为50.9 mg/kg,变幅为27.9～113.7 mg/kg.w（Pb）在各功能区表现为商业区（65.5mg/kg）>交通密集区（61.0 mg/kg）>工业区（55.6 mg/kg）>居民区（45.9 mg/kg）>文教区（41.2 mg/kg）>绿化风景区（35.9 mg/kg）;不同功能区表层土壤Pb化学形态存在差异,Pb 元素的化学形态总的分布趋势是残渣态>铁锰氧化物结合态>有机结合态>碳酸盐结合态>可交换态.其中,工业区和交通密集区是以铁锰氧化物结合态和残渣态为主,分别占52.33%,28.59%和42.96%,38.69%;居民区、商业区、文教区和绿化风景区主要以残渣态和铁锰氧化物结合态为主.各功能区土壤中Pb的金属活性表现为工业区＞交通密集区＞文教区＞商业区＞绿化风景区＞居民区.乌鲁木齐市土壤的Pb污染处于中等到强污染之间,达到轻微生态危害水平.      

磁性氧化铁/桑树杆生物炭的制备及其对砷污染土壤溶解性有机碳和砷形态的影响

以桑树杆为原料,制备了原始桑树杆生物炭（M-BC）及磁性氧化铁/桑树杆生物炭（Fe-BC）并对其进行表征.通过土壤培养实验,研究了3个温度下炭化制备的Fe-BC和M-BC在不同培养时间对土壤浸出液溶解性有机碳（DOC）和土壤砷（As）形态等的影响.结果表明：①Fe-BC负载的铁氧化物主要为Fe₃ O₄,且有磁性,主要官能团有C＝O双键、O—H键、C—O键和Fe—O键;Fe-BC-400、Fe-BC-500和Fe-BC-600的pH_zpc分别为8.92、8.74和9.19,比表面积分别为447.412、482.697和525.708 m² ·g^-1.②土壤浸出液中ρ（DOC）随着M-BC和Fe-BC炭化温度的升高而分别降低11.6~315.6 mg ·L^-1和78~365.6 mg ·L^-1,土壤浸出液中DOC浓度与土壤电导率（EC）值呈负相关;在培养第35 d,添加Fe-BC-600的土壤浸出液中As浓度比对照组土壤浸出液中的降低了55.96%.土壤浸出液中As浓度与DOC浓度相关性不显著.③添加Fe-BC的土壤有效态As占比均低于对照组的,在培养第35 d时,Fe-BC-600可使土壤有效态As占比降低39.21%.④在培养第35 d时,添加M-BC的土壤残渣态As含量减少了17.76%~49.11%,添加Fe-BC-600的土壤残渣态As占比增加了80%.Fe-BC-600最有利于降低土壤溶液DOC浓度,提高残渣态As含量,从而降低土壤As生物有效性.研究可为磁性氧化铁/生物炭在砷污染土壤修复提供理论依据.     

土壤水分对稻田土壤有效砷及碱性磷酸酶活性影响

采用室内模拟方法,在35%、65%和110%最大饱和持水量（WHC）条件下,系统地分析了稻田土壤有效砷及碱性磷酸酶活性变化规律.结果表明：砷污染稻田土壤后有效砷含量随砷污染浓度增加而增大,随培养时间延长逐渐降低,15d后趋于稳定;淹水降低了土壤有效砷含量及碱性磷酸酶活性;采用U=A/（1+B×C）模型较好拟合了不同水分下土壤碱性磷酸酶活性（U）与砷浓度（C）关系,表明碱性磷酸酶活性在一定程度上可表征不同水分下稻田土壤砷污染程度;计算得到稻田土壤砷轻度污染临界浓度（ED₁₀）为总砷67mg/kg和有效砷11mg/kg.研究表明适当调控土壤水分含量是控制稻田土壤砷毒性的有效方法之一.     

3种复合铁基钝化剂对黔西南高砷土壤的修复效果研究

为研究不同复合铁基钝化剂对黔西南高砷(As)土壤修复效果,筛选出钝化土壤砷和抑制水稻籽粒砷富集效果较好的复合铁基钝化剂,以期为黔西南高砷背景土壤的修复和管理提供科学依据。本文以黔西南某矿区耕地高砷土壤为研究对象进行水稻盆栽实验,分析了3种市售复合铁基钝化剂(复合型铁基生物炭(A)、铁基生物炭(B)和铁基腐殖酸钾(C))在不同用量(0.67g/kg、1.34g/kg、2.68g/kg、5.36g/kg)下土壤有效态砷、土壤中砷的各种结合态以及水稻籽粒砷含量的变化。结果表明,三种复合铁基钝化剂的施加可不同程度的提高土壤pH和钝化土壤砷,其中钝化剂C在5.36g/kg施用量下效果最好,钝化率为26.2%;各处理均使土壤砷的赋存形态发生一定的改变,均不同程度的降低了非专性吸附态、专性吸附态及无定形和弱结晶铁铝氧化物结合态的砷,其中钝化剂A和B主要是向结晶铁铝氧化物结合态砷转变,C处理主要向残渣态砷转变;各处理均显著抑制了水稻精米砷含量,相比对照组,复合钝化剂A在1.34g/kg施用量下大米对As的富集作用最弱,降低率为48.6%;因为土壤砷钝化率不能完全表征水稻对砷的富集能力,其不宜作为土壤砷修复的唯一考察指标,因此土壤修复评估时应综合考虑土壤钝化率及水稻籽粒对砷累积的综合影响。     

阴极电解液对Cd污染红壤电动修复的影响

针对土壤重金属电动修复过程中阴极电解室pH升高会对重金属的去除产生不利影响的问题,利用Fe3+/Fe2+、Cu2+/Cu标准电极电位较高的优势,以人工模拟Cd污染红壤为研究对象,对不同阴极电解液[Fe（NO₃）₃、CuSO₄、柠檬酸]的电动修复效果进行系统分析.结果表明:分别将Fe（NO₃）₃、CuSO₄、柠檬酸加入阴极电解室中,pH均控制在2~3,电动修复10 d后发现,将Fe（NO₃）₃溶液、CuSO₄溶液和柠檬酸作为阴极电解液均可以有效控制阴极室的pH,CuSO₄溶液、柠檬酸的加入对土壤中Cd的去除效果较差,而且Cu2+的加入增加了土壤重金属二次污染的风险.相对于CuSO₄、柠檬酸试验组,Fe（NO₃）₃试验组土壤中Cd的去除率较高（大于87.27%）,Fe（NO₃）₃试验组对土壤中Cd的修复效果也最为明显,土壤中w（Cd）由阴极附近的75.95 mg/kg降至阳极附近的9.13 mg/kg.分析电动修复后各试验组中不同形态Cd在Cd总量中所占比例的分析,结果显示,w（弱酸提取态Cd）所占比例由初始的74.57%最高可达到92.69%[Fe（NO₃）₃试验组],表明Fe（NO₃）₃的加入有助于促进土壤中Cd的迁移.研究显示,相比于CuSO₄溶液、柠檬酸,Fe（NO₃）₃溶液作为阴极电解液在控制阴极电解室pH升高的前提下,显著促进了土壤中Cd的解吸和迁移,并达到最佳修复效果.      

内蒙古某矿区土壤中砷的分布及赋存形态研究

本文以内蒙古某矿区土壤环境为研究对象,利用Ag-DDC比色法测定了研究区不同位置土壤中砷的含量,分析了该矿区土壤砷的分布特征;采用化学逐级提取法对土壤中砷的赋存形态进行了研究。结果表明:研究区土壤样品中总砷含量平均值为8.35mg/kg,低于国家二级标准,但土壤中砷含量及分布与煤矿开采密切相关;开采高砷煤矿,其周边土壤中的砷含量会相应增加;土壤中各形态砷含量存在差异,所占比例依次为:残渣态砷(62.79%)钙型砷(15.74%)铁型砷(12.47%)铝型砷(7.17%)交换态砷(1.56%)水溶态砷(0.27%);且非有效态砷含量(62.79%)要高于有效态砷(37.21%)。     

电动脱除孔隙水削减底泥内源磷的效果研究

选择污染严重的底泥为研究对象,采用基于孔隙水脱除的电动修复装置,进行了底泥脱水排磷实验,探究了电动脱除孔隙水的底泥减磷效果,分析了底泥各形态磷在电动脱除孔隙水中的迁移转化过程.结果表明：电动脱水过程中阴极总脱水量为5740mL,远大于阳极（2121mL）,但脱水中总磷浓度为阳极大于阴极,80%以上的磷从阳极排出,电迁移在电动脱水排磷中起主要作用,通电使排磷总量增加了70%以上,其中在0.25V/cm的电压梯度下修复18d的条件下,排磷量最大;电动脱水排磷效率在通电48h内达到最高[0.73mg/（kW·h）],随后急剧减小;经过电动脱水排磷后,底泥含水率下降了14.07%,底泥总磷降幅最高可达231.92mg/kg,底泥中交换态磷（Ex-P）、铁结合态磷（Fe-P）、闭蓄态磷（Oc-P）、钙结合态磷（Ca-P）平均脱除率分别为80.01%、14.75%、40.65%和19.22%,其中阳极酸化导致氧化铁的溶解和Ca-P的释放,故阳极附近Oc-P、Ca-P降幅较大,而阴极碱化使Fe-P释放,故阴极附近Fe-P降幅较大.经计算可知,通过电动脱除孔隙水,底泥中生物可利用性磷（Ex-P+Fe/Al-P）平均下降了14.12%,底泥内源磷释放的风险得以降低.     

内蒙古某矿区土壤中砷的分布及赋存形态研究

本文以内蒙古某矿区土壤环境为研究对象,利用Ag-DDC比色法测定了研究区不同位置土壤中砷的含量,分析了该矿区土壤砷的分布特征;采用化学逐级提取法对土壤中砷的赋存形态进行了研究。结果表明:研究区土壤样品中总砷含量平均值为8.35 mg/kg,低于国家二级标准,但土壤中砷含量及分布与煤矿开采密切相关;开采高砷煤矿,其周边土壤中的砷含量会相应增加;土壤中各形态砷含量存在差异,所占比例依次为:残渣态砷(62.79%) > 钙型砷(15.74%) > 铁型砷(12.47%) > 铝型砷(7.17%) > 交换态砷(1.56%) > 水溶态砷(0.27%);且非有效态砷含量(62.79%)要高于有效态砷(37.21%)。     

海南槟榔园土壤重金属含量分布与评价

运用常规分析方法,测定海南不同地区和不同种植年限槟榔园土壤铜、铅、总砷和总汞含量.采用污染指数分析法,评价槟榔园土壤重金属环境污染状况.结果表明,除翰林样区槟榔园区土壤列为Ⅱ级“警戒”土壤质量等级外,其他土壤铜[(18.68±14.25)mg/kg]、铅[(25.27±7.83)mg/kg]、总砷[(2.89±2.43)mg/kg]和总汞[(0.08±0.07)mg/kg]含量均未超出国家一级土壤环境质量标准.不同地区间,槟榔土壤铜、铅和总坤含量差异显著;不同种植年限间,槟榔土壤铜、铅、总坤和总汞含量差异十分显著.     

Microencapsulated chlorpyrifos: Degradation in soil and influence on soil microbial community structures

Degradation kinetics of microencapsulated chlorpyrifos （CPF-MC） in soil and its influence on soil microbial community structures were investigated by comparing with emulsifiable concentration of chlorpyrifos （CPF-EC） in laboratory. The residual periods of CPF-MC with fortification levels of 5 and 20 mg/kg reached 120 days in soil, both of the degradation curves did not fit the first-order model, and out-capsule residues of chlorpyrifos in soil were maintained at 1.76 （±0.33） and 5.92 （±1.20） mg/kg in the period between 15 and 60 days, respectively. The degradation kinetics of CPF-EC fit the first-order model, and the residual periods of 5 and 20 mg/kg treatments were 60 days. Bacterial community structures in soil treated with two concentrations of CPF-MC showed similarity to those of the control during the test period, as seen in the band number and relative intensities of the individual band on DGGE gels （p 〉 0.05）. Fungal community structures were slightly affected in the 5 mg/kg treatments and returned to the control levels after 30 days, but initially differed significantly from control in the 20 mg/kg treatments （p 〈 0.05） and did not recover to control levels until 90 days later. The CPF-EC significantly altered microbial community structures （p 〈 0.05） and effects did not disappear until 240 days later. The results indicated that the microcapsule technology prolonged the residue periods of chlorpyrifos in soil whereas it decreased its side-effects on soil microbes as compared with the emulsifiable concentration formulation.     

东莞市农业土壤和蔬菜砷含量及其健康风险分析

研究系统采集了东莞市118个农业土壤样品和43个蔬菜样品进行砷含量分析,研究了土壤和蔬菜砷含量及其健康风险。研究发现,东莞市农业土壤砷含量变化范围0.40～28.87mg/kg,平均值12.95mg/kg,远高于东莞市背景值,其中62%的样品砷含量超过国家一级标准限定值,砷含量的变异系数为53.28%,变异程度较大。东莞市各区域土壤砷空间分布不均匀,土壤砷含量平均值大小排序如下:西部平原区环境保护区中部过渡区东南丘陵区。土壤砷主要来源于成土母质,化石燃料燃烧、农药、化肥(磷肥)等工农业活动的输入也不容忽视。东莞市蔬菜砷含量超标比较严重,蔬菜砷对东莞市部分人群存在一定的健康风险。     

世博园区水体底泥氮磷分布特征

分析世博园区水体底泥中氮磷营养盐、硫化物和有机质含量,结果表明,硫化物为(4.51±0.12)mg/kg,有机质为(1.73±0.01)%,氨氮为(206.6±1.2)mg/kg,亚硝酸盐氮为(0.041±0.001)mg/kg,硝酸盐氮为(0.066±0.002)mg/kg,总氮为(0.228±0.002)%,速效磷为(192.3±0.5)mg/kg,总磷为(0.247±0.001)%。运用有机指数评价底泥污染,为0.299±0.005,说明污染较严重。     

难溶态Cr (Ⅵ)对重度铬污染土壤淋洗还原修复效果的影响

通过对某铬渣堆场的重度铬污染土壤进行解吸动力学和难溶态Cr (Ⅵ)还原实验,揭示限制重度铬污染土壤有效修复的关键因素。结果表明:室温下,采用柠檬酸淋洗可显著降低土壤中难溶态Cr (Ⅵ)浓度,将淋洗温度提高至90℃,可进一步显著降低难溶态Cr (Ⅵ)浓度。淋洗后土样中难溶态Cr (Ⅵ)浓度越低,其还原效果越好。供试土样经柠檬酸高温淋洗+FeSO₄高温还原工艺修复后,Cr (Ⅵ)浓度从(1813.2±59.8) mg/kg降至(99.1±8.8) mg/kg。此外,淋洗实验中柠檬酸对难溶态Cr (Ⅵ)的还原可忽略不计;土样中残留的柠檬酸对土壤Cr (Ⅵ)的检测结果无显著影响。研究证明了难溶态Cr (Ⅵ)的还原效果是重度铬污染土壤修复的关键限制因素,结果可为铬污染土壤修复工艺研发提供参考。     

热解温度对生物炭强化镉污染土壤治理的影响

为了探究污泥生物炭对Cd污染土壤的钝化修复效果,采用人工模拟Cd污染土壤进行盆栽实验,并探究了生物炭对Cd污染土壤pH、有机碳、Cd含量及价态、玉米株高、富集系数及生物转化系数的影响。结果表明:热解温度为800℃时制备的生物炭的修复效果优于300℃时制备的生物炭,且生物炭的最佳剂量为9.0 g/kg。施用800℃下制备的生物炭时,土壤中Cd含量也增加至7.9 mg/kg,较热解温度300℃增加约1.0 mg/kg。污泥生物炭显著降低了土壤中酸可提取态及还原态Cd的含量,升高了氧化态及残渣态Cd含量。当热解温度为800℃时,酸可提取态和还原态Cd含量分别降低至0.68,0.45 mg/kg,氧化态及残渣态Cd含量分别升高至0.76,1.72 mg/kg,从而降低了土壤中可生物利用Cd的含量。此外,生物炭能够降低Cd的生物富集系数及转化系数。     

Distribution of mercury and methylmercury in river water and sediment of typical manganese mining area

Manganese (Mn) ores contain substantial concentrations of mercury (Hg), and mining and smelting of Mn ores can bring Hg into the surrounding aquatic environment through atmospheric deposition, leaching of electrolytic Mn residue and Mn gangue dump. However, limited is known that how these processes influence the environmental behaviors of Hg in waterbody. Therefore, the seasonal distribution and existing form of Hg in water and sediment in one Mn ore area in Xiushan County, Chongqing were investigated. Our results showed that the mean Hg and methylmercury (MeHg) concentrations in water (n=35) were 5.8 ± 4.6 ng/L and 0.22 ± 0.14 ng/L, respectively. The mean Hg concentrations in retained riverbed and fluvial bank sediment (n=35) were 0.74 ± 0.26 mg/kg and 0.63 ± 0.27 mg/kg, respectively (the mean MeHg concentrations were 0.64 ± 0.40 µg/kg and 0.51 ± 0.30 µg/kg, respectively). It indicated that the mining and smelting of Mn ores were the main sources of anthropogenic Hg, and Mn may inhibit Hg methylation in rivers in Mn ore areas. Mercury in the bound to iron/ Mn (Fe/Mn) oxides of low crystallinity fraction (Hg-OX) accounted for 4.01% and 5.25% of the total Hg concentrations in the retained riverbed and fluvial bank sediment, respectively. The amount of Hg bound to Fe/Mn oxides in sediment increased significantly due to the manganese mining activities in the investigated area. Therefore, it could be hypothesized that high Hg concentrations in river sediment in Mn mining areas are closely related to high Mn concentration in sediment.     

深圳市土壤砷的背景含量及其影响因素研究

为摸清深圳市土壤砷的背景含量现状,以全市不受或很少受人类活动影响的基本生态控制线区域作为调查范围,布设土壤表层样点450个、土壤典型剖面样点50个,采用多点增量采样法采集表层样品500个、深层样品100个.结果表明,深圳市表层土壤砷的背景含量范围为0.07~202mg/kg,算术平均值为11.3mg/kg,95%分位值为55.9mg/kg,显著高于“七五”深圳土壤环境背景调查结果砷的95%分位值（35.4mg/kg）.不同土类中赤红壤、红壤和黄壤砷背景含量的算术平均值相近,95%分位值的高低顺序为：红壤 > 赤红壤 > 黄壤.不同母质母岩发育的土壤砷背景含量的算术平均值高低顺序为：灰色灰岩 > 砂砾页岩 > 凝灰熔岩 > 变质岩 > 花岗岩 > 片麻岩,95%分位值的高低顺序为：灰色灰岩 > 砂砾页岩 > 凝灰熔岩 > 变质岩 > 片麻岩 > 花岗岩.不同剖面层次砷背景含量的平均值和95%分位值差异较大,高低顺序为：底层 > 中层 > 表层,随着深度增加,砷的背景含量逐渐增加.土壤pH值、砂粒含量与砷背景含量呈显著负相关,黏粒、粉粒含量与砷背景含量呈显著正相关.土壤母质母岩和机械组成是影响深圳市土壤砷背景含量的主要因素.研究结果可为南方典型区域砷的土壤环境背景值研究提供参考与借鉴.