城市污泥改良矿山废弃土壤的试验研究

采用室内土壤培养模拟试验,在矿山废弃土壤中外源添加不同比例未经处理的城市污泥,探讨短期污泥处理对土壤中重金属赋存形态分布特征、土壤理化性质和土壤酶活性的影响,并对施污土壤中重金属的赋存形态与土壤的理化性质和酶活性进行了相关性分析,分析了施污土壤中不同重金属赋存形态含量的影响因素。结果表明:城市污泥的施加对矿山废弃土壤中重金属Cu和Pb有一定的钝化作用,施污土壤中重金属的生物有效性大小表现为ZnCuCdPb;城市污泥的施加可明显增加矿山废弃土壤中氮、磷、钾和有机质的含量,但降低了土壤的pH值,而土壤的pH值是影响施污土壤中各重金属可交换态含量的关键因素,土壤中有机质含量是影响施污土壤中可还原态Pb和Cd以及可氧化态Cu和Zn含量的主要因素;城市污泥的施加可增加矿山废弃土壤的酶活性,其中土壤的脲酶活性是影响施污土壤中各重金属可交换态以及可还原态和可氧化态Zn、Pb含量的主要因素,而土壤的磷酸酶和过氧化氢酶活性是影响施污土壤中残渣态Cu和Pb含量的主要因素。     

猪粪及奶牛粪中温厌氧发酵对Cu和Zn的影响

以猪粪和奶牛粪为发酵原料,在中温〔(37±2)℃〕条件下采用完全混合式厌氧反应器进行了158 d的室内试验研究,分析厌氧发酵过程中Cu和Zn在沼液中质量浓度的变化及其在沼渣中的赋存形态. 结果表明:①猪粪沼液中ρ(TCu)和ρ(TZn)(TCu和TZn分别为总Cu和总Zn)随发酵时间的增加逐渐升高,而奶牛粪沼液中二者变幅不明显. ②整个发酵过程中,猪粪沼液中ρ(TCu)和ρ(TZn)的平均值极显著低于进料(P<0.001),降幅分别为80%和43%;而奶牛粪沼液中二者降幅分别仅为11%和13%. ③猪粪和奶牛粪沼液中ρ(溶解性Cu)占ρ(TCu)的53%和43%,与进料相比有小幅降低;而猪粪和奶牛粪沼液中ρ(溶解性Zn)占ρ(TZn)的35%和19%,极显著高于进料(P≤0.01),增幅分别为109%和37%. ④猪粪和奶牛粪沼渣中Cu主要以可氧化态存在,Zn主要以残渣态和酸溶态/可交换态存在. 中温厌氧发酵对猪粪和奶牛粪中溶解性Cu和Zn的削减效果有限,并且沼渣中残渣态Cu和Zn的减少可能增加二者的生物有效性,因此不利于农田的直接利用.      

降雨对不同形态土壤铅迁移转化的影响研究

以修正的BCR连续提取法为基础,将土壤铅分为酸可提取态铅、可还原态铅、可氧化态铅和残渣态铅这4种形态,运用室内土柱淋溶模拟实验,研究了降雨pH及降雨量对土壤中不同形态铅迁移转化的影响。结果表明,降雨pH能明显影响土壤pH;土壤中酸可提取态铅在降雨作用下最易迁移,经pH=7.04的降雨淋溶后,酸可提取态铅基本释放完;可还原态铅含量随降雨pH的降低及降雨量的增加而逐渐降低;可氧化态铅较稳定,基本不受降雨pH及降雨量的影响;而残渣态铅经pH=4.28的降雨淋溶后,含量反而增加,这可能是其他形态铅向其转化造成的;在降雨作用下,不同形态土壤铅表现出迁移性:酸可提取态铅可还原态铅可氧化态铅残渣态铅;另外,降雨pH及降雨量对土壤中铅的形态分布也有明显影响。     

酸性矿山废水污灌区水稻土重金属的形态分布及生物有效性

通过野外采样调查和实验分析,对粤北大宝山矿山下游酸性矿山废水污灌区水稻土中重金属（Cd、Zn、Pb、Cu）的形态分布特征和生物有效性进行了研究.运用TCLP（toxicity characteristic leaching procedure）和BCR（community bureau of reference）连续提取法研究了土壤中重金属的生物有效性问题,并运用多元逐步线性回归分析进行对比.结果表明,酸性矿山废水污灌区水稻土中Cd以酸提取态和残渣态为主;Cu各形态含量的分配顺序为：残渣态>可还原态>酸提取态>可氧化态,以残渣态为主;Pb以可还原态和残渣态为主,占总量的86.54%;Zn主要以残渣态的形式存在、占总量的50%以上,各形态含量的分配顺序为：残渣态>酸提取态>可还原态>可氧化态.TCLP提取的重金属Cd、Cu、Pb和Zn含量分别为：0.17～0.89、 8.12～70.33、 3.16～90.33和10.24～106.85 mg·kg^-1,其平均值分别为0.41、 36.60、 15.97和50.78 mg·kg^-1.水稻籽粒中重金属Cd、Cu、Pb、Zn含量范围分别为：0.183～0.947、 3.542～5.997、 0.285～1.532和17.54～41.10 mg·kg^-1.参照卫生部颁布的食品中重金属元素限量卫生标准评价水稻籽粒重金属污染情况,其结果表明,Cu和Zn含量未出现超标现象,而Cd和Pb含量超标现象很严重,其超标率分别为87.50%和81.25%.逐步回归分析结果表明,水稻籽粒中的Cd和Zn含量显著地受到土壤中酸提取态Cd和Zn含量的影响,Cu含量显著地受到酸提取态和可氧化态Cu含量的影响,Pb含量显著地受到可还原态Pb和有机质含量的影响.水稻籽粒中重金属含量受到TCLP提取重金属含量的显著影响,重金属总量、pH和有机质对其的影响不显著.TCLP法适于对酸性矿山废水污灌区水稻土重金属生物有效性进行快速简单地评估.     

湖北省铜绿山矿区农业土壤重金属形态及生物有效性

以铜绿山矿区农业土壤为研究对象,采用BCR连续提取法提取并测定了土壤中Cu、Zn、Pb、Cd四种重金属的形态和含量,分析了重金属各形态、土壤p H和有机质之间的相关性;并对重金属分布特征和有效性进行了分析,探究土壤本身性质对矿区农业土壤重金属及其生物有效性的影响因子。结果表明:矿区农业土壤受到重金属不同程度的污染,重金属的污染程度大小为:CuZnPbCd;各重金属之间存在不同程度的相关性,Pb和Zn之间显著相关,二者可能属于同源污染物;四种重金属总量与土壤的p H和有机质不存在相关性;Pb与Cu、Zn和Cd有效态含量之间有显著相关性,表明矿区农业土壤中重金属Pb与Cu、Zn和Cd有效态含量之间相互促进、相互影响的作用较强;矿区农业土壤p H值与Pb_(可还原态)、Cd_(可还原态)、Cd_(弱酸提取态)、Cd_(可氧化态)之间均存在显著相关关系;有机质含量与Pb_(可还原态)、Pb_(残渣态)、Cu_(残渣态)、Cd_(弱酸提取态)、Cd_(可还原态)、Cd_(可氧化态)之间相关性显著,可见土壤的p H值、有机质都会对土壤中重金属的化学形态产生一定的影响;土壤中Pb、Cd的生物有效性主要受其全量、土壤p H和有机质的影响,而Zn和Cu受其全量、土壤p H和有机质的影响较小。     

畜禽粪便有机肥中Cu、Zn在水稻土中的有效性动态变化和形态归趋

通过温室土壤培养试验,研究了不同畜禽粪便有机肥中Cu、Zn在水稻土中有效性动态变化过程和形态归趋,为科学评价畜禽粪便有机肥中重金属进入稻田后的生态风险提供理论依据.试验结果表明,施用畜禽粪便有机肥12个月后,水稻土p H提高了0.4~0.9.施用鸡粪降低了水稻土中有效态Cu含量,而猪粪的施用增加了水稻土中有效态Cu含量.水稻土中有效态Zn含量随畜禽粪便有机肥施用量的增加而增加.与重金属无机盐相比,鸡粪处理中Cu的有效性低于等量无机盐处理,猪粪处理中Cu、Zn和鸡粪处理中Zn的有效性与等量无机盐处理相同.形态归趋过程研究结果表明,畜禽粪便有机肥带入到水稻土中Cu、Zn的量较低时,Cu在有机质结合态中有显著的积累,Zn则在碳酸盐结合态中有显著的积累;带入的Cu、Zn的量较高时,Cu、Zn在各个形态中均有积累;无机盐带入水稻土的Cu、Zn在交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态和有机结合态中均有积累.畜禽粪便有机肥带入的Cu、Zn积累在有机结合态中的量与等量无机盐处理无显著差异.培养12个月时,有机肥处理的交换态Cu含量均显著高于等量无机盐处理,表明畜禽粪便有机肥中Cu的潜在有效性更高.     

三峡库区消落带土壤重金属Zn的形态分布特征及其影响因素

以位于三峡库区腹心地带的一级支流—小江消落带为研究区,通过野外采样和室内分析,对消落带上土壤重金属Zn及其化学形态的含量特征进行了分析,并采用相关分析和逐步回归法探讨了影响重金属化学形态的影响因素。结果表明,消落带土壤重金属Zn全量、酸溶态、可还原态、可氧化态、残渣态平均含量分别为126.03mg.kg-1,3.60mg.kg-1、5.44mg.kg-1、10.59mg.kg-1和106.40mg.kg-1。Zn全量及其化学形态含量在小江各区段的分布呈中游段最高,上游、中下游段较低的特征,这主要与小江流域消落带各区段的地质背景有关。Zn不同形态含量受Zn全量及土壤理化性质影响的显著性程度不同。可还原态主要受Zn全量的影响;可氧化态主要受泥粒含量的影响;残渣态受Zn全量和有机质含量的共同影响;酸溶态含量受Zn全量和土壤理化性质的影响均不显著。     

猪粪对生菜和菠菜吸收和累积镉的影响

有机质在土壤培肥和调控重金属的有效性方面起着重要的作用。通过生菜和菠菜盆栽试验,研究了猪粪对土壤有效态镉和镉形态分布的变化及蔬菜可食部分累积镉的影响。结果表明:施入4%猪粪后,生菜和菠菜地上部镉含量显著降低,降幅分别为41%~51%和33%~53%;猪粪的添加使生菜土壤有效态镉含量下降20%左右,醋酸提取态和可还原态镉的含量分别下降25%和22%,残渣态和可氧化态镉含量有所上升。猪粪的添加钝化了土壤中的镉,抑制了生菜和菠菜对镉的吸收。     

南四湖及主要入湖河流表层沉积物重金属形态组成及污染研究

采用BCR（SM&T）方法对南四湖及主要入湖河流丰水季节表层沉积物中Cr、Cu、Mn、Ni、Pb、Zn 6种重金属元素的酸提取态、可还原态、可氧化态及残渣态进行了连续提取,分析了各水体单元表层沉积物重金属元素的形态组合特征、人为污染状况及潜在生态风险.研究结果表明,泗河、京杭运河、洙赵新河、府河上游、上级湖南部湖区及下级湖区表层沉积物中Cr、Cu、Ni、Zn以残渣态为主,其含量可占到该元素总量的80%～90％,人为污染程度较弱;老运河、府河入湖口、白马河表层沉积物中Cr、Cu、Ni、Zn的残渣态含量明显降低,而可提取态（酸提取态、可还原态、可氧化态）含量可增至80％以上,其中以可氧化态、酸提取态为主,人为污染程度较重;各水体单元表层沉积物中Pb、Mn以残渣态和可氧化态为主,其含量占Pb、Mn含量的95％、70％左右,基本未受人为污染.随着表层沉积物中有机物的矿化分解及环境条件的改变,老运河、府河入湖口、白马河等重金属人为污染较重的沉积物中Cr、Cu、Ni、Zn的可氧化态、酸提取态及可还原态可发生活化,具有较高的潜在生态风险.     

某冶炼厂周边土壤碳组分与铜形态的相关性

研究了浙江某冶炼污染区农田土壤有机碳组分与铜(Cu)形态的相关关系.结果表明,研究区土壤Cu形态含量为铁锰氧化物结合态残渣态碳酸盐结合态有机质结合态可交换态,其中铁锰氧化物结合态Cu和残渣态Cu含量分别占全量的39.55%和39.19%.土壤p H值和碳组分对不同形态Cu含量存在一定程度的影响,其中p H值与碳酸盐结合态Cu和铁锰氧化物结合态Cu均呈显著正相关;溶解性有机碳(DOC)含量与可交换态Cu呈极显著正相关;富里酸(FA)含量与可交换态Cu呈极显著正相关,与有机结合态Cu呈显著正相关;胡敏酸(HA)含量分别与可交换态Cu和有机结合态Cu呈极显著正相关.土壤DOC、FA、HA的动态变化对这些在移动性上存在差异的Cu形态间的相互转化会带来一定程度的影响,从而改变土壤Cu的迁移能力和生物有效性.     

滇池内湖滨带沉积物中重金属形态分析

采用BCR3步分级提取法测定了滇池内湖滨带沉积物中4种重金属(Pb、Cd、Cu和Zn)不同形态的含量,初步评估了这4种重金属的生物有效性.结果表明,Cd和Zn主要以可提取态存在(即弱酸溶解态、可还原态和可氧化态),而Pb和Cu均以残渣态为主要存在形式.通过计算可提取态含量所占总量百分量大小,可知各金属的生物有效性大小排序为:Zn(53.06%)>Cd(50.84%)>Cu(34.62%)> Pb(28.65%).沉积物中总有机碳(TOC)与各金属不同形态间的相关性分析表明,可氧化态重金属与有机碳结合的趋势远大于弱酸溶解态和可还原态.表层沉积物中可提取态重金属的空间分布特征明显表现为草海>外海,除Cu外,大部分样点的可提取态Pb、Cd和Zn含量均随采样深度增加而减少.     

湘江表层沉积物重金属的赋存形态及其环境影响因子分析

采用BCR三步分级提取法分析了湘江衡阳段与岳阳段表层沉积物中4种重金属（Cd、Pb、Cu、Zn）不同赋存形态的含量,阐述了重金属赋存形态及其环境影响因子的关系,评估了这4种重金属的生物有效性.结果表明,4种元素均以弱酸溶解态、可还原态和可氧化态3种可提取态为主,各元素生物有效性即可提取态含量排序为：Cd〉Pb〉Zn〉C...     

黄淮海地区鸡粪有机肥重金属含量特征及环境风险

本文调查黄淮海地区5省2市120种商品鸡粪有机肥样品,分析测定有机肥中Cu、Cd、Pb、Zn和As含量、形态分布以及浸提毒性.结果表明,有机肥中重金属含量差异较大,表现为ZnCuPbAsCd,与有机肥行业标准相比,Cd、As、Pb存在超标现象,分别为6.7%、47.05%和14.28%,不同省市间重金属含量差异明显.有机肥中Cd、Zn主要以铁锰结合态存在,分别占37.3%和43.79%(质量分数),而残渣态Pb、有机结合态Cu,交换态As比例较高.有机肥中TCLP-Zn、-Cu、-Cd、-Pb和-As含量分别为41.11、3.33、0.07、1.25和0.21 mg·kg~(-1),有机肥中Zn和Pb含量超标数为6和5个,分布在河北省和江苏省.有机肥中Zn、Cu、Cd和As总量与TCLP提取态含量存在显著相关性(P0.05).按鸡粪有机肥年施肥量15t·hm-2推算鸡粪有机肥安全使用年限:河南天津安徽=山东=江苏河北北京.     

广州市秋季PM2.5中重金属的污染水平与化学形态分析

采用消解法和连续提取法分析了广州市秋季PM_2.5样品中10种重金属元素的总量和化学形态,对广州市PM_2.5中重金属的污染水平和生物有效性进行了评价.结果表明,广州市PM_2.5和重金属污染非常严重,其中PM_2.5日浓度高达0.083 3～0.190 0 mg·m^-3,为1997年美国EPA相应标准的1.3～2.9倍.PM_2.5中Cd、Pb、Zn、Cu和Mo的富集因子K>10,是典型的污染元素;而Ni、Mn、Co和Fe的K值为1～10,除部分来自人为活动外,主要还是自然作用来源.化学形态分析结果显示,超过80％的Al和Fe分布在有机质、氧化物与硫化物结合态和残渣态,而大部分Zn、Pb、Cd 和Cu分布在可溶态、可交换态、碳酸盐态、可氧化态和可还原态.生物有效性系数(K)分析结果说明,PM_2.5中重金属的生物有效性相对强弱顺序为：Cd>Zn>Pb>Cu>Mn>Mo>Co>Ni>Fe>Al.其中Cd、Zn和Pb的K>0.8,为生物可利用性元素;Cu、Mn、Mo、Co和Ni的K值在0.5左右,为潜在生物可利用性元素;Fe和Al的K<0.2,为生物不可利用性元素.     

太湖表层沉积物重金属赋存形态分析及污染特征

为了解太湖表层沉积物中重金属的污染状况,对太湖表层沉积物中4种重金属（Cd、Pb、Cu、Zn）的含量及空间分布分别进行了对比研究,并采用BCR三步分级提取法分析了太湖表层沉积物中4种重金属（Cd、Pb、Cu、Zn）不同赋存形态的含量,评估了这4种重金属的生物有效性,最后采用潜在生态危害指数法对重金属污染程度及潜在生态危害进行了评价.结果表明,太湖表层沉积物中4种重金属元素均有一定程度的富集,其中Cd的富集程度最为严重;赋存形态分析表明4种金属均主要以可提取态形式存在,各元素生物有效性即可提取态含量排序为：Cd〉Pb〉Zn〉Cu;潜在生态危害指数法评价结果表明,元素Cd为太湖表层沉积物中最主要的污染元素,且具有较强的生态危害.其次是Pb,Cu和Zn则较为轻微.4种重金属潜在生态危害由大到小排序为：Cd〉Pb〉Cu〉Zn.     

我国城市污泥中重金属的赋存形态与生态风险评价

为全面了解中国城市污水处理厂脱水污泥中重金属（HMs）的形态特征和污染状况,本研究以我国40座城市污水处理厂的剩余污泥为研究对象,对污泥中重金属As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn的总量以及赋存形态进行了测定.采用毒液浸出法（TCLP）、风险评价编码法（RAC）和潜在生态风险指数法评价了其生态风险.结果表明,40个样品中重金属含量的中位值由大到小依次为：Zn > Cu > Cr > Pb > Ni > As > Cd,各元素整体达标率>90%.As的各形态分布较为平均;Cd和Zn以可还原态为主;Cr主要以残渣态的形式存在,其次为可氧化态和可还原态;Cu主要以可氧化态的形式存在;Ni主要以可交换态的形式存在;Pb主要以可还原态和残渣态的形式存在,可交换态的含量最低.TCLP提取态重金属的比例大小顺序为：Ni > As > Zn > Cd > Cu > Cr,所有样品中Pb的TCLP提取态含量均低于检出限;RAC法评价结果显示,7种重金属环境风险大小依次为：Ni > As > Zn > Cd > Cu > Cr > Pb,Ni的生态风险等级为高等,Zn、As和Cd的生态风险等级为中等,Cr和Cu的生态风险等级为低等,Pb无生态风险;潜在生态风险评价结果表明,城市污泥中Cd和Cu的潜在生态风险最高,是我国城市污泥中主要的重金属污染物,但是如果按照国家标准规定的方法进行农用,造成土壤污染的风险总体处于较低水平.     

洞庭湖表层沉积物重金属赋存形态及生态风险评价

为深入了解洞庭湖沉积物重金属污染现状及生态风险,采用欧共体物质标准局提出的BCR提取法分析29个表层沉积物中Cd、Cr、Cu、Pb和Zn的赋存形态,并应用基于重金属形态的RSP（ratio of secondary phase and primary phase,次生相与原生相分布比值法）和RAC（风险评价指数法）评价了沉积物重金属的污染程度与生态风险.结果表明:全湖范围内,Cd主要以弱酸溶解态为主,Cr主要以残渣态和可还原态为主,Cu以残渣态和可氧化态为主,Pb以可还原态和残渣态为主,Zn以残渣态和弱酸溶解态为主;RSP评价结果显示,Cd在全湖范围表现为重度污染,Pb总体表现为中度污染,但在湘、资、沅、澧"四水"入湖口以及东洞庭湖几个采样点表现为重度污染,Cr、Cu和Zn处于轻度污染和清洁水平;RAC评价结果表明,全湖范围内5种重金属生态风险排序依次为Cd > Zn > Pb > Cu > Cr,Cd表现为高等风险,Cu、Pb和Zn表现为中等风险,而Cr表现为低等风险.研究显示,在研究沉积物重金属总量基础上进行重金属形态分析,有助于深入了解重金属对环境的危害.      

沼渣堆肥中Cu和Zn形态与有机官能团特征

以猪粪沼渣和水稻秸秆为原料,采用BCR提取法和同步辐射红外显微成像法研究了沼渣堆肥过程中Cu和Zn形态的变化和有机官能团的原位分布特征.研究发现,沼渣堆肥后Cu和Zn含量分别增加28%和38%.同时,可交换态Cu和Zn比例明显降低,而残渣态Cu和Zn比例普遍升高.同步辐射红外显微成像结果显示,与猪粪沼渣原料相比,堆肥后的沼渣在3400cm^-1处吸收峰强度显著降低,而在1430cm^-1处吸收峰强度明显增加,表明堆肥过程中多糖类物质发生了降解进而形成了芳香类物质.综上,同步辐射红外显微成像技术有望成为表征有机物演变规律及解释重金属形态转化的一个新手段.