Seedling growth and metal accumulation of selected woody species in copper and lead/zinc mine tailings

A greenhouse pot experiment was conducted to evaluate the potential of selected woody plants for revegetation in copper (Cu) and lead/zinc (Pb/Zn) mine tailing areas. Five woody species (Amorpha fruticosa Linn, Vitex trifolia Linn: var. simplicifolia Cham, Glochidion puberum (Linn.) Hutch, Broussonetia papyrifera, and Styrax tonkinensis) and one herbaceous species (Sesbania cannabina Pers) were planted in Cu and Pb/Zn tailings to assess their growth, root morphology, nutrition uptake, metal accumulation, and translocation in plants. Amorpha fruticosa maintained normal growth, while the other species demonstrated stress related growth and root development. Sesbania cannabina showed the highest biomass among the plants, although it decreased by 30% in Cu tailings and 40% in Pb/Zn tailings. Calculated tolerance index (TI) values suggested that A. fruticosa, an N-fixing shrub, was the most tolerant species to both tailings (TI values 0.92–1.01), while S. cannabina had a moderate TI of 0.65–0.81 and B. papyrifera was the most sensitive species, especially to Pb/Zn tailings (TI values 0.15–0.19). Despite the high concentrations of heavy metals in the mine tailings and plants roots, only a small transfer of these elements to the aboveground parts of the woody plants was evident from the low translocation factor (TF) values. Among the woody plants, V. trifolia var. simplicifolia had the highest TF values for Zn (1.32), Cu (0.78), and Pb/Zn (0.78). The results suggested that A. fruticosa and S. cannabina, which have the highest tolerance and biomass production, respectively, demonstrated the potential for tailings revegetation in southern China.     

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。     

泰山地区湿沉降中重金属的空间分布

为了解泰山地区湿沉降中重金属空间分布特征,于2006-01～2006-12在泰山山上和山下选择2个站点进行降水化学重金属对比分析研究,对68场降水样品用ICP-MS分析测定了Zn、Al、Mn、Fe、Pb、Cu、Ni、Cr、Cd、As等10种重金属.结果表明,山上和山下湿沉降中重金属含量较高,污染显著,元素Zn含量最高,占所有重金属总量的54%～57%,平均浓度分别为92 .94 μg/L和70 .41 μg/L,其次为Fe、Al、Mn.有毒重金属中Pb的含量较高,在2个站点降水中浓度分别为8 .04 μg/L和7 .79 μg/L.山上与山下湿沉降重金属的时间变化规律以及浓度比较表明,2个站点湿沉降重金属分布特征不同,受各自站点所处大气环境影响显著.站点降水的相关性分析表明,降水中Al、Mn、Fe、As、Cd、Pb等元素受2个站点降水气团影响显著,而Ni、Cu、Zn则可能还受其他因素影响.     

铅锌矿区及周边土壤铅、锌、镉、铜的污染健康风险评价

从点、线、面3个角度利用指数和健康风险2个评价模型对东关镇铅锌矿区土壤中Pb、Zn、Cd、Cu的含量进行健康风险评价.结果表明,点、线和面土壤中Pb、Zn、Zd、Cu的平均含量都表现为Pb>>Zn>>Cu>>Cd;点和线土壤中Pb、Zn、Cd、Cu 4种元素的平均含量远远大于对应面中的含量,其中以Pb、Zn含量最为明显;土壤点、线、面中Pb、Zn、Cd、Cu 4种元素空间分布很不均匀;土壤中重金属Pb、Zn、Cd、Cu含量所引起的成人与儿章平均个人风险均是Pb>>Cd>Cu>Zn;儿童比成人更易受到土壤重金属含量的影响,总的健康危害风险是成人的3倍左右;东关镇全镇土壤中重金属Pb、Zn、Cd、Cu环境质量现状尚属安全,但越靠近矿区重金属污染的土壤对周围居民人体健康的危害风险越大.     

基于地统计学和GIS的土壤和蔬菜重金属的环境质量评价

以浙江省上虞市东关镇为例,利用地统计学与GIS技术相结合的方法揭示了该地区土壤与蔬菜重金属含量的空间分布特征,并评价其重金属的环境质量状况,在参照评价标准的基础上,绘制了土壤与蔬菜重金属的空间分布图,并对其成因进行了探讨.结果表明:东关镇大部分田块存在着重金属分布不均的情况;Cu、Zn的含量偏低,Pb、Cd含量偏高;全镇土壤和蔬菜重金属含量的空间变异很大,土壤重金属的全量与有效态含量之间存在显著的正相关,空间分布存在一定相似形,与蔬菜的空间分布则存在很大的区别,蔬菜重金属含量与土壤重金属的含量有一定的相关性,基本都未达到显著水平;小青菜中Zn和Cu的含量未超标,Pb、Cd则超标.     

深圳湾沉积物重金属污染时空分布特征

根据1992~2013年间深圳湾沉积物的监测数据,重点分析了重金属砷（As）、镉（Cd）、铬（Cr）、铜（Cu）、铅（Pb）、汞（Hg）和锌（Zn）含量、来源、相关性、污染程度和生态风险等污染状况。深圳湾沉积物中重金属含量存在明显的时空分布特征。1992~2013年间,深圳湾尤其是近岸海域,沉积物重金属含量的基本变化趋势为先增加后下降,重金属含量在2000~2009年间相对较高;Cd、Cr、Cu、Pb、Hg和Zn的含量从湾内到湾口逐渐降低。重金属Cu、Pb、Zn和As的富集因子指数较高,说明这4种重金属主要来自人类活动。Cd、Cr、Cu、Pb和Zn之间存在明显的相关性,具有相似污染途径和迁移过程。深圳湾底泥中重金属Pb、Zn和Cu属于轻微污染程度,其他重金属为无污染程度。深圳湾沉积物重金属的生态危害程度为轻微生态风险,重金属中Hg的生态风险指数最高,As和Cd次之。     

福建省兴化湾大气重金属的干湿沉降

在兴化湾周围采集1年的大气颗粒物及降雨样品,测定分析了Cd,Pb,Zn和Cu 4种重金属的含量及其大气干湿沉降通量随季节的变化规律,并利用Pb同位素对大气颗粒物的来源进行了解析.结果表明:大气重金属的干沉降通量随季节变化不大,而湿沉降通量随季节变化明显.大气干沉降通量中,Cd,Cu随季节变化很小,而Pb,Zn有一定的季节变化,主要是因为降雨对大气颗粒物的去除作用.大气湿沉降通量中,所有重金属元素受降雨量影响显著,另外还与季节和风速有关.除Pb外,Cd,Zn和Cu的湿沉降通量均大于干沉降通量,说明湿沉降在大气对兴化湾重金属的输入过程中起主导作用.而Pb的输入则以颗粒态为主.根据Pb稳定同位素分析,兴化湾大气颗粒物中的重金属主要来源于工业活动.      

湖南某铅锌矿土壤重金属形态分析及淋溶液pH值对其淋滤的影响

为了解有色金属矿区土壤重金属形态及pH值对其迁移的影响,选取对土壤环境影响较大的Hg、Pb、Zn、Cr、Cd、Cu元素进行研究。采用欧共体参比司的三步连续提取法研究了某铅锌矿区周边农田10个土壤样品中重金属的形态分布,根据重金属形态中酸可提取态重金属的百分比,可得6种重金属的迁移能力大小顺序为Cd>Zn>Cr>Cu>Pb>Hg;用2.3、4.1、5.6、7.2四个不同pH值的淋滤液淋溶尾砂矿柱50 d,检测数据显示,酸度的提高可以显著促进尾矿砂中重金属(Pb、Zn、Cu和Cd)的溶出;除Zn元素外,其他元素在50 d内的溶出量均随时间的推移而降低。根据不同检测时间段内淋溶液溶浸出的重金属元素含量分析可知,重金属对酸性淋滤的敏感程度顺序为Cu>Pb>Zn>Cd。综合分析得出该农田重金属污染严重程度顺序为Zn>Cd>Pb>Cu>Hg>Cr。     

Investigation on Fe, Mn, Zn, Cu, Pb and Cd fractions in the natural surface coating samples and surficial sediments in the Songhua River, China

Natural surface coating samples （NSCSs） from the surface of shingles and surficial sediments （SSs） in the Songhua River, China were employed to investigate the relationship between NSCSs and SSs in fractions of heavy metals （Fe, Mn, Zn, Cu, Pb, and Cd） using the modified sequential extraction procedure （MSEP）. The results show that the differences between NSCSs and SSs in Fe fi＇actions were insignificant and Fe was dominantly present as residual phase （76.22% for NSCSs and 80.88% for SSs） and Fe-oxides phase （20.33% for NSCSs and 16.15% for SSs）. Significant variation of Mn distribution patterns between NSCSs and SSs was observed with Mn in NSCSs mainly present in Mn-oxides phase （48.27%） and that in SSs present as residual phase （45.44%）. Zn, Cu, Pb and Cd were found dominantly in residual fractions （〉48%）, and next in solid oxides/hydroxides for Zn, Pb and Cd and in easily oxidizable solids/compounds form for Cu, respectively. The heavy metal distribution patterns implied that Fe/Mn oxides both in NSCSs and SSs were more important sinks for binding and adsorption of Zn, Pb and Cd than organic matter （OM）, and inversely, higher affinity of Cu to OM than Fe/Mn oxides in NSCSs and SSs was obtained. Meanwhile, it was found that the distributions of heavy metals in NSCSs and SSs were similar to each other and the pseudo-total concentrations of Zn, Cu, Pb and Cd in NSCSs were greater than those in SSs, highlighting the more importance for NSCSs than SSs in controlling behaviours of heavy metals in aquatic environments.     

高速公路沿线路面灰尘及土壤中重金属污染特征研究

本文选择昌九、昌樟、温厚三条高速公路为研究对象,采集了路面灰尘和路旁表层土壤,测定了其中锰、锌、铜、铅、锑和镉的浓度。通过分析重金属之间的相关性、重金属含量与车流量之间的关系,比较本研究与国内外相关文献,希望能说明锰、锌、铜、铅、锑和镉这几种重金属的来源,并对这几种重金属的污染状况进行了评价。研究结果表明,交通活动释放的锌主要来源于轮胎磨损;铜和锑主要来源于制动板的磨损;虽然汽油中禁止添加铅,汽车轮轴轴承摩擦、制动衬面摩擦还会释放出铅;轮胎、润滑油和金属表面都会释放出镉;虽然汽油中添加的锰基抗爆剂会向环境中释放锰,但交通环境路面灰尘和土壤中的锰仍主要来源于自然环境。路面灰尘和土壤中重金属含量与车流量之间显著正相关,其浓度从高到低呈现了相似的规律:Zn > Cu、Pb > Sb、Cd。路面灰尘中重金属单项污染指数:Cd≫Zn、Cu > Sb > Pb。土壤中重金属单项污染指数从高到低依次为:Cd > Sb > Cu > Zn > Pb。公路旁环境介质中重金属污染风险等级:Cd≫Cu > Pb > Zn。汽车尾气、制动板和轮胎磨损是交通源污染物的主要来源,而非尾气排放源是交通环境重金属污染物的主要来源。     

新疆地表水体重金属生态风险评估

系统分析新疆主要地表水体中重金属暴露特征,并基于可利用的毒性数据,采用安全阈值法（MOS₁₀）评价了水体中6种典型重金属对水生生物的生态风险.结果表明：新疆地表水重金属暴露浓度平均顺序为Ni > Zn > Cu > Cr > Cd >Pb,均值都未超过世界卫生组织（WHO）饮用水健康标准.重金属生态风险评价结果表明,短期暴露下,6种重金属的MOS₁₀均大于1,Cr、Cd、Cu、Pb、Ni和Zn暴露浓度超过影响10%的水生生物的概率分别为9.95%、9.40%、9.40%、1.72%、6.08%和0,说明6种重金属对水生生物的短期生态风险较小;长期暴露下,Zn的MOS₁₀大于1,Cr、Cd、Cu、Pb和Ni的MOS₁₀均小于1,Cr、Cd、Cu、Pb、Ni和Zn暴露浓度超过影响10%的水生生物的概率分别为15.40%、12.01%、24.80%、15.70%、98.25%和0,说明Zn的生态风险较低,Cr、Cd、Cu、Pb和Ni对水生生物具有长期潜在的生态风险,且6种重金属对水生生物的生态风险大小依次为Ni > Cu > Pb > Cr > Cd > Zn.     

铜陵矿区河流沉积物重金属的迁移及环境效应

测定铜陵矿区的新桥至顺安河沉积物中5种重金属的全量和形态,并结合环境条件分析它们的迁移变化特征,以阐明不同重金属对河流沉积物环境影响的程度.结果表明,该区域沉积物重金属除Cr外,Cu、Zn、Pb、Cd的均值皆远超长江下游沉积物背景值,其中以Cu和Cd最显著.重金属横向迁移结果显示,矿山重金属会随着沉积物的距离增加而显著降低,新桥河沉积物的迁移变化显著高于顺安河沉积物.重金属Cu、Zn、Pb、Cr皆以残渣态为优势,Cd则以酸提取态为主;迁移过程中Cu、Zn、Cr残渣态逐步增加,毒性减弱;Pb、Cd的活性态比例增大,仍有较高的释放风险.重金属的纵向迁移结果表明,离矿山的位置远近对沉积柱金属的总量和形态起决定作用;新桥河沉积物金属总量高、活性组分多且垂向变化幅度相对较小,说明尾矿堆积速度较快且释放风险较高;顺安河金属总量较低但垂向变化幅度较大,且多种元素的变化趋势不同,说明矿区下游河流沉积物既受尾矿的影响,也受河流流域物质本身的影响.     

北京市冬季PM2.5中水溶性重金属污染特征

于2011年冬季使用SASS采样器在清华大学采集PM2.5样品,并对其中重金属和水溶性重金属(As?Cd?Cr?Cu?Mn?Pb和Zn等)以及无机离子进行了分析.结果表明,采样期间水溶性重金属浓度较高,As?Cd?Cr?Cu?Mn?Pb和Zn平均浓度依次为8.42,3.18,1.99,7.84,30.82, 49.27,412.81ng/m3.Cd和水溶性As平均浓度超过《环境空气质量标准》中建议浓度限值.水溶性重金属在重污染期间易出现富集,灰霾和采暖期间As?Cd?Cr?Cu?Mn?Pb和Zn平均浓度都有增加趋势.水溶性重金属的逐日变化趋势与重金属和PM2.5有较好的一致性.水溶性重金属在重金属中比重:50%￡Zn和As;20%相似文献   

碱性水热法同步稳定城市垃圾/医疗废物焚烧飞灰与废水中重金属的研究

研究了碱性水热法同步稳定城市垃圾/医疗废物焚烧飞灰与废水中重金属的稳定化效果和稳定化机制.结果表明,在碱性水热条件下,城市垃圾/医疗废物焚烧飞灰均对废水中重金属具有很强的去除作用,并且经反应后,飞灰重金属渗滤毒性不仅没有上升反而大大降低.原始医疗废物焚烧炉飞灰中6种重金属渗滤毒性为:Mn 17 300μg/L,Ni 1 650μg/L,Cu 2 560μg/L,Zn 189 000μg/L,Cd 1 970μg/L,Pb 1 560μg/L;原始城市垃圾焚烧飞灰中6种重金属渗滤毒性为:Mn 17.2μg/L,Ni8.32μg/L,Cu 235.2μg/L,Zn 668.3μg/L,Cd 2.81μg/L,Pb 7 200μg/L.这2种飞灰分别与重金属废水(浓度Cu、Pb为50mg/L,Mn、Zn、Ni、Cd为25 mg/L)在275℃条件下,碳酸钠添加量为1/10(5 g碳酸钠/50 g干灰),液固比为10/1,经10 h反应后,医疗垃圾焚烧炉飞灰对重金属去除率达86.2%～97.3%,城市垃圾焚烧飞灰对重金属去除率达94.7%～99.6%.反应后飞灰经重金属渗滤毒性测试均远远低于国家标准值.重金属稳定化机制主要是由于在硅铝酸盐晶体形成过程中对重金属化学吸附,物理包裹作用,老化期重金属空间几何位置迁移,高pH值对稳定化起到一定辅助作用.     

洞庭湖典型水域表层沉积物中重金属空间分布特征及其潜在生态风险评价

基于2007—2012年连续对洞庭湖湘江入湖口至出湖口水域5个采样点——S1(樟树港)、S2(虞公庙)、S3(鹿角)、S4(君山)和S5(洞庭湖出口)表层沉积物中Cd、Hg、As、Cu、Pb、Cr和Zn 7种重金属质量分数分析,对该典型水域表层沉积物中重金属的空间分布特征进行了探讨,并采用潜在生态危害指数法对其生态风险进行评价. 结果表明:表层沉积物中w(Cd)、w(Hg)、w(As)、w(Cu)、w(Pb)、w(Cr)和w(Zn)分别为0.54~79.90、0.046~0.712、15.2~289.0、29.0~217.0、6.0~246.0、65.4~269.0和41.4~632.0 mg/kg,w(Cd)、w(Hg)、w(As)、w(Cu)、w(Pb)和w(Zn)沿程总体呈下降趋势,w(Cr)沿程变化较小;Cd具有很高生态风险,Hg具有中等生态风险,其余污染物具有低生态风险,不同污染物生态风险的大小顺序为Cd＞Hg＞As＞Pb＞Cu＞Cr＞Zn,各采样点的RI(潜在生态危害指数)为115.51~1 000.09,平均值为373.30,研究区域重金属总体具有高生态风险,其中S1采样点具有很高生态风险,不同采样点表层沉积物中重金属生态风险的大小顺序为S1＞S2＞S5＞S4＞S3;除Cr外,Cd、Hg、As、Cu、Pb和Zn主要来源于湘江,Cd和Hg是主要风险污染物,其中Cd为首要污染物,因此湘江重金属污染治理应以Cd为重点.      

辽东湾西北部海域表层沉积物重金属含量的空间分布特征与污染状况评价

对2013年秋季和2014年春季两季辽东湾西北部海域共26个采样站位7种重金属含量的分布特征进行了研究。结果表明:该海域表层沉积物中Hg、Zn和Cd含量的平均值均高于渤海工业化前沉积物重金属背景值。单因子污染指数和重金属地质累积指数评价结果显示,Cd属于"轻度"污染,Hg、Cu、Pb、Zn、As和Cr属于无污染程度。重金属潜在生态风险评价结果表明,研究区的综合潜在生态风险"较低"。单金属潜在危害系数程度较高的是Cd、Hg。表层沉积物中重金属和TOC相关性分析表明:TOC含量与重金属Hg、Cu、Cd、Cr和As含量具有一定的正相关性。进一步通过主成分分析表明该海域沉积物重金属有3个来源,即有机质降解;工业废水、城市排污及养殖自身污染;岩石的自然风化和侵蚀过程。本研究结果揭示了辽东湾西北部海域沉积物中重金属的分布特征,初步推断了重金属污染来源,可为辽东湾海洋生态环境保护、修复提供依据。     

广西北海近岸海域表层沉积物中重金属分布特征及生态风险评价

通过采集广西北海近岸海域表层沉积物的样品并进行重金属含量分析,结果表明:Cu、Pb、Cd、Zn、Cr、Hg、As 7种元素的空间变异系数都超过0.4,各重金属空间波动程度的顺序为HgCdZnAsCrPbCu;从空间分布上看,重金属含量的高值点大多数分布在离岸较近的海域,并受沉积物粒度效应的控制;表层沉积物中Cr的污染程度最大,其环境效应不容忽视;区域上重金属的潜在生态危害系数大小顺序为AsHgCdCrPbCuZn;各采样站位重金属的潜在生态危害系数(Eir)均远小于40,潜在生态危害指数(RI)也远远小于150,属于低生态危害范畴。     

传统酸浸和微波酸浸处理飞灰重金属的效果及重金属的形态变化特征

采用HCl作为浸出剂,在不同的浸出条件下对垃圾焚烧飞灰中重金属进行浸出试验,并采用连续提取程序对酸浸稳定化处理前后的Cd、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb和Zn进行形态分析,研究了传统酸浸和微波酸浸对7种重金属的浸出效率及处理前后的形态变化特征.结果表明,酸浸处理能够有效地从飞灰中提取重金属,浸出效率依次为Zn≈Pb＞Cd＞Mn＞Cu＞Cr＞Ni.微波效应可以明显提高大部分重金属的浸出效率,在液固比(L/S)=25 mL/g、时间7 min和1 mol·L-1HCl条件下Cd、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb和Zn的浸出率分别为80.17%、15.05%、58.25%、62.42%、8.88%、89.25%和93.03%.对飞灰酸浸残渣进行的连续提取实验表明,传统和微波酸浸处理后飞灰中重金属的可交换态、碳酸盐结合态和Fe-Mn氧化物结合态明显减少,重金属以残留态存在为主,飞灰稳定性显著提高.     

小清河表层沉积物重污染区重金属赋存形态及风险评价

测定了小清河表层沉积物重污染区间隙水中重金属(Cu、As、Pb、Zn、Cr、Cd和Ni)的质量浓度,采用改进的BCR顺序提取法分析了沉积物中重金属的赋存形态,并分别基于美国水质基准(CCC、CMC)和风险评价编码法(RAC)、潜在生态风险指数法对间隙水和表层沉积物中重金属的毒性及生态风险进行评价.结果表明,小清河沉积物间隙水中的重金属基本不会对水生态系统产生毒性.除As外,表层沉积物中6种重金属的含量显著高于土壤背景值,呈现明显的累积效应.沉积物中Cu、As和Ni主要赋存于残渣态,Pb、Cr主要赋存于可氧化态和残渣态,Zn、Cd以酸可溶解态和可还原态为主.Cd、Zn、Cr和Pb的有效态含量高于残渣态,有较高的二次释放潜力.RAC的评价结果表明,沉积物中Cu、Pb、Cr和As处于无风险到低风险级,Ni处于低风险到中等风险级,Cd处于中等到高风险级,Zn处于中等到极高风险级,不同重金属RAC的平均值依次为CdZnNiAsCuCrPb.潜在生态风险指数法的评价结果表明,沉积物中除Cd有强~很强生态风险外,其他6种重金属均表现为低生态风险,RI值介于136.83~264.83,研究区采样点处于中等~强生态风险.     

污泥堆肥对重金属稳定化过程的影响研究

将重金属(Cd、Pb、Cu、Zn、Ni)溶液添加到污水处理厂脱水污泥中进行堆肥,考察了污泥的堆肥过程对重金属稳定化的影响。分析发现:进入污泥后各重金属中可交换态+碳酸盐结合态的总占比顺序为Cd(72.31%)>Ni(65.83%)>Zn(33.67%)>Cu(19.49%)>Pb(7.40%)。说明Pb、Cu及Zn与污泥化学物质反应较快,而Cd及Ni的反应速率相对较慢。在整个过程中Pb形态达到稳定状态最快,Cu和Ni的形态稳定速度次之,Zn形态变化稍慢,Cd变化最慢。该结论可为污泥堆肥应用于土壤重金属污染治理的研究提供参考。