镉污染土壤中镉的形态分析及植物修复技术研究

选取沈阳张士污灌区土壤样品,采用Tessier连续提取法研究土壤中镉形态分布。结果表明,在该污灌区土壤中,镉主要以可交换态和铁-锰氧化物结合态为主。两者各占总量的32.4%和33.8%。这表明该地区土壤中镉的活性较高,易于被植物吸收,具有较大的迁移性。盆栽试验和野外采样分析测试的结果表明萝卜和蒲公英的地上部对镉富集系数均>1,且地上部镉含量大于根部镉的含量,具有金属富集植物的特征和植物修复的潜力,有待于进一步研究。     

巢湖沉积物中重金属的BCR形态分析

以巢湖沉积物为研究对象,利用BCR(European Communities Bureau of Reference)连续提取法分析了沉积物样品中Zn、Cu、Pb、Cd、Mn赋存特征,分为可交换态及碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机物及硫化物结合态和残渣态。结果表明:南淝河入湖区S1采样点五种金属总量都达到最高,兆河入湖区S2采样点金属总量浓度最低。五种金属中锌和锰的质量较高,重金属回收率分别为:锌(93%),铜(92%),铅(90%),镉(92%),锰(93%)。Cu以残渣态为主(54.7%),Zn以铁锰氧化物结合态为主(40.5%),Pb以有机物、硫化物结合态为主(35.3%),Cd和Mn以可交换态及碳酸盐结合态为主,所占比例分布为41.9%、58.6%。研究表明,应用BCR连续提取法有助于确定沉积物中重金属的污染状况和潜在释放能力。     

太原市污灌区土壤镉存在形态与生物可利用性研究

为了了解太原市污灌土壤镉污染现状,研究其存在形态特征与生物可利用性,本文采用Tessier A连续提取、石墨炉原子吸收等方法,测定了太原市污灌区土壤重金属镉的总量,研究了不同功能区、不同分层、不同化学形态的分布特征,并对生物可利用性进行了评价.结果表明,与太原市土壤背景值相比,污灌区土壤中重金属镉含量已达太原市土壤背景值的3倍,镉在土壤表层含量明显高于其它分层,均表明表层土壤有明显的镉累积.不同功能区土壤镉的含量大小不同,具体排序为:小店区晋源区清徐县.总体来看,研究区5种化学形态含量从大到小排序为:铁锰氧化物结合态有机物结合态碳酸盐结合态残余态可交换态.高的铁锰氧化物结合态与灌溉区土壤偏碱性且铁锰含量较高直接相关.分层土壤形态分析结果表明,镉在表层土壤含量最高,随深度增加镉含量逐渐降低,该变化与分层土壤pH值的变化相反.与上一层相比,各分层土壤不同形态分布变化,统计学检验无明显差异.生物可利用性评价结果表明,太原市污灌区土壤中镉相对比较稳定,但由于其潜在利用态的含量很高,因此,镉对环境的影响不能忽视.研究表明,太原市污灌区镉含量虽然没有超出土壤质量二级标准,但有积累趋势,形态分布特征表示的潜在生物可利用性应引起高度重视.     

稀土矿区污染农田土壤治理后稀土元素的赋存形态分析

针对赣南稀土矿区受污染农田土壤,研究添加改良剂沸石治理后土壤中稀土元素的含量及形态分布特征。分别采用酸法消解和Tessier连续提取法对土壤样品(土样)中稀土元素总量及赋存形态进行提取分析,并利用电感耦和等离子质谱仪(ICP-MS)测定其中15种稀土元素含量及其形态含量。结果表明,土样中各稀土元素总量高达1 296 mg/kg,远远高于全国土壤平均总量176.8 mg/kg,稀土钇(Y)含量高达386.01 mg/kg远高于其余14种稀土元素含量,土样中轻稀土元素含量与重稀土元素含量比值为0.66远小于全国土壤中轻稀土含量与重稀土含量比值(3.78),表明该稀土矿属重稀土富钇矿型,且加入沸石不能影响土样中稀土元素的总量变化;矿区农田土壤加入沸石治理前,碳酸盐结合态、有机物结合态、铁-锰氧化物结合态、可交换态和残渣态稀土元素含量分别占总量百分比分别为51.03%、29.6%、10.39%、7.52%和1.46%,加入沸石治理后,以上5种形态的稀土元素含量占总量百分比分别为8.19%、71.54%、9.35%、4.34%和6.58%,表明沸石对矿区农田土壤中稀土元素的形态分布有很大影响,并显著钝化稀土元素在土壤中的生物活性及可迁移性。     

毗邻铁矿的景区土壤重金属形态及生物有效性

采用三酸联合消煮法和Tessier连续提取法研究了毗邻铁矿的千山景区土壤重金属的总量和形态分布,同时通过对植物中重金属含量的检测,研究了土壤重金属的生物有效性。结果表明土壤中镉、铜含量均超过了国家自然风景区所需达到的土壤环境质量一级标准的上限,两者分别是一级标准的2.45～4.65倍和1.1～1.95倍,个别区域铅、锌也有超标;土壤中镉以残渣态和碳酸盐结合态为主,分别占总量的58.16%～83.17%和3.39%～22.91%,铜以残渣态和有机结合态为主,分别占总量的76.67%～88.82%和3.75%～20.38%,铅、锌以残渣态和铁锰氧化物结合态为主;植物吸收的重金属不仅包括可交换态和碳酸盐结合态,还包括了在一定条件下释放出来的铁锰氧化物态和有机结合态。     

沈阳市新城子铬渣堆存区土壤铬污染分布及形态分析

采用Tessier A连续提取法,研究分析了沈阳市新城子铬渣堆存区土壤中重金属铬的污染分布和迁移转化规律,土壤中重金属铬的5种形态分布,主要以残渣态和碳酸盐结合态为主,分别占总量的49.74%和21.4%,而有机结合态含量最低,占总铬含量的6.25%。不同的功能区域铬的形态分布有所不同。总体的分布特征是残渣态>碳酸盐结合态>交换态>铁猛氧化态>有机态。     

黄石沿江土壤镉的形态特征及生物可利用性

为了解黄石市沿长江冲积土壤中重金属镉直接和潜在的危害程度,为重金属污染防治提供科学依据,采用总量测定、Tessier连续提取法,分析研究了湖北黄石市沿江冲积土壤中重金属镉的总量及不同形态含量,镉含量采用火焰原子吸收分光光度法测定。结果表明,研究区土壤Cd全量都大于2mg/kg,不同形态Cd含量相对大小依次为残渣态铁锰氧化物结合态碳酸盐结合态有机物结合态离子交换态。其中残渣态占全量比例为58%,铁锰氧化物结合态为26%,碳酸盐结合态、有机物结合态、离子交换态分别为8%、4%和3%。可见研究区Cd的生物可利用态含量低,生物潜在可利用态较高,生物不可利用态含量最高;现有环境条件下的土壤Cd比较稳定,生物可利用性较低,对农作物的危害性较小。     

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.      

密云水库入库河流沉积物中重金属形态分析及风险评价

研究了北京市密云水库入库河流潮白河水系沉积物中重金属的总量及形态分布特征,采用风险评价准则法（RAC）和Tucker3 模型探讨沉积物中重金属的潜在危害性.结果表明,Hg、Cd、Cr、Cu、V、Zn的平均含量均超过北京市土壤背景值,呈现一定的富集.形态分析表明,Cu的残渣态含量占总量的72%,其次为有机结合态,占22%;Mn的残渣态含量占总量的62%,铁锰氧化物结合态占23%,碳酸盐结合态占10%;Ni的残渣态含量占总量的73%,铁锰氧化物结合态占13%,有机结合态占11%;Pb、Cd、V、Zn均以铁锰氧化物结合态和残渣态为主,含量占总量的90%以上.Ti、Cr则以残渣态为主要形态.RAC评价结果显示,Cr、V、Ti对环境无风险,Ni处于无风险到低风险级,Cu处于低风险级,Cd、Pb、Mn处于低风险到中等风险级.研究结果将为北京市水源保护、人体健康安全保护措施的制定提供科学依据.     

冻融对土壤吸附态镉赋存形态及生物活性的影响

以东北地区棕壤为供试土壤,通过人工控温、室内培养的方法,测定了不同冻融次数(冻融温度-30～20℃,冻融时间24 h,冻融次数0、1、3、6、9次)和不同土壤含水量处理下(田间持水量的10％、40％、70％、100％、120％),外源镉浓度为20 mg·L-1时,土壤吸附态镉的不同赋存形态的含量,并分析了各赋存形态镉占吸附态镉总量的比率及吸附态镉生物活性的变化.结果表明,不同冻融处理土壤吸附的重金属镉中,各赋存形态镉占吸附态镉的比率顺序为:交换态＞残渣态＞碳酸盐结合态＞铁锰氧化物结合态＞有机结合态.各赋存形态镉占吸附态镉的比率随冻融次数和土壤含水量的变化呈不同趋势.冻融次数对交换态镉、碳酸盐结合态镉、铁锰氧化物结合态镉、残渣态镉的影响均达到显著或极显著水平,对有机结合态镉的影响不显著;含水量对交换态镉、碳酸盐结合态镉、铁锰氧化物结合态镉的影响达到显著或极显著水平,对有机结合态镉和残渣态镉的影响不显著.供试土壤中吸附态镉的生物活性较强,生物可利用系数和移动系数分别达到65.9638％和62.9851％.生物可利用性系数和迁移系数均随着冻融次数的增加先增加后降低,然后趋于平稳,说明土壤自身在一定范围内存在着缓冲能力.     

三峡库区消落区水体-沉积物重金属迁移转化特征

结合三峡水库反季节调度模式,对消落区沉积物中Cu、Pb、Cd、Cr这4种重金属的存在形态及迁移转化特征进行研究.结果表明,不同重金属在消落区沉积物中形态分布各异,Cu主要以有机物及硫化物结合态和残渣态形式存在,Pb主要以碳酸盐结合态、Fe-Mn氧化物结合态及残渣态存在,Cd主要以碳酸盐结合态、Fe-Mn氧化物结合态存在,Cr主要以残渣态存在.伴随着消落过程的进行,汛期出露沉积物的有机质及AVS含量下降、ORP升高、pH值降低,沉积物中可提取态重金属的相对含量显著下降,重金属具有向水体迁移趋势, Cu、Pb、Cd、Cr平均迁移率分别为30.50%、 26.10%、 33.50%和11.77%,4种重金属的迁移性大小依次为Cd>Cu>Pb>Cr.可提取态Cu、Pb、Cd、Cr对重金属迁移贡献率分别为77.15%、 86.09%、 94.86%和32.34%,可提取态是重金属发生迁移的主要部分.研究结果表明, 消落区重金属迁移呈"缓释"特征,三峡水库的反季节调度模式有利于缓解消落区重金属迁移诱导的生态风险,库区水体重金属含量处于较低水平.     

负载磷酸盐生物质炭材料对重金属复合污染土壤的稳定化机制研究

为探讨负载磷酸盐生物质炭材料对重金属复合污染土壤中共存重金属的稳定化效果和迁移转化特征,以玉米秸秆和小麦秸秆为原材料,负载磷酸盐后在600 °C下无氧热解制备两种生物质炭材料,并将其用于重金属复合污染土壤中进行稳定化批处理试验. 结果表明:负载磷酸盐的玉米秸秆和小麦秸秆生物质炭材料可通过增加土壤中无定形铁、铝氧化物的含量而促进其对Cd的吸附,且负载磷酸盐后玉米秸秆生物质炭材料对土壤中无定形氧化物含量的增幅和游离态氧化物含量的降幅高于小麦秸秆生物质炭;同时,两种生物质炭材料均显著提高了土壤铁的活化度,进而有效控制了土壤重金属的生物有效性. 添加不同比例(如5%、10%和15%)的负载磷酸盐生物质炭均可降低土壤中Pb、Cd、Zn和Cu的迁移风险,并促进Pb的酸可提取态、铁锰结合态向有机结合态和残渣态转化,以及Cd、Zn和Cu的酸可提取态向残渣态转化. 两种负载磷酸盐生物质炭材料均可有效降低重金属的浸出浓度,10%及以上的添加量均可使Pb的浸出浓度降低98%以上. 15%的负载磷酸盐玉米秸秆生物质炭可使Cd和Zn的浸出浓度分别降低89%和47%,而15%的负载磷酸盐小麦秸秆生物质炭可使Cu的浸出浓度降低56%. 研究显示,施用10%~15%的负载磷酸盐生物质炭材料可显著降低重金属复合污染土壤中Pb和Cd的潜在环境风险,对矿区重金属污染土壤的安全利用具有参考和指导意义.      

施用生物炭对土壤Cd形态转化及烤烟吸收Cd的影响

采用盆栽试验模拟Cd污染土壤,研究施用烟秆炭(0、10、20 g·kg~(-1))对土壤pH、有机质含量、土壤Cd形态分布及烤烟Cd含量和Cd累积量的影响.结果表明:随着生育期的延长,土壤pH和有机质含量均呈现升高的趋势.在同一Cd污染水平下,土壤pH和有机质含量均随生物炭施用量的增加而升高.随生物炭施用量的增加,土壤有效态Cd和可交换态Cd含量显著降低,土壤碳酸盐结合态Cd、铁锰氧化物结合态Cd、有机结合态Cd和残渣态Cd含量升高.移栽后30 d,处理G2T2和G2T1的土壤有效态Cd含量的降幅分别达到45.59%和24.56%.外源添加Cd的土壤中,土壤pH和有机质含量均与土壤有效态Cd和可交换态Cd含量呈显著负相关关系(p0.01),与土壤碳酸盐结合态Cd、铁锰氧化物结合态Cd和有机结合态Cd含量呈显著正相关关系(p0.01).在Cd污染土壤上,施用生物炭能明显降低烟株各部位Cd含量,烟株各部位干物质积累量随生物炭施用量的增加显著升高,烟株各部位Cd累积量和总Cd累积量随生物炭施用量的增加呈降低的趋势.由此说明,在Cd污染的土壤上施用生物炭能够使土壤中可被植物吸收利用的有效态Cd转化为潜在的无效态Cd,从而达到修复土壤并减轻作物受Cd毒害的目的.     

湘江株洲段沉积物中铅的形态分析及污染评价研究

采用Tessier五步浸提法,对湘江株洲段的枫溪、白石、霞湾、马家河四个断面沉积物样品进行分析,分别提取可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机结合态和残渣态五种形态,并采用电感耦合等离子体发射光谱法测定铅的各种形态含量.这四个断面的表层沉积物中铅形态含量最低的均为碳酸盐结合态,次低的为可交换态,铁锰氧化物结合态和残渣态是含量相对较高的形态.选择风险评价准则、地累积指数法和潜在生态危害指数三种方法对铅的污染状况进行了评价.     

铅锌尾矿中重金属在模拟酸雨淋溶下的浸出规律

重金属尾矿污染是世界性难题,污染水体、大气和土壤,对周边的生态环境和人体健康造成严重危害。在我国酸雨范围大且酸雨问题比较严重的背景下,探讨酸雨淋溶下尾矿中重金属的浸出规律将有利于加强我国重金属尾矿的污染控制和管理。采用湖南桃林铅锌尾矿库中的尾矿模拟酸雨条件进行淋溶实验,研究发现重金属Pb、Zn、Cu、Mn含量分别为1252.5,849.4,363.1,280.0mg/kg。其中,Pb、Zn主要以残渣态存在,分别占69.7%和53.8%;Cu主要以有机结合态存在,占67.0%;Mn主要以铁锰氧化态、有机结合态和残渣态存在,共占90.0%。在静态淋溶实验中,固液比越大、模拟酸雨pH值越小,重金属的浸出浓度越大。在动态淋溶实验中,Zn、Mn浸出浓度随时间呈现减小趋势,而Pb和Cu浸出浓度随时间先增大,后减小。     

凤冈富硒富锌茶园土壤中的锌及其形态分析

采用Tessier连续化学浸提技术,对凤冈茶园土壤进行了可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机结合态、残渣态锌的提取,应用火焰原子吸收光谱法(FAAS)对茶园土壤总锌和各结合态锌进行了测定,并讨论了土壤全锌含量及各形态锌含量与土壤pH的关系。测定结果表明,在测试的39件土壤样品中,土壤pH值在3.92～5.16之间,平均pH值为4.66,属酸性土壤。全锌的最高含量为245.7mg/kg,最低含量为31.1mg/kg,平均含量为116.0mg/kg,超过了我国茶园土壤锌的平均含量100mg/kg。在采样的四个茶园中,总的来说土壤锌结合态的分布规律为:残渣态(铁锰氧化物结合态(有机结合态(可交换态(包括水溶态)(碳酸盐结合态。     

西江上游河水悬浮物中稀土元素的地球化学特征

采用改进的BCR逐级提取法和ICP-MS测试技术,对西江上游河流悬浮物中稀土元素进行了研究。结果表明:河流悬浮物稀土元素总量的含量变化范围在188～402mg/kg之间,并主要来源于流域内岩石的风化,反映了源区的物质特征。西江上游河水悬浮物中三种非稳定态(即酸可提取态、铁锰氧化物结合态和有机物硫化物结合态)稀土元素页岩(PAAS)标准化配分模式均显示出中稀土富集的特征。这种配分模式可能是由于流域内广布的海相沉积岩中磷酸盐矿物的风化所造成的。稳定态(即残渣态)的配分曲线较为平直,没有体现出明显的稀土分异。悬浮态稀土各赋存形态含量的顺序为:残渣态有机物硫化物结合态、铁锰氧化物结合态酸可提取态。中稀土元素Sm、Eu、Gd相对于轻、重稀土元素的稳定态所占比例偏低,而相对于三种非稳定态所占比例偏高,反映了其潜在的地球化学活性。