TCLP法评价矿区土壤重金属的生态环境风险

对浙江上虞某铅锌矿区中污染土壤的重金属(Cu、Zn、Pb、Cd)含量进行分析测定,采用美国最新的法定重金属污染评价方法TCLP(Toxicitycharacteristicleachingprocedure)法对土壤重金属污染状况进行评价,以国际规定的TCLP法标准评价重金属生态环境风险.结果表明:土壤中Cu、Zn、Pb、Cd的有效含量分别在8.2～36mg·kg^-1 、23～143mg·kg^-1 、6.4～1.367mg·kg^-1 和0.41～2.2mg·kg^-1 之间,而与之相对应的国际标准分别为15mg·kg^-1、25mg·kg^-1、5mg·kg^-1 和0.5mg·kg^-1,因此这个矿区附近土壤不同程度地受到Cu、Zn、Pb、Cd的污染,其中以Zn、Pb污染最为严重,其次为Cd ,而Cu的污染程度最轻.此外,用TCLP试剂提取土壤中的重金属后表明,TCLP试剂2能更有效地提取土壤中的重金属,并且两者之间存在一定的正相关.TCLP提取液中的重金属浓度与全量之间存在一定的关系.     

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.     

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。     

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.     

矿山不同片区土壤中Zn、Pb、Cd、Cu和As的污染特征

根据某典型有色金属矿山生产过程的污染状况,将受污染的矿区土壤分为尾矿污染区、坑道废水污染区、污风降尘污染区和精矿运输污染区4种类型.选择该矿区受污染土壤样本28个,用等离子体原子发射光谱仪(ICP-AES)等方法分析了土壤重金属含量和形态特征.结果表明,该矿区土壤重金属Zn、Pb、Cd、Cu和As污染较为严重,土壤Zn、Pb、Cd、Cu和As平均含量分别达508.6mg·kg^-1、384.8mg·kg^-1、7.53mg·kg^-1、356mg·kg^-1 和44.6mg·kg^-1.不同片区间存在明显差别,污染强度以尾矿污染区最高,内梅罗综合指数为173,其次是精矿运输污染区和坑道废水污染区,污风降尘污染区污染较轻;各片区土壤的重金属元素以残余态为主,有机结合态比例最小,不同元素之间、不同片区土壤之间各形态所占比例差别不大.     

生物炭和磷肥复合修复有色矿区重金属污染土壤的效果

以有色矿区污染土壤为研究对象,考察了生物炭和磷肥单施及复合施用对土壤重金属的钝化修复效果。单施生物炭或与磷肥复合处理土壤pH显著升高。单施磷肥及与生物炭复合处理显著提高了土壤TCLP提取态磷。生物炭和磷肥是较好的钝化土壤中Pb、Zn和Cd的修复材料,尤以P+HB处理的效果最好,使土壤TCLP提取态Pb、Zn和Cd分别降低39.4%、18.3%和41.8%,降低了重金属的迁移性和生物有效性。Pb的酸可提取态和可还原态主要向残渣态转化,而Zn和Cd主要向可氧化态转化。生物炭和磷肥复合对污染土壤中Pb、Zn和Cd的钝化有协同作用。     

大型冶炼厂重金属环境污染特征及其生态效应

对湖北某大型冶炼厂周边的土壤-水-水体底泥-农作物体系进行了系统研究.结果表明,水稻土中重金属含量普遍高于旱地土,均表现为耕作层显著地高于深层.其中,Cd含量为国标三级土壤阈值的8～26倍.Cu、Pb、Cr、Ni、Zn在大多数样品中不超标,但远高于对照区.耕作层中重金属的可还原态、可氧化态、残渣态分量之和大大高于弱酸提取态,而可还原态和可氧化态分量之和则远高于残渣态.深层的弱酸提取态含量远高于其余3态之和,与已有的研究结果不同.该区域生长的蔬菜呈现Cd、Pb复合污染,糙米中Cd含量超标.作物的重金属污染与元素的形态分布密切相关,其中弱酸提取态分量愈高,作物愈易受污染.     

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。     

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.     

典型石油场地周边土壤重金属形态特征及源解析

为研究荆门市某石油场地周边表层土壤重金属形态特征和来源,对研究区土壤中Cr、As、Cd、Sb、Hg、Pb、Ni、Cu和Pb这9种重金属总量和赋存形态进行了调查分析,对土壤中重金属的生态风险和生物有效性进行评价,并且用多元分析方法对重金属的来源进行辨析.结果表明,Cd在土壤中主要是以酸溶态和可还原态为主,含量平均值为0.19 mg·kg^-1,占到4种形态总和的79.86%;Cr、Cu、Zn、As、Sb和Pb主要以残渣态为主,Hg主要以残渣态和可氧化态为主,在土壤中稳定性较好.Cr处于无风险状态,Sb、Pb、Ni和Cu的风险评价结果为低风险.Cd、Hg、Zn和As的风险指数均达到中等风险水平,尤其Cd接近高风险标准,需要引起相关重视.土壤重金属总量和赋存形态的相关性和主成分分析结果表明,As、Cr、Ni、Sb、Hg和Pb等重金属主要来源受自然输入影响较大,重金属Cd受工业生产人为活动的外源性因素影响较为明显.     

2种组配改良剂对稻田土壤重金属有效性的效果

为研究2种组配改良剂LS(碳酸钙+海泡石)和HZ(羟基磷灰石+沸石)对土壤重金属的生物有效性以及水稻吸收累积重金属的影响,在湘南某矿区附近污染稻田中施用了不同添加量(0,2,4,8g/kg)的两种组配改良剂,并进行了水稻种植的田间试验.结果表明,施用2~8g/kg组配改良剂LS和HZ均能使土壤pH值和CEC含量显著增加,有机质含量变化不明显,LS比HZ更能提高土壤pH值和CEC含量.施用2~8g/kg组配改良剂LS能使土壤中Pb、Cd、Cu和Zn的TCLP提取态含量分别降低25.7%~52.2%、12.7%~25.7%、6.4%~17.2%和8.6%~23.4%,施用2~8g/kg HZ使土壤中Pb、Cd、Cu和Zn的TCLP提取态含量分别降低57.6%~80.1%、7.0%~40.9%、2.3%~22.7%和4.5%~33.2%.两种组配改良剂能显著降低土壤中Pb、Cd、Cu和Zn的生物有效性,抑制水稻植株对Pb和Cd的吸收,土壤Pb、Cd和Cu的TCLP提取态含量与水稻根系和糙米中Pb、Cd和Cu的含量之间存在显著或极显著的正相关关系,TCLP提取态含量能较好的表示重金属在土壤中的生物有效性.     

湘江流域土壤重金属污染及其生态环境风险评价

采用美国TCLP(toxicity characteristic leaching procedure)提取重金属和内梅罗综合污染指数评价方法对湖南省湘江流域土壤重金属生态环境风险进行评价.沿湘江流域采集72个土壤样品,测定土壤中的6种主要重金属的总量、TCLP提取的有效态含量及土壤样品的污染级别.结果表明,湘江流域土壤As、Cd、Cu、Zn、Ni和Pb总含量分别在4.25～549.67、0.13～76.84、11.49～281.69、7.75～7 234.81、5.50～56.65和8.60～2 084.81 mg.kg-1范围之间,TCLP提取态含量分别在0.02～10.97、0.06～28.41、0.04～72.29、0.59～1 152.32、0.07～10.65和0.17～1 165.58 mg.kg-1范围内.TCLP提取的土壤Cd、Cu、Zn、Ni、Pb有效态含量分别与其总含量之间存在着显著的相关关系.72个土壤样品中属安全水平、警戒水平、轻污染水平、中污染水平和重污染水平所占的比率分别为60.52%、11.33%、5.65%、4.22%和18.38%,说明湘江流域土壤重金属污染存在着比较严重的生态环境风险.     

重金属化学活性评估方法准确性质疑--以煤矸石样品为例

重金属元素化学活性的大小是决定它们环境行为最主要的因素之一,我们曾分别用总量法,实验模拟法,环境地球化学法和化学形态分析法对煤矸石样品所含的重金属元素进行过环境影响分析,试图了解自然风化条件下这些有害元素潜在的生态环境效应,结果发现重金属元素的化学活性除了与它们在样品中含量的高低,赋存状态和化学形态等因素有关外,更主要地是取决于样品基质的组成和结构,由于大量有机质的络合和风化过程中生成的铁的胶体的吸附,从煤矸石释放出的重金属元素的化学活性受到明显限制,它们对环境的污染可能仅限于煤矸石堆周围有限的范围。     

初始pH值、液固比对某焚烧炉灰重金属渗滤的影响

对某煤和垃圾混烧流化床焚烧炉的一种灰样品进行了TCLP试验 ,研究了初始渗滤液pH值变化以及液固比变化对该灰中重金属渗滤特性的影响 .在初始渗滤液pH =6之前 ,渗滤后溶液的pH值升高迅速 ,pH =6之后 ,趋势缓慢 .试验结果表明灰中重金属极易在酸性环境中渗滤 .随着初始渗滤液液固比的增大 ,渗滤后溶液的pH值下降 ,渗滤液中的重金属浓度上升 ,灰中的重金属随液固比的增大不断滤出直至饱和状态 .     

我国垃圾焚烧飞灰性质及其重金属浸出特性分析

调查分析了我国12个垃圾焚烧飞灰样品的性质和重金属浸出规律.结果表明,飞灰的主要组成元素有Si、Ca、Al、Fe、K、Na、Cl 等,除1个样品外,飞灰样品中的重金属元素含量均在0 .5%～3 .0%范围内.由此可见焚烧飞灰具有较大的环境风险,必须按危险废物进行安全管理.应用单批次浸出程序检测结果表明,美国EPA的毒性浸出程序（TCLP）和我国固体废物浸出毒性鉴别程序（GB 5086 .1-1997）对焚烧飞灰中的重金属浸出率偏低,且二者对飞灰危险性评估的差异较大,这主要是受二者不同的浸出液最终的pH值所影响.常规酸中和容量（GANC）浸出试验结果表明,飞灰中重金属的浸出主要受浸出液的最终pH值影响,而该pH值取决于飞灰中碱性物质与浸取剂酸度二者间的相互作用.通过对不同类别程序的浸出过程分析发现,在相同浸取液作用下,单批次式浸出程序的静态平衡终点与连续过流式浸出程序的平衡终点存在较大差异,有必要结合我国飞灰特点和实际处置场景,建立适用于焚烧飞灰的单批次式毒性浸出试验程序,避免对飞灰危险性识别的不足和管理的失控.     

废弃线路板重金属浸出毒性方法的比较研究

使用4种毒性浸出方法［中国的GB 5086.1-1997,GB 5086.2-1997,美国的1311 (TCLP)、 1312 (SPLP)］综合评价废弃线路板的重金属浸出毒性,并依此选择一种适合评价废弃线路板重金属生态危害的方法.结果表明,这4种方法中,使用TCLP方法浸出液的重金属 (Cu、Pb、Ni、Mn、Zn和Fe) 浓度均超过其他3种方法,且浸出液中Pb的浓度超过相应的标准数倍,因此废弃线路板属于危险废弃物;而使用我国现有的浸出实验方法,浸出液的重金属浸出量低,实验条件与实际的环境条件相差大,对危险废物的控制不利,而使用TCLP方法可以较好地评价废弃线路板重金属浸出毒性;浸出液中这6种重金属浓度随着浸出液的初始 pH 值降低和废弃线路板粉末粒径的减小而增大.     

赤泥重金属和放射性元素的毒性浸出和生物可给性

以烧结法和拜耳法生产工艺中产生的赤泥为研究材料,对其重金属和放射性元素含量进行分析,并对两种赤泥中重金属和放射性元素浸出效果进行对比研究.结果表明:两种赤泥显现出不同的理化性质.赤泥中不同重金属的含量差别较大,其中烧结法和拜耳法赤泥中As、Pb、Cr的总含量分别为256.73、120.14、828.02 mg/kg和182.82、165.83、1 043.96 mg/kg,超过我国GB 15618—1995《土壤环境质量标准》.两种赤泥中Zn、As、Pb、Mn、Ni和Th等主要以残渣态的形式存在,可交换态较少,其TCLP浸出量与其存在于交换态金属含量相近.在PBET试验中,胃部消化阶段进行到1 h时,重金属(Cu、Zn除外)及放射性元素的浸出量达到最大,小肠阶段的浸出量明显降低,在胃部消化阶段1 h时拜耳法和烧结法赤泥Pb的浸出率分别达到95.28%和97.80%,表明赤泥中的重金属及放射性元素对人体存在着较大的潜在风险.      

组配改良剂对污染稻田中铅、镉和砷生物有效性的影响

选取湖南某矿区重金属和砷复合污染稻田土,以盆栽实验研究了施用组配改良剂LMF(碳酸钙+偏高岭土+钙镁磷肥)对土壤中Pb、Cd和As的生物有效性和水稻糙米中Pb、Cd和As累积效应的影响.结果表明:施用LMF能显著增加供试土壤pH值、交换性盐基总量(TEB)和阳离子交换量(CEC),对盐基饱和度(BS)和有机质(OM)含量无显著影响.施用LMF能显著降低土壤中Pb、Cd的交换态和酸可提取态含量,以及降低Pb的TCLP提取态含量,对Cd的TCLP提取态含量无明显效果.LMF施用使土壤中As的交换态和TCLP提取态含量呈现先下降后上升的趋势,且均在施用量为2 g·kg-1时含量最低.随着LMF施用量的增加,水稻糙米中Pb、Cd的含量分别降低了8.44%~99.6%、27.5%~74.1%,而水稻糙米中As含量呈现出先下降后上升的趋势.除Cd的TCLP提取态和酸可提取态外,Pb、Cd和As的其它提取态含量与其在水稻糙米中的含量均呈现出显著正相关关系(p0.05或p0.01).