青岛市冬季降尘中重金属的形态分析及其环境风险评估

在2017年冬季采集青岛市交通区、居民区、高教区和工业区等功能区的降尘样品,研究了金属元素(Al、Fe、Cd、Cr、Cu、Pb、Zn)的赋存形态和环境风险.结果表明,Cd、Cr、Cu、Pb、Zn的平均含量为0.5、56.4、231.2、143.5、394.1 mg·kg~(-1),均超出了青岛土壤背景值,Cu的含量是背景值的12.8倍.Cd的可交换态(24.5%)和碳酸盐结合态(19%)所占比例较高,Pb、Zn的铁锰氧化态含量高,分别为23.7%、44.6%;Cu以有机态(70.2%)为主,Al、Fe、Cr、Pb金属主要赋存于残渣态中(46%—83%).功能区中的Cd、Pb、Zn的交换态和碳酸盐结合态以交通区和居民区比重较大,且与总量呈极显著相关(P0.01);Cu、Cr的可交换态在居民区和交通区含量较高,两种金属的碳酸盐结合态分别在工业区和高教区含量较高,Cu的可交换态与总量呈正相关(P0.05).风险评价编码法(RAC)表明降尘对环境构成的风险排序为CdZnPbCuCr,Cd在各功能区处于高风险,Pb和Zn属于中等风险,Cr属于低风险.Cu在工业区处于中等风险,在其他3个功能区处于低风险.     

大气降尘与土壤中重金属铬的形态分布规律

主要对成都理工大学校园内大气降尘和土壤中重金属铬的形态分布进行了分析比较,得出以下结论:重金属铬在大气降伞和土壤中的含量存在差别,大气降尘中铬的最明显大于土壤中的量,且基本上是土壤的两倍左右.且形态分布规律不同,大气降尘中铬含量的形态分布由大到小的次序是:残渣晶格态,铁锰氧化物结合态,有机结合态,碳酸盐结合态,可交换态;土壤中南大到小的次序是:残渣品格态,有机结合态,铁锰氧化物结合态,碳酸盐结合态,可交换态;铬在大气降尘中多存在于残渣晶格态(35.35%～59.82%)和铁锰氧化物结合态(25.97%～40.23%),且两者相差不大.而在土壤中多存在于残渣晶格态(37.22%～75.06%)和有机结合态(4.30%～12.98%),且主要以残渣品格态为主.形态分离方法采用Tessier五步连续提取法,重金属铬的测定方法采用国标方法(GB/T 5009.123-2003)示波极谱法.     

准好氧填埋场垃圾中重金属化学形态分布特征

通过模拟准好氧填埋场中试试验,对垃圾原样和经准好氧填埋消化8个月后不同空间位置固体样中重金属含量、化学形态分布和迁移性进行研究.结果表明,垃圾原样中Pb,Ni,Cr,Cu和Fe的含量分别为88 mg·kg-1,52 mg·kg-1,304.667 mg·kg-1,29 mg·kg-1 和1632.67 mg·kg-1.垃圾原样中Ni和Cu以残渣态所占比例最高,分别为60.26%和60.92%,Pb以有机物结合态所占比例最高,为54.92%,Cr以铁锰氧化物结合态所占比例最高,为57.44%,而Fe以铁锰氧化物结合态、有机物结合态、残渣态为主,所占比例相近,为31%-34%左右.垃圾经准好氧填埋消化8个月后,Pb,Ni的有机物结合态所占比例降低,可交换态、碳酸盐结合态或铁锰氧化物结合态所占比例增加;Cu,Fe残渣态所占比例降低,可交换态、碳酸盐结合态或有机物结合态所占比例增加;Cr铁锰氧化物结合态所占比例降低,碳酸盐态或残渣态所占比例增加,金属活性增大.垃圾中Fe,Ni,Pb的迁移能力较强,迁移能力依次为Fe＞Ni＞Pb＞Cr＞Cu.     

文山三七(Panax notoginseng)种植区三七与土壤中Pb、Cd、Cu和Zn的分布特征及评价

为了调查文山州三七(Panax notoginseng)主要种植区(丘北县、砚山县、文山县和广南县)土壤和三七Pb、Cd、Cu和Zn含量,通过GPS定位采集三七根区0~15 cm深度土壤样品和三七样品各30个,分析土壤中重金属总量和不同形态含量及三七中对应重金属含量,并进行空间分布分析。结果表明:(1)土壤Pb、Cd、Cu和Zn平均含量分别为55.56、0.36、43.53和119.62 mg·kg~(-1),超标率分别为6.67%、53.3%、13.33%和0。各形态Pb、Cu和Zn含量表现为残渣态有机物结合态铁锰氧化物结合态碳酸盐结合态可交换态。各形态Cd含量表现为铁锰氧化物结合态残渣态碳酸盐结合态有机物结合态可交换态。(2)三七和土壤Pb、Cd、Cu和Zn总量和不同形态含量均以丘北县最高,广南县最低。(3)三七根系Pb、Cd、Cu和Zn平均含量分别为2.93、0.35、5.21和11.11mg·kg~(-1),三七植株各部位重金属含量表现为根系剪口茎叶花果。调查区三七和土壤重金属含量存在空间差异,且以土壤Cd污染为主,应采取一定措施降低三七Cd含量。     

西安市街尘中重金属赋存形态和污染特征分析

城市街尘是重金属等污染物质的依附载体,居民日常活动频繁接触使得污染物很容易进入人体,对居民健康危害极大,因此街尘污染控制受到广泛关注。为了开展街尘重金属污染状况及特征研究,针对西安市街尘聚集量较多的冬春季节,选择不同路况特征的8个区域作为街尘样品采样点,运用Tessier顺序提取法对样品中的重金属元素进行分步提取,采用电感耦合等离子质谱仪(ICP-MS)测定了街尘中镉(Cd)、铅(Pb)、锌(Zn)、铜(Cu)、锰(Mn)、铁(Fe)等6种重金属元素的含量及赋存形态。与陕西省土壤重金属环境背景值对比显示:8个采样点处,街尘中6种重金属元素含量均显著超过环境背景值,平均超出倍数分别为Cd49.6倍、Pb15.7倍、Zn8.1倍、Cu3.8倍、Mn2.5倍、Fe2.3倍。偏差分析显示:Cd含量受采样点环境影响较大,Fe在各点处较为均衡,其他元素略有差异;主干路和次干路段街尘中的Cd、Pb和Zn富集较支路严重,沥青路面上Cd和Cu积累高于水泥路面而Pb和Zn低于水泥路面。赋存形态分析发现:西安市街尘中,Cu主要以有机物结合态赋存,Fe和Zn主要以铁锰结合态赋存,Mn主要以铁锰结合态和有机结合态赋存,Pb主要以可交换态和铁锰结合态赋存,Cd主要以可交换态及碳酸盐结合态赋存。道路等级越高,其街尘重金属的可交换态和碳酸盐结合态比例也越高;沥青路面上更容易产生或聚集可交换态和碳酸盐结合态重金属。各重金属生物有效性顺序为:CdPbCuZnMnFe。     

子牙新河下游湿地土壤重金属垂直分布及形态特征

2014年秋季在子牙新河下游湿地采集柱状土壤样品,分析了Cd、Zn、Cu、Pb的垂向分布特征,利用Tessier连续浸提法,分析了典型湿地N1、N3、B3的重金属形态.研究结果表明,Cd、Zn、Cu、Pb含量垂向分布差异性比较大,波动幅度比较大,多数点位Cd、Cu、Zn在11—19 cm深度处出现峰值,可能与过去金属的输入和周期性淹水有关.Zn、Cu、Pb形态分布为残渣态铁锰氧化物结合态有机物结合态可交换态碳酸盐结合态,Cd形态分布为铁锰氧化物结合态可交换态残渣态有机物结合态碳酸盐结合态,Cd的生物有效性较高.湿地淹水条件影响到湿地重金属Cd的交换态和铁锰氧化物结合态的垂直分布.Cd主要以铁锰氧化物结合态的形式存在于湿地土壤中,其百分含量占53.2%,而重金属Zn、Cu、Pb主要以残渣态的形式存在于湿地土壤中,其百分含量均高于60%.根据风险评价编码法(RAC)对重金属的化学形态进行风险评价,风险顺序为:CdZnCuPb,因此重金属Cd应引起足够的重视.     

2种茶树对铜胁迫的响应及其组织铜化学形态变化的比较研究

为了分析不同茶树对Cu胁迫的生理响应及其组织中不同化学形态Cu的累积特性,本研究采用水培法,探讨铁观音、肉桂2种茶树在不同浓度Cu胁迫下,茶树根系活力、叶绿素含量、茶树组织Cu含量及不同化学形态Cu含量的变化,以期为重金属对茶树毒害机理和茶树对重金属的自我防御研究提供理论依据。结果表明,随着Cu胁迫浓度的增加,茶树根系活力及叶片叶绿素含量呈现下降趋势,而与对照相比,铁观音下降的幅度远高于肉桂。不同茶树品种在相同浓度Cu胁迫下,其根、茎、叶组织的Cu含量差异不显著,而不同组织中则表现为根叶茎。不同化学形态Cu含量分析结果表明,随着Cu胁迫浓度的升高,2种茶树根部可交换态Cu、碳酸盐结合态Cu、有机结合态Cu含量百分比呈现下降趋势,而铁锰氧化态Cu和残留态Cu呈现上升趋势;茎部可交换态Cu、有机结合态Cu含量百分比呈现下降趋势,碳酸盐结合态Cu、铁锰氧化态Cu和残留态Cu呈现上升趋势;叶部可交换态Cu、碳酸盐结合态Cu、有机结合态Cu含量、铁锰氧化态Cu含量的百分比均呈现上升趋势,而残留态Cu呈现下降趋势。进一步分析发现,Cu胁迫下,铁观音茶树根、叶部主要以采取提高有机结合态Cu的形式来降低Cu离子毒害,而肉桂则以提高铁锰氧化态Cu形式降低Cu离子毒害,叶部则以提高铁锰氧化态Cu和残留态Cu的形式降低Cu离子毒害。可见,不同的茶树在Cu胁迫下所表现解毒模式存在着一定的差异。     

耕地土壤铜、镉、锌形态及生物有效性研究

土壤重金属总量常被用来评估土壤质量安全,但是大量事实说明单纯用土壤重金属总量并不能完全说明土壤重金属的生物有效性及其环境风险。相对于国内外常用的Tessier的五态方法,欧共体标准物质局提出的三步提取法(BCR法),中国地质调查局地质连续提取法的七态标准少见报道。本研究选取河南平原耕地样品,采用中国地质调查局地质连续提取法(DD2005-03)进行耕地中重金属元素(Cu、Cd、Zn)的形态分布,结果表明:Cu、Zn主要以残渣态存在,其残渣态分别占全量的55.80%和67.35%。Cd以离子交换态为主,占全量的27.30%。Cu、Cd、Zn各态含量占全量比例的顺序是,Cu:残渣态弱有机结合交换态铁锰氧化态碳酸盐结合态强有机结合态水溶态离子交换态。Cd:离子交换态弱有机结合交换态强有机结合态残渣态碳酸盐结合态铁锰氧化态水溶态。Zn:残渣态铁锰氧化态弱有机盐结合态离子交换态强有机结合态碳酸盐态水溶态。从生物可利用性系数k来看,Cd主要以活动性较大的状态存在,很容易被作物吸收。     

深圳市城市绿地土壤中重金属的含量及化学形态分布

对深圳市中心区城市绿地表层土壤(0-20cm)中Cu,Zn,Pb和Cd的含量、化学形态分布和迁移性进行研究.结果表明,土壤中Cu,Zn,Pb和Cd的含量分别为6.4-188.2(26.3)mg·kg-1,34.9-284.8(69.1)mg·kg-1,15.2-245.5(47.2)mg·kg-1和0.01-3.48(0.47)mg·kg-1.道路绿化带土壤中Cu,Zn和Pb的平均含量最高,在公园绿地土壤中Cd的平均含量最高.分别有75.6%,87.0%,98.8%和98.8%的土壤中Cu,Zn,Pb和Cd的含量超过广东省赤红壤的背景值,重金属在土壤中呈现明显的富集特征.土壤中Cu,Zn和Cd以残渣态所占比例最高,Pb以铁锰氧化物结合态最高.随着土壤中Cu,Zn,Pb和Cd含量的增加其残渣态所占比例降低,铁锰氧化物结合态或交换态所占比例增加,重金属活性增大.土壤中Cd迁移能力最强,迁移能力依次为Cd>Zn>Pb和Cu.     

耕地土壤铜、镉、锌形态及生物有效性研究

土壤重金属总量常被用来评估土壤质量安全,但是大量事实说明单纯用土壤重金属总量并不能完全说明土壤重金属的生物有效性及其环境风险。相对于国内外常用的Tessier的五态方法,欧共体标准物质局提出的三步提取法（BCR法1,中国地质调查局地质连续提取法的七态标准少见报道。本研究选取河南平原耕地样品,采用中国地质调查局地质连续提取法（DD2005．03）进行耕地中重金属元素（Cu、Cd、Zn）的形态分布,结果表明：Cu、Zn主要以残渣态存在,其残渣态分别占全量的55．80％和67．35％。Cd以离子交换态为主,占全量的27．30％。Cu、Cd、Zn各态含量占全量比例的顺序是,Cu：残渣态〉弱有机结合交换态〉铁锰氧化态〉碳酸盐结合态〉强有机结合态〉水溶态〉离子交换态。Cd：离子交换态〉弱有机结合交换态〉强有机结合态〉残渣态〉碳酸盐结合态〉铁锰氧化态〉水溶态。Zn：残渣态〉铁锰氧化态〉弱有机盐结合态〉离子交换态〉强有机结合态〉碳酸盐态〉水溶态。从生物可利用性系数k来看,Cd主要以活动性较大的状态存在,很容易被作物吸收。     

北京市西城区雨水管道沉积物中重金属特征

在对北京市西城区部分排水管道调研的基础上,对几个典型雨水检查井连接雨水管道沉积物中赋存的主要重金属污染物污染水平及形态分布进行了研究,分析了沉积物粒径及有机质含量对重金属污染物赋存水平的影响.结果表明,排水管道沉积物中:Cr主要以残渣态存在;Cu和Zn以具有活性潜力的铁锰氧化物形态及碳酸盐结合态两种形态为主;Pb的残渣态含量平均值达到了56.4%;Ni的可交换态和碳酸盐结合态含量相对较大;可交换态Cd占其总量的比例最高值达22.4%,而残渣态的Cd含量极小.     

金昌市郊农田土壤Cu,Zn,Ni形态分布特征与生物有效性评价

通过野外调查和室内测试分析,研究了金昌市郊农田土壤重金属Cu,Zn和Ni的形态特征,并以麦粒中重金属含量为重点进行了Cu,Zn和Ni的生物有效性评价.结果表明,研究区域土壤重金属Cu和Ni污染严重;Cu的主要存在形态为有机结合态,Zn的主要存在形态为残渣态,而Ni的主要存在形态为潜在可利用态;三种元素的生物有效性大小顺序为NiZnCu.对麦粒中重金属健康风险进行评价反映出麦粒中Ni含量对人体健康风险较大,而Cu和Zn对人体健康风险较小.逐步回归分析结果表明,农田土壤中Cu可交换态和碳酸盐结合态对麦粒中Cu含量贡献最大,而对麦粒吸收Zn和Ni贡献最大的形态分别为Zn的碳酸盐结合态和Ni的可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化态和有机结合态.土壤重金属Cu,Zn和Ni各形态分配系数较总量和各形态含量更适合表征本研究区域土壤重金属的生物有效性.     

杭州城市土壤重金属的化学形态及环境效应

通过对杭州城市土壤重金属异常中Hg、Cd、Pb、Zn、Cu采用改进的连续浸提实验进行形态分析结果表明,表层土壤中Hg以残渣态和强有机态为主,Cd以铁锰氧化态、弱有机结合态、残渣态和离子交换态为主,Pb、Zn、Cu以残渣态、弱有机结合态和铁锰氧化态为主.相比之下,Cd与Cu的活性组分分别为最高和次高,部分蔬菜样品中重金属含量超标,对该地区农产品的安全已构成威胁.研究发现,上述重金属除与地质背景、土壤理化性质有关外,与人类经济活动关系尤为密切.     

蚯蚓-稻壳炭联合堆肥对工业污泥中重金属的影响研究

蚯蚓堆肥相关研究多集中在生活污泥方面,对工业污泥的探索较少。该研究以马鞍山某钢铁污水处理站污泥为例,添加不同比例稻壳炭(2%、4%、8%),设置污泥单独堆肥、稻壳炭与污泥堆肥以及蚯蚓-稻壳炭联合污泥堆肥试验,探索蚯蚓与稻壳炭联合堆肥对工业污泥中重金属形态和生物有效性的影响。研究表明,(1)相比污泥单独堆肥,稻壳炭联合污泥堆肥能增加污泥pH、EC、TP和降低TOC、TN,而蚯蚓联合稻壳炭堆肥污泥可增加TN,并进一步增加污泥EC、TP,显著降低污泥的pH、TOC。(2)稻壳炭堆肥中重金属Zn、Cu、Pb、Cd含量因浓缩效应而上升;而蚯蚓联合稻壳炭堆肥,重金属含量显著下降,添加4%稻壳炭时,重金属Zn、Cu、Pb、Cd质量分数达到最小值,分别为856.64、137.10、158.92、15.48mg·kg-1。(3)重金属形态分析表明,随着稻壳炭比例增加,稻壳炭堆肥中重金属Zn、Cu、Pb、Cd的交换态和碳酸盐结合态转化为残渣态及铁锰氧化态的比例增大,添加8%稻壳炭时DTPA提取的有效态重金属质量分数最低,分别为705.72、47.95、50.43、4.47 mg·kg-1;蚯蚓-稻壳炭联合堆肥会使得污泥中重金属交换态、碳酸盐结合态、铁锰结合态和有机结合态均向残渣态转化,添加4%稻壳炭与蚯蚓的协同转化能力最大,Zn、Cu、Pb、Cd有效态重金属质量分数分别为629.84、38.63、36.76、1.63mg·kg-1,说明稻壳炭添加入蚯蚓堆肥可进一步降低工业污泥中重金属有效性,使重金属钝化。本研究可为稻壳炭联合蚯蚓堆肥处理工业污泥提供参考和科学依据。     

水分条件对紫色土中铅形态转化的影响

以培养试验模拟3种水分条件（80％田间持水量、于湿交替及淹水）下,重金属铅（Pb）在紫色土中形态转化的动态过程,结果表明,外源Pb进入紫色土后,随着培养时间的增长由交换态向碳酸盐态、铁锰氧化物态、有机结合态转变,残渣态所占比例基本稳定．Elovieh方程可以拟合交换态Pb在紫色土中转化的动力学过程．交换态Pb在土壤中的...     

粤东凤凰山茶区土壤锰、锌赋存形态特征及对茶叶的有效性

采用连续化学提取法对粤东凤凰山茶区12个茶园土壤Mn和Zn的5种赋存形态特征及对茶叶的有效性进行了研究。结果发现,茶区土壤Mn平均含量为337 mg.kg-1,Zn平均含量为166.0 mg.kg-1,Mn和Zn的形态分布规律均表现为残渣态>铁锰氧化物结合态>有机束缚态>可交换态>碳酸盐结合态。土壤铁锰氧化物结合态和碳酸盐结合态Mn含量以及碳酸盐结合态、有机束缚态和铁锰氧化物结合态Zn含量分别与土壤pH值呈显著正相关,可交换态Mn含量与土壤pH值呈显著负相关;有机束缚态Mn、Zn含量以及铁锰氧化物结合态Zn含量分别与土壤有机质含量呈显著正相关,而铁锰氧化物结合态Mn含量与土壤有机质含量呈显著负相关。茶区茶叶Mn平均含量为1 046.3 mg.kg-1,Zn平均含量为42.0 mg.kg-1。茶叶Zn含量分别与土壤可交换态、有机束缚态、碳酸盐结合态Zn含量以及有机质含量呈显著正相关;茶叶Mn含量分别与土壤可交换态、碳酸盐结合态、有机束缚态Mn含量呈显著正相关,而与土壤pH值呈显著负相关。土壤pH值和有机质含量对茶区土壤Mn和Zn的化学形态分布及茶叶中Mn和Zn的累积有重要影响。     

干旱区绿洲城郊排污渠沉积物重金属污染与释放特征

在白银市城郊东大沟沿程采集了8个沉积物样品,采用Tessier五步连续提取法和静态释放试验研究了沉积物中重金属的污染特征及在不同离子强度条件下沉积物中重金属的释放规律.结果表明:(1)东大沟沉积物中Cd、Cu、Pb、Zn的含量均超过了甘肃省土壤元素背景值,其平均值分别为背景值的128.83、12.71、26.90、17.99倍.(2)沉积物中Cd和Cu主要以残渣态和有机结合态存在,Zn主要以有机结合态和铁锰氧化物结合化态存在,Pb主要以铁锰氧化物结合态存在;沉积物中重金属的活性顺序为ZnPbCdCu.(3)随着离子强度的增大,沉积物中Cu、Pb、Zn的释放量随之增加,沉积物中Cd的释放量则是先增加后减少.     

北方常见农作物根际土壤中铅、锌的形态转化及其植物有效性

采用盆栽试验结合形态分析技术研究了北方地区常见农作物对污染土壤中铅(Pb)、锌(Zn)的形态转化及其植物有效性的影响。土壤Pb、Zn形态分析结果显示,与非根际土壤相比,多数作物根际可交换态、碳酸盐结合态、有机质结合态Pb比例降低,而铁锰氧化物结合态、残渣态Pb则显著增加;Zn则表现为可交换态比例略呈降低趋势,碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态与有机质结合态升高,残渣态Zn则大幅下降。这提示,作物根际土壤Pb存在由松结合态向紧结合态转化的现象,从而植物有效性降低;而根际土壤Zn的形态变化则与Pb相反,即由紧结合态向松结合态转化,相应地提高了Zn的植物有效性。     

青岛市表面土壤Cu的形态分布及潜在生态危害评价

研究了青岛市不同功能区表层土壤Cu的含量及其化学形态分布,并采用Hakanson潜在生态危害指数法对土壤中Cu的潜在生态危害进行评价。结果表明,Cu的含量为23.84-114.86 mg/kg,平均值为52.03 mg/kg,污染程度为工业区〉居民区〉风景区〉商业区〉农业区;土壤中Cu的化学形态总的分布趋势为：残渣态〉有机结合态〉铁锰氧化物结合态〉碳酸盐结合态〉可交换态,生物可利用态含量较低;青岛市表面土壤的Cu污染处于中等到强污染之间,达到轻微生态危害水平。     

内蒙古半干旱草原某铅锌矿区土壤性质及重金属污染生态风险评价

半干旱草原地区是我国重要的生态脆弱区,频繁的矿业活动会对草原土壤造成一定程度的污染.本文以位于内蒙古半干旱草原的某铅锌多金属矿区土壤为研究对象,对其土壤性质和重金属含量及赋存形态进行了调查研究,并利用单因子指数法、潜在生态风险指数法和RAC风险评价法对土壤受污染程度进行了评价.结果显示,研究区土壤偏中碱性,矿物组成以石英、长石和粘土矿物为主.矿区土壤中Pb、Zn含量(分别为51.2 mg·kg~(-1)和226.4 mg·kg~(-1))远高于背景土壤,分别为内蒙古土壤几何均值的3.4和4.7倍;矿区土壤Cu含量和背景区土壤含量相当.元素赋存形态分析表明,Cu主要以残渣态和有机质结合态形式存在,Pb和Zn则以残渣态、铁锰氧化物结合态、有机质结合态为主,3种元素可交换态和碳酸盐结合态含量均较低.单因子指数法评价结果表明,矿区41%和35%土壤受到严重的Pb、Zn污染;潜在生态风险评价结果表明,矿区土壤重金属的综合潜在生态风险指数RI为29.40,属于轻微生态危害,Pb是综合潜在生态风险主要的贡献因子;RAC风险评价表明,矿区土壤中生态风险系数由大到小为ZnCuPb,Zn的生态风险相对较大.综合来看,Pb、Zn的污染控制是该矿区需要关注的重点.