不同生态区土壤溶磷微生物的分布特征及影响因子

研究了盐渍区、重金属污染区和磷矿区土壤中溶磷微生物的数量、组成及与部分土壤化学因子的关系。结果表明,溶磷微生物在不同生态区土壤中的分布各不相同,磷矿区土壤中溶磷微生物数量和种群丰度普遍高于重金属污染区和盐渍区,但优势种属间数量差异不明显。重金属污染土壤中溶磷细菌比例较高,但种群单一,主要以巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)为优势种,重金属污染区溶磷细菌比例与土壤重金属综合污染指数呈显著正相关(P<0.01),溶磷细菌丰度与有机质含量呈显著正相关(P<0.05)。盐渍土中溶磷细菌比例小,优势种群为巨大芽孢杆菌、假单胞杆菌属(Pseudomonassp.)和黄单胞杆菌属(Flavobacteriumsp.),其数量和种群丰度分别与有机质和有效磷含量呈显著相关关系(P<0.05)。     

铜尾矿复垦后土壤微生物活性及其群落功能多样性研究

对安徽铜陵五公里尾矿区三叶草复垦后的土壤微生物活性和群落的功能多样性研究表明,复垦后每克土壤微生物细菌数已达2.3×107个,并存在一定量耐Cu2 、Cd2 、Zn2 、Cr6 、Pb2 、Ni2 的菌株,但种类少,主要为芽孢杆菌属、假单胞菌属和短杆菌属。BIOLOG测试结果显示,铜镉重金属离子的复合污染使土壤微生物群落丰富度降低;外源耐铜镉微生物菌剂的添加使尾矿区土壤微生物群落代谢剖面(AWCD)变化明显,提高微生物对单一碳源底物的利用能力,增加利用不同碳底物的微生物数量,减轻了重金属污染引起的土壤微生物群落功能多样性的下降,为尾矿区生境加速恢复提供一条有效途径。     

钨尾矿重金属污染对茶园土壤动物群落结构及多样性的影响

土壤动物对土壤理化环境变化响应十分敏感,土壤动物群落结构及多样性可以用于指示钨尾矿区土壤重金属污染程度。以钨尾矿下游区不同污染程度的茶园生境为研究对象,采用样方法系统调查了3个生境土壤动物群落的组成、结构、多样性及环境变化特征,利用NMDS、ANOSIM等比较不同生境土壤动物群落的相似性,运用RDA排序结合重金属污染指数分析土壤动物群落结构与土壤环境因子的关系。结果表明:未污染茶园土壤动物的个体数量、类群数、物种丰富度和多样性指数均显著高于污染茶园I和Ⅱ,而污染茶园Ⅱ土壤动物个体数、类群数和物种丰富度又显著高于污染茶园I;未污染茶园土壤动物均匀度指数显著高于污染茶园Ⅱ。土壤有机质是影响土壤动物分布的主要环境因子(51.42%),其次是全氮(贡献率9.08%)、全磷(贡献率11.21%)、速效磷和全钾(贡献率9.61%),它们均与土壤动物个体数和类群呈正相关。进一步分析发现,Ni、Cd、As和Cu等重金属是茶园的主要污染因子,它们显著降低了茶园Ⅰ和茶园Ⅱ土壤有机质(63.8%和58.5%)、全氮(61.7%和65%)和速效磷(55.9%和8.8%)含量,Ni、Cd和As是抑制茶园土壤动物群落分布的主要毒性因子,其解释率分别为46.55%、14.14%、9.83%。重金属污染降低了茶园土壤养分可利用性,重金属污染指数抑制土壤动物的类群和个体数量增长,土壤动物群落的丰富度指数、多样性指数和优势度指数随重金属污染程度的加重而降低。     

铅锌矿区不同程度尾矿砂重金属污染土壤的纵向微生物群落结构分析

为研究受铅锌矿区不同程度尾矿砂重金属污染土壤的纵向微生物群落结构及其与重金属含量之间的关系,在尾矿砂坝坍塌冲刷形成的河谷岸边、距离河谷800 m的柑橘园以及距离河谷2 000 m的水稻田3个采样点对垂直深度为0—20、20—40、40—60、60—80 cm处的土壤进行取样,测定土样中的重金属含量、理化性质以及土壤的微生物群落结构。结果表明:重金属在该地区土壤中存在明显的纵向迁移,重金属污染越严重的土壤中的纵向迁移就越明显;Cd污染为该地区土壤最主要的重金属污染,潜在生态危害达中等程度以上。各采样点土壤的含水率(MC)、pH在不同采样深度处无明显差异,而TC、TN与TS在不同采样深度处差别较大;通过土样重金属含量与理化性质的冗余分析发现,TN、TC以及pH与各类重金属含量呈正相关关系,而MC以及TS和各类重金属含量表现出负相关关系。受植物根系的影响,柑橘园的20—40 cm深度与水稻田的0—20 cm深度处土壤微生物群落的多样性比其他土样高。属分类水平上,各采样点纵向微生物群落差异很大,分布极其不均匀。土壤纵向微生物优势菌属与重金属含量的冗余分析表明,纵向微生物优势菌属与重金属含量关系紧密,其中Luteibacter、Effusibacillus、Solibacter、Stenotrophomonas、Tumebacillus和Paucimonas 6个菌属与土样重金属含量呈现较强的正相关关系,而Paraburkholderia、Ramlibacter、Bacillus、Pseudarthrobacter、Pseudoduganella、H16和Nitrososphaera7个菌属与土样重金属含量相关关系接近于0,这些菌属均可能具有一定的重金属耐受能力,具有被开发为土壤重金属污染微生物原位修复菌剂的潜力。     

中条山铜尾矿坝面土壤细菌群落的结构特征

微生物在尾矿废弃地土壤发育、营养物质循环、有毒物质降解等生态恢复过程中发挥重要作用.采用Illumina Mi Seq测序的方法,分析中条山十八河尾矿废弃地不同恢复阶段(1-45年)的细菌群落结构,并结合植物群落、土壤理化性质和土壤酶活性,探讨细菌群落结构与功能变化的调控机制.结果表明,不同恢复年限的尾矿坝,土壤理化性质、土壤酶活性和植物群落结构发生梯度变化.在这一环境梯度下,不同恢复年限的细菌群落结构具有显著差异,其中优势细菌主要有变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteri)、厚壁菌门(Firmicutes)和拟杆菌门(Bacteroidetes).细菌群落组成与环境因子和植物群落多样性显著相关.细菌优势科的相对丰度主要与重金属(Cu、Mn、Pb、Zn)含量相关,鞘脂单胞菌科(Sphingomonadaceae)的相对丰度与重金属(Cd、Cu、Pb、Zn)含量极显著正相关.恢复45年、15年的土壤中细菌多样性最高,且群落组成相似,恢复1年的土壤中细菌丰度较高,而多样性最低.本研究表明,土壤理化因子、重金属含量和植物群落结构是造成土壤中细菌群落结构变化的关键因素;鞘脂单胞菌科对重金属具有一定的耐受性,因此可作为重金属污染区域生态恢复的理想菌种.     

基于GGE双标图和BLUP分析筛选镉砷同步低累积水稻品种

种植重金属低累积水稻品种是中国耕地重金属污染稻田安全生产的有效措施,为筛选镉砷同步低累积水稻品种,该研究通过测定盆栽、早稻季、晚稻季3个试验环境中18个水稻品种稻米镉砷含量,利用基因型主效加基因型——环境互作效应(GGE)双标图分析品种稻米镉砷低累积能力、稳定性、环境适应性,进一步通过最佳线性无偏预测(BLUP)法验证和筛选出镉砷同步低累积水稻品种。研究结果表明,3个试验中稻米镉砷含量差异显著,稻米镉含量为0.20—4.21 mg·kg^?1,稻米砷含量为0.03—4.24 mg·kg^?1,稻米镉差异来源主要受品种与环境互作的影响,占总影响的45.4%,稻米砷差异主要受环境和品种与环境互作的影响,分别占总影响的39.8%和33.6%。GGE分析稻米镉、砷低积累能力及稳定性好的品种分别为品种14、15与9和品种9、14与17。根据稻米镉砷含量综合BLUP值筛选出镉砷同步低累积最优品种为品种14(Y两优19),其次是品种9(晶两优华占),和GGE模型评价的结果基本一致。该研究结果表明利用GGE双标图和BLUP分析筛选镉砷同步累积水稻品种是一种可行的新方法。     

石灰、羟基磷灰石、秸秆生物炭对烟草吸收镉的影响

烟草是我国重要经济作物且极易吸收镉(Cd),如何降低烟草Cd含量已引起广泛关注。通过盆栽实验,在Cd(0.83 mg·kg^(-1)和12 mg·kg(-1)和12 mg·kg^(-1))污染土壤中添加2 g·kg(-1))污染土壤中添加2 g·kg^(-1)或16 g·kg(-1)或16 g·kg^(-1)石灰(Ca(OH)_2)、羟基磷灰石(HAP)或秸秆生物炭,分析3种钝化材料对土壤Cd的钝化效率及烟草Cd吸收的降低效率。结果表明：(1)种植60 d后,施用16 g·kg(-1)石灰(Ca(OH)_2)、羟基磷灰石(HAP)或秸秆生物炭,分析3种钝化材料对土壤Cd的钝化效率及烟草Cd吸收的降低效率。结果表明：(1)种植60 d后,施用16 g·kg^(-1)石灰或HAP均显著(P<0.05)提高土壤pH值,轻微(0.83 mg·kg(-1)石灰或HAP均显著(P<0.05)提高土壤pH值,轻微(0.83 mg·kg^(-1)Cd)、中度(12 mg·kg(-1)Cd)、中度(12 mg·kg^(-1)Cd)Cd污染土壤pH值分别提高1.98～2.84和1.99～3.06;(2)3种钝化材料均使土壤Cd有效态含量降低,其中,16 g·kg(-1)Cd)Cd污染土壤pH值分别提高1.98～2.84和1.99～3.06;(2)3种钝化材料均使土壤Cd有效态含量降低,其中,16 g·kg^(-1)石灰使土壤Cd有效态含量降低69.7%～71.5%;(3)生物炭(2 g·kg(-1)石灰使土壤Cd有效态含量降低69.7%～71.5%;(3)生物炭(2 g·kg^(-1)和16 g·kg(-1)和16 g·kg^(-1))显著(P<0.05)提高烟草生物量且降低烟草Cd含量,轻微、中度Cd污染土壤烟草生物量分别提高5.07倍～18.5倍和5.00倍～29.7倍,烟草根、茎、叶Cd含量分别降低68.7%～74.6%、32.1%～50.7%、70.2%～82.5%(轻微)和68.7%～74.6%、51.4%～59.3%、33.2%～46.5%(中度),根、茎、叶Cd富集系数亦显著降低,根(Cd_(0.83):122降至31～38.1,Cd_(12):24.7降至12.2～16.8),茎(Cd_(0.83):203降至35.6～60.6,Cd_(12):41.7降至17.6～23.1),叶(Cd_(0.83):247降至100～120,Cd_(12):48.6降至26.0～32.5);(4)溶液吸附实验发现,HAP和生物炭均通过表面吸附Cd(-1))显著(P<0.05)提高烟草生物量且降低烟草Cd含量,轻微、中度Cd污染土壤烟草生物量分别提高5.07倍～18.5倍和5.00倍～29.7倍,烟草根、茎、叶Cd含量分别降低68.7%～74.6%、32.1%～50.7%、70.2%～82.5%(轻微)和68.7%～74.6%、51.4%～59.3%、33.2%～46.5%(中度),根、茎、叶Cd富集系数亦显著降低,根(Cd_(0.83):122降至31～38.1,Cd_(12):24.7降至12.2～16.8),茎(Cd_(0.83):203降至35.6～60.6,Cd_(12):41.7降至17.6～23.1),叶(Cd_(0.83):247降至100～120,Cd_(12):48.6降至26.0～32.5);(4)溶液吸附实验发现,HAP和生物炭均通过表面吸附Cd⁽²⁺⁾,且该吸附过程符合准二级动力学模型,表明在钝化过程中这2种钝化剂与Cd(2+),且该吸附过程符合准二级动力学模型,表明在钝化过程中这2种钝化剂与Cd⁽²⁺⁾发生键能结合的化学吸附。研究表明,3种钝化剂在同等剂量水平下,生物炭提高烟草生物量且降低Cd吸收最显著,可优先选作降低烟草Cd吸收的钝化剂。     

钨尾矿生态恢复中桉树林地表节肢动物群落特征及影响因子研究

地表节肢动物对土壤重金属污染及生态恢复中的生境变化具有重要的指示作用,不同动物类群对植被恢复具有不同的响应,它们与植物一起调控了土壤的恢复过程。然而,目前对地表节肢动物类群对植被恢复的响应及其与植被和土壤环境变化的关系认识不足。以1 a桉树(Eucalyptus)林、7 a桉树林及26 a外围桉树林作为研究对象,以无污染桉树林为对照,基于4种样地土壤理化因子、重金属因子及地表节肢动物群落的调查统计数据,采用生态指数及冗余分析的方法,研究不同种植年限桉树林与外围桉树林生境地表节肢动物群落对土壤质量和重金属因子的响应机制。结果显示:种植7a的桉树林地表节肢动物个体数量(N)、丰富度(R)和多样性指数(H′)(N=131,R=2.026,H′=1.644)高于1 a桉树林(N=40,R=0.701,H′=0.617),但显著低于外围桉树林(N=823,R=2.345,H′=1.939),对照桉树林(N=1251,R=2.354,H′=1.947)显著高于其他样地。冗余分析表明,土壤理化因子与地表节肢动物群落呈显著正相关,土壤速效磷和有机质对地表节肢动物群落变化的贡献率最大,两个环境因子总共解释了89.67%的环境变异,速效磷对地表节肢动物群落的影响最大,贡献率达79.83%,是主要的影响因子,多样性指数随土壤质量的提升而增大。重金属因子与地表节肢动物群落呈显著负相关,Cu对地表节肢动物群落的影响最大,贡献率为88.95%,是主要的毒性因子,动物群落多样性指数随重金属(Cu、Ni、Zn)含量的增加而下降。研究表明:随着钨尾矿恢复区桉树种植年限的延长,土壤质量提升,生态恢复区植被迁入与群落演替促进了地表节肢动物群落食物网的形成,对地表节肢动物群落演变与多样性增加起到关键作用。     

甘肃某冶炼厂区土壤重金属铅、镉污染特征及其对微生物群落结构的影响

长期受到重金属铅(Pb)和镉(Cd)污染的土壤生态危害指数较高,土壤微生物群落结构容易受到重金属的影响,重金属对土壤微生物的毒性与重金属的生物利用度直接相关。以白银市重金属污染土壤为样本,分析了土壤的理化性质、重金属Pb和Cd的污染状况及土壤微生物群落结构,探究它们之间的关联性。样本采自距离污染中心由近及远的4个位置(分别命名为S1、S2、S3和S4)。采用Hakanson指数法来评估该地重金属生态风险;选用改进的BCR顺序提取法分析Pb与Cd的组分分布情况;利用SPSS和Canoco 4.5对土壤性质、重金属和细菌群落进行相关性分析和冗余分析,探究微生物群落结构与土壤性质和重金属污染之间的相关性。结果表明:白银市该处重金属污染场地3 km以内的土壤均受到严重的Pb、Cd污染。Pb主要以弱酸可提取态和可还原态的形式存在于土壤中,Cd则以弱酸可提取态为主;土壤重金属的危害生态指数均已经达到极高污染风险程度,且危害程度S1>S3>S2>S4;微生物丰度和多样性可能受到土壤性质及重金属的共同影响,与Pb、Cd的污染程度大致呈负相关(S2相似文献   

西藏当雄拉屋矿区污染土壤微生物及其活性研究

通过现场采样及室内培养分析,研究了西藏当雄拉屋矿区污染土壤微生物区系组成、主要生理类群及其活性。结果表明：矿区土壤受重金属Cu、Zn、Pb、Cd不同程度污染,矿区污染土壤几种重金属质量分数比非矿区土壤有明显的增加。矿区土壤微生物区系组成和各生理类群发生了明显变化,土壤细菌、真菌、放线菌以及各生理类群数量均显著降低,且3大微生物以及各生理类群对矿区污染的敏感性大小分别表现为放线菌〉细菌〉真菌,硝化细菌〉氨化细菌〉纤维分解菌。矿区土壤酶活性较低,对照土壤的各种酶活性最高,而矿区土壤基础呼吸和代谢商则受到刺激明显提高,其中土壤脱氢酶的活性变化最大,作为矿区重金属污染的指标更灵敏。可见,土壤中微生物区系组成及参与物质转化的生理类群种类、数量及土壤酶活和微生物活性在一定程度上可反映该矿区污染生境的重金属污染特征及其生态功能的演变规律。     

韶关矿产资源开采地区土壤生态系统的微生物生态效应研究

韶关地区大宝山铁多金属矿产资源的开采给环境带来了严重的危害。采选冶产生的废液及固体废弃物堆积的淋滤酸水,携带浸滤出的大量重金属离子排入下游河道,严重影响矿区及酸水流域的生态环境。通过对该铅锌矿区土壤重金属分布、土壤微生物数量与植物重金属积累特征进行采样分析研究,结果表明：铅锌矿区土壤各重金属元素质量分数均高于对照土壤,矿区土壤均受到不同程度的污染;五节芒（Miscanthusfloridulus）植物中的元素质量分数表现为Zn〉Pb〉Cu〉Cd,Zn与土壤元素的相关性最为显著,其次为Pb;与对照土壤相比,矿区土壤微生物总数下降了68．43％-80．32％,各主要生理类群数量均呈下降趋势。矿区土壤生态系统处于不利于有益微生物的繁殖和活动的境地,从而大大削弱了土壤中C、N营养元素循环速率和能量流动。     

Investigation and risk assessment modeling of As and other heavy metals contamination around five abandoned metal mines in Korea

Tailings, agricultural soils, vegetables and groundwater samples were collected from abandoned metal mines (Duckum, Dongil, Dongjung, Myoungbong and Songchun mines) in Korea. Total concentrations of arsenic (As) and heavy metals (Cd, Cu, Pb and Zn) were analyzed to investigate the contamination level. Several digestion methods (Toxicity characteristics leaching procedure (TCLP), synthetic precipitation leaching procedure (SPLP), 0.1 N/1 N HCl) and sequential extraction analysis for mine tailings were conducted to examine the potential leachability of As and heavy metals from the tailings. The order of urgent remediation for the studied mines based on the risk assessment and remedial goals was suggested. The Songchun mine tailings were most severely contaminated by As and heavy metals. Total concentrations of As and Pb in the tailings were 38,600–58,700 mg/kg (av. 47,400 mg/kg) and 11,800–16,800 mg/kg (av. 14,600 mg/kg), respectively. Agricultural soils having high As concentrations were found at the all mines. Average concentrations of Cd in the vegetables exceeded the normal value at all mines areas, while As only at the Dongjung, Myoungbong, and Songchun mine area. One groundwater sample each from the Dongil and Myoungbong mines, and 4 groundwater samples from the Songchun mine had values above 10 μg/L of As concentration. The TCLP method revealed that only Pb in the Songchun tailings, 6.49 mg/L, exceeded the regulatory level (5 mg/L). Employing the 1-N HCl digestion method, the concentration of As in the Songchun mine tailings, 4,250 mg/kg, was up to 3,000 times higher than its Korean countermeasure standard. Results from the sequential extraction of As in the tailings showed that the easily releasable fraction in the Myoungbong and Songchun mine tailings was more than 30% and the residual fraction was less than 40%. Based on results showing the exposure health risk employing the hazard quotient and cancer risk of As, Cd and Zn, the Dongil mine needs the most urgent remedial action. The concentration reduction factor (CRF) of As in both soil and groundwater follows the order: Songchun>Dongjung>Dongil>Myoungbong>Duckum mine.     

铜尾矿区9种优势植物体内重金属和氮磷含量研究

以杨山冲铜尾矿废弃地人工覆土上生长的9种优势植物为研究对象,探讨不同植物对尾矿基质中重金属和氮磷的吸收特性以及与基质理化性质之间的关联。土壤样品采集时沿基质垂直方向分为4层：A层（覆土层0~5 cm）、B层（覆土层5~20 cm）、C层（尾砂层20~25 cm）、D层（尾砂层25~40 cm）,植物样品采集时草本植物分地上和地下2部分、木本植物分根、茎和叶3部分采集。结果表明：随着9种植物生长,A层和B层基质理化性质得到明显的改善。主要表现在A层中w（总氮）、w（氨氮）、w（硝氮）、w（有效磷）和w（有机质）显著高于C、D层（P〈0.05）,B层中w（有效态Cu）、w（有效态Zn）显著低于A、C、D层（P〈0.05）。9种优势植物对Cu、Pb、Zn的吸收和积累能力具有明显差异性,其中草本植物以根系积累为主,木本植物以叶片积累为主。草本植物对尾矿基质表现出较强的适应性和耐性,其中毛叶荩草（Arthraxon prionodes）根系中Cu、Pb、Zn的富集量均最大,耐性表现最突出,是较为理想的铜尾矿基质的修复物种。另外,本研究还发现,9种植物体内氮磷质量分数也各不相同,其中木本植物叶中氮磷质量分数均大于根、茎。木本植物体内w（总氮）与w（总磷）、w（Cu）、w（Zn）相关性较好,草本植物体内w（Cu）、w（Pb）、w（Zn）之间相关性较好,表明彼此之间存在一定的促进作用。     

Solidification of arsenic and heavy metal containing tailings using cement and blast furnace slag

The objective of this study is to examine the solidification of toxic elements in tailings by the use of cement and blast furnace slag. Tailings samples were taken at an Au-Ag mine in Korea. To examine the best mixing ratio of tailings and the mixture of ordinary Portland cement (OPC) and blast furnace slag (SG) of 5:5, 6:6, 7:3, and 8:2, the 7:3 ratio of tailings and OPC+SG was adapted. In addition, the mixing ratios of water and OPC + SG were applied to 10, 20, and 30 wt%. After 7, 14, and 28 days' curing, the UCS test was undertaken. A relatively high strength of solidified material (137.2 kg cm?2 in average of 3 samples) at 28 days' curing was found in 20 wt% of water content (WC). This study also examined the leachability of arsenic and heavy metals (Cd, Cu, Pb, and Zn) under the Korean Standard Leaching Test, and it showed that the reductions in leachabilities of As and heavy metals of solidified samples were ranged from 76 to 99%. Thus, all the solidified samples were within the guidelines for special and hazardous waste materials by the Waste Management Act in Korea. In addition, the result of freeze-thaw cycle test of the materials indicated that the durability of the materials was sufficient. In conclusion, solidification using a 7:3 mixing ratio of tailings and a 1:1 mixture of OPC + SG with 20% of WC is one of the best methods for the remediation of arsenic and heavy metals in tailings and other contaminated materials.     

硫氮沉降下西北荒漠煤矿区周边土壤性质的变化特点

近年来中国大部分区域大气硫、氮沉降速率趋于平稳甚至下降,但西北地区煤炭行业的快速发展使得硫、氮沉降速率加快.燃煤电厂作为酸前体物的主要排放源之一,在其周围开展硫、氮沉降效应研究,可为合理评价煤矿区大气污染物控制措施的实施效果提供数据支撑.该文以宁东能源化工基地3个燃煤电厂为采样点,研究了电厂周围土壤化学和生物学性质的变...     

铜仁市土壤-玉米重金属含量及其健康风险

为了解铜仁市玉米地土壤和玉米籽粒重金属的含量分布特征,并评估当地居民通过玉米籽粒摄入重金属的健康风险.于2018年7月采集了铜仁市自然土壤样品65个、玉米地土壤样品122个和玉米样品100个,并分析其Cd、Pb、Cu、Zn、Ni、As、Hg含量,通过重金属摄入量评价居民膳食暴露的健康风险.结果表明,自然土壤Cd、Pb、Cu、Zn、Ni、As和Hg的含量均值分别为0.148、23.09、29.60、103.6、37.73、16.43、0.144 mg·kg^-1;玉米地土壤Cd、Pb、Cu、Zn、Ni、As和Hg的含量均值分别为0.273、30.00、27.79、103.4、29.89、13.58、1.037 mg·kg^-1.以《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准》(GB 15618—2018)中的风险筛选值作为限量标准,玉米地土壤Cd、As和Hg超标率分别为18.9%、19.7%和17.2%;以风险管制值为限量标准,玉米地土壤Hg超标率为10.7%.依据GB 2762—2017《食品中污染物限量》,玉米籽粒Cd和Pb超标率分别为7.0%和44%.人体健康风险评价表明,居民通过食用玉米籽粒的重金属健康风险THQ值均小于1,表明食用当地玉米对居民的健康不会造成明显影响.     

Effects of three low-molecular-weight organic acids (LMWOAs) and pH on the mobilization of arsenic and heavy metals (Cu, Pb, and Zn) from mine tailings

Natural organic acids may play an important role in influencing the mobility of toxic contaminants in the environment. The mobilization of arsenic (As) and heavy metals from an oxidized Pb–Zn mine tailings sample in the presence of three low-molecular-weight organic acids, aspartic acid, cysteine, and succinic acid, was investigated at a mass ratio of 10 mg organic additive/g mine tailings in this study. The effect of pH was also evaluated. The mine tailings sample, containing elevated levels of As (2,180 mg/kg), copper (Cu, 1,100 mg/kg), lead (Pb, 12,860 mg/kg), and zinc (Zn, 5,075 mg/kg), was collected from Bathurst, New Brunswick, Canada. It was found that the organic additives inhibited As and heavy metal mobilization under acidic conditions (at pH 3 or 5), but enhanced it under neutral to alkaline conditions (at pH above 7) through forming aqueous organic complexes. At pH 11, As, Cu, Pb, and Zn were mobilized mostly by the organic additives, 45, 46, 1,660, and 128 mg/kg by aspartic acid, 31, 28, 1,040, and 112 mg/kg by succinic acid, and 53, 38, 2,020, and 150 mg/kg by cysteine, respectively, whereas those by distilled water were 6, 16, 260, and 52 mg/kg, respectively. It was also found that the mobilization of As and the heavy metals was closely correlated, and both were closely correlated to Fe mobilization. Arsenic mobilization by the three LMWOAs was found to be consistent with the order of the stability of Fe–, Cu–, Pb–, and Zn–organic ligand complexes. The organic acids might be used potentially in the natural attenuation and remediation of As and heavy metal–contaminated sites.     

湘南4个矿区稻田As污染状况的初步调查

通过实地调查以及土壤和水稻样品分析,研究了湘南郴州柿竹园铅锌矿、郴州界牌岭锡多金属矿、衡阳水口山有色金属矿、衡阳龙王山金矿4个矿区稻田的As污染状况.结果表明:4个矿区的稻田土壤和水稻植株均已受到严重的As污染.矿区稻田土壤As含量范围为30.0～225.7mg·kg-1,超过国家土壤环境质量3级标准;水稻根系、秸秆、谷壳、糙米As含量范围分别为115.6～588.2、4.19～20.88、1.388～5.374、0.214～0.892mg·kg-1,除部分糙米样品外,均超过我国食品中As限量卫生标准.矿区稻田土壤同时受到As和重金属的复合污染,综合污染指数(P)范围为0.76～13.12.矿区稻田的As污染主要由矿产的开采和冶炼造成,其中,水口山有色金属矿区和龙王山金矿区As污染以及As和重金属复合污染最为严重,柿竹园铅锌矿区污染面积较大,界牌岭锡多金属矿区由于发生过地质灾害改变了地表面貌,污染情况更为复杂.     

Relative extraction ratio (RER) for arsenic and heavy metals in soils and tailings from various metal mines, Korea

This study focused on the evaluation of leaching behaviours for arsenic and heavy metals (Cd, Cu, Ni, Pb and Zn) in soils and tailings contaminated by mining activities. Ten representative mine soils were taken at four representative metal mines in Korea. To evaluate the leaching characteristics of the samples, eight extraction methods were adapted namely 0.1?M HCl, 0.5?M HCl, 1.0?M HCl, 3.0?M HCl, Korean Standard Leaching Procedure for waste materials (KSLP), Synthetic Precipitation Leaching Procedure (SPLP), Toxicity Characteristic Leaching Procedure (TCLP) and aqua regia extraction (AR) methods. In order to compare element concentrations as extraction methods, relative extraction ratios (RERs, %), defined as element concentration extracted by the individual leaching method divided by that extracted by aqua regia based on USEPA method 3050B, were calculated. Although the RER values can vary upon sample types and elements, they increase with increasing ionic strength of each extracting solution. Thus, the RER for arsenic and heavy metals in the samples increased in the order of KSLP?相似文献