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.     

干旱区绿洲土壤镉、铅、锌、镍的形态转化

以我国西北干旱区绿洲土壤为供试土壤,采用Tessier形态连续浸提方法,研究了土壤中Cd、Pb、Zn、Ni单一胁迫下的形态分布及再分配趋势.试验结果表明,原状土壤中Cd的主要赋存形态为铁锰氧化态,Pb、Zn、Ni则以残渣态为主;外源可溶性重金属进入土壤后,Cd、Pb、Zn、Ni的主要赋存形态和形态分布特征均发生显著改变,各形态的响应程度因元素而异;重金属的活性均有不同程度的提高,Cd的活性最大;重金属的形态分布是不稳定的,尤以Zn、Pb为甚,尽管会随着时间和作物的影响继续向着稳定的方向转化,但过程是缓慢的.因此,重金属污染对土壤环境的影响是持久的.     

龙塘镇电子垃圾拆解区土壤和河流底泥重金属赋存形态及生态风险

龙塘镇是珠三角电子垃圾拆解区之一,采用AAS方法对该地土壤和河流底泥沉积物中5种重金属(Cd、Cr、Cu、Zn和Pb)含量进行测定分析,结果显示周围农田土壤中Cd含量是《国家土壤质量标准》二级标准的3倍左右,是广东省土壤背景值的20倍左右;拆解区土壤Cd超标最为严重,最高达5.67倍,超过广东省土壤背景值达36.17倍;拆解区下游0—1500 m河流底泥中Cd、Cr、Cu、Zn和Pb含量大幅增加且部分金属超标,Cd在0—40 cm深度内含量总体逐渐降低,仍远超背景值,Cu含量采样深度内递减规律最显著且在0—10 cm内含量超标,Cr、Zn和Pb除部分点位在表层积累较多外,其余与背景值相差不大且未超标.采用BCR(the Community Bureau of Reference)法提取重金属不同形态可知,底泥中Cd主要以弱酸溶态和可还原态为主,Cu主要以可氧化态存在,Cr主要以残渣态存在,而Zn和Pb则以可还原态为主;其中Cd的可提取态比例较高(60%),容易释放出来形成"二次污染".潜在生态风险结果表明,河流底泥中Cd生态危害程度属于极强(Ei320);其他金属Cr、Cu、Zn和Pb危害风险程度属于轻微(Ei40);金属Cd对整个RI值贡献最大(88%),应重点加强对Cd污染的防控.     

风险评价代码法对农田土壤重金属生态风险的评价

为揭示矿区周边农田土壤中重金属分布特征及其潜在生态风险,于2013年在云南省某铅锌矿周边的农田土壤共布设68个采样点,分析土壤中Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu和Zn的含量及污染程度,并采用改进的BCR法测定了各重金属形态分布特征,在此基础上运用风险评价代码法评价了重金属的潜在风险程度.结果表明,7种重金属都存在不同程度的超标,其中超标最严重的是Cd和Zn,超标率分别达到92.6%和75%.7种重金属化学形态也不尽相同:在重金属有效态中,Cd的水溶态和可提取态较高(平均值达到31.2%);Pb、Cu和Zn可还原态、可氧化态这两部分含量较高,两部分之和的平均值分别可达到27.9%、30%和29.2%;Hg、As和Cr的残渣态含量较高,平均值分别为90.4%、72.9%和76.8%.风险评价代码评价结果表明,54.4%的样点Cd为高生态风险,45.6%的样点Cd为中度生态风险;100%的样点Zn为中度生态风险;Cu有41.2%的点位属于低生态风险,58.8%的点位属于中度生态风险;As和Pb主要以低生态风险为主(所占比例分别为92.6%和91.8%);Hg主要以无生态风险为主(所占97.1%).综上,该矿区周边农田土壤受到了严重的重金属污染,其中土壤中Cd的生态风险最高,同时,Zn和Cu的生态风险也不容忽视.     

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。     

EGTA淋洗和KH2PO4钝化联合修复重金属污染土壤

为进一步削减螯合淋洗后土壤残留重金属的环境风险,采用淋洗与钝化相结合的方法修复重金属污染土壤.研究了乙二醇双(2-氨基乙基醚)四乙酸(EGTA)淋洗、磷酸二氢钾(KH_2PO_4)钝化及两者联合修复对土壤重金属洗脱率的影响,并分别采用TCLP法和BCR法分析重金属浸出浓度及化学形态分布,构建了涵盖土壤重金属残留量、生物有效性和毒性的环境风险评价方法,对淋洗、钝化及其联合修复效果进行了评价.结果表明,EGTA对Cu和Cd具有较好的洗脱效果,降低了土壤Cu、Zn和Cd浸出浓度,提高了Pb浸出浓度,削减了可还原态Cu残留量、弱酸提取态和可还原态Zn残留量、可还原态Pb残留量以及弱酸提取态、可还原态Cd残留量.随着KH_2PO_4投加量的增加,Pb、Cd和Cu浸出浓度呈下降趋势,Zn浸出浓度先上升后下降.KH_2PO_4对重金属形态分布的影响主要表现为降低弱酸态或可还原态重金属占比,提高残渣态重金属占比.EGTA和KH_2PO_4联合修复显著降低了4种重金属的可还原态残留量和弱酸提取态Pb、Cd残留量,大幅度削减了Cd和Cu的浸出浓度和环境风险.Zn污染土壤宜淋洗修复,Pb污染土壤宜钝化修复,Cd和Cu污染土壤深度修复宜淋洗/钝化联合处理.     

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.     

小清河污灌区农田土壤重金属形态分析及风险评价

选取小清河污灌区农田为研究区域,采集31个表层土壤样品,测定了土壤重金属(Cd、Cr、Cu、Zn、Ni、As和Pb)含量,采用改进的BCR顺序提取法对土壤重金属的形态进行分析,并基于潜在生态风险指数法和风险编码法(RAC)对土壤中重金属的生态风险进行评估.结果表明,小清河污灌区土壤中Cd、Cr、Cu、Zn、Ni、As、Pb平均含量分别是0.37、51.61、32.62、68.49、34.12、40.77、32.26 mg·kg~(-1).土壤中Cr、Zn、Ni、As以残渣态占绝对优势,Cu以残渣态和可氧化态为主,Pb则以可还原态为主,而Cd表现出了形态多样的分布特征;重金属生物活性大小排序为:Cd Pb Cu Zn As Ni Cr;潜在生态风险指数法的评价结果表明,Cd处于中度-很强风险水平,As处于轻微-中度风险水平,其他重金属为轻微风险水平.综合潜在生态风险指数RI值在51.23—199.33,处于轻微-中等风险水平,Cd、As是土壤重金属的主要风险源,其对综合潜在生态风险指数的贡献率分别为57%、31%;RAC评价结果表明,土壤Cd处于中度-高风险水平,Zn处于低-中度风险水平,其他重金属为低风险水平.     

黔西北炼锌矿区土壤重金属形态分析及风险评价

为研究黔西北炼锌矿区土壤和矿渣中重金属总量及形态分布特征,采用Tessier五步连续提取法和风险评价编码法(RAC)探讨其污染程度。结果表明,除Cr和Ni外,其他各重金属平均值均超出贵州省的土壤背景值,其中Pb、Zn、Cd污染严重。形态分析表明,土壤和矿渣样品中Pb、Zn、Mn以残渣态(分别占其总量的45.91%、55.11%、42.71%)和铁锰结合态(分别占其总量的33.33%、28.26%、41.78%)为主;Cd的可交换态和碳酸盐结合态之和占总量的30.63%;Cu的有机结合态为65.11%,其次是残渣态30.79%;Cr和As则以残渣态为主要形态,平均占比均超过90%。RAC评价结果表明,矿区周边土壤中Cd元素具有极高的潜在生态风险,其他重金属潜在生态风险水平较低。     

铅锌矿区农田土壤重金属有效态空间分布及其影响因子分析

利用地统计学方法,研究了广西岩溶地区某铅锌矿区农田土壤中Cd、Zn、Pb、Cu四种重金属有效态含量的空间分布特征及其影响因子.结果表明:研究区域不同程度地受到Cd、Zn、Pb、Cu的污染,且水田污染较旱地严重;与广西土壤背景值相比,污染程度最严重的是Cd,在水田和旱地中超标率均为100%,平均超标倍数分别为312.94和33.67;其次是Zn,在水田和早地中超标率分别为100%和34%,平均超标倍数分别为38.34和2.11;污染最轻的为Cu,超标率仅为7%.空间分析表明,有效态Cd、Zn、Pb、Cu的块金系数分别为2.7%、0.2%、6.5%、0.13%,体现了强烈的空间自相关性,且四种重金属空间分布特征相似,在离原铅锌选矿厂较近的西北偏西面有效态Cd、Zn、Pb、Cu含量最高,沿着西北偏西至东南偏东的灌溉渠流向,有效态Cd、Zn、Pb、Cu的含量呈递减趋势,东部旱地有效态Cd、Zn、Pb、Cu含量相对较低.土壤有效态Cd、Zn、Pb、Cu在污染区的空间分布与土壤基本理化性质关系密切,有效态Cd、Zn、Pb、Cu与pH、阳离子交换量、粘粒都呈极显著负相关,与有机质含量则呈极显著正相关.