砷矿区植物对重金属的吸收和富集特征

通过野外调查研究了云南楚雄雨露砷矿区采矿、冶炼废弃地生长的16种优势植物的生长状态及其对应根区土壤的基本理化性质.结果表明,该矿区植物长势良好,未出现受害症状.土壤磷氮含量充足,As含量远远超过《土壤环境质量标准》3级标准中的旱地As含量标准值,高达133倍.16种植物的地上部重金属含量As最高,并且在总As平均质量比高达5 318 mg/kg的土壤环境条件下,蜈蚣草(Pteris vittata L.)体内As质量比可达2 327 mg/kg,小酸模(Rumex acetosella L.)、辣子草(Galinsoga parviflora Cav.)、鬼针草(Bidens pilosa L.)等7种植物对Cd,以及牛口刺(Cirsium shansiense Petrak.)对Zn的富集系数和转移系数均大于1.0,其中地石榴对Cd的富集系数高达7.99.上述植物对重金属污染均表现出了较强的耐性,具有进一步的研究潜力.     

基于蒙特卡洛的土壤镍污染及健康风险分析

采集天津市郊区115个土样以及相对应的19种蔬菜作物作为研究对象,检测土样和蔬菜作物中镍的污染含量,计算各类蔬菜的富集系数,并根据富集系数大小进行聚类分析.由聚类结果将蔬菜作物大致分为3类:富集系数最低的瓜果类;富集系数较高的叶菜类;玉米富集系数最大,独立为一类.利用Crystal Ball和Origin拟合土壤及蔬菜中镍质量浓度的分布特性,并对统计结果进行分析,建立土壤～作物～人体健康风险评价模型,借助Crystal Ball软件实现蒙特卡洛模拟.结果显示:瓜果根茎类健康危害系数为0.15,叶菜类健康危害系数为0.27,表明根茎瓜果类及叶菜类的镍含量不会对人体健康造成危害;玉米的健康危害系数较大为2.3,会对人体的健康造成危害,风险处于不可接受水平.为降低健康风险,该区域土壤应少种玉米类富集危害系数较高的作物,改种其他富集系数较低的蔬菜作物.     

矿区土壤Pb的分布特征及植物修复应用性研究

对云南省某有色矿区采矿厂及选矿厂周围土壤Pb污染现状、土壤中Pb的形态分布特征及其植物有效性进行了分析.按照Tessier的重金属形态分级和浸提方法,Pb在土壤中主要以铁锰氧化物结合态及有机结合态为主,植物有效性较低.比较两样点土壤Pb活性,选矿厂高于采矿厂,这可能是由于Pb的来源不同.从土壤含Pb及植物有效态Pb含量来看,该矿区样点土壤Pb污染均较严重,开展污染修复工作势在必行.以植物体内Pb含量、地表上部有效富集系数及转移系数为指标,对20种植物对Pb的富集特性分析发现,类芦富集和转移Pb的能力较强,进一步研究价值很大.从土壤Pb的有效态含量及生态安全考虑,在该矿区进行土壤Pb污染的植物提取修复是可行的.     

两种有机酸对铀和~(241)Am污染土壤植物修复影响的比较研究

为了实现放射性核素污染土壤植物修复的工程化应用,在前期植物筛选的基础上,选取对铀富集能力较强的芥菜和对~(241)Am富集能力较强的大麦进行盆栽试验,研究不同含量的柠檬酸和苹果酸对铀、~(241)Am污染土壤植物修复效果的影响。从转移系数(TFs)、富集系数(BFs)、盆栽植物生物量及提取效率等方面对有机酸作用下两种核素的去除效果进行了研究。结果表明,与柠檬酸相比,苹果酸也能促进植物对土壤中铀和~(241)Am的吸收,并能促进铀和~(241)Am在植物体内的运输,但其促进能力较弱。在相同的土壤条件下,芥菜地上部的铀富集系数高于大麦地上部的~(241)Am富集系数,铀在植物体内的转移系数也远高于~(241)Am,表明在试验给定的条件下,铀比~(241)Am更容易在植物体内运输迁移。当有机酸含量在20 mmol/kg及以上时,盆栽植物的生物量大大降低,降低幅度在20%以上,表明土壤中有机酸含量太高会严重影响植物的正常生长发育。在环境条件相同的情况下,盆栽芥菜的铀提取率远高于盆栽大麦的~(241)Am提取率。     

稀土作业的危害与防护

稀土金属是指镧系的15个元素及钪、钇两种元素,这些元素在自然界密切共生,理化性质非常相似。它们通常被人们分成两组:即包括镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、钜的铈组稀土(亦称轻稀土),和包括钇、钪、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥的钇组稀土(也称重稀土)。由于我国的稀土资源丰富,     

贵州中部土壤砷累积特征及异常富集成因研究

为探究贵州中部耕地土壤As异常富集地球化学成因,利用贵州省多目标区域地球化学调查(贵阳市)成果,分析贵州中部地区表层及深层土壤As累积特征及分布规律,并结合区域地质背景及岩石地球化学数据研究耕地土壤As异常富集的成因.结果 表明,贵州中部地区表层土壤与深层土壤As平均质量比分别为22.2 mg/kg与26.3 mg/kg,分别是全国土壤As背景值与基准值的2.5倍和2.9倍.研究区土壤As分布受地质背景制约,其中三叠系地层风化形成的土壤As质量比较高,表层、深层土壤As平均质量比分别为26.0 mg/kg和30.1 mg/kg,成土母岩As平均质量比为28.4mg/kg,具有典型的高As地球化学背景.剖面土壤As质量比呈明显的深部富集特征,土壤剖面As质量比与Fe、Al、Si的相关性关系表明,成土母岩的风化程度是影响岩溶区土壤As累积的重要因素.在岩溶区,强风化土壤中存在As的异常富集,其可能与铁氧化物对As的吸附有关.     

植物组织在修复PAHs污染土壤过程中的作用

以西南地区12种常见草本植物为材料,以菲、芘为PAHs代表,借助盆栽试验,对植物不同组织在修复土壤中PAHs的功能定位及作用差异进行了系统研究。结果表明:茎叶组织可以从空气中吸收一定的PAHs,沿阶草吸收能力相对较强,大部分植物吸收能力比较弱,但植物茎叶从空气中吸收的PAHs极少向根部输送;不同植物对土壤中PAHs的降解强度不同,对菲的降解率高于芘,且大部分植物降解能力为中等;植物对芘的富集强度明显大于菲,根部对PAHs的富集强度明显高于茎叶;污染土壤组植物茎叶中的PAHs大部分来源于根系的传输;植物体内的脂肪含量与植物对PAHs的富集量以及生物浓缩系数线性相关明显,而水分含量与PAHs的富集量及生物浓缩系数没有明显的线性相关性。因此,选用根系发达、脂肪含量高的植物在修复土壤PAHs过程中效果更明显。     

无机有机钝化剂对土壤镉有效态及小白菜吸收镉的影响

通过在重金属污染农区开展田间试验,实地研究了无机钝化剂钙镁磷肥、海泡石、石灰和有机钝化剂草炭单施与配施对重金属污染酸性土壤中Cd有效态及其在小白菜体内富集量的影响。结果表明,施用无机钝化剂钙镁磷肥、海泡石和石灰均可改善土壤pH值,降低土壤Cd有效态含量。草炭不宜作为酸性土壤钝化剂单独施用,但钙镁磷肥与其配施可促进作物增产,当配施比为1 3时,小白菜增产最多达到66%。钝化剂施用可降低小白菜体内Cd含量,钙镁磷肥单施和钙镁磷肥+草炭配施效果较好,钙镁磷肥+草炭配施不仅有效降低小白菜地上部分重金属Cd含量,还能避免磷肥过量施用带来的磷素流失和成本浪费。     

应用地积累指数法和富集因子法对铜矿区土壤重金属污染的安全评价

采用地积累指数法和富集因子法对炼铜厂区土壤重金属污染进行评价,结果表明:两种方法均能对人为污染行为做出较为科学的评价,且两种方法可得到相似的评价结果。评价中采用地球化学背景值和浙江省土壤背景值对土壤重金属污染程度进行对比分析,发现两种背景值对土壤重金属的污染程度在分级上没有明显差异。土壤中Cd,Cu,Pb,Zn重金属元素显著富集,人类活动的影响比较明显,而Cr,Ni元素均处于零级别污染。厂区周围土壤受冶炼活动的影响,一些易于富集的重金属长期累积,其污染程度比远离厂区的未污染区域高出几十倍。     

低繁殖量蚯蚓养殖法处理剩余污泥的可行性研究

针对城市剩余污泥饲养蚯蚓需要发酵预处理,以及繁殖的含重金属的蚯蚓利用难的问题,进行了不同种类污泥直接饲养蚯蚓实验,并考察了投料方式、投料厚度对蚯蚓的生长影响.结果显示,新鲜的城市剩余污泥直接饲养蚯蚓可行,与投料方式无关.发臭污泥块状投放适宜蚯蚓生长,密实投放不适宜蚯蚓生存.采用定时引出成蚓,改变泥中蚓卵的生存环境,控制卵发育的养殖方法,对污泥中重金属转移规律进行了研究.结果表明,饲养过程中蚯蚓体内的重金属质量比随饲养时间上升.饲养120 d左右,蚯蚓体内质量比达到极限,且处理后的污泥中重金属质量比明显下降.该养殖法处理剩余污泥是方法可行,且具有蚯蚓产量低,利于蚯蚓处理和处置的优点.     

两种青葙属植物对土壤锰的耐受性和富集差异

以锰超富集植物青葙和同属的非富集植物台湾青葙为对象,在0,50,100,200,300,500 mg/kg 6个浓度梯度下,研究了两种青葙属植物对土壤锰污染的耐受和富集差异。当锰处理浓度为500 mg/kg时,台湾青葙死亡,而青葙仍正常生长。锰胁迫下,青葙的初始荧光(F_0)、光合电子传递速率(ETR)差异不显著(p0.05),而台湾青葙的F_0显著上升,ETR显著下降(p0.05)。当锰处理浓度为300 mg/kg时,青葙的总生物量与对照相比增加了11.5%,而台湾青葙的总生物量降低了29.4%。另外,相同的锰处理浓度下,青葙较台湾青葙富集的锰更多,并将85.4%的锰从根部向地上部转移。结果表明,青葙对锰的耐受性和富集性均显著高于台湾青葙,主要是因为青葙具有更强的光合系统保护机制和锰转运能力。     

三种富集植物对广西兴源铅锌矿区周边Cd污染农田土壤修复性能研究

选择少花龙葵、商陆和青葙三种富集植物,以实际的镉污染农田土壤为修复对象,进行室内盆栽试验,比较了三种植物对土壤镉的吸收和积累特征,评价了三种植物对研究区镉污染土壤的修复性能。结果表明,少花龙葵、商陆和青葙地上部分对Cd的富集系数分别达到5.84、6.46和5.84。三种植物地上部分的Cd含量在35.45 mg/kg到35.47mg/kg之间,在土壤环境条件相似的情况下,其远低于土壤Cd含量相当的人工配土实验。若对研究区Cd污染农田土壤的修复达到GB 15618—1995《土壤环境质量标准》中的三级标准,直接种植这些富集植物需要数十年时间。这表明真实污染土壤中Cd的生物有效性较人工模拟污染土壤的Cd生物有效性低得多。对于研究区这种重度污染的土壤,直接种植镉富集植物以达到修复效果的意义较小。因此,必需采取强化措施提高植物修复的效率。     

巨菌草(Pennisetum sinese)在镉胁迫下的耐性和富集特征研究

通过盆栽试验和池栽试验研究了镉胁迫下巨菌草的生长、生理响应及耐性、吸收和累积特征。结果表明,随镉胁迫质量比增加,巨菌草的株高、根长和生物量总体上均呈指数减少,POD、CAT活性及MDA、SP、As A和GSH含量呈线性、指数、幂函数或二次项变化,地上部和根部的镉质量比和累积量呈线性增加。镉质量比为120 mg/kg时,巨菌草地上部镉质量比和累积量达到最大,分别为46.24 mg/kg和4.06 mg/pot;迁移系数和地上部富集系数分别为0.80~3.00和0.37~3.85。与盆栽试验相比,池栽试验中巨菌草株高、地上部分的生物量显著提高;地上部镉质量比和累积量分别为22.53 mg/kg和7.67 mg/plant,地上部富集系数为0.80,迁移系数为1.14。研究表明,巨菌草在镉胁迫下表现出较强的耐性和富集能力,可以作为一种镉污染土壤的修复植物。     

模拟酸雨对稀土矿区土壤酸化及稀土金属的影响

通过模拟酸雨淋溶实验研究了酸雨对江西赣南稀土矿区土壤酸化、稀土金属含量和形态的影响。结果显示,酸雨淋溶使稀土矿区土壤发生酸化,酸雨酸性越强,土壤酸化越严重。经淋溶后稀土尾矿和菜园土表层(耕作层)土壤中稀土金属以迁移损失为主,而菜园土深层土壤则以累积增加为主,且迁移或累积量与酸雨酸性和作用时间有关;供试土壤中稀土金属有效性较高,稀土金属在酸雨作用下均发生不同程度迁移、累积和形态转化。     

土壤铅在烟草中的累积特征及其安全临界值

采用盆栽试验,研究了福建省3个主栽烟草品种(翠碧1号、K326、云烟87)在添加了0、100 mg/kg、200 mg/kg、400 mg/kg、800mg/kg、1 600 mg/kg Pb2+的土壤中对铅的富集和分配特征,并对植烟土壤中铅的安全临界值进行了探讨。结果表明,随土壤铅添加量增加,烟草各部位铅质量比都显著增加,土壤铅向各部位的转移系数先增大后减小。3种烟草根部铅质量比均最高,而上部叶铅质量比最低。铅从土壤到烟草各部位的转移系数由大到小依次为根、茎、下部叶、中部叶、上部叶。在供试的3个品种中,翠碧1号地上部对铅的富集能力较强。铅主要累积在烟草根部,占整株的70.54%~93.91%,叶片中累积量较少,仅占整株的2.44%~14.27%。根据人体铅摄入限量、吸烟时铅进入人体的质量比及烟草中部叶铅质量比与土壤有效铅质量比的回归模型,推算得到3种烟草植烟土壤的安全临界值分别为47.66 mg/kg(翠碧1号)、40.33 mg/kg(K326)、41.14 mg/kg(云烟87),并建议福建省植烟土壤铅的安全临界值为40 mg/kg(DTPA提取)。     

北黄海近岸海域生物体中酚类内分泌干扰物富集与放大作用研究

在北黄海近岸海域21个典型区域采集了可构成3个营养级的6种生物样品,分别为海带、裙带菜、牡蛎、扇贝、海参和黑鱼.采用HPLC-MS/MS检测6种生物样品中双酚A(BPA)、辛基酚(0P)、壬基酚(NP)、2,4-二氯酚(2,4-DCP)、对叔丁基苯酚(PTBP)和对特辛基苯酚(POP)质量比,并进一步采用生物富集因子(BAF)和生物放大因子(TMF)评价了北黄海近岸海域生物体内酚类内分泌干扰物的富集作用与放大能力.结果表明,北黄海近岸海域生物体中6种酚类内分泌干扰物的质量比范围为检出限(nd)～1 796.26 ng/g,其中2,4-二氯酚具有较强的生物富集效应,辛基酚和壬基酚具有潜在的生物富集效应,同时营养级越高,生物放大作用越明显.研究表明,海洋生物体对酚类内分泌干扰物的富集能力随营养级升高而增大.     

外源稀土对稀土矿区土壤氮化物的影响与吸附动力学研究

通过室内模拟试验,来测定不同浓度外源稀土条件下浸矿土壤中氮化物的变化并分析其吸附动力学,试验结果表明,土壤吸附外源稀土的能力大于土壤吸附NH+4离子的能力,外源稀土投加量在750g时土壤吸附氮化物最少;硝态氮随时间变化呈现"W"趋势。存在外源稀土的浸矿土壤满足二级吸附动力学,且理论计算得的平衡吸附量与试验值较吻合。研究结论为赣南离子型稀土原地浸矿氮化物污染研究奠定良好基础。     

德兴地区土壤重金属人为污染的地球化学评价

在系统采集德兴地区表层土壤样品的基础上,采用标准化方法确定了该区Cu、Pb、Zn、Cr、Cd、Hg、As的地球化学基线值,并采用富集因子对表层土壤的人为污染进行了地球化学评价.结果表明:1)土壤中7种重金属元素的基线值较江西省土壤背景值高;2)土壤中As、Hg、Cd、Cr、Pb、Zn的人为污染以轻微污染为主,Cu的人为污染为轻微污染和中度污染,人为污染的区域主要分布在德兴铜矿及其周边地区;3)土壤重金属污染源判别表明,Pb、Zn、Cd具有相似的来源,其污染与铅锌矿的采矿及冶炼活动有关,Cu的来源与德兴铜矿的采矿活动有关,其他重金属来源差异较大.     

盆栽条件下常见蔬菜对污染土壤中铀的吸收

通过盆栽实验,研究了胡萝卜、生菜、马铃薯、豌豆4种蔬菜在人工铀污染土壤中的种植情况。结果表明蔬菜吸收铀的能力不同,相同条件下的4种蔬菜可食用部位中铀含量大小顺序为:土豆>生菜叶>胡萝卜>豌豆;平均铀含量分别为:0.26,0.25,0.11,0.09 mg/kg,且均为低铀富集作物。加入铀溶液的土壤所种植的蔬菜样品中铀含量相比对照组土壤均有所升高,但其铀含量未超过国家标准限值,处于安全水平。     

蚯蚓粪与零价铁、磷矿粉对酸性土壤改良和重金属风险控制研究

针对酸性土壤退化和重金属活性高的问题,为了寻求一种综合改善土壤酸性和控制重金属风险的改良技术,基于室内土培试验,通过将蚯蚓粪、零价铁和磷矿粉进行不同形式的组配,分析其对土壤理化性质和重金属镉铅活性的影响,最终筛选出适宜的酸性土壤改良剂。结果表明,加入改良剂后土壤p H值提升了0.17～1.33个单位,有机质质量分数增加了30.7%～124.5%,阳离子交换量提升了371%～627%,均显著改善了土壤理化性质。有机-无机组配材料对重金属Cd、Pb的钝化效果显著,其中蚯蚓粪+零价铁(VCFe)和蚯蚓粪+零价铁+磷矿粉(1∶1∶1,V1F1P1)处理的土壤Cd、Pb有效态含量降低45.4%～59.0%,钝化效果最佳。Tessier形态分析结果表明,这2种改良剂能够将Cd从活性较高的可交换态向活性较低的铁锰氧化态和残渣态转化,将Pb从可交换态、碳酸盐结合态向残渣态转化。组配材料通过改变土壤理化性质而影响到Cd、Pb部分形态转化,进一步影响到其有效性和迁移性。