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.     

贵州汞矿矿区不同位置土壤中总汞和甲基汞污染特征的研究

为了深入理解汞矿矿区土壤中总汞和甲基汞的污染特征,应用AAS、GC-CVAFS方法,分别对贵州万山、务川和滥木厂汞矿矿区不同位置土壤以及对照区土壤中的总汞(THg)和甲基汞(MeHg)进行了测定.结果表明,万山汞矿区土壤THg和MeHg含量范围分别为1.1～790 mg·kg^-1和0.19～15μg·kg^-1,务川汞矿区土壤THg和MeHg含量范围分别为0.33～317mg·kg^-1和0.41～20μg·kg^-1,滥木厂汞矿区土壤THg和MeHg含量范围分别为0.41～610 mg·kg^-1和0.70～8.8μg·kg^-1.对照区土壤汞含量明显低于矿区土壤,其THg和MeHg含量范围分别为0.14～1.2 mg·kg^-1和0.09～0.23μg·kg^-1;对照区土壤THg含量接近或稍高于全球背景土壤THg含量0.01～0.5 mg·kg^-1.研究表明,汞矿区稻田土壤具有较强的汞甲基化能力,其MeHg含量明显高于菜地和旱田土壤;万山汞矿区土壤汞污染程度明显高于滥木厂和务川汞矿区土壤汞污染.     

重金属铜在黑土和棕壤中解吸行为的比较

采用一次平衡法研究吸附态Cu²⁺在黑土和棕壤上的解吸行为并进行了比较.结果表明,与棕壤相比,黑土吸附态Cu²⁺解吸有更长的滞后阶段,黑土在Cu²⁺的吸附量低于729.00mg·kg^-1(Cu²⁺处理浓度小于40 mg·L^-1),棕壤在Cu²⁺的吸附量低于393.29 mg·kg^-1(Gu²⁺处理浓度小于20 mg·L^-1)时,土壤吸附态Cu²⁺几乎不发生解吸.2种土壤吸附态Cu²⁺的解吸率均较低,尤其是黑土.在试验所采用的Gu²⁺处理浓度范围内,黑土与棕壤吸附态Cu²⁺的最高解吸率分别为6.60%和13.56%.Freundlich方程为描述2种土壤Cu²⁺等温解吸过程的最佳方程.黑土和棕壤吸附态Cu²⁺的解吸速率均较快,在40min左右基本达到平衡.描述黑土和棕壤解吸动力学过程的最优模型为双常数速率方程,其次为Elovich方程.     

施肥与季节更替对黑土微生物群落的影响

研究不同施肥处理与季节更替条件下黑土微生物群落结构与活力,揭示影响黑土肥力质量的重要因素.以未施肥耕作（CK）与休闲（fallow）处理为对照,研究不同季节有机肥（MCK）处理与氮磷钾肥配施（NPK）处理对土壤微生物群落数量与结构影响,测定微生物量碳（氮）（C_mic或N_mic）及不同菌群磷脂脂肪酸（PLFA）含量.结果表明,有机肥处理显著提高土壤养分、C_mic及各菌群PLFA含量;休闲处理真菌PLFA（均值8.40 nmol·g^-1）、C_mic（均值322.5 mg·kg^-1）和N_mic（均值57.9 mg·kg^-1）等含量显著高于CK（分别为5.4 nmol·g^-1、 152.6 mg·kg^-1、 32.1 mg·kg^-1）或NPK（分别为3.5 nmol·g^-1、 144.3 mg·kg^-1 、30.7 mg·kg^-1）处理;NPK处理C_mic、N_mic及各菌群PLFA低于CK处理.相关分析表明,土壤各养分含量与C_mic、各菌群PLFA含量、G^-/总细菌显著正相关,与G⁺/G^-显著负相关（p<0.05）.PLFA的主成分分析表明,各季节不同施肥处理微生物群落结构显著不同.土壤基本理化性质显著受季节更替影响,耕作土壤与休闲处理微生物群落结构各自严格依取样时间而变化;C_mic于仲春最高（295.6 mg·kg^-1）,而N_mic（49.3 mg·kg^-1）与各菌群PLFA含量则在夏季最高,C_mic（184.2 mg·kg^-1）、N_mic（30.63 mg·kg^-1）与各菌群PLFA含量在春季较低.施肥与季节更替显著影响农田黑土肥力质量及微生物群落结构、活力.     

中国农田土壤重金属污染分析与评价

为掌握中国农田土壤八大重金属元素（As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn）的污染现状,探究其时空变化和在不同耕地类型之间的差异,通过中国知网和Web of Science收集并整理了2005~2021年449篇相关文献数据,采用基于“样点数”、“研究区面积”和“标准差”的加权方式进行Meta分析.结果显示,中国农田土壤八大重金属的含量平均值为：ω（As）11.00 mg·kg^-1、ω（Cd）0.350 2 mg·kg^-1、ω（Cr）62.91 mg·kg^-1、ω（Cu）28.87 mg·kg^-1、ω（Hg）0.135 1 mg·kg^-1、ω（Ni）28.91 mg·kg^-1、ω（Pb）34.67 mg·kg^-1和ω（Zn）90.24 mg·kg^-1.与土壤背景值相比,中国农田土壤中各重金属元素（除As外）均存在一定累积,其中Cd和Hg的累积量最大,分别超过对应土壤背景值177.9%和340.3%.污染评价结果表明,我国农田土壤重金属污染以Cd和Hg为主,人类活动是造成其在土壤中累积的主要影响因子;从时空变化上看,云贵高原和东部沿海是污染案例最集中的区域,污染重心随时间变化由长江中游向西南地区偏移;不同耕地类型之间土壤重金属含量存在差异,蔬菜地和水田中重金属的累积量明显大于其他耕地类型.     

羽叶鬼针草对Pb的吸收特性及修复潜力

羽叶鬼针草对土壤中Pb的吸收特性和修复潜力的研究结果表明:①鬼针草对Pb有很强的吸收能力,在土壤Pb浓度为2 000mg·L^-1时,鬼针草地上部和根系中Pb含量达到最高,分别为2 164.7mg·kg^-1和1 509.3 mg·kg^-1;②鬼针草植物对Pb的吸收有很强的分异特征,植物吸收的Pb主要富集于地上部,Pb在植物体内的分布规律是叶子>茎>根系>种子;③不同生长期植物对Pb的吸收速度是不同的,植物在开花期对Pb的吸收速度最大,吸收量根系为15.81 mg·(kg·d)^-1,地上部是19.83 mg·(kg·d)^-1.羽叶鬼针草具备修复土壤Pb污染的潜力.     

蔬菜的硝态氮累积及菜地土壤的硝态氮残留

在不同季节对11类、48种蔬菜的测定表明,硝态氮含量高于325mg·kg^-1,达到4级污染水平的有20种,占调查总数的41.7%,包括全部叶菜类、部分瓜类、根菜类和葱蒜类蔬菜.其中硝态氮含量高于700mg·kg^-1,超过4级污染水平的有5种,均为叶菜类蔬菜.叶菜硝态氮累积虽为严重,但其中部分蔬菜叶片的硝态氮含量却低于3级污染水平对不同类型菜地和农田土壤的测定发现,菜地0～200cma各土层的硝态氮残留量均高于农田土壤,常年露天菜地200cm土层的硝态氮残留总量为1358.8kg·hm^-2年大棚菜田为1411.8kg·hm^-2,5年大棚则达1520.9kg·hm^-2,而一般农田仅为245.4kg·hm^-2.菜地土壤的硝态氮残留严重威胁菜区地下水环境.     

点源排放六氯苯在植物中的分布研究

以武汉某工业区为对象, 分析了排污渠、周围大河和农田植物及根际土壤中六氯苯(HCB)的分布特征及影响因素. 结果表明, 采样区内植物和土壤均受到不同程度的HCB污染, 植物中HCB浓度(以干重计,下同)为4.45～1 189.89　μg·kg^-1, 根际土壤中为27.93～3 480.71　μg·kg^-1. 排污渠和大河沿岸植物和根际土壤中HCB含量相对较高. 排污渠内木本植物对HCB富集程度大于草本植物,富集系数(RCF)分别为0.41～2.55和0.01～1.34. 不同农田植物中HCB含量差异很大(4.45～333.1　μg·kg^-1), 而同种植物不同部位对HCB的富集也不相同,例如,芋头果实、根和茎叶HCB含量分别为318.77、 281.02和10.94　μg·kg^-1. 排污渠和农田植物中HCB含量与根际土壤中HCB含量无相关性, 与脂肪含量显著相关.大河南岸植物和根际土壤中HCB含量随着与排放口距离的增加呈现显著降低趋势, 植物根和茎叶中HCB含量与根际土壤中的HCB显著相关, 但与脂肪含量无相关性. 植物中HCB分布特征受到污染源强、脂肪含量和HCB在植物体内的分配-迁移模式影响.     

长江口及邻近海域痕量元素砷、硒的分布特征

2004年9月利用“海监47号"科学调查船在长江口海域采集不同层次的水样及表层沉积物样品,利用氢化物发生原子吸收光谱法测定水样及底沉积物中砷、硒的含量.结果表明,长江口海域溶解砷、As(Ⅲ)含量的变化范围分别为13.5～25.2 nmol·L^-1、未检出～5.22 nmol·L^-1,平均含量分别为17.9、 1.76 nmol·L^-1;溶解砷以As(Ⅴ)为主.溶解硒的变化范围分别为1.50～5.70 nmol·L^-1,平均含量为3.35 nmol·L^-1.长江口及邻近海域溶解砷、硒的平面分布存在明显的梯度,浓度由沿岸向中央海区递减,垂直分布较均匀,表、底层差别不大.长江口砷的行为是保守的,而硒在河口中部明显存在转移.生物作用对溶解硒的分布影响较大,而对溶解砷的影响不明显.底沉积物砷、硒含量变化范围较大,分别为3.87～13.1 mg·kg^-1、 0.067～0.23 mg·kg^-1,长江口及邻近海域沉积物中砷、硒主要来自长江的输送.     

三江平原不同土地利用方式下土壤磷形态的变化

利用Hedley磷(P)分级方法,比较研究三江平原不同土地利用方式（天然湿地、旱田、水田、弃耕地、人工林地）下土壤P形态变化.结果表明,不同土地利用方式下土壤总磷（TP）含量表现为：湿地>林地>旱田>弃耕地>水田.农田土壤的无机磷（TP_i）占TP比重显著高于湿地,有机磷比重则为湿地高于农田,且水田土壤有机磷（TP_o）比重最小,弃耕地和林地之间差别很小.不同土地利用方式土壤活性无机磷含量差异较小,Resin-P含量约为32～36.3 mg·kg^-1,NaHCO₃-P_i含量为33.77～50.42 mg·kg^-1;农田土壤NaOH-P_i和C.HCl-P_i含量高于湿地土壤,特别是水田中NaOH-P_i达152.4 mg·kg^-1,湿地土壤中D.HCl-P_i含量高于农田达84.3 mg·kg^-1,弃耕地和林地介于二者之间,表明弃耕后土壤P的恢复有向天然湿地的状况发展的趋势.开垦使湿地所有形态有机磷含量和比重都大幅下降,其稳定态有机磷C.HCl-P_o下降幅度最大,其在旱田和水田土壤中含量分别仅为湿地中的25.96%和19.26%;弃耕地有机磷含量比重均有增加,但是速度十分缓慢,湿地开垦后土壤P的恢复需要很长时间.不同土地利用方式下土壤P形态存在显著的差异.     

排水沟渠炉渣与底泥对水中氮、磷截留效应

通过等温热力学吸附实验,将炉渣、炉渣+30%底泥、排水沟渠底泥对水中氨氮的去除效果进行比较,并采用Langmuir等温吸附方程对3种基质吸附氨氮、磷酸盐的量进行拟合;通过动力学实验,比较3种基质吸附速率.结果表明,炉渣、炉渣+30%底泥、排水沟渠底泥对氨氮的最大吸附量分别为0.49,1.03,1.75mg/g,对磷酸盐的最大吸附量分别为0.99,2.33,1.88mg/g;4h内基质吸附氨氮速率分别为:0.10,0.11,0.54mg/(g·h),2h内基质吸附磷酸盐速率分别为:0.048,0.051,0.096mg/(g·h).由于沟渠底泥较为松散、遇水冲刷易流失,故选择炉渣作为沟渠基质坝的填充物.基质坝能够减缓渠水流速,延长渠水的水力停留时间(HRT).     

镧改性沸石活性覆盖控制重污染河道底泥溶解性磷酸盐和铵释放研究

通过实验考察了镧改性沸石对水中磷酸盐和铵的吸附性能,并探讨了低溶解氧情况下镧改性沸石覆盖控制底泥溶解性磷酸盐和铵态氮释放的效率.镧改性沸石对水中磷酸盐和铵的吸附动力学过程满足准二级动力学模型.镧改性沸石对水中磷酸盐的吸附平衡数据可以采用Langmuir等温吸附方程加以描述,对水中铵的吸附平衡数据可以采用Langmuir、Freundlich和Dubinin-Radushkevich(D-R)等温吸附方程加以描述.当pH 7时,镧改性沸石吸附水中磷酸盐的机制包括配位体交换、路易斯酸碱反应和静电吸引,吸附水中铵的机制是阳离子交换.镧改性沸石覆盖不仅可以有效地控制溶解性磷酸盐从底泥向上覆水的释放,而且可以明显降低铵态氮从底泥向上覆水迁移的速率.镧改性沸石覆盖量越多,控制底泥铵态氮释放的效果越好.镧改性沸石覆盖层吸附从底泥中释放出来的溶解性磷酸盐后主要以较为稳定的形态存在,低溶解氧情况下不容易重新释放出来.上述结果表明,镧改性沸石适合作为一种覆盖材料用于控制低溶解氧情况下溶解性磷酸盐和铵态氮从底泥向上覆水的释放.     

亚热带海湾表层沉积物对磷的吸附解析特征研究

磷在沉积物-水界面的吸附解析过程对水体富营养化具有重要影响,目前亚热带海湾沉积物对磷的吸附解析特征并不清楚,其自身的粒度组成和理化性质对沉积物磷吸附解析影响尚不明晰.本研究以3个主要入海河口区采集的表层沉积物为基础,通过吸附动力学和等温吸附试验,研究了不同粒径、pH和盐度等环境因子对磷吸附解析特征的影响规律.采用连续提取(SEDEX)法对沉积物吸附磷前后样品进行磷赋存形态分级,探讨沉积物对磷相应的吸附机制.结果表明：亚热带海湾入海河口区表层沉积物对磷的吸附动力学过程可用准二级动力学模型描述,等温吸附曲线符合Langmuir-交叉型模型.沉积物对磷的最大吸附量(Qm)范围为0.332～0.864 mg/g,沉积物磷的吸附/解吸平衡质量浓度(EPC₀)在0.076～0.150 mg/L之间.粒径较小的沉积物具有较强的磷吸附能力,海水酸碱度和盐度有利于沉积物磷吸附,吸附后的沉积物中可交换态磷(Ex-P)和铁结合态磷(Fe-P)含量明显增加,沉积物对磷的吸附过程同时存在物理吸附和化学吸附,且以物理吸附为主.研究显示,亚热带海湾表层沉积物较高含量的黏土矿物和高分子量的有机质...     

西维因在活性炭及草木灰上的吸附及解吸特性

在详细表征活性炭(AC)、草木灰(PA)和沉积物(S)表面性质及化学组成的基础上,研究他们对农药西维因的吸附等温线及吸附和解吸动力学特征.结果表明,化学组成类似,孔隙结构不同的碳吸附剂所遵循的吸附机理不同.介孔分布较多的AC吸附机理复杂,介孔分布较少的PA以线性分配作用为主,AC对西维因的吸附量远大于PA,表面积标化饱和吸附量显示,表面积是影响吸附量的关键因素.AC对西维因的解吸量远小于吸附量,与PA的解吸量相当,PA的解吸量与吸附量相近,且解吸动力学数据均能用准一级动力学方程拟合,说明以分配作用黏附于碳吸附剂上的西维因可能又以分配的形式解吸.沉积物(S)中掺混AC和PA后,对西维因的吸附量增加,解吸量降低,证明AC和PA均具有应用于污染沉积物治理的潜力,但复杂的沉积物体系使得吸附并非简单的叠加.     

无机矿质颗粒悬浮物对富营养化水体氨氮的吸附特性

利用蒙脱土、高岭土和太湖沉积物矿质组分3种材料,模拟研究了水体悬浮矿质颗粒物对富营养化水体中氨氮的吸附特性.实验表明,30min内3种材料对氨氮的吸附基本可达到平衡;等温平衡吸附均符合Henry吸附模式,在无机矿质颗粒悬浮物浓度1000mg/L,初始氨氮浓度1.0mg/L,pH=7.00实验条件下,吸附分配系数分别依次为548.30,287.36,191.27L/kg.相同实验条件下,随着pH、盐度和温度的增大或升高,矿质颗粒对氨氮的平衡吸附量均有不同程度的减小趋势,pH的影响较显著.随着悬浮颗粒物浓度在1000mg/L以下范围增大,固相氨氮平衡吸附量显著减小.     

江苏西部湖泊沉积物营养盐赋存形态和释放潜力差异性分析

为了探索湖泊沉积物对上覆水中氮磷营养盐特别是磷(P)浓度的影响,研究了江苏西部10个湖泊沉积物P形态、吸附解吸作用和间隙水、上覆水之间扩散通量.对P形态的分级提取研究表明,各湖泊沉积物中P以无机磷为主,无机磷中生物可利用P占总磷(TP)比例较低.与苏北西部湖泊相比,苏南西部湖泊沉积物中Fe-P含量相对较高.江苏西部湖泊沉积物中氮主要以NH4+-N扩散为主,且大部分湖泊氨由上覆水向沉积物扩散,而洪泽湖、石臼湖和玄武湖NO3--N由沉积物向上覆水扩散.偏酸(pH<4)和偏碱(pH>10)条件下均有利于湖泊沉积物P的释放,除玄武湖外,其他湖泊在偏碱条件下P的释放量大于偏酸条件.沉积物对P吸附量随着温度的升高而增大,通过修正的Langmuir方程对湖泊沉积物磷吸附等温线进行拟合得到最大吸附量(Qm)、Langmuir吸附常数(k)与原有吸附态P(QNAP)参数,结果显示洪泽湖和玄武湖沉积物对P的最大吸附量较小,较易发生内源P释放.     

水体底泥及岸边土壤有机无机复合体对磷吸附特征对比

以长春市新立城水库底泥及岸边土壤为研究对象,利用平衡吸附法研究底泥、土壤及二者有机无机复合体(砂粒、粉粒和粘粒)对磷的吸附热力学和动力学特征,并探讨底泥和土壤各级复合体对磷的吸附贡献,以期探明底泥和土壤对磷的富集规律.结果表明,底泥和土壤对磷的吸附热力学均符合Langmuir方程和Freundlich方程,且底泥对磷的理论最大吸附量约是土壤的3倍.底泥及土壤粘粒复合体对磷的吸附热力学符合Langmuir方程和Freundlich方程,粉粒及砂粒复合体对磷的吸附符合Henry方程.粘粒复合体对磷的吸附量均大于粉粒复合体,而粉粒复合体均大于砂粒复合体.底泥及土壤粘粒复合体对磷的吸附贡献约为60%,粉粒复合体对磷的吸附贡献稍大于砂粒复合体的吸附贡献.底泥、土壤及二者有机无机复合体对磷的吸附动力学符合一级动力学方程、Elovich方程和双常数方程,且均在24 h以内达到吸附平衡.研究结果表明,底泥与岸边土壤对磷的吸附具有相似的规律,且底泥及其复合体对磷的吸附能力均大于土壤,说明若磷素由于地表径流等因素由土壤进入到水体中,底泥对磷会有较强的吸附净化作用,即某种意义上底泥为河流磷素有效的"汇".     

岩溶地下河沉积物对氨氮的等温吸附特征

岩溶含水层是西南地区最重要的含水层之一.含水层的管道系统蕴藏着丰富的沉积物,这些沉积物可能成为污染物运移和转化的载体.以广西柳州市2个典型地下河系统为例,通过室内模拟的方法,研究地下河沉积物对氨氮的吸附特征.沉积物对氨氮的吸附平衡时间都小于2 h,最短的时间不足1 h,沉积物5 h平衡吸附量达到了最大吸附量的71%～9...     

氮在高含沙水向人工浅水湖泊补水期间的变化规律

外来补给水源的水质和作为污染物载体的悬浮颗粒物对人工浅水湖泊的影响备受关注.在2012年4月23～25日东昌湖引黄河水补水期间,从入湖口到出湖口的纵断面5个监测点同步监测流量、泥沙和溶解态氮、颗粒态氮含量,并于23日和26日在整个湖区12个监测点采集水样和底泥样进行不同形态氮含量分析.结果表明,补水导致入湖口附近的流速、悬浮颗粒物含量有明显的上升和回落,但影响范围有限;氮素的空间分布沿入湖湖流方向呈现一定的浓度梯度,入湖口附近水体、悬浮颗粒物和底泥中各形态氮含量比其他湖区高;从入湖口到出湖口的纵断面,补水阶段各种形态氮含量变化幅度依次降低,补水后溶解态和颗粒态总氮含量有不同程度的增加,其中颗粒态总氮增幅较大,受黄河补水影响显著.本次黄河补水氮素以溶解态氮为主,溶解态总氮∶颗粒态总氮=7.3∶1,溶解态氮形态以硝氮为主,颗粒态氮形态以氨氮为主.氨氮受外源补水和悬浮颗粒物吸附沉降影响较大,补水阶段悬浮颗粒物含量与颗粒态氨氮、总氮的相关系数是0.868、0.876,而硝氮受其影响不大.东昌湖底泥氮主要以有机氮形式存在,其输入源是黄河水及泥沙颗粒.     

Experimental and molecular dynamic simulation study of perfluorooctane sulfonate adsorption on soil and sediment components

Soil and sediment play a crucial role in the fate and transport of perfluorooctane sulfonate(PFOS) in the environment. However, the molecular mechanisms of major soil/sediment components on PFOS adsorption remain unclear. This study experimentally isolated three major components in soil/sediment: humin/kerogen, humic/fulvic acid(HA/FA), and inorganic component after removing organics, and explored their contributions to PFOS adsorption using batch adsorption experiments and molecular dynamic simulations. The results suggest that the humin/kerogen component dominated the PFOS adsorption due to its aliphatic features where hydrophobic effect and phase transfer are the primary adsorption mechanism.Compared with the humin/kerogen, the HA/FA component contributed less to the PFOS adsorption because of its hydrophilic and polar characteristics. The electrostatic repulsion between the polar groups of HA/FA and PFOS anions was attributable to the reduced PFOS adsorption. When the soil organic matter was extracted, the inorganic component also plays a non-negligible role because PFOS molecules might form surface complexes on SiO 2surface.The findings obtained in this study illustrate the contribution of organic matters in soils and sediments to PFOS adsorption and provided new perspective to understanding the adsorption process of PFOS on micro-interface in the environment.