Effects of free iron oxyhydrates and soil organic matter on copper sorption-desorption behavior by size fractions of aggregates from two paddy soils

Effects of free iron oxyhydrates (Fed) and soil organic matter (SOM) on copper (Cu2+) sorption-desorption behavior by size fractions of aggregates from two typical paddy soils (Ferric-Accumulic Stagnic Anthrosol (Soil H) and Gleyic Stagnic Anthrosol (Soil W)) were investigated with and without treatment of dithionite-citrate-bicarbonate and of H2O2. The size fractions of aggregates were obtained from the undisturbed bulk topsoil using a low energy ultrasonic dispersion procedure. Experiments of equilibrium sorption and subsequent desorption were conducted at soil water ratio of 1:20, 25℃. For Soil H, Cu2+ sorption capacity of the DCB-treated size fractions was decreased by 5.9% for fine sand fraction, by 40.4% for coarse sand fraction, in comparison to 2.9% for the bulk sample. However, Cu2+ sorption capacities of the H2O2-treated fractions were decreased by over 80% for the coarse sand fraction and by 15% for the clay-sized fraction in comparison to 88% for bulk soil. For Soil W, Cu2+ sorption capacity of the DCB-treated size fraction was decreased by 30% for the coarse sand fraction and by over 75% for silt sand fraction in comparison to 44.5% for the bulk sample. Cu2+ sorption capacities of the H2O2-treated fractions were decreased by only 2.0% for the coarse sand fraction and by 15% for the fine sand fraction in comparison to by 3.4% for bulk soil. However, Cu2+ desorption rates were increased much in H2O2-treated samples by over 80% except the clay-sized fraction (only 9.5%) for Soil H. While removal of SOM with H2O2 tendend to increase desorption rate, DCB- and H2O2-treatments caused decrease in Cu2+ retention capacity of size fractions. Particularly, there hardly remained Cu2+ retention capacity by size fractions from Soil H after H2O2 treatment except for clay-sized fraction. These findings supported again the dominance of the coarse sand fraction in sorption of metals and the preference of absorbed metals bound to SOM in differently stabilized status among the size fractions. Thus, enrichment and turnover of SOM in paddy soils may have great effects on metal retention and chemical mobility in paddy soils.     

开封市幼儿园地表灰尘重金属积累及健康风险

在开封市采集31个幼儿园的地表灰尘样品,用火焰原子吸收分光光度法(F-AAS)分别测定其＞0.25 mm、0.25～0.15 mm、＜0.15 mm和多粒级混合样品的Pb、Zn、Cr、Cu和Ni含量,应用EF法和HI法探讨了灰尘重金属富集特征和针对幼儿的健康风险.结果表明:灰尘Pb、Zn、Ni、Cu和Cr平均含量分别为...     

呼和浩特市不同功能区土壤重金属污染特征及评价

选择呼和浩特市居民区、科教区、城市公园、商业区、道路、工业区和开发区为研究对象,共采集62个样品.通过分析不同功能区土壤重金属含量,采用单因子污染指数法和内梅罗综合污染指数法评价重金属污染程度,主成分分析重金属污染的成因和来源,旨在为防治城市土壤重金属污染提供理论依据.呼和浩特市不同功能区土壤7种重金属的含量表明,其中5种重金属的平均含量均超过内蒙古自治区土壤背景值,重金属Cu和Zn含量分别达到背景值的2.33倍和1.85倍;单因子污染指数评价表明,不同功能区土壤存在不同程度重金属的污染,重金属Cu在商业区呈重度污染.不同重金属元素平均污染程度为:Cu>Zn>Cr>Mn>As>Ni>Pb;内梅罗综合污染指数评价表明,商业区污染最严重,呈重污染程度;其次是道路,污染水平为中度污染;科教区和城市公园污染程度最轻.不同功能区土壤重金属的综合污染指数大小为:商业区(3.03)>城市道路(2.12)>居民区(1.98)>科教区(1.81)>工业区(1.72)>开发区(1.36)>城市公园(1.28);主成分分析表明,呼和浩特市土壤不同重金属来源存在差异,其中Cr、Cu、Mn、Pb和Zn主要来自交通污染源和生活废弃物的堆放,Ni和As目前仍然主要受自然因素控制,来源于自然源.呼和浩特市土壤重金属的污染已经对城市生态系统的健康发展构成了一定程度的威胁.     

EDTA溶液修复重金属污染土壤的效果及金属的形态变化特征

采用0.05mol·L^-1的EDTA作为萃取剂,在一定的萃取条件下,对2种尾矿土壤中重金属进行土壤柱萃取实验,并采用优化的BCR(European Community Bureau of Reference)连续萃取方案对萃取前后的Pb、Zn、Cu和Cd进行形态分析.研究EDTA对4种金属的萃取效率及萃取前后的形态变化特征.结果表明,EDTA能有效的从土壤中萃取该4种金属,萃取效率依次为:Cd>Zn>Cu>Pb;金属的4种形态均能被EDTA萃取;在浅层土壤中,EDTA对酸可提态的金属的萃取效果尤为显著;在深层土壤中,酸可提取态、氧化物结合态、有机结合态和残余态4种形态的金属萃取效果,随着土壤柱深度的增加而降低.     

太湖地区水稻土颗粒中重金属元素的分布及其对环境变化的响应

采用原状土样分离技术，研究了太湖地区几种主要水稻土示同颗粒中重金属元素Pb、Cr、Cd的分布，结果表明这些元素在不同粒径的土壤颗粒中分配迥异，重金属含量在＞0．25mm的粗颗粒和＜0．002mm的细颗粒中较高，且与土壤有机碳有密切的关系；重金属元素主要积累于＞0．25mm的粗颗粒中，Cd的粗颗粒积累比Pb、Cr更强烈，耕层土壤重金属的颗粒分配因土壤种类不同而异，并响应于土壤环境变化，提出以分馏系数表示重金属在土壤颗粒的分配特点。     

不同粒径垃圾焚烧飞灰重金属分布和浸出性质

对烟气净化系统飞灰(以下简称飞灰)按粒径进行分级,研究了飞灰重金属含量、形态分布和浸出毒性随粒径的变化,讨论了不同粒径的飞灰对重金属总量和浸出总量的贡献率.结果表明:飞灰中粒径>154 μm和<30 μm的颗粒较少,粒径为38.5～74 μm的颗粒约占总量的50%.除Ni和Cr外,重金属含量随飞灰粒径的减小呈增加趋势,且主要表现在酸溶态Cd,Zn,Pb,Cu和有机结合态Pb以及晶形氧化铁态Pb,Zn含量的增加.随着飞灰粒径的减小,Cr,Ni,Zn,Hg和Pb的浸出量也呈逐渐增加趋势,其中Zn,Hg和Pb的表现尤为突出.尽管细颗粒上的重金属对飞灰的重金属总量贡献不大,但高浸出率使细颗粒飞灰对重金属浸出总量仍具有较大贡献,尤其是Pb,Zn和Hg,在占飞灰质量8%的粒径<30 μm的飞灰中,富集了约40%的水溶性Pb,Zn和Hg.      

南京市不同功能城区土壤中重金属Cu、Zn、Pb和Cd的污染特征

将南京城市建成区分为矿冶区、开发区、商业区、城市广场、风景区、老居民区等6大功能区,选择采集土壤样本56个,用原子吸收光谱仪选择分析了土壤中重金属元素的全量和活性形态含量.结果表明,南京城市土壤中Pb、Cu、Zn和Cd的总量分别为:117.1±103.7mg·kg^-1,39.86±39.9mg·kg^-1,273.3±131.6mg·kg^-1和1.13±0.7mg·kg^-1.矿冶区、老居民区、商业区、新开发区、城市广场和风景区的内梅罗重金属综合污染指数分别为:5.4、4.9、3.4、1.6、2.4和2.3.矿冶区以Pb、Cd的强度积累为特征,但活性形态的比重较小.而城市中心的居民区和商业区Zn的积累最显著,并且所测定的重金属的醋酸盐浸提态含量明显较高.除了风景区和城市市民广场外,城市中心区的重金属均表现出较明显的表聚性.城市活动区土壤Pb、Cd的强烈积累可能已经对人类健康构成了威胁.     

上海地表灰尘重金属污染的健康风险评价

对上海中心城区文教区、居民区和城市广场等儿童日常活动区域代表样点进行定期采样,共采集48个地表灰尘样品,应用美国EPA人体暴露风险评价方法对地表灰尘重金属进行健康风险评价.结果表明,研究区域地表灰尘重金属污染较为严重,Zn、Pb、Cu和Cd平均值分别为上海市土壤背景值的6~8倍,Cr和Ni超出2~3倍.暴露模型计算表明,重金属慢性每日平均暴露量为手-口接触摄入量＞皮肤吸收量＞吸入空气量,经手-口接触行为直接摄入是儿童地表灰尘暴露风险的主要途径.重金属非致癌风险Pb＞Cr＞Ni＞Cu＞Zn＞Cd,均小于非致癌风险阈值1,对人体不会造成健康危害;致癌重金属致癌风险Cr＞Ni＞Cd,均低于癌症风险阈值,表明不具有致癌风险.     

葫芦岛东北部土壤重金属分布特征及来源解析

选择典型辽宁省工矿型城市葫芦岛,以东北部的龙岗区、连山区和南票区为研究区,基于1：25万土地质量调查获取的重金属数据,分析探讨土壤重金属的分布特征、赋存形态及污染来源.结果发现：研究区表层和深层土壤8项重金属平均含量均高于辽宁省背景值,其中表层土壤Cd、Cu、Pb、Zn、Hg、As空间上呈现出龙港区沿海及内陆局部浓集的特点,Ni、Cr高值区主要分布在下白垩统和中侏罗统火山岩地层区.各重金属富集系数平均值表现为Cd > Hg > Pb > Zn > As > Cu > Cr > Ni,其中,Cd 3.41、Hg 2.93,空间上表现为大面积强烈富集.土壤中Cd主要以离子交换态为主,占全量的54.38%,生态风险最高.土壤剖面中Cd、Pb、Hg、Zn总体呈现出"表聚性"特征,而Cu、As、Cr、Ni呈现出"平稳性"特征,且不同成土母质对重金属具有明显的控制.各重金属单项污染指数平均值表现为Cd > Zn > Cu > Pb > Cr > Ni > As > Hg,其中Cd污染水平较高.来源分析显示,Zn、Cu、Cd、As、Pb主要受工业、交通、生活、采矿等人类活动的综合影响,Cr、Ni主要受地质背景控制,而Hg更多来源于煤炭燃烧.     

城市功能对贵阳市城区土壤重金属分布的影响

将贵阳市城区土壤按照不同功能区取样分析,研究贵阳市城区多种土地利用功能下土壤重金属累积(污染)程度及分异特征。结果表明:贵阳市城区校园土壤As(21.8mg/kg)、Ni(47.1mg/kg)和Pb(139mg/kg)含量最高,工业区土壤Cd(1.48mg/kg)和Zn(314mg/kg)含量最高,垃圾中转站土壤Cu(115mg/kg)含量最高,工业区、学校、垃圾中转站和交通十字路口土壤重金属累积较重,并已达到轻度污染,住宅、公园和广场土壤重金属累积程度较轻,处于清洁水平。工业区土壤主要污染金属为Cd、Zn和Pb,学校、交通路口土壤主要污染元素是Pb和Cd,垃圾中转站土壤主要污染元素是Cd和Zn。贵阳市城区土壤Cd、Zn和Pb受人类活动影响较大,其中土地利用功能导致贵阳市城区土壤Pb的分异程度最大。     

某电镀厂附近农田土壤中的重金属形态研究

通过连续提取法对电镀废水污染区和对照区农田土壤中的重金属元素Cu、Cr、Ni、Pb和Mn形态进行了研究.结果显示,污染区土壤中多种形态的Cu、Cr和Ni含量都显著高于对照区,尤其以它们的有机结合态差异最为显著.污染区较对照区土壤中Mn的总量虽无显著差异,但可交换态Mn的含量显著增加(分别为98.68mg/kg和40.75mg/kg).污染区与对照区土壤中的Pb的交换态、碳酸盐结合态、Fe-Mn氧化物结合态、有机结合态和残留态均无显著差异.电镀废水的污染使得农田土壤中Cu、Cr和Ni含量和生物有效性显著升高,Mn的化学形态改变,移动性和生物有效性增加.     

紫色水稻土颗粒有机质对重金属的富集特征

在重庆合川区和铜梁区随机采集了20个紫色水稻土,将其分成颗粒有机质(0.053~2 mm,POM)、砂粒(0.053~2mm)和细土(0.053 mm)这3个组分,通过比较不同组分的有机碳及重金属(Cu、Zn、Pb、Cd)含量和分布状况,研究了紫色水稻土中POM对重金属的富集特征及其与土壤理化性质如pH、CEC、黏粒和土壤有机碳(SOC)等的关系.结果表明,采样区紫色水稻土的POM含量范围为7.31~44.76 g·kg~(-1),平均值为19.20 g·kg~(-1),有机碳含量为96.61~263.17 g·kg~(-1),平均值为151.34 g·kg~(-1),显著高于原土及其他组分,对土壤有机碳的贡献率为8.63%~48.62%,代表了一大部分土壤有机碳库.POM中的Cu、Zn、Pb和Cd平均富集系数分别为3.35、1.14、2.88和2.14,显著高于其他组分,表现出一定的富集作用,对上述重金属的贡献率分别为6.02%、2.22%、5.24%和3.21%,POM对Cu、Pb的富集能力和贡献率均显著大于Zn和Cd.相关分析结果表明,POM含量与SOC、pH、CEC、黏粒(0.002 mm)呈显著或极显著正相关,SOC是主要因素.POM-C含量与总量分别与黏粒含量、SOC呈显著相关.POM中重金属总量与SOC、pH、POM-C总量呈显著或极显著正相关,SOC是最关键因子;与其他重金属相比,Zn在POM中的总量与土壤性质的回归系数最高,关系最为密切.     

宿州市街尘重金属的粒径分布特征及污染评价

在宿州市不同功能区采集23个街尘样品,利用X-Ray荧光光谱法测定了样品中重金属Cu、Zn、Pb、Mn、Cr、V的含量,分析了街尘重金属的粒径分布特征,并利用地累积指数法对其污染状况进行了评价。结果表明:(1)宿州市街尘中细颗粒质量比重较高,在<75μm、75～150μm、150～250μm、250～500μm四个粒径段的街尘质量比例分别为39.73%、27.52%、22.57%和10.18%;(2)街尘中各重金属元素的含量最大值均出现在<75μm和75～150μm粒径范围内,说明重金属易在细颗粒中富集;(3)各重金属元素在<75μm粒径范围内的赋存比例均高于其他3个粒径级别,达40%左右;(4)随着街尘粒径的由粗到细,其重金属污染程度从无污染到轻度污染,各重金属元素的污染程度依次为:Zn>Pb>Cr>Cu>V>Mn。     

芘在土壤不同粒径组分中的形态分布

以芘为PAHs代表物,采用土壤粒径分级和PAHs连续提取方法,研究了老化4周污染黄棕壤中芘在不同粒径组分中的形态分布.结果表明,供试土壤中芘主要以有机溶剂提取态和可脱附态存在,结合态残留量所占比例甚小;细砂粒、粉粒、粗黏粒和细黏粒中芘残留占原土总残留的比例分别为6.00%、4.66%、34.68%和40.88%.各粒径组分中各形态芘含量大小顺序为有机溶剂提取态>可脱附态>结合态,有机溶剂提取态和可脱附态是各粒径组分中芘残留的主要存在形态(占比98.82%以上),芘结合态残留量占比<1.18%.土壤中黏粒(包括细黏粒和粗黏粒)是芘可脱附态、有机溶剂提取态、结合态和可提取态残留储存的主要粒径组分.     

杭州市城郊土壤重金属含量和形态的研究

研究了杭州市城郊文教居民区、风景旅游区、市郊农业区、市内商业区和市郊工业区等5种土地利用背景下的32个土样中8个重金属元素（Cd、Co、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn、Mn）的含量和形态。结果表明，杭州市城郊土壤已受重金属的明显污染，其中以Pb的污染最为严重。污染程度为：市郊工业区＞市内商业区＞风景旅游区＞文教居民区＞市郊农业区。用连续提取方法对重金属分级表明，Cd、Co、Cr和Ni主要以残余态为主，平均占总量的60％以上，而Cu、Pb、Zn和Mn主要以酸可提取态、氧化物结合态和有机结合态存在，有较大的释放潜力和生物有效性。     

宝鸡市长青镇冶炼厂周围土壤重金属污染与健康风险评估

以宝鸡市长青镇冶炼厂周围土壤为研究对象,分析了Pb、Zn、Cr和Cu的含量,评估了其健康风险,对污染源进行解析。研究结果表明:Pb、Zn、Cr和Cu的含量均高于背景值,且从表层向下浓度逐渐降低;均处于中污染-重污染以内,污染顺序为:Pb≥Cr≥Zn>Cu;儿童日暴露量、单因子非致癌健康风险和总非致癌健康风险均大于成人,成人和儿童的日暴露量和非致癌健康风险顺序为经口摄入>皮肤接触吸收>呼吸吸入,均不存在非致癌健康风险和总风险;Cr对儿童经呼吸暴露的致癌健康风险大于成人,且均不可能造成致癌健康影响;源解析显示Pb、Cr和Cu具有相同的污染源,而Zn有不同的污染源。     

滇池典型湖区沉积物粒径与重金属分布特征

对滇池3个代表性湖区(草海、湖心区、外海南部)表层(0~10cm)沉积物的粒径组成进行了分析,测试了不同粒径沉积物的主要理化性质和Cu、Cr、Ni、Zn、Pb、Fe、Mn、Cd等8种重金属的质量分数,并对滇池沉积物中重金属质量分数的粒径效应作了校正. 结果表明:滇池表层沉积物粒径主要分布在<250μm的范围内;粉砂(4~<63μm)所占比例最大,平均达到60%;黏土(<4μm)次之,平均占19%. 随着粒径的减小,大部分重金属质量分数在不同粒径的沉积物中呈增加趋势. 重金属在细粒径(<63μm) 沉积物中所占比例平均达79%,显著高于其他粒径(63~<125、125~<250μm). Cr、Cd、Cu、Pb、Zn和Ni具有相似的富集特性,其质量分数高值均出现在粒径为4~<63μm的沉积物中,该粒径沉积物中6种重金属的质量分数分别为土壤背景值的2.04、9.77、4.35、5.11、3.47和4.60倍;而w(Fe)和w(Mn)在各粒径沉积物中无明显差异. 黏土校正结果与不同粒径沉积物黏土校正的理论计算值相差不大. 黏土校正与参比元素校正都适合校正滇池不同粒径沉积物的重金属质量分数.      

贵阳市不同粒级地表灰尘中As、Ni水平及权重

根据贵阳市城区土地利用的情况,在不同功能区地表采集灰尘样品,分析As、Ni含量及变异规律。结果表明:贵阳市地表灰尘As、Ni含量分别为17.4mg/kg和50.0mg/kg。工业区地表灰尘中As、Ni含量最高,商贸区和校园等区域As、Ni水平较低。贵阳市地表灰尘中不同颗粒物的质量百分比大小为细颗粒(<105μm)>中等颗粒(105～250μm)>粗颗粒(250～425μm)。As在不同粒径灰尘中含量差别不大,Ni在不同粒径灰尘中含量随粒径增加而降低。细颗粒对灰尘As、Ni的贡献分别为42%和47%。除垃圾站外,贵阳市各功能区地表灰尘不同粒径颗粒物百分比随粒径增大而减小,其中交通区地表灰尘细颗粒所占比例最大。垃圾站地表灰尘中不同粒径颗粒百分比则随粒径增大而增大,As、Ni在垃圾站地表灰尘中颗粒物贡献为中等颗粒>粗颗粒>细颗粒,其余功能区不同粒径颗粒物的贡献基本为细颗粒大于粗颗粒。     

南京市大气沉降中重金属特征及对土壤环境的影响

为明确城市大气重金属沉降对土壤环境的影响,在对南京市6个典型城市功能区连续4a大气(干、湿)沉降中重金属(Cu、Zn、Pb、Cr、Ni)含量、通量、时空变异等方面研究的基础上,结合不同功能区表土重金属含量与土壤剖面206Pb/207Pb特征,分析其在城市土壤的累积特征.研究显示,Cu、Zn和Pb在大气沉降中强烈富集,其中又以Cu和Pb为潜在生态危害的关键元素.大气沉降导致除在相对未受城市人为活动影响的风景区外各功能区表土重金属均有明显富集,这种富集受大气沉降重金属含量和沉降量的共同影响.土壤累积模式预测钢铁工业区表土受大气重金属沉降影响的长期累积增量最大,以Zn和Pb最明显.钢铁工业区土壤剖面Pb含量和同位素特征显示表层20cm土体受大气沉降影响明显,206Pb/207Pb二元模型与预测模式对定量大气Pb沉降的土壤影响结果较一致,表明土壤中某些重金属的累积与大气沉降密切相关.     

宝鸡城市土壤重金属生物活性与环境风险

在野外调查与前期研究的基础上,根据一点多样混合采样法收集宝鸡市工业区土壤分析样品50个,采用Tessier连续形态分析法对城市土壤重金属Pb、Zn、Cd、Cr、Cu、Sb形态进行分级并使用ICP-OES对其各形态含量进行测定.在对6种重金属活性系数(MF)、迁移系数(MJ)、综合潜在生态风险指数(RI)及人群健康风险研究的基础上,对重金属地球化学形态分布、迁移能力、生物活性与环境风险进行了探讨.结果表明,宝鸡工业区城市土壤重金属Zn、Cd、Cr、Cu、Sb形态均以残渣态为主,而Pb主要以铁锰氧化物结合态为主;在各形态含量所占百分比中,重金属Cr可交换态含量最低.化学形态分析结果显示,6种重金属整体迁移的顺序为:Pb(77.60%)Zn(47.36%)Cu(35.86%)Cd(30.91%)Sb(16.46%)Cr(11.31%);土壤Pb(MF=35.77%)的生物活性最强,Cd(MJ=0.091)的迁移能力最大.城市土壤重金属Cd和Cr对儿童和成人的致癌风险处于中低等水平,但Cr对儿童将产生较大的非致癌风险.而重金属Pb对儿童和成人均产生非常明显的非致癌风险和中等程度的致癌风险,可见,重金属Pb是宝鸡市城市土壤最主要的环境污染物与健康风险因子.重金属Pb、Zn、Cd、Cr、Cu、Sb工业排放与化石燃料燃烧的来源和城市儿童高铅血症的检出率说明宝鸡工业区重金属的干湿尘降污染应该引起高度重视.