电子垃圾拆解区土壤-水稻系统重金属分布特征及健康风险评价

选取广东省贵屿镇为研究区域,测定土壤中15种金属(As、Be、Cd、Co、Cr、Cu、Hg、Li、Mn、Ni、Sb、Sn、Pb、V和Zn)的含量,并确定研究区域大米中重金属(As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn)的含量;运用多元统计分析法和人体健康风险评价模型研究土壤-水稻系统重金属分布特征和健康风险.结果表明,电子垃圾拆解区周边表层土壤中Hg、Sb、Sn具有明显的积累效应,Cd、Hg的平均含量超过了《土壤环境质量标准》(GB 156182-1995)Ⅱ级标准限值,贵屿镇相较于陈店镇、司马浦镇污染较严重.多元统计分析表明,Cu、Sb、Ni、Zn、Sn、Pb、Hg来源于周边电子垃圾拆解活动,Cd、Be来源于其他人为污染源,V、Li、Cr、Co、As、Mn来源于自然源.土壤-水稻系统重金属迁移积累于稻米中的重金属评价富集量符合国家食品卫生标准,富集能力CdZnCuNiAsCrHgPb.土壤重金属健康风险评估结果显示儿童更易受到重金属污染威胁,经手-口摄入是土壤暴露风险的主要途径,且各镇土壤重金属的非致癌风险和致癌风险均在可接受范围.贵屿镇通过摄取稻米途径所引起健康风险主要来自As、Cr、Cu、Ni元素.     

电子垃圾拆解工人的肝功能和肾功能健康状况及影响因素分析:以清远市龙塘镇为例

高浓度水平的重金属、持久性有机污染物(POPs)等的环境暴露对电子垃圾拆解工人健康的影响,近年来已引起了人们的广泛关注.以电子垃圾拆解工人的肝功能和肾功能健康状况为研究对象,通过比较电子垃圾拆解工人和对照组人群血液中肝功能和肾功能指标的情况,同时结合性别、年龄、职业暴露时间等因素的相关分析,分析电子垃圾拆解工人肝、肾功能的健康状况及影响因素,研究肝肾功能指标对环境污染物造成健康损害的敏感程度.结果表明,广东清远龙塘镇电子垃圾拆解工人肝功能指标谷草转氨酶/谷丙转氨酶(AST/ALT)及直接胆红素(DBIL)显著低于对照组,但肝功能与肾功能的异常率与对照组均无显著差异;男性工人肝功能、肾功能指标的异常率较女性工人高;电子垃圾拆解工人肝功能指标AST/ALT和肾功能指标尿素氮(BUN)与年龄呈正相关,肌酐(CREA)指标与电子垃圾拆解从业时间呈正相关;肝功能ALT、AST/ALT指标及肾功能BUN、CREA指标作为评价有机污染物造成的肝、肾功能损伤具有较好敏感性,肝功能DBIL指标作为评价多种污染物共同作用造成的肝功能损伤具有较好敏感性.     

螯合剂-大白菜修复电子垃圾拆解场地土壤中锌与磷酸酶活性的研究

采用盆栽培养试验研究了在螯合剂作用下,大白菜对电子垃圾拆解场地重金属污染土壤中锌(Zn)的修复,以及不同螯合剂对土壤中Zn形态和磷酸酶活性的影响。结果表明:随着螯合剂EDTA、草酸和EDDS浓度的增大,其对土壤中Zn的去除率大小表现为EDDSEDTA草酸;当螯合剂为EDDS且浓度为5mmol/kg时,土壤中Zn的去除率达到最大值66.97%,但由于EDDS浓度升高后会导致植物死亡,因此EDDS的最佳浓度应为3mmol/kg;当螯合剂为EDTA且浓度为3.11mmol/kg时,土壤中磷酸酶活性达到最大,是原始土壤的2.173倍;在草酸、EDTA和EDDS 3种螯合剂作用下,与原始土壤相比土壤中可交换态Zn的含量明显增大,其他形态Zn的含量均有不同程度的降低,而且螯合剂EDDS对土壤中Zn形态的影响较其他螯合剂显著。     

电子垃圾拆解区土壤-农作物系统中镉元素的空间分布特征及其风险评价

随着电子垃圾的与日俱增,电子垃圾拆解活动导致的土壤重金属污染受到众多研究者的关注.为了探究电子垃圾拆解区周边土壤-农作物系统中镉的污染状况和空间分布特征,本研究采集了171对土壤和农作物样品进行系统解析.结果表明,根茎类、叶菜类、茄果类和水果类农作物土壤中镉含量分别为（1.292±0.647）、（1.010±0.201）、（0.921±0.125）和（0.861±0.135） mg·kg^-1,均值分别是浙江省土壤镉含量背景值的10.0、7.8、7.1和6.3倍,是农用地土壤污染风险筛选值的4.31、3.4、3.07和2.72倍,说明镉在土壤中累积明显.而农作物只有少部分超过食品安全限值,而且不同种类农作物对镉的富集能力的大小顺序为：叶菜类 > 根茎类 > 茄果类 > 水果类.单因子污染指数和潜在生态风险评价结果显示,研究区土壤镉污染严重且有高度的潜在生态风险.健康评价模型发现,手-口摄入重金属是造成当地居民健康风险的主要途径,而且重金属镉暴露对儿童造成的健康风险高于成人,但是该地区单一重金属镉污染暂时不会威胁到当地居民的身体健康.Moran''s I指数以及克里格插值结果揭示了镉具有显著的空间自相关性,存在明显的空间分布格局和局部空间聚集现象,且高值主要集中在电子垃圾拆解区周围,与电子垃圾拆解活动存在显著相关性.     

环境材料对污染土壤中Pb、Cd和As的吸附解吸研究

通过模拟实验考察了环境材料沸石(FS)和蛇纹石(SS)在不同pH值下对土壤Pb、Cd、As的吸附与解吸结果,探索环境材料对土壤重金属的固化效果。结果表明:对于Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)污染土壤,土壤吸附量随pH升高而增加;在酸性条件下,SS促进土壤对Pb(Ⅱ)的吸附;在碱性条件下,FS促进土壤对Cd(Ⅱ)的吸附;同时SS与FS使土壤对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的解吸量大幅度降低。SS促进土壤对AsO-2的吸附,但该吸附量与pH变化无关;SS对AsO-2的解吸量影响不大,且该解吸量随pH升高而升高。SEM分析可知,FS与SS吸附重金属后形态变化显著。可见所用的环境材料对重金属Pb、Cd、As有明显的固化作用。     

浸取方式对废物水泥窑共处置产品中Pb,Cd和Ni浸出的影响

模拟煅烧试验制取含Pb,Cd和Ni的水泥熟料,并将其制成混凝土样品,通过水槽浸出试验研究间歇浸取方式对混凝土中Pb,Cd和Ni释放的影响. 结果表明:间歇碳化保存处理浸出液的pH为9.5～10.4,低于连续浸取处理浸出液的pH(10.3～11.0),而间歇自然保存处理的浸出液pH则与连续浸取处理浸出液的pH相近;间歇浸取过程的碳酸化作用增加了混凝土中Pb和Cd的释放,表现为间歇浸取碳化保存处理的累积浸出量最大(Pb和Cd分别为686和332 mg/m2),连续浸取处理的累积浸出量最低(Pb和Cd分别为480和203 mg/m2);间歇处理对Ni的释放影响与Pb和Cd的不同,连续浸取处理的累积浸出量最大,为155 mg/m2,而间歇碳化保存处理的累积浸出量(85 mg/m2)最小.      

城市污泥及蚓粪施用对生菜和土壤中重金属(Cr、Pb和Cd)积累的影响

利用盆栽试验研究了不同配比的城市生活污泥和蚓粪(污泥或蚓粪在混配土壤中的质量分数为10%、20%和30%(以干重计))施用于土壤后,对生菜和土壤中Cr、Pb和Cd三种重金属元素积累的影响,以期为污泥蚓粪的农用提供依据及指导。试验结果表明:无论何种比例的污泥和蚓粪,重金属Cr和Cd在生菜体内的含量均低于国家标准限值,而重金属Pb在生菜体内的含量均不同程度地高于国家标准限值,生菜体内的重金属含量从大到小依次为Pb>Cr>Cd。研究发现,无论施用污泥和蚓粪,大多数情况下重金属在生菜体内的含量以10%施用量处理组最高。20%配比的处理种植并收获生菜后,土壤重金属的含量显著低于10%和30%处理组土壤。     

不同含磷物质对重金属污染土壤-水稻系统中重金属迁移的影响

通过水稻盆栽试验研究磷酸氢二钠(DSP)和羟基磷灰石(HAP)对污染土壤中重金属(Pb、Cd、Zn)向水稻迁移的影响.结果表明,①DSP和HAP都显著提高了土壤pH值和有效磷含量(p0.05),降低了土壤中Pb、Cd、Zn交换态含量,且HAP降低重金属交换态的效果较DSP好.水稻地上部分重金属含量与土壤中重金属交换态含量呈明显正相关关系,说明DSP和HAP通过降低土壤中重金属交换态含量从而达到减少重金属向水稻中迁移的目的.②DSP和HAP明显降低了水稻各器官Pb、Cd的含量,同时使水稻根、壳、糙米中Zn含量降低,但增加了茎叶中Zn的含量.与对照相比,DSP和HAP分别使糙米中Pb、Cd、Zn最大降低了48.72%、22.22%、25.35%和62.82%、66.67%、39.88%,但是糙米中Pb、Cd含量仍未达到食品卫生标准限值(GB2762—2012).③DSP和HAP处理都使水稻根干重逐渐减少,使茎叶、壳、糙米干重先增加后降低,在0.12 g·kg-1时使水稻糙米产量最大.综上,DSP和HAP都能有效控制土壤中Pb、Cd、Zn向水稻中迁移,且HAP效果比DSP好,但磷添加量不宜过高.     

流化床焚烧失流过程中温度对固相中重金属(Pb、Cr和Cd)分布特征的影响

利用实验室自制的流化床,模拟城市固体废物研究温度对流化床粘结失流及重金属污染物在固相分布的影响。同时,利用热力学平衡模型辅证重金属在固相中的存在形态,以及利用扫描电镜鉴定了粘结体微观结构。实验结果表明:当碱金属存在时,温度越高,流化床粘结失流时间越短,粘结现象越明显。未发生粘结失流现象时,有无添加碱金属对重金属在固相中的分布相差不大;而当发生粘结现象时,重金属在粘结体中的浓度急剧上升,这是由于碱金属Na形成的低熔点物质,将重金属氧化物包覆在粘结体内或者重金属与碱金属发生化学反应。随着温度的升高,由于挥发的原因,重金属在固相中浓度降低。研究结果将有利于研究粘结控制的诱发因素,及其过程中重金属的迁移转化规律。     

磷对铅、锌和镉在土壤固相-液相-植物系统中迁移转化的影响

在盆栽条件下,以磷酸二氢钾作为磷（P）添加剂,以空心菜为指示植物,借助模型Visual MINTEQ 研究了P对污染土壤中铅（Pb）、锌（Zn）和镉（Cd）在土壤固相-液相之间以及土壤-根系-地上部的迁移累积的影响.实验设了6个P剂量水平：0（CK）、 0.18（P0.18）、 0.36 （P0.36）、 0.72（P0.72）、 1.08（P1.08）、 1.44（P1.44）,P剂量水平是按照P/Pb物质量的比例（mol/mol）为基础而设计的.结果表明,与对照相比,添加P处理污染土壤后,显著（p<0.05）降低了空心菜地上部吸收的重金属Pb、Zn和Cd的含量,降低幅度分别为53％～92％、 35％～71％和59％～86％,降低了根系吸收累积重金属Pb的含量,增加了根系吸收的Zn的含量,但对Cd吸收量无显著影响.增加P的剂量水平,根系向地上部转运的Pb、Zn和Cd的量的呈指数级下降趋势.地上部吸收的各元素的相关分析结果表明,元素Pb 与元素Zn、Cd是显著正相关关系,其中相关系数最高的是Pb 与Zn（R＝0.993,p<0.01）,其次是Pb与Cd（R＝0.986,p<0.01）.说明Pb 与Zn、Cd在空心菜从根系到地上部分转运的过程中是协作关系.添加P后,提高了土壤pH,从而降低了土壤水溶性Cd的含量,Zn变化不显著,增加了土壤水溶性总Pb含量.平衡液中Pb的主要存在形态是PbHPO₄、PbOH⁺、PbH₂PO⁺₄等3种络合形态.结果还表明,根系吸收Pb的量与土壤水溶性Pb含量具有显著的负相关关系,相关系数-0.872（p<0.05）.P处理降低了土壤水溶性Zn、Cd的含量,却促进了根系吸收,这是Zn、Cd与Pb的不同之处.P具有显著降低复合污染土壤中Pb、Zn和Cd植物毒性的作用.     

硫酸亚铁和硝酸铁施用对根际土壤-水稻系统中镉运移的影响

我国稻田镉（Cd）污染治理刻不容缓.氮（N）、硫（S）和铁（Fe）的生物地球化学循环,以及Fe-N和Fe-S循环耦合体系,都与土壤-水稻系统中Cd运移密切相关.以N、S和Fe对水稻生长的营养供给为切入点,研发抑制稻米Cd累积的营养型阻控技术及产品,势必能为稻田Cd污染治理提供新的解决途径.本文在前期研究成果的基础上开展根际袋-盆栽试验,分析硫酸亚铁（FeSO₄）和硝酸铁［Fe（NO₃）₃］处理条件下根际土壤中Cd活性变化与水稻体内Cd转运规律,探索糙米Cd累积的影响因素及制约机制.结果表明,FeSO₄和Fe（NO₃）₃处理都显著减小了根际土壤中有效态Cd（NH₄Ac-Cd）含量,且前者减小的幅度（55.6%）小于后者（76.0%）;FeSO₄和Fe（NO₃）₃处理都明显改变了水稻体内Cd分布特征,但前者增大了糙米Cd含量（0.6mg ·kg^-1）,而后者却减小了糙米Cd含量（0.1mg ·kg^-1）.根表铁膜对Cd的吸附或与Cd共沉淀、水稻根、茎和叶对Cd的累积量增大以及根、茎和结节对Cd的转运能力增强,是导致FeSO₄处理中糙米Cd含量增大的重要原因;Fe（NO₃）₃处理中糙米Cd含量减小,则可归结为无定形铁矿物对Cd的吸附或与Cd共沉淀、铁硫化物与Cd共沉淀、茎和结节对Cd的累积量减小以及根、叶和结节对Cd的转运能力减弱.本研究成果将为后期营养型阻控产品及施用技术研发提供科学依据,并为我国稻田Cd污染治理提供重要参考.