改良剂对土壤Sb赋存形态和生物可给性的影响

采用室内土壤培养法研究不同改良剂(骨炭、生物调理剂、沸石、石灰、油菜秸秆、生物炭、堆肥和赤泥)对土壤Sb化学形态转化和生物可给性的影响.结果表明,除堆肥处理外,添加5%的其他7种改良剂均显著地提高了土壤的p H值,其中石灰处理p H最为明显.BCR分级提取表明,土壤Sb主要以残渣态形式存在.添加生石灰、骨炭和生物调理剂显著地提高了土壤Sb的移动性,而添加赤泥、生物炭和堆肥却显著地降低了土壤Sb的移动性.添加不同的改良剂对土壤Sb的生物可给性也有影响,但是受不同培养时间影响较大.培养2个月后,添加5%的堆肥、5%赤泥和5%生物炭处理导致土壤Sb的生物可给性含量分别比对照降低38%、23%和20%;而添加5%的石灰、5%油菜秸秆和5%的生物调理剂处理导致土壤Sb的生物可给性含量分别比对照提高1.07倍、1.06倍和1.11倍.堆肥、赤泥和生物炭是钝化Sb污染土壤的潜力材料.     

土壤重金属化学形态的生物可利用性评价

重金属化学形态是近年来土壤化学、植物营养和环境科学研究领域的一个热点和难点,利用重金属的化学形态分布和含量变化来评价重金属的生物可利用性,有利于全面研究重金属的危害性和治理重金属污染土壤。结果表明,水溶态和交换态的重金属易被生物吸收利用,而残留态重金属一般不被生物利用,其它形态如碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态和有机物结合态的生物可利用性主要取决于外界环境的变化。     

Effect of acid rain on the fractionation of heavy metals and major elements in contaminated soils

Acid rain is a serious environmental problem worldwide. In the present study, we investigated the effect of acid rain (1:1 equivalent basis H₂SO₄:HNO₃) at pH values of 2.0, 4.0 and 7.0 on the fractionation of heavy metals (Cd, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb and Zn) and major elements (K, Na, Ca, and Mg) in contaminated calcareous soils over a 2084 h period. Heavy metals and major elements in soil samples were fractionated before and after 2084 h kinetic release using a sequential extraction procedure. Before kinetic studies the predominant fractions of K, Na, Ca, Mg, Cd and Ni were mainly associated with carbonate fraction (CARB), whereas Fe, Mn and Zn were associated with the Fe–Mn oxide fraction (Fe–Mn oxide). The highest percentage of Pb and Cu were found in the exchangeable (EXC) and organic matter (OM) fractions, respectively. After kinetic study using different simulated acid rain solutions, the major fractions of heavy metals (expect of Cu) and Na was the same as before release. Upon the application of different acid rain solutions, K and Mg were found dominantly in Fe–Mn oxide fraction, whereas Ca was in the EXC fraction. The results provide valuable information regarding metal mobility and indicated that speciation of metals (Cu and Zn) and major elements in contaminated calcareous soils can be affected by acid rain.     

Effects of rape straw and red mud on extractability and bioavailability of cadmium in a calcareous soil

Screening of cost-effective soil amendments is important to develop “in situ” remediation techniques for cadmium (Cd) contaminated soils. In this study, different soil amendments, including red mud, a by-product of the alumina industry, and acid-treated, nano-treated by nano-particle milling, nano and acid-treated red muds, zeolite, corn straw, and rape straw, were evaluated to immobilize Cd in two added levels (2 and 5 mg Cd·kg^-1 soil) in a calcareous soil by single and sequential extractions and by cucumber (Cucumis sativus L.) pot experiments. Results indicated that cruciferous rape straw significantly decreased the concentrations of water soluble, extractable Cd in soils, and Cd in cucumber plants, and it was more effective than gramineous corn straw. Also, red mud generally decreased the extractability and bioavailability of Cd added to calcareous soils more effectively than zeolite. Furthermore, the efficiency of red mud could be increased by the treatment of nano-particle milling due to the increase in specific surface area of red mud. It is potential to use rape straw and red mud as soil amendments to develop a cost-effective and efficient “in situ” remediation technology for Cd mildly contaminated calcareous soils.     

土壤铜铅锌复合污染对水稻的生态效应

采用４水平３因子正交试验设计，通过盆栽试验，用添加法研究了铜、铅、锌及其复合污染的红壤性水稻土对水稻生长、产量、品质的综合影响。结果表明，当土壤受铜、铅、锌单一污染时，三元素对水稻的危害作用依次为锌＞铜＞铅；当土壤中铜、铅、锌都存在时，三元素之间具有协同危害作用，其危害作用依次为铜－铅＞铅－锌＞铜－锌。为使生态环境中食物链不受污染，提出了铜、铅、锌复合污染情况下红壤性水稻土中铜、铅、锌的临界限值为５３、３０５和１６５ｍｇ／ｋｇ。     

改性天然磷灰石促进Pb/Zn复合污染土壤的稳定化修复

采用草酸和柠檬酸分别与天然磷灰石共培养以对其改性,并将改性磷灰石用于Pb/Zn复合污染土壤的稳定化修复,借助XRD、FTIR等仪器方法表征改性磷灰石的物相组成及其P结合形态的转变,采用TCLP方法评价改性天然磷灰石对土壤重金属的修复效果.研究表明,草酸改性磷灰石诱导了草酸钙生成,并且32.4%的P由稳定形态转化为水溶态,而柠檬酸改性未能使磷灰石主要成分发生显著变化,仅有0.28%的P转化为水溶态P.与天然磷灰石相比,改性磷灰石提高了对Pb和Zn的稳定性.草酸改性磷灰石可同时有效地稳定土壤中的Pb和Zn,稳定化效率分别为68%—100%和64%—73%,其固定机制主要是形成难溶的磷酸盐沉淀;柠檬酸改性磷灰石对Pb和Zn的稳定化效率分别为20%和62%—69%,对Pb和Zn的稳定性主要是通过吸附作用.总之,草酸改性磷灰石对Pb和Zn的稳定化优于柠檬酸改性磷灰石,是一种高效经济的土壤重金属稳定化修复材料.     

赤子爱胜蚓(Eisenia foetida)对三种土壤Zn、Pb有效态含量的影响

以褐土(Cinnamonsoil)、潮棕壤(Aquicbrownsoil)和酸性棕壤(Acidbrownsoil)为供试土壤,通过培养实验,研究了土壤中重金属Zn、Pb对赤子爱胜蚓(Eiseniafoetida)生长率的影响,赤子爱胜蚓(Eiseniafoetida)对不同土壤中有效态Zn、Pb含量的影响,并与野生环境中生长的灰暗异唇蚓(Allolobaphoracaliginosa)进行比较。结果表明:重金属的污染明显抑制了赤子爱胜蚓的生长;赤子爱胜蚓可以显著提高潮棕壤中DTPA-Pb的含量,对DTPA-Zn的含量影响不大;加赤子爱胜蚓,褐土中DTPA-Zn和Pb的含量显著高于加灰暗异唇蚓,潮棕壤中DTPA-Zn的含量和酸性棕壤中大DTPA-Pb的含量则相反。     

钙锌钾共存对赤红壤镉吸附的影响

采用等温平衡法,测定了钙、钾、锌单一或两两共存下赤红壤镉的吸附量,并应用Freundlich方程log[Cs]=logKf nlog[Ce]分析了土壤镉的吸附特征。结果表明,与钠离子相比,Zn2 ,Ca2 ,K 共存均使赤红壤吸附镉的能力减弱,三种离子对分配系数Kf值的影响程度(设符号为y)的次序为y(Zn2 )y(钙钾)。锌与钙、钾两两共存时,锌对降低赤红壤镉的吸附能力具有决定作用。     

土壤中金属的生物可给性及其动态变化的研究

土壤中金属的生物可给性常应用于人体健康风险评价,如能准确地判定土壤中金属在胃肠阶段不同时间的溶出动态,研究者就可以更好地分析其对人体的健康风险。本文采集5种不同地区的重金属污染的土壤,利用改进的PBET方法,分别在胃阶段的20、40、60、80 min以及小肠阶段的1、2、3、4、5 h时取样并分析,探究土壤中8种金属元素（As、Al、Cd、Cr、Fe、Mn、Ni、Pb）的生物可给性和溶出动态,探讨造成金属溶出动态变化的影响因素,对其溶出机理进行初步探究。研究结果表明,Fe、Al的生物可给性较低,并且在胃肠阶段差异较小。与胃阶段相比,土壤中Pb、Cd的生物可给性在小肠阶段明显降低,而As、Mn、Cr、Ni的生物可给性在小肠阶段均升高。升幅最大的两个元素是Ni、Cr,其小肠阶段的平均生物可给性分别升高61.4%、29.9%。在溶出量随时间变化方面,在胃阶段,假定1 h时溶出率为100%。20 min时,土壤中Fe、Ni的平均溶出率较低,分别为59.3%、56.8%,其他6种金属元素的平均溶出率在71.2%~79.5%。As、Cd、Pb的溶出速率是先快后慢,Cr和Ni的溶出速率是先慢后快,而Fe、Mn、Al的溶出速率基本保持不变。在小肠阶段,假定4 h时溶出率为100%。Al、As、Cd、Mn的溶出率基本不变。1 h时,土壤中Cr（土壤A除外）、Ni的平均溶出率最低,分别为31.5%、32.7%,而5 h时,Fe、Cr、Ni的溶出率还在升高。由此可见,土壤中不同金属元素的生物可给性以及溶出动态是有明显差异的。     

Cu Ni As Cr对萝卜出苗的影响

利用盆栽试验研究Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｓ、Ｃｒ４个元素不同浓度对萝卜出苗的影响．结果表明，土壤含Ｃｕ５０ｍｇ／ｋｇ以上时，随着含Ｃｕ量的增加，出苗数随之减少．在酸性土壤上发生Ｃｕ和Ｎｉ危害时，可用提高土壤ｐＨ至中性的办法来消除．在中性土壤上，含Ｎｉ５０ｍｇ／ｋｇ以上对萝卜出苗有害．Ｃｕ、Ｎｉ复合污染比单一元素污染的危害大，且毒性Ｎｉ＞Ｃｕ．土壤Ｃｒ、Ａｓ含量越大，对萝卜出苗的危害也越大，并且毒性Ｃｒ（６＋）＞Ｃｒ（３＋）．     

肠道微生物对土壤中铜、锌、锰生物可给性的影响

为了更全面、准确地评价土壤中金属元素对人体的健康风险,研究土壤中金属元素在结肠阶段的生物可给性具有重要意义。通过采集我国一些地区的6种土壤,利用in vitro方法(PBET和SHIME联用)研究土壤中Cu、Zn、Mn在胃、小肠、结肠阶段的生物可给性。研究显示,土壤中Cu、Zn、Mn在胃阶段的生物可给性分别为23.8%~63.0%、21.2%~64.4%、11.7%~35.6%;从胃阶段到小肠阶段,土壤中Cu的生物可给性提高了0.4%~14.4%,而土壤中Zn在小肠阶段的生物可给性降低了6.7%~38.7%。结肠阶段,土壤中Cu、Zn、Mn的生物可给性分别为2.4%~12.9%、5.7%~18.7%、6.2%~18.9%,与小肠阶段相比,分别降低了21.7%~56.9%、0.4%~36.8%、4.5%~19.1%。结果表明,在肠道微生物存在的情况下,土壤中Cu、Zn、Mn在结肠阶段有较低的人体健康风险。     

单一及复合重金属污染对土壤酶活性的影响

采用外源添加重金属和室内培养的方法研究重金属Cd、Pb对滩涂盐渍土脲酶、过氧化氢酶活性的影响,为中国沿海地区土壤重金属污染的监测及重金属对潜在生态环境影响等方面的研究提供参考依据。重金属Cd添加至土壤的质量分数为0、0.5、1.0、2.0 mg.kg-1,重金属Pb添加至土壤的质量分数为0、100、200、400 mg.kg-1,采用完全随机区组设计,3次重复。结果表明：重金属质量分数较低时,单一重金属对土壤脲酶活性具有促进,对过氧化氢酶活性具有抑制作用;重金属质量分数较高时,对土壤脲酶活性具有抑制作用,对土壤过氧化氢酶具有促进作用。重金属Cd、Pb对土壤酶活性的影响存在交互作用,重金属Cd对土壤脲酶活的性影响起主导作用,重金属Pb对土壤过氧化氢酶活性的影响起主导作用。经逐步回归分析,有效态重金属的质量分数低水平时,土壤脲酶活性与重金属Cd呈现显著负相关;土壤过氧化氢酶活性与重金属Pb呈现显著正相关。     

我国典型土壤上重金属污染对番茄根伸长的抑制毒性效应

采用盆栽试验观测了我国3种典型土壤——黄泥土、褐土、红壤上不同重金属(铜、锌、铅)作用下敏感植物番茄的根伸长,其中黄泥土和褐土上重金属添加量范围为Cu(0～2000mg·kg-1)、Zn(0～4000mg·kg-1)和Pb(0～5000mg·kg-1),红壤上为Cu(0～400mg·kg-1)、Zn(0～750mg·kg-1)和Pb(0～2000mg·kg-1).对不同土壤上Cu、Zn、Pb对番茄的根伸长抑制率进行了比较,以阐明不同土壤上重金属种类及用量对蔬菜根生长的抑制及毒性效应.结果表明,相同Cu、Zn、Pb污染水平(添加量)下,土壤中重金属对番茄的根伸长抑制率大小顺序基本表现为:红壤>黄泥土>褐土.番茄对红壤中的重金属最敏感,其次是黄泥土,再次是褐土.番茄对不同重金属的毒性响应不同,对Cu最敏感,Zn和Pb次之.土壤中有效态重金属含量与番茄根伸长呈显著(p<0.05)或极显著(p<0.01)负相关,表明有效态重金属含量是影响蔬菜根伸长的重要因素.     

模拟酸雨下自然红壤与污染红壤中Cd,Cu,Zn的释放特征

通过对2个自然红壤和2个污染红壤的模拟酸雨土柱淋溶试验,研究了酸雨作用下红壤中重金属Cd,Cu,Zn的释放特征与影响因素,比较了自然红壤与污染红壤重金属释放特征的差异,结果表明,自然红壤中Cd,Cu,Zn的释放量均随酸雨淋溶量增加而线性增加,累积释放量有Zn＞Cu＞Cd的规律,并且随酸雨酸度增加而增加,3种重金属释放量之间存在显著的线性关系,在污染红壤中,Cd的释放随着酸雨淋溶量的增加呈现对数型增长,Cu的释放模式仍为直线型增长,而Zn的释放在弱酸性酸雨作用下为直线型增长,在强酸性酸雨作用下则为对数型增长,3种重金属释放鼍之间存在非线性关系,污染红壤中重金属释放量顺序为Cd＞Zn＞＞Cu,大约26%-76%的外源Cd和11%-68%的外源Zn被酸雨淋溶释放,但99%以上的外源Cu被土壤吸附,同时,3种重金属累积释放量均与淋出液中H+离子累积量呈现显著的对数关系;Cd和Zn与TOC累积释放量之间呈现显著的对数关系,Cu与TOC呈现显著的乘幂关系,在酸雨作用下,自然红壤由于重金属释放最很小,出现重金属污染的可能性较小;但污染红壤中大量Cd和zn的释放可能导致土壤,水体系统发生重金属污染.     

废铁屑修复汞污染土壤的实验研究

应用工厂废弃物—铁屑做原料,探讨不同铁屑投加量对修复不同土壤类型、不同程度汞污染土壤的能力,并与修复水体汞污染作了对比;另外,首次将淋滤法与国际上新兴的土壤、地下水修复技术-PRB技术结合,研究其修复土壤汞污染的效果。结果表明,废铁屑可很快去除水体中的汞,去除率可达93%;在铁屑存在下,能一定程度预防和修复土壤汞污染,在相同水体汞污染程度条件下,时间是影响土壤汞污染程度的主要因素;在CaCl2淋洗液作用下的模拟PRB实验中,土壤有效汞含量降低,同时淋洗液中汞质量浓度低于1μg·L-1。因此,用废铁屑能有效预防和修复土壤汞污染,且将淋滤法与PRB技术联用,与将铁屑直接撒入土壤中相比效果好得多,且不会引起后续的水体二次污染,是一种很有应用潜力、值得深入研究的土壤修复方法。     

石灰泥炭对镉铅锌污染土壤上小白菜生长和元素吸收的影响

采用盆栽方法研究了在镉、铅、锌污染土壤上,石灰和泥炭对小白菜生长状况及对污染元素(Ｃｄ,Ｐｂ,Ｚｎ)和养分元素(Ｎ,Ｐ,Ｋ,Ｃｕ,Ｍｎ,Ｆｅ)吸收的影响。结果表明,石灰消除了重金属的毒害症状．显著促进小白菜的生长、显著抑制小白菜对镉、铅、锌的吸收。石灰对氮、钾、铜、锰的吸收也有显著抑制作用。泥炭对小白菜生长的改善效果及对铜、铅、锌吸收的抑制效果较石灰差。提高酸性土壤ｐＨ值是减少作物对重金属吸收的有效方法。     

磷锌配施对镉污染石灰性土壤中磷锌镉有效性的影响

为了阐述磷与锌镉在土壤系统中的作用机制,采用室内培养的方法,研究了石灰性褐土在不同镉质量分数处理下磷锌配施对土壤DTPA-Cd、DTPA-Zn及速效磷质量分数的影响.结果表明,土壤中wDTPA-Cd随外加镉质量分数的增加而增加,随施磷质量分数的增加而降低.同时在相同镉质量分数处理下,配施锌能显著降低土壤wDTPA-Cd;土壤中wDTPA-Zn随外加锌质量分数的增加而增加,且随施磷质量分数的增加而增加,而随土壤中添加镉质量分数的增加显著降低;土壤速效磷的质量分数随施磷质量分数的增加而提高,而镉的加入降低了土壤速效磷质量分数,但配施锌能显著提高土壤速效磷质量分数.     

生物炭施用对矿区污染农田土壤上油菜生长和重金属富集的影响

矿山的生产活动往往会造成周边农田的污染,而利用生物炭技术治理矿区周边污染农田土壤具有重要的现实意义。生物炭是指生物质在无氧或限氧条件下热裂解制备而成的一种细粒度、多孔性的环境友好型材料,其在调控温室气体排放,改良土壤性状,促进植物生长和控制环境污染物迁移转化方面应用潜力巨大。采用室内盆栽模拟实验,研究了不同水稻秸秆生物炭施用量（0、1%、5%）对郴州和龙岩地区矿山周边重金属污染的农田土壤的生化性状、油菜（Brassia campestris L.）产量、重金属累积和富集系数等的影响,为生物炭作为环境功能材料应用于矿山污染农田治理提供科学依据。结果表明：与对照相比,施加1%和5%生物炭均能提高土壤pH值和有机质质量分数,提升幅度随施用量的增加而升高,其中偏酸性的龙岩土壤的变化幅度更大;生物炭施用会影响土壤酶活性,5%生物炭处理下两种受试土壤中脲酶和过氧化物酶活性均显著提高,但酸性磷酸酶活性降低;龙岩土壤上的油菜产量在1%和5%生物炭施用处理下均显著提高,而郴州土壤上的油菜产量在1%生物炭处理下无显著变化,而在5%生物炭处理下降低了42.9%;生物炭施用影响了两种土壤上油菜可食部分重金属Cd、As和Pb的质量分数,但没有一致的规律;与对照相比,生物炭施用后郴州和龙岩土壤上油菜可食部分中Cd质量分数均出现下降趋势,但是仅5%生物炭处理的龙岩土壤具显著性差异;1%和5%生物炭施用处理使两种受试土壤上油菜可食部分Pb质量分数较对照处理显著降低（P〈0.05）,但降幅不同,郴州土壤降低了23.6%和22.0%,而偏酸性的龙岩土壤降低了82.1%和94.5%;生物炭施用后两种受试土壤上油菜可食部分As质量分数的变化不同,郴州土壤添加生物炭后油菜As质量分数呈上升趋势,且增量随生物炭施用量增加而升高,龙岩土壤则相反,1     

铅锌污染耕地中重金属耐受细菌调查

对铅锌矿冶炼厂周围耕地中的细菌总数和抗性细菌群体数进行了调查。结果表明 ,随着污染的加重 ,土壤中可培养的细菌数量急剧减少 ,抗性细菌的比例增加。但是 ,细菌对Pb、Zn胁迫的适应进化反应不一样。经过长期的选择作用后 ,多数细菌群体能够耐受低浓度的Pb污染 (<2mmol·L-1) ,部分群体对低浓度Pb(0 .5mmol·L-1)有依赖性 ,但没有观察到能够耐受Pb浓度大于 4mmol·L-1的群体 ;0 .5mmol·L-1的Zn对细菌有抑制作用 ,但在所调查的样品中都存在能够耐受 4～ 6mmol·L-1Zn污染的群体 ,有的群体甚至能耐受 8mmol·L-1的Zn污染。能同时耐受Pb、Zn 2种重金属污染的群体数量较少 ,且耐受水平也较低 ,仅达到 2mmol·L-1。     

有机酸对潮褐土和红壤吸附Cu(II)的影响及其机制

采用吸附平衡法,研究了有机酸(草酸、柠檬酸)对潮褐土和红壤吸附Cu2+的影响及机制。结果表明,潮褐土、红壤对Cu2+吸附明显有异,潮褐土对Cu2+吸附量是红壤对Cu2+吸附量的5倍多。潮褐土对Cu2+的竞争吸附率随有机酸浓度升高而降低,当草酸、柠檬酸浓度为10 mmolL-1时,Cu2+吸附率均分别比对照的降低40%和70%以上。在低浓度条件下,红壤对Cu2+的竞争吸附率随有机酸浓度的提高而增加,当草酸、柠檬酸浓度分别超过1 mmolL-1和0.05 mmolL-1时,又随有机酸浓度的升高而降低。两种土壤对Cu2+次级吸附率随有机酸浓度升高而变化的规律与竞争吸附的一致。在相同有机酸浓度下,土壤对Cu2+的次级吸附率均比竞争吸附率的高。