某铀矿区农田土壤重金属生物有效性分析

为探究某铀矿区附近农田土壤的重金属生物有效性,以该铀矿采矿区、冶炼厂和尾矿坝附近农田土壤为研究对象,分析土壤理化性质并采用经改良后的BCR四步提取法对土壤重金属Pb、Cd、Cr、Cu和U生物有效性进行评估。结果表明:研究区农田土壤偏酸性;不同区位农田土壤有机质含量由大到小依次为尾矿坝、冶炼厂和采矿区;重金属赋存形态主要为残渣态;重金属元素Pb、Cd、Cr和Cu生物有效态含量分别占其总含量的27%～42%,放射性核素U生物有效态含量为U总含量的43%～45%;不同区位农作物对重金属Cr、Cd、Cu和Pb富集系数由大到小依次为采矿区、冶炼厂和尾矿坝;各区位农作物对U的富集效果均最强。综上,研究区农田土壤重金属生物有效性受pH值、有机质含量及重金属生物有效态含量等因素的综合影响,重金属生物有效性越强,其引起的生态风险越大;不同区位农田土壤中重金属Cr、Cd、Cu和Pb生物有效性由大到小依次为采矿区、冶炼厂和尾矿坝;不同区位农田土壤重金属中U的生物有效性均最强;由于受提炼铀矿石的影响,冶炼厂相较于其他研究区域具有更强的U生物有效性;虽然尾矿坝农田农作物对重金属元素的富集效果较差,但考虑到该区位土壤重金属含量较大,其带来的生态风险仍值得关注。研究结果可为今后该矿区重金属污染的科学生物防治提供重要理论依据。     

梯度薄膜扩散技术(DGT)与传统化学方法评估黑麦草吸收Cd的对比

为研究不同方法评估黑麦草吸收Cd的效果,采集了16个不同理化性质实际Cd污染土壤,盆栽试验种植黑麦草,采用梯度薄膜扩散技术(DGT)测定黑麦草根际土Cd的生物有效性,并与离心法采集土壤溶液、乙酸(HAc)和乙二胺四乙酸二钠(EDTANa2)3种传统提取方法所提取土壤有效态Cd含量进行比较,研究其与黑麦草地上部和地下部Cd含量的相关关系.结果表明,DGT提取的土壤有效态Cd含量与黑麦草中Cd含量的相关性显著高于化学提取法.运用多元统计分析研究土壤pH、阳离子交换量(CEC)、有机质(OM)和土壤颗粒组成等理化指标的影响,提取出两种主成分因子,建立了多元回归模型.第一主成分与OM和黏粒(clay)之间呈显著相关,定义为土壤中影响重金属生物有效性的"有机指标",第二主成分则与土壤pH和CEC相关程度较高,定义为土壤中影响重金属生物有效性的"无机指标".研究表明,第二主成分显著影响了3种化学方法构建的预测模型,而DGT技术综合了两种主成分对土壤有效态Cd含量的影响,所构建的模型几乎不受土壤基本理化性质的影响,说明DGT分析法是一种预测黑麦草吸收Cd的较好方法.     

矿业城市煤矸石山周边土壤重金属分布特征与影响因素研究

以阜新海州井工矿煤矸石山为研究对象,在矸石山东南、东北、西南和西北4个方向50 m范围内共采集表层土壤样品32个,研究煤矸石堆放对周边土壤重金属污染的危害程度,分析土壤中重金属的生物有效性,评价土壤中重金属的污染程度及影响其分布的因素。结果表明:研究区域土壤中5种重金属Zn、Pb、Cu、Cr和Ni中,Pb、Cu、Cr和Ni含量的平均值均高于土壤背景值,其中Ni和Cu的含量分别为土壤环境质量Ⅱ级(GB15618—1995)标准值的1.49倍和1.76倍。土壤中重金属含量基本呈现出随着距煤矸石堆距离的增加而下降的趋势。单因子污染指数和内梅罗综合污染指数法评价结果为重金属Ni单项污染水平最高,有28.1%的样本处于轻度污染水平,研究区域土壤中5种重金属综合污染指数大于1,土壤处于轻度污染。BCR顺序提取法对研究区域土壤中重金属形态的分析结果显示,5种重金属都以残渣态为主要存在形态,弱酸溶态含量仅占总量的2.09%~10.8%。统计分析结果显示,研究区域32个土壤样品中重金属的形态分布未呈随土壤pH值变化而变化趋势,土壤有机质与相应土壤中重金属形态分布相关性分析数据表明,土壤有机质不是影响研究区域土壤中重金属分布的主要因素。     

蔬菜地土壤有效态重金属提取方法的比较

实地采集土壤进行盆栽试验,研究用5种提取剂提取的土壤有效态重金属含量与大白菜吸收量间的关系。结果表明,采用化学提取方法测得的可提取态重金属含量比重金属总量更能有效预测大白菜吸收的重金属量,并以CaC l2和NH4OAc 2种提取剂最为有效。将土壤重金属总量与pH值2项指标结合起来考虑可较好地预测大白菜对土壤重金属的吸收。     

赣南某钨矿区土壤重金属污染生态风险评价

对赣南某钨矿区及周边农田土壤重金属的污染进行调查,分析了2个尾矿堆积区及17个农田采样区土壤中重金属Pb、Cr、Mn、Zn、Cu和Cd的总量和形态,采用潜在生态危害指数法和RAC风险评价法对研究区域土壤重金属的生态风险进行评价.结果表明,尾矿堆积区尾砂中6种重金属远远超过江西省土壤背景值和国家土壤环境质量二级标准,土壤重金属浓度水平分布表现为尾矿堆积区尾矿附近农田土壤矿区周边农田土壤.形态分析结果显示矿区农田土壤中6种重金属主要以可还原态、可氧化态和残渣态存在,尾矿附近农田土壤重金属Pb、Mn、Zn和Cd酸溶态占比均大于10%,具有较强的生物有效性.潜在生态危害指数评价表明研究区域表层(0—20 cm)和中层(20—40 cm)土壤存在极强的重金属生态危害,Cd是土壤重金属潜在生态风险主要的贡献因子.RAC风险评价结果表明,尾矿附近农田0—40 cm土壤中Zn和Cd存在的生态风险较大,而矿区周边农田0—40 cm土壤中Cd和Mn存在的生态风险相对较大.综合基于重金属总量分析的潜在生态风险指数和基于重金属有效态的RAC评价结果,Cd、Zn和Mn的污染是研究区域土壤污染风险控制需要关注的重点.     

不同耕作方式对民勤绿洲耕层土壤理化性状及重金属含量的影响

为研究不同耕作方式对绿洲灌区玉米耕层土壤重金属的影响,分析土壤重金属总量及有效态含量与土壤理化性质的内在联系。依托设置在民勤绿洲区2年重复试验,采用田间试验与室内分析相结合的方法,研究了免耕(NT)、少耕(MT)、秋翻(MPT)和深松(ST)4种不同耕作方式下玉米田耕层土壤理化性状及土壤重金属(Cr、Ni、Cu、Cd、Pb、As、Hg)总量和有效态含量变化,以期为农田重金属污染治理提供理论参考。结果表明,(1)短期内耕作方式对耕层土壤理化性状和重金属总量没有显著性影响,但相对于少耕、秋翻及深松,免耕有利于降低土壤耕层pH,提高耕层有机质、全氮含量和电导率。(2)深松能显著降低有效Cd含量,秋翻地有效As含量显著低于少耕,耕作方式对土壤耕层其他有效性重金属的影响不显著。(3)土壤Ni、Cu、Cd、Cr、Pb总量与pH达到显著或极显著负相关,与有机质达到显著或极显著正相关。有效Cu含量与土壤pH呈极显著负相关。有效Hg含量与有机质含量呈显著负相关。有机质、电导率、全氮含量与有效Cu、有效Pb含量呈显著或极显著正相关。总之,免耕在降低耕层土壤pH、提高有机质的同时,提高了土壤Cu、Cd总量和有效Cu含量,但深松可有效降低耕层土壤有效Cd含量。     

土壤重金属的形态分布特征及其影响因素

土壤重金属元素在介质中的存在形态是衡量其环境效应的关键参数.选择长江三角洲地区的江苏省昆山市为研究区,采集了126个土壤表层样品,通过欧共体标准司提出的BCR 3步提取法对土壤中Cd、Cr、Cu、Co、Ni、Pb和Zn等7种重金属元素的形态分布特征进行了分析,并采用逐步回归法探讨了影响重金属化学形态的影响因素.研究结果表明,Cd主要以可还原态存在,Pb主要以有机结合态存在,而Cr、Cu、Ni、Zn和Co 5种元素主要以残渣态存在,不同重金属元素的次生相态所占总量百分比由大到小的顺序为Cd、Pb、Co、Cu、zn、Ni、Cr.重金属总量是影响重金属形态含量的最主要因素,其次为有机质和pH值,FeOx含量是影响残渣态含量的主要因素,粘粒含量是影响Zn各形态的主要因素,MnOx含量是影响Pb各形态的主要因素.     

福建九龙江流域水稻土重金属污染评价及生态风险

为研究九龙江流域水稻土中重金属污染及生态风险,采用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)和原子荧光光谱法(AFS)分析测定了九龙江流域农田土壤中22种重金属的含量.运用地质累积指数法、潜在生态风险指数法和次生相与原生相分布比值法评价重金属污染特征及潜在生态风险.结果表明,九龙江流域水稻土中除Ni和Mo元素外,其余重金属的总平均含量均超过福建省土壤元素背景值.Cd、Pb、Mn、Hg和Cu的生物有效态含量较高,分别占总量的66.86%、59.20%、55.90%、53.73%和52.18%,说明这些元素较易迁移且对农作物具有较高潜在生物毒性.结合3种评价方法结果表明,九龙江流域水稻土已受到Cd的中度污染和Hg、Pb、Sr、As、Co、Zn、Cu、Mn、Se的轻度污染.水稻土中重金属存在较高的综合潜在生态风险,其中Cd为高潜在生态风险,Hg为较高潜在生态风险,两者对综合潜在生态风险的贡献率分别为57.0%和25.1%.Cd和Hg,应作为九龙江流域水稻土质量评价的重点关注对象.     

基于有机污染物生物有效性的土壤环境质量基准的探讨

我国的土壤污染日益严重,由于污染物对土壤生物产生的毒性效应与其生物有效态含量相关,以污染物总量为指标的土壤环境质量标准已无法满足当前土壤管理的需求,亟需开展以生物有效性为基础的土壤环境质量基准的研究工作。目前对土壤中重金属的生物有效性的研究较为深入,但是针对有机污染物的土壤生物有效性研究相对匮乏。本研究综述了有机污染物在土壤中的结构形态、吸附吸收和迁移转化,以及影响土壤中有机污染物生物有效性的关键因素。从我国有机污染物的污染现状、土壤类型分布情况,以及物种选择3个方面对基于生物有效性的土壤环境质量标准/基准的制定进行探讨,以期为我国根据国情制定适合本土特征的生态安全土壤质量标准提供借鉴。     

不同土地利用方式土壤肥力调查与评价：以浙江省建德市葛塘村为例

以浙江省建德市葛塘村水田、旱地、茶园和果园土壤为研究对象,分析不同土地利用方式土壤养分指标及重金属含量,评估其土壤综合肥力指数和重金属污染风险,为当地有机农业生产与农村生态环境保护示范村建设提供参考依据。结果表明：研究区土壤pH呈微酸性,土壤有机质、全氮、速效氮和有效磷含量处于中等或较丰富水平,而速效钾含量则处于缺乏水平。土地利用方式对土壤肥力产生显著影响。茶园土壤pH显著低于其他土地利用方式土壤;旱地土壤有机质和全氮含量处于较缺乏水平,显著低于其他土地利用方式土壤;果园土壤有效磷和速效钾含量显著高于其他土地利用方式土壤。研究区果园土壤综合肥力指数为0.55,显著高于其他3种土地利用方式,水田次之,处于中等水平,茶园和旱地则均处于差水平。不同土地利用方式土壤速效钾含量均是土壤肥力的主要限制因子。研究区土壤重金属含量均低于农用地土壤污染风险筛选值,处于未污染状态。     

中国冶炼行业场地土壤污染特征及分布情况

通过收集大量国内各个地区冶炼场地的最新污染数据,试图从全国尺度范围进行分析,反映中国冶炼行业场地的土壤污染状况。运用污染指数评价法、潜在生态危害指数法和生物毒性评价法,以《土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB 36600—2018)的第一类用地标准值为参比,对土壤中重金属和有机物的污染特征及生态风险进行了分析。单因子指数结果表明:As、Pb、Cd和Ni的浓度均超过了土壤污染风险管制值,其中As的单因子指数为3.80;有机物的评价结果均为清洁。内梅罗指数结果表明:As、Pb、Cd和Ni的土壤污染风险管制值的评价结果为重度污染,且指数均大于35;二苯并(a,h)蒽的评价结果为警戒限,其余有机物的评价结果均为清洁。潜在生态风险评价表明:As具有很强的潜在生态风险,Cd有较强的潜在生态风险,多种元素的综合生态风险评价指数RI为409,具有较强的潜在生态环境风险。空间分布结果表明:南方地区的重金属潜在生态风险远高于西北地区和北方地区,其中潜在生态风险等级为很强的点位主要分布在贵州、湖南和江西等地区,且As和Cd的生态风险因子占据较高的比重。生物毒性评价表明:2-甲基萘、苊烯和二苯并(a,h)蒽将频繁地发生负面生态效应。贵州等南方部分地区的冶炼行业周边土壤已受到As和Cd等重金属的严重污染,应采取有效措施减少排放。该研究可为中国冶炼行业的污染防治提供科学依据和数据支撑。     

矿粮复合区土壤-作物系统重金属污染风险性评价

为分析矿区污染农田农作物生产的生态安全性,以焦作市中马村矿区的典型农田为例,对矿区农田土壤及植物中Zn、Cr、Cd、Cu和Pb等重金属的质量分数进行了测定,并对重金属污染风险进行了评价。结果表明,根据重金属的单项污染指数,在矿井水污灌农田（F1样地）土壤中Zn和Cd的质量分数达到中度污染水平,Cr的质量分数达到轻微污染水平,Cu和Pb元素质量分数未达到污染水平。在煤矸石污染农田（F2样地）土壤中Zn、Cr和Cd的质量分数达到轻度污染水平,Cu和Pb元素质量分数未达到污染水平。在矿区公路侧农田（F3样地）土壤中各元素质量分数均未达到污染水平。采用潜在生态风险指数法对土壤重金属污染的生态风险进行评价,F1和F2样地综合生态风险指数分别为239．60和178．42,达到中等水平,F3样地土壤达到轻微生态风险水平。采用单项污染指数和综合污染指数法对小麦（Triticumaestivum）籽粒中重金属风险进行评价,在F1和F2样地中,小麦籽粒中Cu质量分数均未达到污染水平,Pb、Cd和Cr质量分数均达到重度污染水平。Zn质量分数在Fl样地中达到轻度污染水平,在F2样地中达到中度污染水平。在F3样地中,小麦籽粒中Cd和Cu质量分数未达到污染水平,Zn质量分数达到轻度污染水平,Pb、Cr质量分数达到重度污染水平。从综合污染指数评价来看,F1、F2和F33个样地小麦籽粒中重金属污染综合指数均达到重度污染水平。评价结果对科学治理矿区污染土壤,确保矿区农田生态安全、粮食生产安全具有重要意义。     

Chemical speciation and potential ecological risk assessment of heavy metals in volcanic rocks of Southern Qinghai,China

ABSTRACT

Seven volcanic rocks samples were collected from Southern Qinghai to analyze chemical speciation and migration behavior of heavy metals by sequential chemical extraction procedure and column leaching test. The geo-accumulation index, ecological risk index and the risk assessment code were applied to assess the heavy metal pollution and potential environmental effects in this area. Results revealed that the total concentrations of heavy metals did not exceed the background values in soil of this area. Most of the samples produced acid rock drainage. The order of heavy metal migration and transformation sequence in the volcanic rocks of Zhiduo region was Cd?>?Pb?>?As?=?Cu?=?Zn?=?Mn based on the geo-accumulation index and Cd caused heavy pollution, which was also confirmed by the leaching test. Moderate potential ecological risk posed by heavy metals occurred in the study area based on the potential ecological risk index. Cd contributed to most of ecological risk while the remaining heavy metals (except As) exerted medium to high risks to the environment according to the risk assessment code evaluation results. In summary, volcanic rocks possessed potential risks to the surroundings due to potential release of heavy metals. Cd that caused the pollution should be paid special attention.     

重金属污染土壤的微生物生态效应及其修复研究进展

污染土壤微生物生物修复技术是一项非常有应用前景的环保新技术。本文综述了近年来重金属对土壤微生物生物量、种群及生化过程的影响以及微生物对重金属污染土壤的修复机理和修复研究进展,较全面的分析了重金属对土壤微生物的生态效应。     

珠江三角洲地区典型菜地土壤与蔬菜重金属分布特征研究

通过对珠江三角洲地区的广州市、佛山市、江门市和惠州市典型菜地土壤和蔬菜中重金属（Pb、Cr、Cd、As和Hg）含量及其土壤中有效态（Pb、Cr、Cd）含量的调查,分析蔬菜重金属污染状况与土壤重金属含量的相关性,探讨了土壤重金属含量、有效态含量与土壤理化性质的相关性。结果表明,菜地土壤主要受Pb、Cd、Hg污染。Pb、Cd主要以轻度污染为主;而Hg污染在广州市菜地土壤以轻度污染和重度污染为主,佛山市菜地土壤以中度污染和重度污染为主,江门市和惠州市菜地土壤以轻度污染为主。蔬菜主要受Pb、Cd、Hg污染,少数蔬菜受到Cr污染,但并未检测出蔬菜受As污染。蔬菜中重金属含量与土壤中Pb、Cr、Cd的总量、有效态含量之间呈显著正相关关系,与土壤中As、Hg的总量无显著相关性。土壤中Pb、Cr含量与土壤有机质含量、黏粒含量、粉粒含量均达到显著相关。土壤中有效Pb与有效锰含量呈显著负相关关系,土壤中有效Cr含量与土壤粘粒含量、有效铁含量呈极显著正相关关系。     

土壤酶与重金属关系的研究现状

介绍了近年来土壤酶与重金属关系的研究动向,以及重金属对酶活性作用的影响因素;探讨了用土壤酶表征重金属污染程度的方法及其可行性。有关研究表明,不同土壤酶类对重金属的敏感性有明显差异;土壤酶活性特别是总体酶活性作为污染指标是可行的;土壤酶与重金属的关系主要取决于土壤有机质、粘粒等含量的高低及它们对土壤酶的保护容量和对重金属缓冲容量的大小。文中还分析了研究中应注意的问题。     

粤西三座重要供水水库沉积物营养盐负荷与重金属污染特征

为揭示粤西3座供水水库（高州水库、鹤地水库、大水桥水库）沉积物营养盐负荷及重金属污染特征,于2008年6月在各水库大坝前湖泊区采集柱状沉积物,运用SMT法、碱性过硫酸钾消解法、烧失法和ICP-MS法分别测定其柱状沉积物中氮磷营养盐、有机质和7种重金属（Cu、Pb、Zn、Cd、Ni、Cr与Hg）的含量,并采用潜在生态风险指数法对表层重金属污染的潜在生态风险进行评价,同时通过相关性分析重金属的可能来源。结果表明：3座水库沉积物总氮质量分数为1.13~3.37 mg·g-1,有机质为11.83~20.37 mg·g-1,其表层总氮、有机质的质量分数大小顺序为高州水库〉大水桥水库〉鹤地水库,总磷的质量浓度在0.22~0.77 mg·g-1之间,其表层总磷质量分数大小顺序为高州水库〉鹤地水库〉大水桥水库,在垂直剖面上,总氮、总磷与有机质的质量分数在16 cm至表层沉积物垂直断面显著高于其他断面,表明近些年来水库内源营养盐负荷逐渐加重。重金属质量分数平均值均高于广东省土壤环境背景值,总体呈现随深度增加而降低的趋势,但3座水库间重金属质量分数差异较大,其中鹤地和高州水库的Zn和Pb污染相对严重（质量分数分别为Zn：353.15、693.35 mg·kg-1;Pb：74.51、127.91 mg·kg-1）,大水桥水库的Cr和Ni污染相对严重（质量分数分别为Cr：238.69 mg·kg-1;Ni：251.06 mg·kg-1）。潜在生态风险评价表明,3座水库Cd和Hg具有高的生态危害,应引起重视,其他重金属则处于轻微的生态危害等级。同时沉积物高有机质的质量浓度经矿化分解可能加剧水体重金属生态危害。根据相关性分析和其他相关资料可知,粤西农业区大量化肥农药面源污染汇入造成水库初级生产力提高并最终沉降可能是沉积物营养盐、有机质与重金属的主要来源。     

庆阳市庆城县退耕还林区土壤纤毛虫群落特征

为研究土壤纤毛虫群落对不同退耕模式生态恢复的响应及利用其群落特征来评价退还效果,采用“非淹没培养皿法”、活体观察法和培养直接计数法对甘肃省庆阳市庆城县退耕10年后的多树种混交林(APR)和单一树种经济林(A)以及两个农田对照样地(CK1和CK2)的土壤纤毛虫群落特征进行定性定量研究,同时测定各样地土壤温度、含水量、pH值、电导率、土壤孔隙度、有机质、总氮、总磷、总钾、速效氮、速效磷和速效钾含量,并分析不同退耕还模式下土壤纤毛虫群落特征参数与土壤理化因子间的相关关系。结果为:共鉴定到土壤纤毛虫127种,隶属10纲21目34科52属;退耕样地与农田对照样地土壤纤毛虫物种分布存在明显差异,退耕样地间的物种相似性减小,群落组成复杂化,纤毛虫密度、多样性指数和丰富度指数均显著高于对照(P<0.05),其中混交林物种多样性最高;土壤纤毛虫优势类群由农田样地的肾形目(Colpodida)逐渐过渡为退耕样地的散毛目(Sporadotrichida);相关性分析可知,有机质、总氮、孔隙度和pH是影响土壤纤毛虫群落组成的关键因子,不同退耕模式下土壤纤毛虫群落组成差异较大,表明土壤纤毛虫群落对该地区退耕还林生态恢复工程发生了积极的响应,因此土壤纤毛虫群落特征参数可以作为评价退还效果的重要指标。     

太湖北部表层沉积物重金属污染及其生物毒性研究

在分析太湖北部梅梁湾、竺山湾和贡湖表层沉积物和野生铜锈环棱螺体内重金属残留水平基础上,利用潜在生态危害指数法评价了区域重金属污染的潜在生态风险,并利用综合污染指数法评价了野生铜锈环棱螺受重金属污染的状况。研究结果表明,3个区域表层沉积物孔隙水的生物综合毒性处于低毒到中毒水平,而表层沉积物重金属污染均处于较低的生态风险,但3个区域的野生铜锈环棱螺体内重金属的综合污染指数处于中度到重度的污染水平。由此可以得出太湖北部沉积物重金属污染对底栖生物仍具有一定的潜在生态风险。     

农用地土壤重金属生态安全阈值确定方法的研究进展

农用地土壤重金属生态安全阈值作为农用地土壤环境质量基准制定的重要依据,近年来随着多学科的共同发展,农用地土壤重金属生态安全阈值的确定方法变得越来越完善,但目前对其的研究综述却鲜见报道。因此,文章综述了农用地土壤重金属生态安全阈值的确定方法,详细阐述了点模型、概率模型以及经验模型中的代表方法在确定农用地土壤重金属生态安全阈值方面的概念、原理、发展及应用,并深入探讨了各方法的适用情况和优缺点,系统分析了各方法在确定农用地土壤重金属生态安全阈值时的不确定性及影响因素,最后在前人的研究基础上提出了今后的主要发展方向,以期为我国农用地土壤环境质量标准的完善与细化及农用地土壤其他污染物生态安全阈值的确定提供参考依据。