大气降尘与土壤中重金属铬的形态分布规律

主要对成都理工大学校园内大气降尘和土壤中重金属铬的形态分布进行了分析比较,得出以下结论:重金属铬在大气降伞和土壤中的含量存在差别,大气降尘中铬的最明显大于土壤中的量,且基本上是土壤的两倍左右.且形态分布规律不同,大气降尘中铬含量的形态分布由大到小的次序是:残渣晶格态,铁锰氧化物结合态,有机结合态,碳酸盐结合态,可交换态;土壤中南大到小的次序是:残渣品格态,有机结合态,铁锰氧化物结合态,碳酸盐结合态,可交换态;铬在大气降尘中多存在于残渣晶格态(35.35%～59.82%)和铁锰氧化物结合态(25.97%～40.23%),且两者相差不大.而在土壤中多存在于残渣晶格态(37.22%～75.06%)和有机结合态(4.30%～12.98%),且主要以残渣品格态为主.形态分离方法采用Tessier五步连续提取法,重金属铬的测定方法采用国标方法(GB/T 5009.123-2003)示波极谱法.     

耕地土壤铜、镉、锌形态及生物有效性研究

土壤重金属总量常被用来评估土壤质量安全,但是大量事实说明单纯用土壤重金属总量并不能完全说明土壤重金属的生物有效性及其环境风险。相对于国内外常用的Tessier的五态方法,欧共体标准物质局提出的三步提取法(BCR法),中国地质调查局地质连续提取法的七态标准少见报道。本研究选取河南平原耕地样品,采用中国地质调查局地质连续提取法(DD2005-03)进行耕地中重金属元素(Cu、Cd、Zn)的形态分布,结果表明:Cu、Zn主要以残渣态存在,其残渣态分别占全量的55.80%和67.35%。Cd以离子交换态为主,占全量的27.30%。Cu、Cd、Zn各态含量占全量比例的顺序是,Cu:残渣态弱有机结合交换态铁锰氧化态碳酸盐结合态强有机结合态水溶态离子交换态。Cd:离子交换态弱有机结合交换态强有机结合态残渣态碳酸盐结合态铁锰氧化态水溶态。Zn:残渣态铁锰氧化态弱有机盐结合态离子交换态强有机结合态碳酸盐态水溶态。从生物可利用性系数k来看,Cd主要以活动性较大的状态存在,很容易被作物吸收。     

腐殖酸对土壤铅赋存形态的影响

通过室内培养试验,深入探讨了不同用量腐殖酸,对铅污染土壤中铅各形态的影响.结果表明,腐殖酸各处理均能显著降低土壤中铅的交换态(EX-),碳酸盐结合态(Cob-)和铁锰氧化物结合态(FeMn-)的含量,而有机结合态(Ob-)铅和残渣态(Res-)铅的含量则显著提高.施用腐殖酸有效地降低了铅的活性,且影响程度随腐殖酸用量的增加而显著增加.腐殖酸对土壤中铅离子的各形态含量随时间的变化的影响表现为,在培养040 d期间,随培养时间的延长交换态铅含量无明显变化,残渣态铅含量显著降低,其它三种形态均呈增加趋势;培养40 d后,随培养时间的延长各形态的含量均无显著变化.综合考虑认为施入10%质量比的腐殖酸即可显著降低铅的活性,从而可达到较好的修复效果.     

湖泊底泥土地利用对土壤中重金属铅、铜形态影响

采用田区试验研究了田间种植冬小麦条件下,底泥土地利用前后土壤中重金属铅、铜的形态演变及小麦各器官中铅、铜的富集。结果表明,随着底泥施用量的增加,土壤中重金属铅、铜的可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机结合态、残渣态均有不同程度的增加,本试验所有处理中,可交换态铅的质量分数范围为0.02~0.10 mg·kg-1,碳酸盐结合态铅的质量分数范围为0.04~0.24 mg·kg-1,铁锰氧化物结合态铅质量分数为0.41~1.88 mg·kg-1,有机物结合态铅质量分数范围为1.23~4.92 mg·kg-1,残渣态铅质量分数范围为4.82~23.66 mg·kg-1;各处理与对照相比,可交换态铜质量分数增加了40.00%~200.00%,碳酸盐结合态铜质量分数增加了36.84%~363.16%,铁锰氧化物结合态铜质量分数增加了7.17~45.15%,有机结合态铜质量分数增加了7.98%~62.61%,残渣态铜质量分数增加了0.12%~9.69%,各处理的残渣态铅、铜质量分数均较高。随着底泥用量增加,小麦根系、茎叶、籽粒中铅、铜质量分数均呈增加趋势,植株对重金属铅、铜的富集顺序为根系>茎叶>籽粒,铜的富集系数均大于铅。小麦籽粒产量、茎叶生物量及地上部生物量随着底泥施用量的增加,均出现了先增加后减少的现象,当小麦籽粒产量达到最大值时,籽粒中铅、铜质量分数未超出我国相应标准,依此确定底泥环境安全施用量为3051.29 t·hm-2。     

耕地土壤铜、镉、锌形态及生物有效性研究

土壤重金属总量常被用来评估土壤质量安全,但是大量事实说明单纯用土壤重金属总量并不能完全说明土壤重金属的生物有效性及其环境风险。相对于国内外常用的Tessier的五态方法,欧共体标准物质局提出的三步提取法（BCR法1,中国地质调查局地质连续提取法的七态标准少见报道。本研究选取河南平原耕地样品,采用中国地质调查局地质连续提取法（DD2005．03）进行耕地中重金属元素（Cu、Cd、Zn）的形态分布,结果表明：Cu、Zn主要以残渣态存在,其残渣态分别占全量的55．80％和67．35％。Cd以离子交换态为主,占全量的27．30％。Cu、Cd、Zn各态含量占全量比例的顺序是,Cu：残渣态〉弱有机结合交换态〉铁锰氧化态〉碳酸盐结合态〉强有机结合态〉水溶态〉离子交换态。Cd：离子交换态〉弱有机结合交换态〉强有机结合态〉残渣态〉碳酸盐结合态〉铁锰氧化态〉水溶态。Zn：残渣态〉铁锰氧化态〉弱有机盐结合态〉离子交换态〉强有机结合态〉碳酸盐态〉水溶态。从生物可利用性系数k来看,Cd主要以活动性较大的状态存在,很容易被作物吸收。     

外源Cd胁迫下施污土壤中重金属的形态特征和土壤酶活性的关系

采用外源添加重金属和Tessier五步连续浸提法研究重金属镉(Cadmium,Cd)在添加不同比例(0%、2%和8%)城市污泥的施污土壤中各形态的转化,并探讨了不同程度Cd胁迫下,3种城市污泥添加比例的施污土壤中Cd的各形态特征与3种土壤酶(蔗糖酶、脲酶和碱性磷酸酶)活性之间的关系.结果表明,3种不同污泥比例施污土壤的对照处理中,Cd均以残渣态为主要赋存形态,随着Cd胁迫增加,施污土壤中Cd各形态含量均随之增加,且可交换态对外界胁迫响应程度最大,Cd的主要赋存形态均由残渣态转变为碳酸盐结合态和铁锰氧化态.且不同比例施污土壤中蔗糖酶活性、脲酶活性和碱性磷酸酶活性均随着Cd胁迫水平的增加呈现先升高后降低的趋势,相同胁迫水平下,3种酶活性均随着施入土壤中城市污泥比例的增加而增大.对酶活性起促进作用的主要为可交换态和碳酸盐结合态,起抑制作用的主要为铁锰氧化态.     

北方常见农作物根际土壤中铅、锌的形态转化及其植物有效性

采用盆栽试验结合形态分析技术研究了北方地区常见农作物对污染土壤中铅(Pb)、锌(Zn)的形态转化及其植物有效性的影响。土壤Pb、Zn形态分析结果显示,与非根际土壤相比,多数作物根际可交换态、碳酸盐结合态、有机质结合态Pb比例降低,而铁锰氧化物结合态、残渣态Pb则显著增加;Zn则表现为可交换态比例略呈降低趋势,碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态与有机质结合态升高,残渣态Zn则大幅下降。这提示,作物根际土壤Pb存在由松结合态向紧结合态转化的现象,从而植物有效性降低;而根际土壤Zn的形态变化则与Pb相反,即由紧结合态向松结合态转化,相应地提高了Zn的植物有效性。     

子牙新河下游湿地土壤重金属垂直分布及形态特征

2014年秋季在子牙新河下游湿地采集柱状土壤样品,分析了Cd、Zn、Cu、Pb的垂向分布特征,利用Tessier连续浸提法,分析了典型湿地N1、N3、B3的重金属形态.研究结果表明,Cd、Zn、Cu、Pb含量垂向分布差异性比较大,波动幅度比较大,多数点位Cd、Cu、Zn在11—19 cm深度处出现峰值,可能与过去金属的输入和周期性淹水有关.Zn、Cu、Pb形态分布为残渣态铁锰氧化物结合态有机物结合态可交换态碳酸盐结合态,Cd形态分布为铁锰氧化物结合态可交换态残渣态有机物结合态碳酸盐结合态,Cd的生物有效性较高.湿地淹水条件影响到湿地重金属Cd的交换态和铁锰氧化物结合态的垂直分布.Cd主要以铁锰氧化物结合态的形式存在于湿地土壤中,其百分含量占53.2%,而重金属Zn、Cu、Pb主要以残渣态的形式存在于湿地土壤中,其百分含量均高于60%.根据风险评价编码法(RAC)对重金属的化学形态进行风险评价,风险顺序为:CdZnCuPb,因此重金属Cd应引起足够的重视.     

水分条件对紫色土中铅形态转化的影响

以培养试验模拟3种水分条件（80％田间持水量、于湿交替及淹水）下,重金属铅（Pb）在紫色土中形态转化的动态过程,结果表明,外源Pb进入紫色土后,随着培养时间的增长由交换态向碳酸盐态、铁锰氧化物态、有机结合态转变,残渣态所占比例基本稳定．Elovieh方程可以拟合交换态Pb在紫色土中转化的动力学过程．交换态Pb在土壤中的...     

磷和硅对土壤-烟草系统中铅迁移的影响

为探究降低土壤铅活性与烟叶铅含量的有效措施,采用盆栽法研究施磷、施硅及磷硅配施对铅在土壤-烟草系统中迁移的影响。结果表明,在非根际土壤中,施磷使土壤可交换态和碳酸盐结合态铅向铁锰氧化物结合态和残渣态铅转化,施硅使土壤可交换态铅向铁锰氧化物结合态铅转化,磷硅配施使土壤可交换态铅向铁锰氧化物结合态、有机态及残渣态铅转化。与CK相比,施磷、施硅及磷硅配施使根际土壤可交换态铅含量分别降低46.05%、14.24%和48.76%,使烟草铅总吸收量分别降低44.02%、44.04%和65.65%,使烟叶铅含量分别降低63.06%、60.37%和83.24%。施磷可通过降低土壤中铅向根部迁移的移动指数(IM,土-根)和根部向茎部迁移的移动指数(IM,根-茎)来抑制土壤中铅向叶部的迁移;施硅及磷硅配施可通过降低IM,土-根、IM,根-茎和茎部铅向叶部迁移的移动指数(IM,茎-叶)来抑制土壤中铅向叶部的迁移。施磷和施硅是降低烟叶铅含量的有效措施,且配施效果更佳。     

炼金区土壤中汞形态分布及其生物有效性

采用修正的Tessier方法和回归、偏相关等分析技术,研究了某金矿附近土壤中汞的赋存状态及其相互转化关系和生物可利用性.结果显示该区土壤中各形态汞的含量趋势为:有机结合态残渣态可交换态铁锰氧化态碳酸盐结合态,其中有机结合态汞所占比重最大在60%以上,是最重要的赋存形态;土壤中各形态汞不是独立存在的,内部存在一定的转化关系,如碳酸盐结合态汞可以转化成铁锰氧化态、残渣态的汞,而铁锰氧化态的汞与残渣态的汞之间却存在着一定的竞争关系,这种转化关系在外界条件的影响下处于一种动态平衡状态;土壤中的可交换态和有机结合态是较容易被植物吸收利用有效态的汞,其他形态汞被植物吸收较少.     

两种油料作物秸秆生物炭对土壤中铅的钝化修复

随着经济的发展和工业化进程的加快,土壤重金属污染问题日益严重,而利用比表面积大、孔隙结构丰富的环境友好型材料生物炭对重金属污染土壤进行钝化修复具有重要的现实意义。采用人工模拟铅污染土壤进行培养试验,以3%的比例分别施加油菜(Brassica campestris L.)秸秆生物炭(BRS)和胡麻(Sesamum indicum)秸秆生物炭(BFS),研究了两种生物炭对铅污染土壤中Pb形态变化的影响。通过施加生物炭后土壤pH、阳离子交换量(CEC)、土壤有机质(SOM)的变化,结合扫描电镜(SEM)、Brunauer-Emmett-Teller(BET)比表面积及孔径分析和X射线衍射(XRD)等表征手段对生物炭进行形貌和结构分析,探讨了两种生物炭对土壤铅的形态转化影响机制,为生物炭修复铅污染土壤提供科学依据。结果表明,与对照组相比,施加BRS和BFS后土壤pH值分别升高了0.79和0.98,CEC分别升高了13.97 cmol·kg~(-1)和15.92 cmol·kg~(-1),SOM分别升高了31.031 3 g·kg~(-1)和36.247 7 g·kg~(-1),但均未达到显著性差异;碳酸盐结合态铅含量降幅最为显著,分别为10.89%和9.7%,可交换态、铁锰氧化物结合态和有机态铅含量略有降低,而残渣态铅含量增幅较大,分别达到了18.01%和17.56%。铅形态变化是土壤pH升高、CEC及SOM含量增加共同作用的结果。可交换态、碳酸盐结合态铅含量与土壤pH、CEC、SOM达到极显著相关。综上,两种生物炭对铅污染土壤具有良好的钝化修复效果。     

准好氧填埋场垃圾中重金属化学形态分布特征

通过模拟准好氧填埋场中试试验,对垃圾原样和经准好氧填埋消化8个月后不同空间位置固体样中重金属含量、化学形态分布和迁移性进行研究.结果表明,垃圾原样中Pb,Ni,Cr,Cu和Fe的含量分别为88 mg·kg-1,52 mg·kg-1,304.667 mg·kg-1,29 mg·kg-1 和1632.67 mg·kg-1.垃圾原样中Ni和Cu以残渣态所占比例最高,分别为60.26%和60.92%,Pb以有机物结合态所占比例最高,为54.92%,Cr以铁锰氧化物结合态所占比例最高,为57.44%,而Fe以铁锰氧化物结合态、有机物结合态、残渣态为主,所占比例相近,为31%-34%左右.垃圾经准好氧填埋消化8个月后,Pb,Ni的有机物结合态所占比例降低,可交换态、碳酸盐结合态或铁锰氧化物结合态所占比例增加;Cu,Fe残渣态所占比例降低,可交换态、碳酸盐结合态或有机物结合态所占比例增加;Cr铁锰氧化物结合态所占比例降低,碳酸盐态或残渣态所占比例增加,金属活性增大.垃圾中Fe,Ni,Pb的迁移能力较强,迁移能力依次为Fe＞Ni＞Pb＞Cr＞Cu.     

北京市西城区雨水管道沉积物中重金属特征

在对北京市西城区部分排水管道调研的基础上,对几个典型雨水检查井连接雨水管道沉积物中赋存的主要重金属污染物污染水平及形态分布进行了研究,分析了沉积物粒径及有机质含量对重金属污染物赋存水平的影响.结果表明,排水管道沉积物中:Cr主要以残渣态存在;Cu和Zn以具有活性潜力的铁锰氧化物形态及碳酸盐结合态两种形态为主;Pb的残渣态含量平均值达到了56.4%;Ni的可交换态和碳酸盐结合态含量相对较大;可交换态Cd占其总量的比例最高值达22.4%,而残渣态的Cd含量极小.     

金昌市郊农田土壤Cu,Zn,Ni形态分布特征与生物有效性评价

通过野外调查和室内测试分析,研究了金昌市郊农田土壤重金属Cu,Zn和Ni的形态特征,并以麦粒中重金属含量为重点进行了Cu,Zn和Ni的生物有效性评价.结果表明,研究区域土壤重金属Cu和Ni污染严重;Cu的主要存在形态为有机结合态,Zn的主要存在形态为残渣态,而Ni的主要存在形态为潜在可利用态;三种元素的生物有效性大小顺序为NiZnCu.对麦粒中重金属健康风险进行评价反映出麦粒中Ni含量对人体健康风险较大,而Cu和Zn对人体健康风险较小.逐步回归分析结果表明,农田土壤中Cu可交换态和碳酸盐结合态对麦粒中Cu含量贡献最大,而对麦粒吸收Zn和Ni贡献最大的形态分别为Zn的碳酸盐结合态和Ni的可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化态和有机结合态.土壤重金属Cu,Zn和Ni各形态分配系数较总量和各形态含量更适合表征本研究区域土壤重金属的生物有效性.     

复合添加剂对污泥堆肥化重金属形态及生物有效性的影响

通过添加不同比例粉煤灰(0%、5%、15%、25%、35%)和生石灰(0%、1%)进行污泥堆肥试验,并将堆肥产品应用于玉米幼苗盆栽试验,研究不同处理对污泥堆肥产品重金属(Zn、Cu、Cd、Ni)形态分布和生物有效性的影响。研究结果可为粉煤灰和生石灰复合添加剂在城市污泥堆肥中的应用提供基础资料和科学依据。结果表明,(1)污泥堆肥过程中,p H值整体呈现上升-稳定下降-稳定的变化规律,重金属Zn、Cu、Cd、Ni含量因稀释效应呈现轻微下降;添加35%粉煤灰和1%生石灰处理,重金属Zn、Cu、Cd、Ni含量达到最小值,分别为611.20、226.18、1.49、68.74 mg?kg~(-1)。(2)Zn、Cd、Ni主要以残渣态形式存在,Cu主要以有机结合态形式存在。随着粉煤灰添加量增加,残渣态、有机结合态、铁锰氧化态Zn、Cd和残渣态、有机结合态Ni含量逐渐增大,交换态、碳酸盐态Zn、Cd、Ni含量逐渐减小,重金属生物有效性下降。(3)施用添加25%粉煤灰和1%生石灰的污泥肥料后,玉米地上部分干重最大为21.2 g,玉米重金属Zn、Cu、Ni、Cd含量均达到最小值19.44、13.73、0.08、0.45 mg?kg~(-1),基质重金属Zn、Ni分别达到最小值79.44、0.75 mg?kg~(-1)。以上结果说明,添加粉煤灰和生石灰进行污泥堆肥化对重金属总量影响不大,但能有效改变重金属形态,降低重金属生物有效性。其中,添加25%粉煤灰与1%生石灰污泥堆肥产品,有利于重金属由不稳定态转变成稳定态,也最有利于玉米幼苗生长。     

黔西北炼锌矿区土壤重金属形态分析及风险评价

为研究黔西北炼锌矿区土壤和矿渣中重金属总量及形态分布特征,采用Tessier五步连续提取法和风险评价编码法(RAC)探讨其污染程度。结果表明,除Cr和Ni外,其他各重金属平均值均超出贵州省的土壤背景值,其中Pb、Zn、Cd污染严重。形态分析表明,土壤和矿渣样品中Pb、Zn、Mn以残渣态(分别占其总量的45.91%、55.11%、42.71%)和铁锰结合态(分别占其总量的33.33%、28.26%、41.78%)为主;Cd的可交换态和碳酸盐结合态之和占总量的30.63%;Cu的有机结合态为65.11%,其次是残渣态30.79%;Cr和As则以残渣态为主要形态,平均占比均超过90%。RAC评价结果表明,矿区周边土壤中Cd元素具有极高的潜在生态风险,其他重金属潜在生态风险水平较低。     

根际土壤中Cd、Pb形态转化及其植物效应

采用根袋盆栽试验和连续形态分析方法研究根际土壤中Cd、Pb形态转化及其植物效应。结果表明，(1)在低Cd质量分数(≤1mg／kg)污染条件下，根际土壤中cd主要以残渣态存在；在较高cd质量分数(≥5mg／kg)污染条件下，cd主要以交换态和碳酸盐结合态存在，即根际土壤中Cd由残渣态向交换态和碳酸盐结合态转化，Cd活性增强。(2)Pb在根际土壤中主要以有机结合态和铁锰氧化物结合态存在，交换态质量分数很低，并随Pb污染水平的提高，其主要存在形态未改变。(3)土壤中Cd、Pb总质量分数及各形态质量分数(残渣态除外)与小麦根、茎叶中Cd、Pb质量分数呈正相关性，而与鲜质量呈负相关性；当w(Cd)添加量≥5mg／kg时，小麦鲜质量明显下降；当w(Pb)≥500mg／kg时，小麦鲜质量下降。     

粤东凤凰山茶区土壤锰、锌赋存形态特征及对茶叶的有效性

采用连续化学提取法对粤东凤凰山茶区12个茶园土壤Mn和Zn的5种赋存形态特征及对茶叶的有效性进行了研究。结果发现,茶区土壤Mn平均含量为337 mg.kg-1,Zn平均含量为166.0 mg.kg-1,Mn和Zn的形态分布规律均表现为残渣态>铁锰氧化物结合态>有机束缚态>可交换态>碳酸盐结合态。土壤铁锰氧化物结合态和碳酸盐结合态Mn含量以及碳酸盐结合态、有机束缚态和铁锰氧化物结合态Zn含量分别与土壤pH值呈显著正相关,可交换态Mn含量与土壤pH值呈显著负相关;有机束缚态Mn、Zn含量以及铁锰氧化物结合态Zn含量分别与土壤有机质含量呈显著正相关,而铁锰氧化物结合态Mn含量与土壤有机质含量呈显著负相关。茶区茶叶Mn平均含量为1 046.3 mg.kg-1,Zn平均含量为42.0 mg.kg-1。茶叶Zn含量分别与土壤可交换态、有机束缚态、碳酸盐结合态Zn含量以及有机质含量呈显著正相关;茶叶Mn含量分别与土壤可交换态、碳酸盐结合态、有机束缚态Mn含量呈显著正相关,而与土壤pH值呈显著负相关。土壤pH值和有机质含量对茶区土壤Mn和Zn的化学形态分布及茶叶中Mn和Zn的累积有重要影响。     

蚯蚓-稻壳炭联合堆肥对工业污泥中重金属的影响研究

蚯蚓堆肥相关研究多集中在生活污泥方面,对工业污泥的探索较少。该研究以马鞍山某钢铁污水处理站污泥为例,添加不同比例稻壳炭(2%、4%、8%),设置污泥单独堆肥、稻壳炭与污泥堆肥以及蚯蚓-稻壳炭联合污泥堆肥试验,探索蚯蚓与稻壳炭联合堆肥对工业污泥中重金属形态和生物有效性的影响。研究表明,(1)相比污泥单独堆肥,稻壳炭联合污泥堆肥能增加污泥pH、EC、TP和降低TOC、TN,而蚯蚓联合稻壳炭堆肥污泥可增加TN,并进一步增加污泥EC、TP,显著降低污泥的pH、TOC。(2)稻壳炭堆肥中重金属Zn、Cu、Pb、Cd含量因浓缩效应而上升;而蚯蚓联合稻壳炭堆肥,重金属含量显著下降,添加4%稻壳炭时,重金属Zn、Cu、Pb、Cd质量分数达到最小值,分别为856.64、137.10、158.92、15.48mg·kg-1。(3)重金属形态分析表明,随着稻壳炭比例增加,稻壳炭堆肥中重金属Zn、Cu、Pb、Cd的交换态和碳酸盐结合态转化为残渣态及铁锰氧化态的比例增大,添加8%稻壳炭时DTPA提取的有效态重金属质量分数最低,分别为705.72、47.95、50.43、4.47 mg·kg-1;蚯蚓-稻壳炭联合堆肥会使得污泥中重金属交换态、碳酸盐结合态、铁锰结合态和有机结合态均向残渣态转化,添加4%稻壳炭与蚯蚓的协同转化能力最大,Zn、Cu、Pb、Cd有效态重金属质量分数分别为629.84、38.63、36.76、1.63mg·kg-1,说明稻壳炭添加入蚯蚓堆肥可进一步降低工业污泥中重金属有效性,使重金属钝化。本研究可为稻壳炭联合蚯蚓堆肥处理工业污泥提供参考和科学依据。