重金属Cd、Zn、Pb复合污染对土壤酶活性的影响

采用回归正交设计方案 ,研究了潮褐土中Cd、Zn、Pb复合污染对 4种土壤酶活性 (过氧化氢酶、脲酶、碱性磷酸酶、转化酶 )的影响 .结果表明 ,在复合效应影响中 ,重金属对土壤酶活性的抑制效应顺次为Cd >Zn >Pb ;同时 ,Cd、Zn、Pb复合污染对 4种土壤酶活性的影响效应存在着明显差异 .其复合污染对脲酶表现出协同抑制负效应的特征 ;对过氧化氢酶表现出一定的屏蔽作用 ;对转化酶和碱性磷酸酶活性影响则主要随着Cd浓度的增加而显著降低 .离子冲量与土壤脲酶活性之间呈显著负相关 ,用脲酶活性作为预测土壤重金属Cd、Zn、Pb复合污染程度的主要生化指标具有一定的可行性     

不同环境材料对Pb、Cd污染土壤的淋溶效应

为了探索环境材料对土壤中重金属的去除效果,采用土柱淋溶方法研究了不同环境材料（腐植酸HA、高分子材料SAP、粉煤灰FM及沸石FS）对污染土壤（单一Pb污染土壤、单一Cd污染土壤和Pb-Cd复合污染土壤）中铅（Pb）、镉（Cd）的淋溶效应。结果表明：添加不同环境材料处理的淋出液pH值呈现先上升后降低再上升的趋势,均为弱碱性。添加FM和复合N1（HA+SAP+FM+FS）、N2（HA+SAP+FM）处理淋出液的电导率（EC）明显高于其他。FM和复合N1、N2对单一Pb污染土壤中Pb达到显著固定作用;单一Cd污染土壤中,添加单一SAP处理所淋溶出的Cd量小于CK（未加任何环境材料）,淋溶出的Cd量为CK的63.68%,对Cd起到一定的固定作用;Pd-Cd复合污染土壤中,HA对Pb达到显著固定作用,淋出Pb量仅为CK的40.6%。SAP及复合N3对Cd的固定作用明显,淋溶出的Cd量分别为CK的55.32%、78.13%。可见,采用的环境材料对重金属淋溶能起到一定的抑制作用。     

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。     

新型土壤固化剂对含重金属Pb、Cd膨胀土固化效果研究

针对重金属膨胀土现有技术浸水稳定性不足、重金属浸出率高、经济效益低等问题,文章采用武汉大学自主研发的SSH新型土壤固化剂对重金属Pb、Cd污染膨胀土进行改良,以满足膨胀土地区建筑技术规范及重金属浸出阈值。通过室内模拟实验研究了添加剂种类、养护龄期等因素对自由膨胀率、抗压强度、浸水稳定性和重金属固化效率的影响。通过XPS、SEM等方法对样品中物质存在形式和表面形貌变化进行表征,研究了重金属膨胀土改良的过程及机理。实验结果表明,当掺量配比为：膨胀土∶SSH∶石灰=92%∶4%∶4%时,自由膨胀率由62.87%降低至6.46%,抗压强度提高2.46倍,浸水稳定性明显提升,重金属固化效率均达到90%以上。表征结果显示,SSH通过离子交换、沉淀及包裹保护等作用进一步提高土粒聚集性和重金属固化效果,明显改善膨胀土基本物理性能,同时重金属Pb、Cd固化后主要以PbSiO₃和CdSiO₃等沉淀形式存在于体系中。研究结果可为解决重金属污染膨胀土的改良应用提供一定的理论参考。     

土壤-作物系统中重金属元素吸收、迁移和积累过程模拟

土壤-作物系统是重金属危害生态环境和人类健康的重要途径,研究和了解土壤-作物系统中重金属元素的吸收、迁移和积累过程,对重金属污染的防控与管理以及人类的健康具有重要意义.本文建立作物吸收重金属的模型,计算小麦根、茎、叶以及籽粒中的重金属含量,分析在小麦生长周期中,根、茎、叶以及籽粒的重金属积累随时间变化的过程,并将预测值与实测值作对比来检验模型的精确度.结果表明,小麦的不同部位对重金属的吸收能力不同,根的吸收能力最强,叶片次之,茎和籽粒重金属的吸收能力较弱.小麦的各部位中不同重金属的含量也存在明显的差异,Cu元素的含量最高,Ni次之,Pb元素和Cd元素的含量较小.在小麦生长过程中,茎、叶和籽粒中的重金属积累速度分别在小麦生长90、60和135 d左右开始减缓,重金属含量逐渐达到最大值,而根部重金属积累的速度则呈现不断增长的趋势.本文利用数值模拟技术研究了重金属在土壤-作物系统中的吸收、迁移和积累过程,可为防范重金属污染的生态和健康风险提供科学依据.     

环境矿物材料吸附重金属的有机改性研究

环境矿物材料应用在重金属污染治理中越来越受到人们的关注,而通过有机改性可以有效提高其治理效果。结合国内外对环境矿物材料的有机改性研究,综述了应用于重金属污染治理的环境矿物材料有机改性的研究进展,并提出了发展趋势和展望。     

外源重金属Cu、Cd对红树林沉积物酶活性的影响

采用外源添加重金属室内恒温培养实验研究了Cu、Cd对三亚河红树林沉积物脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性的影响.结果表明,Cu能够抑制红树林沉积物脲酶和蔗糖酶活性,Cd对脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性均能产生抑制作用.Cu与Cd复合污染对脲酶和过氧化氢酶活性表现为独立作用,对蔗糖酶表现为协同作用.培养前期,重金属处理沉积物酶活性逐渐降低,后期趋于稳定.重金属对光滩沉积物酶活性的抑制效果最强,其次是林缘沉积物,对林内沉积物酶活性的抑制作用较弱.     

深圳福田红树林对重金属Cu、Pb、Zn、Cd 的吸收、累积与循环

研究了污水处理下红树林对Cu、Pb、Zn、Cd4种重金属元素的吸收、累积、分布和循环。结果表明 ,林地表层土壤 4种元素的储量关系为Zn >Pb >Cu >Cd ;对土壤中 4种重金属富集能力的大小依次为桐花树 >秋茄 >白骨壤。该群落中Cu、Pb、Zn、Cd的现存累积量分别为 1 41 796、 4 55 967、1 2 2 0 2 2 4和 9 4 93mg/m2 ;年吸收量分别为 1 8 98、 1 6 4 3、 89 1 9和 0 39mg/m2 ;年归还量分别为 1 4 64、7 2 6、 59 2 9和 0 1 6mg/m2 ;年存留量分别为 4 33、 9 1 7、 2 9 2 0和 0 2 3mg/m2 ;周转期分别为 1 0、 63、 2 1和 58年。     

水稻对土壤中环境重金属激素铅的吸收效应及污染防治

土壤中重金属元素铅作为一种危害严重的环境激素物质 ,能导致动物和人体各种生殖、生理异常。水稻盆栽试验表明 ,当土壤中加入不同比例的铅时 (0～ 40 0 0mg/kg) ,基本没有观察到铅对水稻的毒害病症 ,铅对水稻的生长发育没有明显的宏观影响。但微区调查揭示 ,水稻对土壤中的铅具有强烈的吸收性 ,并可残留在水稻的各个部位 ,且吸收量随土壤中铅添加量的增加而提高 ;其中根系的吸收性最强 ,是秸杆、籽实的几十至几千倍 ,表明水稻根系为秸杆、籽实对铅的吸收提供了良好的屏障。运用根系对土壤中铅的特殊吸收性 ,可以在铅污染的土壤区通过自然作物栽培 ,并将作物根系从土壤中清除的方法 ,来逐渐达到环境土壤修复的目的     

组配改良剂对稻田土壤中镉铅形态及糙米中镉铅累积的影响

通过田间实验,研究了镉(Cd)和铅(Pb)复合污染稻田土壤中施加组配改良剂(LS,石灰石+海泡石)对黄华占和丰优9号2种水稻种植土壤中p H、Cd和Pb形态转化以及水稻糙米中Cd和Pb累积量的影响.结果表明,施加LS,通过提高2种水稻土壤的p H值,可以有效地改变土壤中Cd和Pb的存在形态,使土壤Cd和Pb由酸可提取态不同程度地转化为铁锰氧化态和有机结合态.LS施加量为2.0~8.0 g·kg-1时,使黄华占水稻土壤中Cd和Pb的酸可提取态含量分别降低19.6%~23.8%、7.7%~14.3%,丰优9号水稻土壤中Cd和Pb的酸可提取态含量分别降低7.6%~31.1%、11.7%~24.8%,且降低效果为CdPb.LS还能显著降低2种水稻糙米中Cd和Pb含量,LS施加量为2.0~8.0 g·kg-1时,黄华占和丰优9号2种水稻糙米中Cd含量分别降低了56.5%~67.2%、29.0%~38.7%,Pb含量分别降低了9.8%~34.2%、6.8%~45.4%,同种水稻Cd和Pb含量降低效果为CdPb.研究表明,土壤中Cd和Pb酸可提取态含量能很好地反映土壤中Cd和Pb的生物有效性和迁移性.     

Effects of cadium, zinc and lead on soil enzyme activities

Heavy metal （HM） is a major hazard to the soil-plant system. This study investigated the combined effects of cadium （Cd）, zinc （Zn） and lead （Pb） on activities of four enzymes in soil, including calatase, urease, invertase and alkalin phosphatase. HM content in tops of canola and four enzymes activities in soil were analyzed at two months after the metal additions to the soil. Pb was not significantly inhibitory than the other heavy metals for the four enzyme activities and was shown to have a protective role on calatase activity in the combined presence of Cd, Zn and Pb; whereas Cd significantly inhibited the four enzyme activities, and Zn only inhibited urease and calatase activities. The inhibiting effect of Cd and Zn on urease and calatase activities can be intensified significantly by the additions of Zn and Cd. There was a negative synergistic inhibitory effect of Cd and Zn on the two enzymes in the presence of Cd, Zn and Pb. The urease activity was inhibited more by the HM combinations than by the metals alone and reduced approximately 20%--40% of urease activity. The intertase and alkaline phosphatase activities significantly decreased only with the increase of Cd concentration in the soil. It was shown that urease was much more sensitive to HM than the other enzymes. There was a obvious negative correlation between the ionic impulsion of HM in soil, the ionic impulsion of HM in canola plants tops and urease activity. It is concluded that the soil urease activity may be a sensitive tool for assessing additive toxic combination effect on soil biochemical parameters.     

两株重金属抗性细菌对铅镉吸附特性的比较研究

针对目前重金属水污染现状,为探究微生物法修复重金属水污染机制,本试验以抗重金属革兰氏阴性菌Rhizobium sp.W33与革兰氏阳性菌Bacillus sp.H3为供试菌株,对不同重金属(Pb、Cd)浓度及pH条件下的菌株生长状况进行测定;比较不同状态细胞(Growing、Grown、Dead)的吸附能力;利用FTIR初步分析吸附相关官能团.结果表明:两株菌对Pb抗性较强,对Cd抗性相对较弱,最适生长pH均在6~7范围内;不同状态细胞的吸附能力大小为:GrownDeadGrowing;随着重金属浓度的升高,Rhizobium sp.W33与Bacillus sp.H3的吸附容量逐渐增大,且对铅镉的吸附主要以胞外吸附为主,对铅有一定的胞内积累能力;FTIR分析显示菌株吸附过程中主要是—OH、—NH、—CO、—CH2官能团在生物吸附过程中发挥作用.Rhizobium sp.W33与Bacillus sp.H3表面官能团特性及整体吸附能力存在明显差异.     

土壤微生物活性对石油原油、铅镉及其复合污染的响应

随着工农业生产的迅猛发展、石油原油及重金属等原材料的广泛开采与使用,使石油原油、重金属及其复合污染日趋加重,对环境及人类的危害也越来越大.采用室内培养试验,利用人工模拟污染土壤,研究石油原油、铅镉及其复合污染胁迫对土壤微生物活性的影响.试验设置4个处理:1新鲜土壤(S)作为对照;21000 mg·kg~(-1)石油原油污染土壤(SP);3500 mg·kg~(-1)铅和50 mg·kg~(-1)镉污染土壤(SH);41000mg·kg~(-1)石油原油污染、500 mg·kg~(-1)铅和50 mg·kg~(-1)镉复合污染土壤(SPH).结果表明:与对照相比,SH、SP、SPH处理土壤基础呼吸强度最高分别增加约100.99%、36.61%、25.80%,铅镉污染(SH)对土壤基础呼吸影响最显著,反映出重金属污染对土壤基础呼吸的激活作用最强;石油原油污染(SP)与石油原油及铅镉复合污染(SPH)刺激土壤微生物量碳增加,SP处理最高增加了90.25%,而铅镉污染(SH)则使土壤微生物量碳减少.不同土壤酶对污染处理的响应不同,其中,石油原油污染(SP)对FDA水解酶及脱氢酶活性表现为激活作用;石油原油或石油原油及铅镉复合污染(SP、SPH)对脲酶及过氧化氢酶活性主要表现为激活作用,而铅镉污染(SH)对脲酶及过氧化氢酶活性主要表现为抑制作用.该研究表明,石油原油及铅镉复合污染对土壤微生物活性的影响与石油原油或铅镉污染的影响不同,它们之间存在着明显的交互作用.     

AMD对岩溶区旱地土壤理化性质及土壤酶活性的影响

煤矿开采产生的酸性矿山废水（ AMD ）已导致周边土壤受到了严重的污染。以贵州典型的喀斯特地区旱地土壤为研究对象,通过添加不同污染浓度的AMD,模拟AMD持续污染下,岩溶区旱地土壤pH、Eh、EC、Fe、Mn、Cu、Zn、SO2-4以及脲酶、微生物量的变化情况,进而评价AMD持续污染对岩溶区旱地土壤的影响。结果表明：随着AMD污染程度的持续增加,土壤Mn、Zn及脲酶活性在较低污染程度下急剧升高,在较高污染程度下则又显著降低,其中土壤Zn、脲酶活性随AMD浓度增加达到极显著水平（ p﹤0.01）;土壤pH有明显下降趋势（ p﹤0.01）,总体维持在6.5以上的较高水平;土壤Eh、EC、Fe、Cu、SO2-4随AMD污染程度的增加呈显著、极显著的增大趋势（ p均﹤0.05）;土壤微生物量则随AMD污染程度的增加呈显著的降低趋势（ p﹤0.05）。综上表明,AMD的持续污染将对岩溶区煤矿周边的旱地土壤造成严重的影响。     

褐煤燃烧过程中重金属元素分布特征及其对环境影响评价

针对云南小龙潭矿区褐煤及燃烧产物中重金属元素As、Cd、Sb、Pb、Hg的含量,通过室内模拟燃烧,研究了5种元素在煤燃烧过程中的分布行为,揭示了它们在燃煤产物中的分配富集特征,分析了这些元素产生的环境影响.结果表明,Hg的挥发性最强,在300℃下就有极高的挥发率,到500℃挥发殆尽,挥发性为Hg ＞As＞ Cd ＞Sb ＞Pb,而重金属的赋存状态对其挥发性有明显的影响.最后通过环境效应评价其燃烧过程的挥发对大气的影响发现在室内模拟燃烧下属重污染,这与室内试验挥发率较大有关,而电厂动态燃烧下为微污染,所以燃烧方式以及燃烧工况等对微量重金属的挥发性有明显的控制作用.     

利用含重金属土壤制备烧结砖可行性及环境安全性研究

为探明利用含重金属土壤作为页岩替代原料制备烧结砖的可行性和环境安全性,选取某砖窑以70%的比例掺加该土壤替代页岩开展工业化试验,研究重金属在烟气中的排放情况及在成品砖中的浸出率和分配规律。结果显示：土壤中SiO₂、Al₂O₃和Fe₂O₃浓度与页岩原料相似,可以用作页岩原料的替代;烧制的成品砖力学性能符合产品质量标准。在以含重金属土壤为原料的砖块烧结过程中,烟气中常规污染物和重金属污染物排放均满足相关标准,环境风险可控;烧结砖中可浸出重金属浓度显著低于GB 30760—2014《水泥窑协同处置固体废物技术规范》浸出限值,砖块在使用过程中的重金属浸出风险较低;As、Cd、Cr、Mn、Ni、Pb和Cu在烧结过程中基本赋存在成品砖里,经烟气挥发和湿法脱硫压滤后留存于脱硫滤饼中的重金属含量极低。研究表明,利用含重金属土壤制备烧结砖从产品力学性能及环境安全性上均能满足现有标准,具有一定的资源化利用效益。

     

Effect of combined pollution by heavy metals on soil enzymatic activities in areas polluted by tailings from Pb-Zn-Ag mine

Some enzymatic activities were determined in the areas polluted by tailings from Tiantai Pb-Zn-Ag Mine in Zhejiang Province of China. The results indicated the soil enzymatic activities decreased significantly with increase of concentrations of heavy metals or the distance away from mining tailing center, especially dehydrogenase and urease activities. Multivariate regression analysis between heavy metal contents and soil enzymatic activities indicated that single dehydrogenase activity was very significantly correlated to combined effect of soil heavy metals in mine area. Moreover, single urease, protease and acid phosphatase activities were significantly related to the combined effect of heavy metals. The results suggest it is feasible to use soil enzymatic activities to indicate the pollution situation by combined heavy metals in the soil of mine area.     

陕西潼关农田土壤及农作物重金属污染及潜在风险

对矿业活动频繁的陕西潼关农田土壤和主要农作物小麦和玉米中的Hg、Cd、Pb、Cu、Zn和As元素的污染现状进行了调查.结果表明,潼关农田土壤主要受到Hg、Cd、Pb的污染,超标率分别为89.8%,57.1%和12.2%,研究区83.6%的土壤已经受到了不同程度的重金属污染.小麦和玉米样品的调查表明,Hg、Cd、Pb是研究区农作物最主要的污染物,小麦和玉米中3种重金属的超标率分别为39.1%和44.4%,39.1%和33.3%,47.8%和33.3%.从潜在生态危害指数可以看出,样品具有轻微、中等、强和很强生态危害的比例分别为44.9%、38.8%、12.2%和4.1%,具有轻微的生态危害的农田土壤主要分布在研究区西北部和东部;具有中等的生态危害的农田土壤主要分布在研究区中部和南部;具有强生态危害和很强生态危害的农田土壤分布在南部.小麦和玉米中重金属含量与土壤中重金属含量的相关性分析表明,小麦和玉米中Hg的含量与土壤中Hg的含量显著相关.研究表明,加紧对陕西潼关重金属污染农田的治理刻不容缓.