生物炭对湘潭锰矿区土壤重金属的固化效应

通过室内培养实验,研究不同施用量(1%、2%、5%、10%、20%)的生物炭对锰矿区周边土壤中3种重金属锰(Mn)、铅(Pb)、铬(Cr)的固化效应。结果表明,生物炭施入土壤可使土壤中酸溶态、可还原态Mn、Pb、Cr含量分别降低1.18%~61.70%、2.38%~62.15%;而使土壤中可氧化态、残渣态Mn、Pb、Cr含量分别增加1.9%~224.41%、1.33%~44.5%;并且生物炭施入量与土壤中酸溶态、可还原态Mn、Pb、Cr含量呈显著负相关(r:-0.850~-0.526,P0.05),与土壤中可氧化态、残渣态Mn、Pb、Cr含量呈显著正相关(r:0.589~0.880,P0.05)。培养时间的延长对土壤中酸溶态、可还原态Mn、Pb、Cr向可氧化态、残渣态的转化有一定的促进作用。生物炭的施入也可极显著提高土壤p H值(P0.01),土壤p H值与土壤中酸溶态、可还原态Mn、Pb、Cr含量呈极显著负相关(r:-0.832~-0.559,P0.01),与土壤中可氧化态、残渣态Mn、Pb、Cr含量呈极显著正相关(r:0.634~0.878,P0.01),但培养时间对土壤p H值的变化无显著影响。该研究结果可为生物炭对湘潭锰矿区周边土壤中重金属Mn、Pb、Cr的固化效应研究提供一定的理论依据。     

生物炭对重金属污染沉积物的修复效果

采用1%、2%和5%的生物炭钝化污染沉积物中的重金属,并研究生物炭修复对水体的生态影响.结果表明,生物炭添加后水体的p H值显著增大,上覆水和间隙水中溶解态Cu、Zn和Cd浓度均显著降低.1%(W/W)生物炭添加量使上覆水中溶解态Cu比对照降低了82.4%;在不同添加量下间隙水溶解态Zn降低幅度为11.7%—62.8%.通过BCR重金属形态分级发现沉积物中酸溶态重金属均有向残渣态转化的趋势.在5%生物炭添加量时,酸溶态Cu降低了73.08 mg·kg-1,降低幅度达到32.1%,而可氧化态Pb增加幅度达到67.8%.通过生物可利用实验(PBET)发现,当生物炭添加量为5%时,生物可利用性Cu降低9.8%,Zn、Pb和Cd的生物可利用性也有不同程度降低.生物炭添加到沉积物后,用于植物毒性试验的家独行菜(Lepidium sativum)茎长呈现19.5%—25.7%的增加,根长也随之增加,说明生物炭降低了沉积物重金属的植物毒性.     

生物炭和熟石灰对土壤镉铅生物有效性和微生物活性的影响

以南京近郊某蔬菜基地土壤为研究对象,采用盆栽试验方法,研究熟石灰和生物炭两种钝化剂对镉铅复合污染土壤修复效果以及对土壤微生物活性的影响.结果表明,施加熟石灰和生物炭能够增加土壤pH和有机碳等养分含量,促进Cd、Pb由酸溶态向还原态和残渣态转化,降低Cd、Pb有效态含量.与对照处理相比,熟石灰和生物炭5.0%用量下,Cd有效态含量(DTPA、TCLP和CaCl_2等3种提取态)分别下降37.74%—41.46%和22.22%—31.71%,Pb有效态含量分别下降45.59%—52.82%和35.47%—41.94%.生物炭的施用提高了土壤微生物量碳氮和微生物群落功能多样性,促进微生物对碳源的利用能力,其中生物炭5.0%用量下土壤微生物活性最高.熟石灰和生物炭的添加显著降低小白菜可食部位和根部对Cd、Pb的富集,与对照处理相比,可食部位Cd、Pb含量分别下降7.14%—47.62%和45.93%—74.82%,但所有添加钝化剂处理小白菜可食部位含量均超出国家安全食用标准.     

龙塘镇电子垃圾拆解区土壤和河流底泥重金属赋存形态及生态风险

龙塘镇是珠三角电子垃圾拆解区之一,采用AAS方法对该地土壤和河流底泥沉积物中5种重金属(Cd、Cr、Cu、Zn和Pb)含量进行测定分析,结果显示周围农田土壤中Cd含量是《国家土壤质量标准》二级标准的3倍左右,是广东省土壤背景值的20倍左右;拆解区土壤Cd超标最为严重,最高达5.67倍,超过广东省土壤背景值达36.17倍;拆解区下游0—1500 m河流底泥中Cd、Cr、Cu、Zn和Pb含量大幅增加且部分金属超标,Cd在0—40 cm深度内含量总体逐渐降低,仍远超背景值,Cu含量采样深度内递减规律最显著且在0—10 cm内含量超标,Cr、Zn和Pb除部分点位在表层积累较多外,其余与背景值相差不大且未超标.采用BCR(the Community Bureau of Reference)法提取重金属不同形态可知,底泥中Cd主要以弱酸溶态和可还原态为主,Cu主要以可氧化态存在,Cr主要以残渣态存在,而Zn和Pb则以可还原态为主;其中Cd的可提取态比例较高(60%),容易释放出来形成"二次污染".潜在生态风险结果表明,河流底泥中Cd生态危害程度属于极强(Ei320);其他金属Cr、Cu、Zn和Pb危害风险程度属于轻微(Ei40);金属Cd对整个RI值贡献最大(88%),应重点加强对Cd污染的防控.     

以设计精准修复方案为目标的土壤重金属形态分布研究

农田土壤原位钝化/稳定化修复是通过向土壤中添加化学药剂以降低重金属活性、抑制土壤重金属向农作物迁移进而降低重金属风险的一种修复技术。针对河南省某重金属污染农田土壤,为制定精准的原位稳定化修复方案,采集32个表层土壤样品测定其Cd、Pb、As、Cu、Zn、Ni、Cr 7种元素全量,并利用BCR连续提取法测定弱酸提取态、可还原态、可氧化态和残渣态4种形态含量。结果表明:土壤Cd、Pb、As、Cu、Zn、Ni和Cr含量的平均值分别为1.90、144.91、7.33、32.24、91.40、28.80和19.76 mg·kg-1,Cd和Pb含量分别超过HJ/T 332—2006《食用农产品产地环境质量评价标准》的3.17和1.81倍。BCR形态分析表明,弱酸提取态Cd含量占全量比例较高,平均值为24.06%;土壤80.35%的Pb以可还原态存在,其余5种元素主要以残渣态存在。基于不同元素的弱酸提取态含量与全量建立回归分析模型,结果显示各元素的弱酸提取态含量随全量呈线性变化且两者的正相关关系显著;根据Cd、Pb 2种元素全量与弱酸提取态含量的空间分布差异对研究区域进行分区,基于土壤全量Cd和弱酸提取态Cd含量的分区结果有一定差异,而基于弱酸提取态Cd与弱酸提取态Pb含量的分区结果大致相同,能够为设计精准的修复方案提供依据。最后,分别以重金属全量与有效态含量为出发点对研究区域重金属的污染程度与存在风险给予评价,Hakanson风险评价结果表明土壤Cd存在极强的潜在生态风险,风险评价编码法评价结果则显示Cd为中等风险,两者之间的差异提示土壤重金属修复需综合考虑不同评价方法的评价结果,这为重金属的修复评价奠定基础。     

小清河污灌区农田土壤重金属形态分析及风险评价

选取小清河污灌区农田为研究区域,采集31个表层土壤样品,测定了土壤重金属(Cd、Cr、Cu、Zn、Ni、As和Pb)含量,采用改进的BCR顺序提取法对土壤重金属的形态进行分析,并基于潜在生态风险指数法和风险编码法(RAC)对土壤中重金属的生态风险进行评估.结果表明,小清河污灌区土壤中Cd、Cr、Cu、Zn、Ni、As、Pb平均含量分别是0.37、51.61、32.62、68.49、34.12、40.77、32.26 mg·kg~(-1).土壤中Cr、Zn、Ni、As以残渣态占绝对优势,Cu以残渣态和可氧化态为主,Pb则以可还原态为主,而Cd表现出了形态多样的分布特征;重金属生物活性大小排序为:Cd Pb Cu Zn As Ni Cr;潜在生态风险指数法的评价结果表明,Cd处于中度-很强风险水平,As处于轻微-中度风险水平,其他重金属为轻微风险水平.综合潜在生态风险指数RI值在51.23—199.33,处于轻微-中等风险水平,Cd、As是土壤重金属的主要风险源,其对综合潜在生态风险指数的贡献率分别为57%、31%;RAC评价结果表明,土壤Cd处于中度-高风险水平,Zn处于低-中度风险水平,其他重金属为低风险水平.     

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.     

EGTA淋洗和KH2PO4钝化联合修复重金属污染土壤

为进一步削减螯合淋洗后土壤残留重金属的环境风险,采用淋洗与钝化相结合的方法修复重金属污染土壤.研究了乙二醇双(2-氨基乙基醚)四乙酸(EGTA)淋洗、磷酸二氢钾(KH_2PO_4)钝化及两者联合修复对土壤重金属洗脱率的影响,并分别采用TCLP法和BCR法分析重金属浸出浓度及化学形态分布,构建了涵盖土壤重金属残留量、生物有效性和毒性的环境风险评价方法,对淋洗、钝化及其联合修复效果进行了评价.结果表明,EGTA对Cu和Cd具有较好的洗脱效果,降低了土壤Cu、Zn和Cd浸出浓度,提高了Pb浸出浓度,削减了可还原态Cu残留量、弱酸提取态和可还原态Zn残留量、可还原态Pb残留量以及弱酸提取态、可还原态Cd残留量.随着KH_2PO_4投加量的增加,Pb、Cd和Cu浸出浓度呈下降趋势,Zn浸出浓度先上升后下降.KH_2PO_4对重金属形态分布的影响主要表现为降低弱酸态或可还原态重金属占比,提高残渣态重金属占比.EGTA和KH_2PO_4联合修复显著降低了4种重金属的可还原态残留量和弱酸提取态Pb、Cd残留量,大幅度削减了Cd和Cu的浸出浓度和环境风险.Zn污染土壤宜淋洗修复,Pb污染土壤宜钝化修复,Cd和Cu污染土壤深度修复宜淋洗/钝化联合处理.     

文山三七(Panax notoginseng)种植区三七与土壤中Pb、Cd、Cu和Zn的分布特征及评价

为了调查文山州三七(Panax notoginseng)主要种植区(丘北县、砚山县、文山县和广南县)土壤和三七Pb、Cd、Cu和Zn含量,通过GPS定位采集三七根区0~15 cm深度土壤样品和三七样品各30个,分析土壤中重金属总量和不同形态含量及三七中对应重金属含量,并进行空间分布分析。结果表明:(1)土壤Pb、Cd、Cu和Zn平均含量分别为55.56、0.36、43.53和119.62 mg·kg~(-1),超标率分别为6.67%、53.3%、13.33%和0。各形态Pb、Cu和Zn含量表现为残渣态有机物结合态铁锰氧化物结合态碳酸盐结合态可交换态。各形态Cd含量表现为铁锰氧化物结合态残渣态碳酸盐结合态有机物结合态可交换态。(2)三七和土壤Pb、Cd、Cu和Zn总量和不同形态含量均以丘北县最高,广南县最低。(3)三七根系Pb、Cd、Cu和Zn平均含量分别为2.93、0.35、5.21和11.11mg·kg~(-1),三七植株各部位重金属含量表现为根系剪口茎叶花果。调查区三七和土壤重金属含量存在空间差异,且以土壤Cd污染为主,应采取一定措施降低三七Cd含量。     

成都市部分区域淡水混养池塘水体与沉积物中重金属风险评价及分配特征

为探讨成都市部分区域淡水混养池塘环境中重金属的生态风险和分配特征,对成都市10个淡水混养池塘水体和沉积物中Cu、Zn、Cd、Pb、Cr、Ni这6种重金属进行检测,采用BCR连续提取法分析沉积物中6种重金属的赋存形态,并评价其潜在生态风险。结果表明,除S8和S10样点Zn年均浓度超出GB 11607—1989《渔业水质标准》外,其余元素均未超标,重金属浓度总体呈现出春、夏季高于秋、冬季的特征。沉积物除S3、S4和S8样点Cu年均含量超出生物低影响阈值(ERL)外,其余元素均未超标,Cd为研究区域沉积物中主要生态风险因子,沉积物中重金属无明显季节变化规律。沉积物中Cd的弱酸提取态比例高于其余元素,为22. 91%～64. 51%,Pb和Cu可还原态比例较大,Zn以残渣态为主,同时存在较大比例的弱酸提取态和还原态,Cr和Ni主要以残渣态和可氧化态存在。水体-沉积物中重金属分配系数由高到低依次为Ni、Pb、Cr、Cu、Cd和Zn。因此,应加强成都市淡水混养池塘Cd元素的污染防控。     

风险评价代码法对农田土壤重金属生态风险的评价

为揭示矿区周边农田土壤中重金属分布特征及其潜在生态风险,于2013年在云南省某铅锌矿周边的农田土壤共布设68个采样点,分析土壤中Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu和Zn的含量及污染程度,并采用改进的BCR法测定了各重金属形态分布特征,在此基础上运用风险评价代码法评价了重金属的潜在风险程度.结果表明,7种重金属都存在不同程度的超标,其中超标最严重的是Cd和Zn,超标率分别达到92.6%和75%.7种重金属化学形态也不尽相同:在重金属有效态中,Cd的水溶态和可提取态较高(平均值达到31.2%);Pb、Cu和Zn可还原态、可氧化态这两部分含量较高,两部分之和的平均值分别可达到27.9%、30%和29.2%;Hg、As和Cr的残渣态含量较高,平均值分别为90.4%、72.9%和76.8%.风险评价代码评价结果表明,54.4%的样点Cd为高生态风险,45.6%的样点Cd为中度生态风险;100%的样点Zn为中度生态风险;Cu有41.2%的点位属于低生态风险,58.8%的点位属于中度生态风险;As和Pb主要以低生态风险为主(所占比例分别为92.6%和91.8%);Hg主要以无生态风险为主(所占97.1%).综上,该矿区周边农田土壤受到了严重的重金属污染,其中土壤中Cd的生态风险最高,同时,Zn和Cu的生态风险也不容忽视.     

深圳市城市绿地土壤中重金属的含量及化学形态分布

对深圳市中心区城市绿地表层土壤(0-20cm)中Cu,Zn,Pb和Cd的含量、化学形态分布和迁移性进行研究.结果表明,土壤中Cu,Zn,Pb和Cd的含量分别为6.4-188.2(26.3)mg·kg-1,34.9-284.8(69.1)mg·kg-1,15.2-245.5(47.2)mg·kg-1和0.01-3.48(0.47)mg·kg-1.道路绿化带土壤中Cu,Zn和Pb的平均含量最高,在公园绿地土壤中Cd的平均含量最高.分别有75.6%,87.0%,98.8%和98.8%的土壤中Cu,Zn,Pb和Cd的含量超过广东省赤红壤的背景值,重金属在土壤中呈现明显的富集特征.土壤中Cu,Zn和Cd以残渣态所占比例最高,Pb以铁锰氧化物结合态最高.随着土壤中Cu,Zn,Pb和Cd含量的增加其残渣态所占比例降低,铁锰氧化物结合态或交换态所占比例增加,重金属活性增大.土壤中Cd迁移能力最强,迁移能力依次为Cd>Zn>Pb和Cu.     

湘南某矿区菜园土中典型重金属的形态分析

分别运用Tessier连续提取法和Leleyter连续提取法研究湘南某矿区菜园土中Pb,Zn,Cu和Cd的形态分布特征.结果表明：菜园土中Pb,Zn,Cu和Cd的总浓度严重超过国家土壤环境质量标准.Pb,Zn,Cu和Cd的主要形态是残渣态,水溶态和交换态所占比例较小.重金属生物可利用性的研究表明,Pb,Zn,Cu和Cd生物可利用的含量较少;在Tessier方法中,除Cu之外,生物不可利用态是主要形态,其次是潜在生物可利用态,而在Leleyter方法中,潜在生物可利用态是主要形态,其次是生物不可利用态.     

矿区污染土壤Pb、Cd、Cu和Zn的形态分布及其生物活性的研究

调查湘南某铅锌矿区周围的菜园土和水稻土Pb、Cd、Cu和Zn的形态分布及其生物活性和迁移性。结果表明:两种土壤中Pb、Cd、Cu和Zn的总量分别超过国家土壤环境质量相应的标准。运用Tessier连续提取法研究发现,土壤中Pb、Cd、Cu和Zn的各形态含量之和与其总量非常的接近,其中菜园土Pb的提取率为96.3%,Cd的为94.1%,Cu的为93.4%和Zn的为91.7%;水稻土Pb的为97.6%,Cd的为92.0%,Cu的为92.1%和Zn的为91.7%,表明该形态分析方法的结果是合理的。土壤中Pb、Cd、Cu和Zn各形态的分布存在很大的差别,残渣态是主要形态,其中Pb的含量占60.7%~58.2%,Cd的是50.4%~59.2%,Cu的是37.3%~53.4%,Zn的是54.9%~46.9%,而交换态所占的比例最小。菜园土重金属的生物活性系数的大小是:Cd>Cu>Pb>Zn,迁移能力的顺序是Cd>Cu>Zn>Pb;水稻土重金属的活性大小和迁移能力的顺序都是:Cd>Pb>Zn>Cu。菜园土重金属的生物活性和迁移性较水稻土的大,其中Cd的生物活性和迁移性的最大。研究结果将为评估矿区污染土壤中重金属的危害提供科学依据。     

常州市道路两侧户外灰尘重金属分布、形态及环境风险

在常州市城区、城郊和农村20个道路断面50 m范围内采集140个户外灰尘样品,测定Cu、Zn、Pb、Cd、Ni、Cr和Mn等重金属的含量,分析其区域差异、垂直分布和化学形态特征,进行富集系数和污染系数分析,并构建了涵盖灰尘重金属含量、形态和毒性的环境风险指数.结果表明,以上各重金属含量平均值分别为173.51、952.66、444.50、3.16、115.64、132.44、801.59 mg·kg-1.随着楼层的升高,城区灰尘中Pb、Mn和Cr的含量呈递减趋势,Cd、Cu和Zn含量没有显著变化,Ni含量呈上升趋势.Cu和Cr主要为残渣态,Zn、Pb和Cd主要为可还原态,Ni主要为酸可提取态.Cd的环境风险等级为严重,Pb为重或严重,Cu和Zn为较低或中,Ni为中,Cr和Mn为低.     

泉州湾洛阳江河口潮滩表层沉积物中重金属赋存形态分析

对比3种重金属形态提取方法,其中稀HCl法提取率比EDTA法高,改进的BCR四步提取法提取率最高.用改进的BCR法分析泉州湾洛阳江河口潮间带沉积物中重金属的4种形态(弱酸溶态、可还原态、可氧化态和残渣态)的含量.结果表明,大部分金属元素(V、Cr、Co、Ni、Zn、Fe和Cd)主要以残渣态存在,Mn主要以弱酸溶态存在,Pb和Cu则以可还原态存在.各形态与其总量间的相关性分析结果表明,Fe受人类活动的影响相对较小,而Cr、Co、Ni、Pb、Cd和Cu的前三态与其总量之间呈现极显著的正相关,说明它们主要污染源来自人类活动.     

宝鸡城市街尘、土壤及河流沉积物重金属形态迁移特征

在宝鸡城市街尘、土壤及河流沉积物基本理化性质和重金属元素含量分析的基础上,重点研究了重金属元素在街尘、土壤及河流沉积物中的赋存形态和迁移特征.结果表明:在街尘中Cu主要以可氧化态和残余态形式存在,Pb主要以可还原态和可氧化态形式存在,Zn和Cd主要以乙酸可提取态形式存在,Mn、Fe、Co、Ni和Cr主要以残余态形式存在...     

生物炭与磷肥配施对棕壤中Cd形态及其有效性的影响

通过实验室模拟Cd污染棕壤,探讨单施不同量(20和40 g·kg~(-1))花生秸秆生物炭(PB)和棉花秸秆生物炭(CB)、20 g·kg~(-1)磷肥(P)以及两者配施对污染土壤p H值及5种形态Cd含量变化的影响,分析生物炭、磷肥及其联合作用对棕壤Cd生物有效性的影响机制。结果表明,单施磷肥可显著降低土壤p H值(较CK降低14.64%),单施生物炭以及两者配施均可提高土壤p H值(较CK增加0.99%~24.67%),以单施40 g·kg~(-1)花生生物炭处理土壤p H值增幅最显著。单施磷肥显著降低土壤可交换态、碳酸盐合态和铁锰氧化物结合态Cd含量,增加有机结合态和残渣态Cd含量;单施生物炭和配施处理均可使土壤可交换态Cd含量显著减少,碳酸盐结合态Cd含量显著增加(49.76%)。在相同施炭量(20 g·kg~(-1))下,配施处理土壤有效态Cd含量的降幅高于单施处理,且花生秸秆生物炭与磷肥配施处理效果优于棉花生物炭与磷肥配施,Cd活性系数分别为0.150和0.236,即20 g·kg~(-1)花生秸秆生物炭+20 g·kg~(-1)磷肥(P+PB_2)混合处理最有利于降低土壤Cd生物有效性。     

氧化与还原条件下水稻土重金属形态特征的对比

还原状态下的水稻土被风干处理后氧化还原等性质发生明显变化,对重金属的形态特征产生影响,进而影响对作物有效性的评价.利用BCR连续萃取法研究了张家港市南部不同pH水稻土在还原和氧化条件下Cu、Pb、Ni和Cd的形态变化状况.结果显示,氧化还原对重金属形态分配具有显著影响,而pH对Ni在还原状态下的形态分配有显著影响,对Cu、Pb和Cd形态分布影响不显著.样品经风干氧化处理后,氧化物结合态重金属均表现为不同程度的降低;Cu残渣态比例增加25%,氧化物结合态和有机结合态比例有所降低;Pb有机结合态比例增加33%,残渣态减少33%,酸可提取态和氧化物结合态变化不大;Ni受氧化还原条件影响更为强烈,表现为酸可提取态所占比例降低超过25%,氧化物结合态亦明显降低,残渣态提高超过60%;对Cd的影响主要表现为有机结合态所占比例降低约15%,残渣态提高约35%,酸可提取态和氧化物结合态变化不明显.氧化状态下的重金属形态并不是重金属在田间的真实状况,可能高估了Pb,低估Cu、Ni和Cd重金属在土壤中的危害性.     

青岛城市土壤重金属的形态分布及影响因素分析

选取青岛市不同功能区63个代表性的表层土壤样品,分析了其重金属元素的含量和存在形态.结果表明,青岛城市土壤中Cu、Zn、Pb、Cd均受到不同程度的污染,其中Cd属于重度污染,土壤重金属累积污染程度为Cd>Zn>Cu>Pb.Cu和Zn主要以残渣态为主,Pb主要以残渣态和铁锰氧化态为主,Cd主要以残渣态和有机结合态为主;土...