基于野外实测光谱的金矿区土壤重金属铬监测研究

以山东省莱州市焦家金成矿带为研究区,采集85份土样进行光谱野外实测,对其中35份土样的铬浓度进行测定分析。利用原始光谱及其一阶微分、二阶微分变换的光谱指标,采用主成分回归法、多元逐步回归法建模,探索光谱指标与铬浓度的相关关系,选取最优模型。利用最优模型反演获取其余50个土样的铬浓度,通过地理插值得到研究区铬浓度的空间分布。结果表明,研究区内土壤铬浓度与金矿分布状况密切相关,铬质量浓度最高值为71.8mg/kg,未超过《土壤环境质量标准》(GB 15618—1995)的二级标准,研究区内不存在铬污染问题。     

玉米叶片光谱弱差信息的重金属污染定性分析

不同重金属污染下的玉米叶片光谱响应存在细微差异。设计不同浓度的铜(Cu)和铅(Pb)污染实验,并测量不同浓度铜离子和铅离子胁迫下玉米叶片的光谱反射率、Cu含量、Pb含量及对应叶绿素含量。针对光谱弱差信息甄别的难点,结合光谱微分处理、光谱角、正切函数增强和波谱分段检测等构建一种甄别玉米叶片Cu、Pb胁迫的分段微分光谱角正切(segmentation derivative spectral angle tangent,SDSAT)模型。甄别玉米叶片不同生长程度的玉米叶片在Cu、Pb胁迫下的光谱响应差异,并通过区分玉米冠层Cu、Pb胁迫光谱的差异以验证该模型有效可行。实验结果表明,SDSAT模型甄别Cu、Pb胁迫玉米光谱主要差异在"紫光""红边"和"近峰B"波段区间,这些差异也是鉴别Cu、Pb污染的定性分析标志,并可以根据模型测度结果分析玉米的污染程度。     

土壤重金属的竹基活性炭吸附及近红外光谱预测

为探究竹基活性炭对土壤的修复及改良效果,用水蒸气活化法制备出竹基活性炭,分析其孔结构特性,采用盆栽实验的方法,研究不同添加量(0%、10%、20%)的竹基活性炭对土壤性质、土壤重金属含量、植物株高和生物量以及植物地上和地下部分重金属含量的影响,研究发现随着竹基活性炭添加量的升高,土壤p H和有机质逐渐上升,且土壤中的重金属含量下降明显。其中,添加量高的竹基活性炭对土壤中的重金属Cu、Pb、Zn的去除率可达94.8%、82.1%、87.7%。添加竹基活性炭可增加百日草株高及生物量,其根和茎叶部分的重金属浓度有所降低,表明竹基活性炭吸附土壤重金属性能显著。同时,利用近红外光谱技术结合偏最小二乘法建立了不同竹基活性炭添加比例的土壤中的铜离子含量预测模型。该模型相关系数R~2达到0.995 9,相对分析误差RPD大于10,模型相关性好,具有良好的预测性能。     

鄱阳湖流域重金属污染评价与分析

为分析评价鄱阳湖流域重金属积累污染情况,采集流域内沉积物及土壤样品,测定其Cu、Pb、Zn、Cr、Cd、As、Hg含量以及pH、氧化还原电位(Eh)、有机质(SOM)以及黏粒含量等理化参数,采用地累积指数法、潜在生态危害指数法评价流域内沉积物及土壤的重金属污染水平,利用相关性分析法及主成分分析法解析重金属污染的影响因素...     

不同种植模式下添加伊利石对污染土壤的修复

为了探究伊利石与种植模式在重金属污染修复中的应用效果,采用室内盆栽试验,测定了植物的生理生化指标和土壤、植物的重金属含量,评价了不同种植模式下植物对重金属的吸收富集能力。结果表明,添加伊利石可以显著提高土壤pH,枸骨(Ilex cornuta var.fortunei)与绿萝(Epipremnum aureum)间作模式有利于提高土壤的有机质含量,提高枸骨抗逆性。添加1%(质量分数)伊利石后,各处理Pb有效态含量显著低于空白对照,而Zn有效态含量无显著性差异。枸骨与绿萝间作模式下,土壤有效态Zn含量显著高于绿萝单种,而与枸骨单种无显著差异。间作模式下,绿萝地上部Pb含量高于单种107.92%,而地下部Pb较单种显著降低19.69%。因此,枸骨与绿萝间作可显著提高绿萝对Pb的转运能力。     

近红外光谱结合区间偏最小二乘法快速分析污泥中蛋白质含量

采用近红外光谱表征了不同来源污泥样品,并应用主成分投影实现了污泥样品的聚类分析。在此基础上,结合凯氏定氮法的蛋白质含量分析结果,采用区间偏最小二乘法(i PLS)选择光谱建模区间为4 382~3 996 cm~(-1),建立了近红外光谱反演污泥中蛋白质含量的数学模型,模型相关系数为0.973,交叉验证均方差为1.321,预测值与真实值的误差范围为~(-1)0.0%~8.52%,说明近红外光谱可以实现污泥样品的快速定性和定量分析。     

铜绿山矿区菜地土壤重金属污染特征

以铜绿山矿区菜地为研究对象,测定了土壤和蔬菜中Cu、Zn、Pb、Cd 4种重金属的含量,分析了土壤-蔬菜体系重金属的污染特征和蔬菜对重金属的富集能力。结果表明:矿区菜地土壤中重金属Cu、Zn、Pb、Cd的污染因子分别为10.63、1.12、1.10、0.06,表明Cu污染非常严重,Zn、Pb属轻度污染,Cd无污染;参考《食品中污染物限量》(GB 2762—2017)、《食品中铜限量卫生标准》(GB 15199—94)以及《食品中锌限量卫生标准》(GB 13106—91),蔬菜中Cu、Zn污染较严重且具有普遍性;蔬菜中Cd含量虽均未超出食品安全限值,但明显高于蔬菜根部土壤中的Cd含量;叶菜类、根茎类蔬菜中Pb均未超标,瓜果类蔬菜中Pb超标;蔬菜可食部位对重金属的富集能力为CdZnCuPb;蔬菜中重金属含量与土壤重金属含量总体表现出较弱的相关性,表明蔬菜中重金属的积累不完全决定于土壤重金属的含量,还与土壤中重金属的生物有效性、环境行为及其他环境因素有关。     

德兴铜矿周边地区土壤酶活性研究

采用逐步多元回归和主成分分析的方法研究了德兴铜矿周边土壤中重金属和土壤酶活性的关系.结果表明:德兴铜矿周边各功能区均受到不同程度的Cu、Cd污染,Pb、Zn未超过《土壤环境质量标准》(GB 15618--1995)二级标准;各功能区土壤酶活性有显著差别,逐步回归分析表明土壤酶活性与Cu、Zn全量、生物可利用态Cu含量有显著线性关系,而与Cd、Pb无明显相关;土壤酶活性和生物可利用态Cu呈负线性关系,而与残渣态Cu有正线性关系.主成分分析显示,土壤酶信息系统的第1、第2主成分可反映酶活性总变异的96.27%,根据第1主成分对功能区酶活性的分类结果与土壤生物可利用态Cu含量的分类结果基本一致,提示土壤酶活性指标可以反映土壤生物可利用态Cu含量.     

生活垃圾填埋场封场后种植植物中重金属迁移研究

在上海老港生活垃圾填埋场填埋单元封场的覆盖土中掺混了矿化垃圾种植植物,分析Cd、Pb、Cu、Zn 4种重金属在土壤和植物中的迁移变化,研究表明:(1)覆盖土土质从一般耕作土变成肥沃土壤;覆盖土和种植混合土重金属Cd、Pb、Cu、Zn中Cd、Pb含量相近,但种植土的Cu含量略大于覆盖原土,Zn含量远大于覆盖原土;(2)植物能富集土壤和垃圾中的重金属,木本植物的根部富集重金属的能力强于草本植物,但重金属在草本植物根、茎、叶中的迁移速度大于木本植物;(3)植物根、茎、叶的Cu、Zn含量均远大于未受污染土壤种植植物相应部位的Cu、Zn含量,种植的植物不能供家养动物食用,以免通过食物链作用危及人体安全.     

贝壳粉对污染土壤中Pb、Zn、Cd的稳定化作用

价廉易得且无二次污染的稳定剂开发是重金属污染土壤稳定化修复的关键。以铅蓄电池污染场地Pb污染土壤(CQ土壤样品)及铅锌冶炼厂周边Pb、Zn、Cd复合污染土壤(ZZ土壤样品)为研究对象,用贝壳粉进行稳定化研究,通过毒性特征浸出测试(TCLP)评价其稳定化效果。X射线衍射(XRD)和X射线荧光光谱(XRF)等分析结果表明,贝壳粉的主要成分为CaCO3。稳定化实验结果表明:贝壳粉在2%(质量分数,下同)~10%的添加量下,CQ土壤样品中Pb的浸出浓度降低22%~62%;ZZ土壤样品中Pb、Zn、Cd的浸出浓度分别降低11%~91%、26%~65%、18%~64%。贝壳粉添加后土壤pH升高可能会使重金属形成氢氧化物沉淀;部分重金属可能会通过离子交换作用形成碳酸盐沉淀。经贝壳粉稳定化后土壤中重金属浸出浓度降低,有效降低了重金属的迁移性,因此贝壳粉可作为稳定剂应用于重金属污染土壤的修复。     

污泥生物炭对土壤中Pb和Cd的生物有效性的影响

以污泥为原料,在500℃缺氧条件下制备污泥生物炭,结合X射线能谱(EDS)、环境扫描电镜(SEM)和红外光谱(FTIR)等表征手段,分析添加污泥生物炭后污染土壤pH和Pb与Cd化学形态的变化来探究污泥生物炭对土壤中Pb、Cd的固定效果,并用盆栽方式评估添加污泥生物炭对小青菜生物量及体内重金属含量的影响。结果表明:添加污泥生物炭后,污染土壤的pH随平衡时间的延长显著升高;对于单一污染土壤和复合污染土壤,污泥生物炭对Pb和Cd均有较强的固定作用,而污泥生物炭在复合污染土壤中对Pb的固定效果优于在单一污染土壤中;添加污泥生物炭能提高小青菜的生物量,且能有效降低小青菜对污染土壤中Pb和Cd的吸收。     

有机与常规养殖生猪粪便重金属污染特征与农用风险评价

通过对中国有机与常规养殖场生猪粪便(以下简称猪粪)和饲料中的重金属Cr、As、Cd、Pb、Cu和Zn含量进行检测,对比分析了两种养殖模式下猪粪的重金属污染特征,估算猪粪安全农用年限。结果表明,有机和常规养殖场猪粪中Cr、As、Cd和Pb含量均未超标;常规养殖猪粪存在严重的Cu和Zn超标现象,样本超标率分别为100%和83%,而有机养殖猪粪中Cu和Zn样本超标率分别为22%和11%。除Cr外,常规饲料中重金属含量均高于有机饲料,Cu和Zn含量超标严重,且与猪粪Cu和Zn含量呈显著正相关关系(p0.05)。若依据施氮量400kg/(hm~2·a),则在连续施用常规养殖猪粪6～33、5～76a后,农田土壤Cu、Zn含量将分别超过《土壤环境质量标准》(GB 15618—1995)限值;而施用有机养殖猪粪的土壤则分别在24～163、18～136a后超过限值。     

龙口市污灌区重金属污染影响因子分析

在龙口市污灌区采集70个土壤样品测定Cr、Ni、Pb、Zn、Cu、Co、As和Cd含量,利用富集因子法分析各重金属的空间分布情况,采用地理探测器模型评估7个影响因子对重金属空间分布的影响及各影响因子间的交互作用.结果表明:(1)Cu、Pb、Zn、As、Cd的富集程度较大,Co、Cr、Ni富集程度较低,8种重金属富集系数...     

低分子量有机酸对氧化亚铁硫杆菌影响

氧化哑铁硫杆菌生物淋滤修复重金属污染土壤研究报道很少,因为该菌对低分子量有机酸敏感.研究 6 种低分子量有机酸(甲酸、乙酸、丙酸、草酸、苹果酸和柠檬酸)对嗜酸性氧化哑铁硫杆菌 R2 氧化 Fe2 的影响,且利用高效液相色谱法测定沈阳冶炼厂和张士灌区重金属污染土壤中低分子量有机酸的浓度.结果表明,6 种有机酸对 R2 氧化能力均具有抑制作用,且抑制顺序为:甲酸乙酸丙酸草酸苹果酸柠檬酸.其中 R2 对甲酸最敏感,甲酸浓度为0.064 mmol/L时,抑制率达到 60%;浓度为 0.254 mmol/L时,R2 氧化Fe2 的能力完全被抑制.液相色谱分析可知,冶炼厂和张士灌区土壤中有机酸的浓度很低,其中草酸含量最高,分别为 0.04和 0.149 mmol/L.尽管氧化亚铁硫杆菌对低分子量有机酸很敏感,但是试验土壤中低分子量有机酸的浓度远远低于硫杆菌的耐受限度.因此,分离菌株 R2 有望应用于重金属污染土壤的修复.     

长荡湖沉积物重金属污染特征及生态风险评价

为明确长荡湖重金属污染特征及生态风险,于2018年9月至2019年8月采集长荡湖入湖河流、湖泊水体及表层沉积物样品,分析8种重金属(Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Pb和Hg)含量,采用正定矩阵因子(PMF)模型和主成分分析多元线性回归(PCA-MLR)模型对湖泊重金属污染来源进行解析,评估长荡湖沉积物重金属污染程度及风险等级。结果表明,8种重金属有7种超出江苏省土壤环境本底值,秋季长荡湖沉积物中重金属含量普遍较低。Cr、Cd、Zn和Ni的分配系数较高,现阶段不易从沉积物中释放到水体中,但由于Cd多为可交换态且在沉积物中含量较大,因此仍具有从沉积物中释放到水体中的潜力;Cu、As和Hg的分配系数较低,具有从沉积物中释放到水体中的潜力。Hg、Cd、As和Cu污染来源中农业生产占比最高,Pb和Zn交通污染占比最高,Ni自然来源占比最高,Cr工业活动占比最高。长荡湖春季和夏季受重金属污染程度更高,Cd和Hg的生态风险较高,需重点关注。     

3种改良剂对铅锌矿渣中重金属形态及植物富集的影响

以衡阳市某铅锌尾矿库的矿渣作为土壤基质,泥炭土、红壤、蛭石作为改良剂,夹竹桃作为受试植物,进行室外盆栽试验,考察了3种改良剂对夹竹桃生长、重金属(Pb、Zn)富集转移能力以及土壤基质中Pb、Zn形态的影响。结果表明:(1)在5%(质量分数,下同)～15%的添加量下,3种改良剂均显著(p0.05)提高夹竹桃的株高增量与生物量增量,根系形态指标值也均有所提高,总体改良效果为蛭石泥炭土红壤。(2)夹竹桃地下部分Pb、Zn含量高于地上部分,添加改良剂后地上部分与地下部分Pb、Zn含量降低,说明改良剂高效抑制了重金属在夹竹桃中的富集;红壤与蛭石可抑制夹竹桃体内Pb的转运,但泥炭土却对Pb的转运起促进作用;除蛭石15%处理外,其余所有处理均促进了Zn在夹竹桃体内的转运。(3)3种改良剂在不同添加量下均显著降低了矿渣中弱酸可提取态Pb、Zn的含量(p0.05),有效降低了重金属Pb、Zn在土壤基质中的活性。     

四川省某铅锌矿尾矿库周边环境重金属污染特征

对四川省某铅锌尾矿库周边土壤、地表水和地下水中的重金属含量及其相关性进行了研究。结果表明:(1)尾矿库周边土壤中Pb、Zn、Cd、As分别为19.8~187.0、11.6~249.0、0.01~3.44、2.6~9.3mg/kg。土壤中重金属元素都存在一定的相关性,Pb与Zn相关系数为0.951,达到极显著相关。(2)尾矿库周边土壤并未受到大面积的重金属污染,综合污染指数平均值为0.98,而选矿厂废水排放至尾矿库的明渠、尾矿库渗滤液排水沟附近土壤污染达到中污染水平。(3)尾矿库尾砂堆积处两翼地下水中有一定Pb污染,推断因为尾砂深度堆积与地下水直接接触。(4)含高浓度硫酸盐的尾矿库废水携重金属沿尾矿库重力坝下渗,对尾矿库渗滤液排放口下游区土壤、地下水造成了重金属和硫酸盐污染。     

不同土地利用方式下土壤养分和重金属元素垂直分布特征

为探讨不同土地利用方式下土壤养分和重金属元素垂直分布特征,对2种母质的自然土壤、耕作土壤、休耕土壤养分和重金属元素垂直分布状况进行了比较研究。结果表明:不同土地利用方式下土壤表层养分元素含量总体表现为休耕土壤耕作土壤自然土壤,土壤表层重金属含量总体表现为农田土壤(耕作土壤和休耕土壤)自然土壤,耕作土壤与休耕土壤差异较小,土壤淀积层到母质层养分和重金属元素差异逐渐减小;土壤养分元素和Cu、Zn、Pb、Cd随土层深度的增加而减小,而Cr表现出相反的趋势;农田土壤耕作层有效钾含量最高可达215.6 mg·kg~(-1);耕作层Cd含量最高可达0.74 mg·kg~(-1)。3种土地利用方式中,休耕土壤养分和重金属含量相对较高,建议在休耕期间种植伴矿景天等重金属高积累植物进行植物修复。     

施用污泥堆肥对草莓生长及土壤重金属的影响

通过施用污泥堆肥盆栽种植草莓,研究施用不同比例(0%、5%、10%和20%)的城市污泥堆肥对土壤及草莓果实重金属含量的影响以及土壤重金属生物有效态的变化,为污泥堆肥在农业利用方面提供相关理论支撑。实验结果表明:不同污泥堆肥施用比例处理草莓产量大小顺序为:5%0%(CK)10%20%(死亡),污泥堆肥施用比例为5%时,草莓果实的产量(鲜重)达最大值每株5.34 g,高出CK处理32.32%。施肥土壤中的重金属Cu、Zn、Pb、Cr和Cd等含量均随污泥施用比例的增加而呈差异显著水平增加。对比2015年1月27日和3月24日2次采摘的草莓果实重金属含量,第二次采摘的果实Cu、Zn含量比第一次采摘的果实含量有不同程度的增加,而Pb、Cd和Ni含量有不同程度的降低。在污泥堆肥施用比例为5%时,施肥土壤以及草莓果实中的重金属含量均未超过国家相关标准。种植植物后施肥土壤中重金属Cu和Zn的生物有效态增加,重金属Pb、Ni的生物有效态降低。因此,适量施用污泥堆肥能有效增加草莓产量,5%的施用比为草莓种植的最佳施肥比例。     

碳酸钙和海泡石组配对水稻中Pb和Cd迁移转运的影响

为研究组配改良剂LS(碳酸钙+海泡石)对农田土壤重金属Pb和Cd的固化效果以及水稻各部位吸收累积Pb和Cd的影响,在湘南2个矿区(矿区A和矿区B)附近污染稻田中施用了不同添加量的LS(0、2、4和8 g/kg),并进行了水稻种植的田间实验。结果表明,(1)施用2~8 g/kg的LS能使矿区A和矿区B土壤pH值分别增加1.11~1.95和1.61~2.31个单位,能使矿区A和矿区B土壤中Pb和Cd的TCLP提取态含量分别降低18.6%~62.7%、15.7%~37.1%和38.6%~66.7%、0~76.6%。(2)LS能不同程度地降低水稻各部位重金属含量。矿区A糙米中Pb和Cd含量降低9.4%~35.6%、56.1%~66.8%;矿区B糙米中Pb含量降低14.4%~36.6%,而Cd含量变化不明显。(3)LS对水稻中Pb和Cd在各部位之间的转运系数均有不同程度的影响,其中Pb和Cd从茎叶到谷壳的转运系数最大,说明水稻茎叶对重金属的转运能力最强。(4)LS添加量为8 g/kg时,Pb和Cd从谷壳到糙米的转运系数最小,且糙米中Pb和Cd含量最低。