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。     

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。     

碳酸盐对铜离子在黄土中吸持及形态影响的实验研究

选用黄土和重金属Cu为研究对象，通过等温吸持实验和Tessier形态提取实验，研究了碳酸盐对铜离子在黄土中吸持及形态的影响。结果表明：黄土去除碳酸盐后，其吸持铜离子的量大幅度降低；碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态和有机质结合态铜含量明显降低，而可交换态铜含量显著增加。     

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.     

西安市公园大气降尘中Cu、Pb、Zn、Ni、Cd的化学形态特征及其生物有效性

采用连续提取法和原子吸收光谱法测定了西安市11个公园降尘中Cu、Pb、Zn、Ni、Cd等元素化学形态的含量,结果表明,各公园降尘中Cu和Pb含量均超过该市道路灰尘平均含量的7倍和3倍以上,有机态、铁锰氧化物态、碳酸盐态和可交换态分别为Cu总量的38%、31%、15%和13%;有机态、铁锰氧化态、碳酸盐态和交换态分别为P...     

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.     

青岛市表面土壤Cu的形态分布及潜在生态危害评价

研究了青岛市不同功能区表层土壤Cu的含量及其化学形态分布,并采用Hakanson潜在生态危害指数法对土壤中Cu的潜在生态危害进行评价。结果表明,Cu的含量为23.84-114.86 mg/kg,平均值为52.03 mg/kg,污染程度为工业区〉居民区〉风景区〉商业区〉农业区;土壤中Cu的化学形态总的分布趋势为：残渣态〉有机结合态〉铁锰氧化物结合态〉碳酸盐结合态〉可交换态,生物可利用态含量较低;青岛市表面土壤的Cu污染处于中等到强污染之间,达到轻微生态危害水平。     

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.     

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。     

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.     

模拟酸雨条件下降尘中Cu,Pb,Zn,Cr各形态的溶出和转化研究

本文用Ｔｅｓｓｌｅｒ方法，研究了模拟酸雨条件下，降尘中Ｃｕ，Ｐｂ，Ｚｎ，Ｃｒ各形态的溶出和相互转化。试验表明：（１）降尘中Ｃｕ，Ｃｒ的溶出量随酸雨酸度的增大而增加；Ｐｂ，Ｚｎ没分别在ＰＨ＝３．５和ＰＨ＝４．５时溶出量最大，溶出的金属多源于可交换态和碳酸盐结合态，说明这两种形态的稳定性较差。（２）在模拟酸雨条件下，Ｃｕ，Ｐｂ，Ｚｎ，Ｃｒ各形态的含量发生了较大变化；Ｃｕ从其优势形态有机结合态向可交换态     

典型城市污染水体底泥中重金属形态分布和相关性

采用Tessier五步连续提取法,研究了南京市莫愁湖、玄武湖、秦淮河13个底泥样品中的重金属的形态分布情况,分析了重金属浸出量与各形态间的相关性及有机质与有机结合态的相关性,并通过红外谱图分析了有机质与重金属结合的机理.结果表明:底泥中Pb,cu,zh,Ni,Cr主要以有机结合态和残渣态俘在,两种形态的含量占总量70%以上,Zn和Cd的可交换态和碳酸盐结合态含量相列较高,Zn约占20%,Cd约占30%;Zn,Cu,Cd,Ni,Cr的浸出量均与可交换离子态呈现显著的相关性,因此可通过减小可交换离子态含量控制底泥重金属污染的风险性;研究还表明,有机质与有机结合态呈现显著的正相关,因此增加底泥中有机质含量有助于重金属向有_棚结合态转化,有机质与重金属的结合主要是由于其中-些官能团和重金属形成稳定的络合物.     

中国三个不同富营养化湖泊沉积物中Cu、Zn赋存特征及其与营养盐的相关性分析

对太湖、南四湖、白洋淀三个不同富营养化湖泊沉积物进行采样,采用Tessier连续提取法,测定了3个湖泊表层沉积物中Cu、Zn两种重金属的赋存形态,并初步探讨了重金属各形态与沉积物及上覆水中营养盐的相关关系。结果表明,沉积物中重金属总量以白洋淀最高,太湖最低,但重金属污染程度为太湖＆gt;南四湖＆gt;白洋淀,太湖Cu污染指数为1.34~1.6,白洋淀Cu污染指数仅为0.79~1.17。沉积物中重金属赋存形态Cu主要以残渣态和有机质结合态为主（二者之和占73%以上）, Zn则以残渣态和Fe-Mn氧化态占优（二者之和比例达83%以上）,含量最少的均为可交换态。不同湖泊沉积物重金属赋存形态差异较大,太湖残渣态重金属占总量的比例最小（Cu为43%~56%,Zn为49%~63%）,南四湖残渣态占的比例最大（Cu为59%~82%、Zn为64%~77%）;可交换态比重在太湖中最高（Cu占3.2%~5.6%,Zn为1.3%~1.5%）,在南四湖中最低（Cu为1.1%~2.9%,Zn未检出）。从“非稳定态”重金属（除残渣态外的四种形态之和）所占比例看,相较其它两个湖泊,太湖沉积物中重金属污染人为输入的活性态占较大比重,具有较高的二次释放风险。相关性分析得出,重金属Cu的可交换态与上覆水中总氮及总磷之间存在着极显著的正相关关系,碳酸盐结合态Cu与沉积物中营养盐呈现出显著的负相关性,说明水体的富营养化程度加剧可能会增强沉积物中Cu向水体释放的风险。     

改性污泥对矿区铜、镉污染土壤的修复

城市污泥的重金属含量超标是限制其资源化利用的主要瓶颈,论文采用石灰＋硫粉＋生物淋滤的方法去除重金属,制备改性污泥,探讨其对矿区Cu、Cd污染农田土壤的修复效果,以期实现以废治污的目标。供试水稻土采自江西某矿区附近农田,土壤Cu和Cd的TCLP（Toxicity characteristic leaching procedure）浸出量分别为40.34 mg·kg-1和660.1μg·kg-1,其中Cu的质量分数超过国际标准值15 mg·kg-1。通过室内土培的方法,将改性污泥分别按土重的0%、1%、3%、5%和10%施入供试土壤培养30 d后,分析土壤Cu和Cd的活性、形态变化以及土壤蛋白酶和脲酶活性等指标评价改性污泥对污染土壤的修复效果及作用机理。结果表明,改性污泥对土壤Cu产生显著的钝化作用,且各施用量对Cu的有效态含量表现出显著差异。当改性污泥的用量为土重的5%时,Cu的有效态含量降至12.03 mg·kg-1,低于国际标准。改性污泥对土壤Cd的钝化效果相对较弱。当改性污泥的用量为1%时,土壤Cd的活性反而有所增加。当改性污泥的用量为5%时,Cd的活性显著降低,土壤Cd的浸出量降至539.6μg·kg-1。土壤重金属形态分析的结果表明,土壤Cu主要以碳酸盐结合态、有机结合态和残渣态存在。改性污泥用量增加,可交换态Cu含量下降,当改良剂用量为土重的5%时,可交换态Cu由8.10%降至4.10%。相反,有机结合态Cu含量由26.45%增加至32.34%。土壤的可交换态Cd含量由36.80%降至30.69%。说明施用改性污泥,土壤可交换态Cu、Cd向有机结合态发生转化。土壤蛋白酶和脲酶的活性变化能较好地指示修复效果,且土壤脲酶的指示效果优于蛋白酶。     

大气PM_(2.5)中重金属的化学形态分布

运用多级连续提取法,对广州市不同季节不同采样高度大气PM2.5中重金属的化学形态和生物有效性进行分析。研究表明,PM2.5中各重金属元素之间的化学形态分布差异较大,Zn、Cd、As、Mn主要分布在F1(可溶态与可交换态)和F2(碳酸盐态、可氧化态与可还原态),绝大部分的Pb以F2存在,Ni和Mo主要分布在F1和F3(有机质、氧化物与硫化物结合态),Cu主要以F2和F3存在,Cr主要分布在F3和F4(残渣态),Co则4种形态平均分布。采样高度对重金属的化学形态分布影响不大,同一采样期内楼顶与地面样品中同一元素的化学形态分布结果比较一致。两个采样季节重金属的形态百分比存在不同程度的变化,2007年春重金属的不稳定态(F1)比例比2006年秋普遍增加,次稳定态(F2、F3)比例减少。在10种重金属中,Cd、Zn、Pb和As的生物有效性系数高(>0.7),属于生物可利用性元素,在环境中的活动性要明显高于其它元素;Mn、Cu、Mo、Co、Ni和Cr元素的生物有效性系数值在0.2～0.6之间,属于潜在生物有效性元素,在环境中比较稳定。     

Bioavailability,mobility, and toxicity of Cu in soils around the Dexing Cu mine in China

Total concentration is not a reliable indicator of Cu mobility or its bioavailability in soils. The chemical fraction determines the behavior of Cu in soils and hence its toxicity for terrestrial biota. We used the sequential extraction procedure and barley toxicity tests to examine the transfer of Cu in soils around the Dexing Cu mine and to make an ecological risk assessment of Cu in this area. The bioavailable Cu (exchangeable Cu and carbonate-bound Cu) in each soil profile did not change significantly with soil depth, indicating that the Cu itself was vertically mobile and thus potentially a higher risk to the environment. Cu toxicity and bioaccumulation in plants varied with the soil physicochemical characteristics [e.g., pH, clay content, and cation exchange capacity (CEC)] and the level of bioavailable Cu. Multiple regression analysis revealed that bioavailable Cu and CEC could be used to predict Cu toxicity to barley and that other characteristics (such as soil pH, clay content, or total organic carbon) did not predict the risk of toxicity as well as CEC. For the soil to be suitable for agriculture use, treatment of the local soil contamination with guest soil reclamation and phytoremediation with heavy metal-resistant plants would be necessary.     

大气PM2.5中重金属的化学形态分布

运用多级连续提取法,对广州市不同季节不同采样高度大气PM2.5中重金属的化学形态和生物有效性进行分析。研究表明,PM2.5中各重金属元素之间的化学形态分布差异较大,Zn、Cd、As、Mn主要分布在F1(可溶态与可交换态)和F2(碳酸盐态、可氧化态与可还原态),绝大部分的Pb以F2存在,Ni和Mo主要分布在F1和F3(有机质、氧化物与硫化物结合态),Cu主要以F2和F3存在,Cr主要分布在F3和F4(残渣态),Co则4种形态平均分布。采样高度对重金属的化学形态分布影响不大,同一采样期内楼顶与地面样品中同一元素的化学形态分布结果比较一致。两个采样季节重金属的形态百分比存在不同程度的变化,2007年春重金属的不稳定态(F1)比例比2006年秋普遍增加,次稳定态(F2、F3)比例减少。在10种重金属中,Cd、Zn、Pb和As的生物有效性系数高(>0.7),属于生物可利用性元素,在环境中的活动性要明显高于其它元素;Mn、Cu、Mo、Co、Ni和Cr元素的生物有效性系数值在0.2～0.6之间,属于潜在生物有效性元素,在环境中比较稳定。     

恩诺沙星与Cu复合污染对白菜和西红柿根及芽伸长的抑制作用

抗生素恩诺沙星和重金属Cu是当今我国土壤中较常见的污染物。本研究考察了恩诺沙星与Cu复合污染对砖红壤中白菜和西红柿种子的根及芽伸长的影响,以评估恩诺沙星和Cu复合污染潜在的生态风险。结果表明,加入不同浓度的Cu时,土壤中的恩诺沙星浓度与2种作物的根伸长和芽伸长的抑制率均显著相关(P0.05);白菜的敏感性均大于西红柿;白菜和西红柿的根伸长对复合污染的生态毒性的敏感性均较芽伸长更高;与单一恩诺沙星胁迫相比,在恩诺沙星与Cu(100 mg·kg~(-1))或Cu(300 mg·kg~(-1))复合污染下,二者对白菜和西红柿的根及芽伸长抑制效应均表现为协同作用。试验结果在揭示恩诺沙星与Cu复合污染的生态毒性效应的同时,也为重金属和抗生素复合污染的生态风险评价提供科学依据。