广东韶关主要矿区周边农田土壤铅、镉的形态分布及生物有效性研究

采用改进BCR法和DTPA提取法研究了韶关主要矿区周边农田土壤Pb、Cd的形态分布和生物有效性。结果表明,参照土壤环境质量标准二级标准,韶关主要矿区周边农田土壤Pb、Cd的超标率分别为14.1%和92.3%;参照食品中污染物限量标准,调查的5种蔬菜样品Pb、Cd的超标率分别为57.7%和48.7%。土壤Pb以可还原态为主,占到4种形态和的76.13%,Pb各形态的分布顺序为：可还原态〉残渣态〉可氧化态〉酸提取态;土壤Cd以酸提取态和可还原态为主,占到4种形态和近89%,Cd各形态的分布顺序为：酸提取态〉可还原态〉可氧化态〉残渣态。用DTPA提取得到的土壤Pb、Cd有效态均值分别为24.91、1.29 mg·kg-1。相关性分析表明,除了胡萝卜Cd,5种蔬菜Pb、Cd含量与土壤酸提取态、可还原态、可氧化态及土壤有效态含量显著相关,与土壤pH和有机质相关性不大。逐步回归分析表明,只有土壤残渣态含量对蔬菜Pb、Cd含量影响不显著。     

小兴安岭典型湿地土壤Fe化学形态空间分布及干扰对其影响

根据BCR连续提取法,分析了小兴安岭典型湿地土壤Fe形态特征,结果表明:(1)全Fe平均含量在12 423.81~15 755.18 mg/kg之间,乔、灌、草3种湿地类型全Fe含量差异不显著(p>0.05)。随着土层加深,乔木沼泽、灌木沼泽全Fe含量是降低的;草本沼泽全Fe含量先降低后增加。弱酸可提取态-Fe平均含量灌木沼泽(1.05%)>草本沼泽(0.85%)>乔木沼泽(0.25%)(p<0.01);3种湿地类型可还原态-Fe平均含量差异不显著(p>0.05),所占比例在21.71%~32.55%之间;可氧化态-Fe平均含量灌木沼泽(30.89%)>乔木沼泽(22.29%)>草本沼泽(12.57%)(p<0.05)。随着土层加深,乔木沼泽和灌木沼泽的弱酸可提取态-Fe、可还原态-Fe、可氧化态-Fe含量均呈降低趋势;草本沼泽的弱酸可提取态-Fe、可还原态-Fe、可氧化态-Fe含量均是先增加后降低。残渣态-Fe平均含量乔木沼泽(55.75%)>草本沼泽(55.82%)>灌木沼泽(35.51%)(p<0.01),随着土层加深,乔木沼泽、草本沼泽的残渣态-Fe含量先降低后增加;灌木沼泽的残渣态-Fe含量呈降低趋势。(2)采伐干扰后0-15 cm土层全Fe平均含量降低28.72%,30-50 cm土层全Fe平均含量增加25.44%;0-15 cm土层可还原态-Fe平均含量降低30.73%;0-50 cm土层可氧化态-Fe平均含量降低72.30%;5-50 cm土层残渣态-Fe平均含量增加47.03%。(3)放牧干扰后0-50 cm土层全Fe平均含量增加1.33倍;0-50 cm土层弱酸可提取态-Fe平均含量降低82.92%;0-50 cm土层可还原态-Fe平均含量降低49.03%;0-15 cm土层可氧化态-Fe平均含量增加5.65倍,15-50 cm土层可氧化态-Fe平均含量降低56.85%;0-50 cm土层残渣态-Fe平均含量增加2.66倍。     

小兴安岭典型湿地土壤Cu化学形态空间分布及干扰对其影响

根据BCR连续提取法,分析了小兴安岭友好国家自然保护区典型沼泽湿地土壤Cu形态特征,结果表明:(1)全Cu平均含量在10.16～18.70 mg/kg之间,表现为草本沼泽灌木沼泽乔木沼泽(p0.01)。0-15 cm全Cu含量较低,15-50 cm呈现先增加后降低的波动性变化。弱酸可提取态-Cu平均含量:草本沼泽(4.33%)灌木沼泽(3.92%)乔木沼泽(1.60%)(p0.05),随着土层加深,总的变化是降低的;可还原态-Cu平均含量:灌木沼泽(25.36%)草本沼泽(14.62%)乔木沼泽(10.35%)(p0.01),乔木沼泽可还原态-Cu随土层加深含量先增加后降低、灌木沼泽和草本沼泽可还原态-Cu随土层加深含量变化呈现降低趋势;3种湿地类型可氧化态-Cu和残渣态-Cu平均含量差异均不显著(p0.05),所占比例分别为29.90%～45.86%和37.39%～51.15%,随着土层加深均呈现增加的趋势。(2)采伐干扰后,0-25cm全Cu平均含量增加1.28倍;10-50 cm弱酸可提取态-Cu平均含量增加3.59倍;0-50 cm可还原态-Cu平均含量增加2.86倍;15-50 cm可氧化态-Cu平均含量降低48.85%;0-25 cm残渣态-Cu平均含量增加2.41倍。(3)放牧干扰后,0-15 cm全Cu平均含量增加87.84%,25-50 cm全Cu平均含量降低40.35%;0-15 cm弱酸可提取态-Cu平均含量降低74.51%;15-50 cm可还原态-Cu平均含量增加1.26倍;30-50 cm可氧化态-Cu平均含量降低66.21%;0-15 cm残渣态-Cu平均含量增加3.43倍,25-50cm残渣态-Cu平均含量降低65.80%。     

施污土壤与污泥中Cu、Pb、Cd、Zn的形态分布

污泥中的重金属元素是限制其大规模农田利用的重要因素。施污土壤和污泥中重金属的形态研究可以用来评价土壤中重金属的生物有效性以及它们在土壤中的移动性。用修正BCR三步连续提取法进行分步提取研究了污水污泥和施污后的西红柿地土壤中Cu、Pb、Cd、Zn的形态分布状况。施用污泥堆肥10t hm-2后的土壤中Cu、Pb、Cd、Zn的全量与各种形态含量无明显增加,Cu、Pb、Zn含量远低于国家土壤环境质量标准。土壤中Cu的各种形态分布关系是:残渣态>可还原态=可氧化态>可交换态和弱酸溶解态,Cu在土壤中的存在是以最稳定的残渣态为主。堆肥污泥与干化污泥相比,残渣态Cu的比例明显增加。土壤中Pb的各种形态分布关系是以残渣态和可还原态为主,但可氧化态的分布比例最小。土壤中Cd的可交换态、可还原态和残渣态各占据相等的含量,但可氧化态Cd的含量几乎为零。Zn在土壤中的各种形态分布关系是:可交换态和弱酸溶解态>可氧化态>可还原态>残渣态,Zn在土壤中的存在是以最易迁移的可交换态和弱酸溶解态为主。这些金属元素在土壤中的相对稳定性顺序为:Cu>Pb>Cd>Zn。Zn在土壤中的移动性要远高于Cu。     

滇池沉积物中重金属的形态分布特征

本文利用BCR三步提取法对滇池沉积物中的重金属(Cd、Cr、Cu、Pb和Zn)形态进行了详细研究.结果表明,表层沉积物中的Cd和Zn主要以可提取态(即弱酸溶解态、可还原态和可氧化态)存在,其中,Cd在弱酸溶解态、可还原态和可氧化态中的含量分别为35.0%、49.7%和12.9%;Zn在三者中的含量也分别达到了17.6%、16.6%和21.4%.而Cr、Cu和Pb主要以残渣态存在,其含量分别为88.5%、59.2%和81.8%.表层沉积物中可提取态重金属的空间分布特征为草海含量最高,其次为外海北部和南部,开阔湖中心区域含量最低.除Cr和Cu外,其他可提取态重金属的总含量随着采样深度的增加而减少.     

长期定位施肥对土壤铜、锌形态转化及其空间分布的影响

采用改进的BCR连续提取法,对沈阳农业大学棕壤肥料长期定位试验地31年不同施肥处理土壤铜和锌含量变化及其空间变异规律进行研究。结果表明：与试验前相比,耕层（0-20cm）土壤各处理水溶态铜、弱酸溶态铜和残渣态铜含量都有不同程度的减少,可还原态铜和可氧化态铜含量在化肥区有所降低,在有机肥区有所增加;残渣态锌含量明显减少,其他形态锌含量有不同程度的增加。耕层各形态铜分布趋势因处理不同而不同,锌以残渣态为主。在空间分布上,2种元素弱酸溶态、可还原态和可氧化态含量都是随土层的加深而减少。可氧化态铜与有效态铜关系最密切;可还原态锌对有效态锌的贡献最大。     

污染水稻土中重金属的形态分布及其影响因素

通过BCR3步提取法研究了江西省贵溪铜冶炼厂污染区水稻土中重金属的形态分布。研究表明,废渣场渗滤液污染区域(渣场区)的污染较污水灌溉污染区(污灌区)严重,渣场区土壤中Cu、Pb、Cd的含量高于污灌区,而污灌区土壤Ni含量较高。在表层(0～20cm)水稻土中,Cu以可氧化态为主,Pb以可还原态和可氧化态为主,Cd以酸溶态为主,Ni以残渣态为主,不同重金属元素的有效态所占总量百分比大小顺序是Cd>Cu>Pb>Ni。土壤重金属不同形态之间也呈现一定的相关性,说明Cu与Pb、Cd、Ni之间具有同源性。土壤pH主要影响了污灌区中Cu的形态分布,以及渣场区土壤酸溶态Ni的分布。土壤有机质含量对各重金属形态分布的影响不明显。     

三峡库区小江流域消落带土壤Zn各形态有效性及缓变型地球化学灾害分析

通过分析三峡库区小江流域消落带土壤Zn全量、形态及有效性,并基于缓变型地球化学灾害数学模型,研究了区域内土壤Zn的缓变型地球化学灾害特征。结果表明:研究区域内全量Zn的平均值为123.88 mg/kg,高于国家土壤环境质量一级标准,但明显低于二级标准。Zn的酸溶态、可还原态、可氧化态、残渣态平均值占全量平均值的百分比分别为2.93%、4.42%、8.71%和83.94%,有效态占4.51%。酸溶态、可还原态、可氧化态与有效态相关性密切;可还原态和可氧化态含量对有效态含量贡献较大。在小江流域消落带的土壤中Zn具有缓变型地球化学灾害特征,土壤中Zn有可释放总量向次生相态释放转化的趋势,其缓变型地球化学灾害临界值为130.67 mg/kg,32%的土壤样品具有爆发Zn缓变型地球化学灾害的可能性。     

土壤和沉积物中重金属形态分析

介绍了一种土壤和沉积物中重金属形态分析方法,将重金属的形态分为水溶态、弱酸态、可还原态、可氧化态和残渣态,用水提取水溶态,0.11 mol/L的醋酸提取弱酸态,0.5 mol/L的盐酸羟胺提取可还原态,过氧化氢和1.0 mol/L的醋酸铵提取可氧化态,盐酸-硝酸-氢氟酸-高氯酸提取残渣态.方法适用于Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、Co、Mn、Mo、As、Sb、Ni等 11种重金属元素的形态分析研究,检出限在0.001 ～ 1 μg/g 之间,方法的精密度＜11%(RSD).     

长期定位施肥对土壤铁、锰形态及剖面分布的影响

本文采用改进的BCR连续提取法,对沈阳农业大学棕壤肥料长期定位试验地31年不同施肥处理土壤铁和锰含量变化及其剖面变异规律进行研究。结果表明:与试验前相比,耕层土壤两种元素水溶态和弱酸溶态含量都有所增加,而可还原态和残渣态含量则有不同程度的减少;铁和锰都以残渣态和可还原态为主。在空间分布上,两种元素弱酸溶态和可氧化态含量随土层的加深而减少,残渣态则相反。研究表明,有机肥能在一定程度上改变铁和锰在各形态间的分配,并且有机肥能活化残渣态铁和锰。     

普者黑流域畜禽养殖型农村沟渠底泥磷形态分布特征及风险评价

为揭示普者黑流域畜禽养殖型农村沟渠底泥磷形态的分布特征以及磷污染风险,以云南省丘北县八道哨村为研究对象,分析其沟渠底泥磷形态的含量。结果表明,全磷(TP)含量为973.04~3195.50 mg kg-1,空间分布呈沟渠污水汇集处(集合点)>各家各户排污口(分散点);各形态无机磷(IP)含量大小依次表现为钙结合态磷(Ca-P)>铁铝氧化态磷(Fe/Al-P)>可还原态磷(RSP)>弱吸附态磷(labile-P),其生物可利用性依次增强;对生态环境磷污染风险贡献由大到小依次为Fe/Al-P>labile-P>RSP>Ca-P。方差分析结果表明,w(TP)在集合点和分散点间存在显著差异性;不同分散点之间各形态磷含量的空间分布均存在显著性差异。磷污染风险评价结果表明,畜禽养殖型农村集合点底泥的磷污染风险比分散点高;沟渠底泥整体磷污染风险属于中度污染。研究结果可为畜禽养殖型农村环境污染综合整治和污染风险评价提供理论依据。     

不同种植年限蔬菜大棚土壤砷含量及形态变化研究

为研究不同种植年限下蔬菜大棚土壤中As的总量和赋存形态的变化,在山东省聊城市市郊某百棚村种植年限为2~14a间的大棚内采集0—20cm和20—40cm土层的土壤,并在大棚外的露天农田设置对照点,分别采用王水消解法和欧盟BCR提取法对土壤中As的总量和赋存形态进行了分析,同时测定土壤pH、粒径、SOM、NO3-、NH4+和有效磷含量等指标。结果表明,大棚内土壤As含量范围为11.3~21.4mg/kg,显著高于山东省土壤环境背景值和农田土壤中As的含量(P0.05),但除种植年限为14a的大棚外,均可达到国家土壤环境质量标准要求,达标率为93.7%;各种植年限大棚土壤中As的潜在生态危害系数均40,具有轻微的生态危害。大棚土壤中As的平均含量随耕种年限先上升后降低,至7a后再次持续上升;在深度变化上,种植年限在5a内和10a以上的大棚0—20cm土层中As含量均高于20—40cm土层,而6~9a间大棚则正好相反。大棚土壤中各形态As所占比例表现为残渣态(87.9%)可还原态(8.0%)可氧化态(2.9%)酸提取态(1.2%);酸提取态As含量随种植年限增加呈持续增加的趋势,且0—20cm土层含量明显高于20—40cm土层。相关分析表明,3种提取态As与土壤理化性质均存在不同程度的相关性,由此说明大棚土壤中非残渣态的活性As可能来源于耕种过程中施用的畜禽粪便、化肥等肥料。     

不同土地利用下湖北江汉平原湿地起源土壤有机碳组分的变化

调查采集长江荆江段湿地围垦农田土壤的表土样品,实验室分析总有机碳(SOC)、热水溶性有机碳(HWEC)、颗粒态有机碳(POC)、易氧化有机碳(LOC)及有机碳键合组分含量特征,比较分析不同土地利用方式下湿地起源土壤有机碳组分的变化。结果表明,棉田土壤总有机碳含量为(8.86±0.73)g/kg,桔园的为(9.07±0.01)g/kg,湿地的为(10.30±0.37)g/kg,稻田的为(15.57±1.92)g/kg。即棉田和桔园的总有机碳含量接近于湿地的,而稻田的较大幅度高于前面旱地和湿地的。同时,稻田的热水溶性有机碳含量显著高于棉田的(p<0.05);颗粒态有机碳含量显著高于桔园的(p<0.05);易氧化有机碳含量变化与总有机碳一致。但是,从不同组分比率来说,湿地、稻田、棉田间HWEC/SOC、POC/SOC和LOC/SOC均无显著差异(p>0.05),而桔园HWEC/SOC显著高于其他利用方式的(p<0.05),棉田POC/SOC显著高于桔园的(p<0.05),桔园LOC/SOC显著高于湿地的(p<0.05)。供试土壤中铁铝键合态有机碳含量均显著高于相应钙键合态有机碳(p<0.05),且后者在不同土地利用方式下变化微弱。从研究结果来看,同是湿地起源的土壤,化学键合组分的差异明显大于物理分离组分的差异,特别是稻田铁铝键合态有机碳和残渣态有机碳含量及其比例显著高于棉田、桔园和湿地的(p<0.05),这进一步说明稻田土壤存在的氧化铁化学结合稳定机制促进了氧化铁活性较高的稻田土壤有机碳稳定积累。     

咸潮对重污染底泥中重金属释放的影响

为了评估成潮对重污染河涌底泥重金属释放的影响,研究了底泥中的重金属在不同稀释倍数的人工海水中的释放,比较了海水中的主要离子对重金属释放的作用,并用BCR连续提取法比较了人工海水处理前后重金属形态变化.结果表明,底泥中重金属释放量随人工海水盐度的增加而增加.由于盐度的增加,Cu、Zn和Ni的释放量分别可增加1.5倍、0.88倍和1.1倍.与Na+相比,Mg2+具有很强的促进底泥重金属释放的能力.SO42-比Cl-稍强.经人工海水处理,重金属的弱酸提取态大部分转化为可还原态和可氧化态.残渣态变化较少.     

普者黑岩溶湖滨湿地沉积物与茭草全磷相关性研究

以滇东南岩溶湿地为研究对象,在普者黑湖滨湿地设置典型样地,采用典型样带法布点方式,探讨岩溶湖滨湿地在湖岸—湖心过程中沉积物全磷的空间变化规律以及与湿地挺水植物茭草全磷的关系。结果表明:（1）普者黑湖滨湿地沉积物w（TP）空间变化规律明显,水平方向总体按照湖岸—湖心方向依次递减,且变化范围分别为0.68~0.42 g/kg（0—5 cm）,0.65~0.35 g/kg（5—10 cm）和0.59~0.27 g/kg（10—15 cm）;垂直方向沉积物w（TP）均以表层最高,并依次向下层递减;（2）湿地植物茭草茎中TP含量沿湖岸—湖心方向总体呈现递减的变化规律,茭草叶对TP的吸收量明显高于茎的吸收量,且叶中w（TP）约为茎含量的1.35倍;（3）湿地植物茭草茎w（TP）与沉积物w（TP）均呈现出显著性相关性,茭草叶w（TP）与沉积物w（TP）均呈正相关,但相关性不显著。     

聚天冬氨酸对土壤中锌存在形态的影响

采用室内试验方法,研究了向土壤中加入聚天冬氨酸后土壤中阳离子型微量元素锌各形态含量及其转化。结果表明,施入聚天冬氨酸后,土壤中锌的可利用率得到显著提高。土壤中水溶态锌、弱酸溶态锌、可还原态锌的含量显著增加,并且均随培养时间增加而增加,并于培养第50 d达到最大,最大值分别为0.90、1.85、6.65 mg.kg-1,与试验前相比分别增加了307.7%、81.9%、12.5%,而后趋于稳定;可氧化态锌、残渣态锌含量则逐渐减少,且于培养第50 d达到最少,而后趋于稳定。在聚天冬氨酸影响下,土壤中可氧化态锌、残渣态锌被活化,并向水溶态锌、弱酸溶态锌、可还原态锌转化。     

猪、奶牛粪厌氧发酵中Pb的形态转化及其分布特征

畜禽粪便经厌氧发酵后其中的铅（Pb）仍然保留在沼液和沼渣中,阐明此发酵过程中 Pb 的形态转化对沼液和沼渣的后续处理有重要的参考意义。该研究以猪粪和奶牛粪为发酵原料,在中温（37℃±2℃）条件下,采用连续搅拌反应器进行了130 d中试试验,分析了Pb在固相和液相中的分配及其形态转化。研究结果发现：1）与进料相比,猪粪沼液和奶牛粪沼液中总Pb量降低了约70%和19%;2）猪粪沼液和奶牛粪沼液中Pb在液相中的比例为29%和17%,较发酵前降低约17%和58%;3）厌氧发酵后,猪粪沼液中各形态Pb所占比例的大小顺序为：残渣态（35%）>酸溶态/可交换态（34%）>可还原态（24%）>可氧化态（8%）;奶牛粪沼液中为：可还原态（33%）>酸溶态/可交换态（27%）>残渣态（26%）>可氧化态（15%）;4）厌氧发酵后,猪粪沼渣中残渣态和酸溶态/可交换态Pb的比例都极显著增加,奶牛粪沼渣中可氧化态Pb的比例极显著增加。猪粪和奶牛粪厌氧发酵后,适合通过沉淀池或氧化塘削减沼液中的Pb含量;但沼渣中Pb的浓度较大且化学形态发生显著变化,建议还田前进行重金属钝化处理。     

4种生物炭对镉污染潮土钝化修复效果研究

以甘蔗叶、木薯秆、水稻秸秆和蚕沙为原材料,采用限氧热解法在500℃下制备生物炭,通过室内培养实验,研究在不同培养时间(0,15,30,45d)条件下,生物炭施入潮土(Cd浓度5mg/kg)后对土壤基本性质及土壤中镉(Cd)化学形态的影响,探讨了生物炭修复镉污染土壤的可行性。结果表明:添加生物炭后,土壤pH值和阳离子交换量(CEC)随着培养时间的增加而逐渐增加,而土壤有机碳(SOC)含量则呈先增加至最大值而后缓慢降低的趋势,但仍高于对照。同时,生物炭的施入显著降低了土壤中弱酸可提取态Cd和可还原态Cd含量,提高了可氧化态Cd和残渣态Cd含量,且随着培养时间的延长这种转化趋势更为明显。4种生物炭对潮土中Cd钝化效果表现为蚕沙生物炭水稻秸秆生物炭木薯秆生物炭甘蔗叶生物炭。培养结束(45d)时,与对照相比,添加蚕沙生物炭的土壤中弱酸可提取态Cd含量降低了42.07%,可还原态Cd含量降低了35.19%,可氧化态Cd和残渣态Cd含量分别增加了292.59%和339.29%,从而大大降低了Cd的生物有效性,由此可见,生物炭对镉污染土壤的修复是切实可行的。     

淹水还原条件下红壤中葡萄糖及腐殖酸对铁锰形态的影响

通过设置不同的葡萄糖/腐殖酸配比模拟还原性土壤体系,考察长期(约74 d)淹水培养过程中铁锰元素在土壤溶液/矿物相中的分布形态演变。结果表明:在淹水培养初期,葡萄糖的添加可以促进铁锰离子的还原溶出,同时土壤中可交换态和酸可提取态铁、以及可交换态锰的含量也会随之增加;而腐殖酸的添加则会促进土壤中可氧化态铁/锰含量的升高。随着培养时间的增加,铁锰离子浓度及各个土壤提取形态的铁锰含量大多呈现降低趋势,铁锰元素逐渐转化成提取性更低的矿物形态。因此,淹水环境中铁锰还原溶出-分布形态演变受到土壤中有机物质种类和含量的显著影响,呈现出不同的金属移动性和生物有效性。     

典型岩溶流域不同土地利用类型土壤腐植酸与钙的关系

为了阐明岩溶地区不同土地利用类型中土壤腐植酸的分布特征及其与钙的关系,以滇东南典型岩溶流域普者黑流域为研究对象,分析流域内裸地、林地、旱地、水田和湿地5种土地利用类型中土壤表层(0～10 cm)、亚表层(10～20 cm)的水溶性有机质(WSOM)、胡敏酸(HA)、富里酸(FA)的分布情况,并进一步探究土壤中腐植酸的结构特征及其含量与钙的关系。结果表明:研究区5种土地利用类型土壤中WSOM、HA和FA含量的空间变幅均较大(P0.05),且表层亚表层(P0.05),腐植酸含量(WSOM、HA、FA三者含量之和)的大小依次为旱地(13 289.97 mg·kg~(-1))湿地(10 007.02 mg·kg~(-1))林地(9 136.76 mg·kg~(-1))水田(8 708.724 mg·kg~(-1))裸地(3 395.13 mg·kg~(-1));5种土地利用类型土壤PQ值(HA在腐植酸中的比例)以及HA/FA(可以在一定程度上反映土壤有机质的稳定性)的空间变幅较大且变化规律相似,大小排序均为水田湿地林地旱地裸地(P0.05);红外图谱分析表明5种土地利用类型土壤的腐植酸具有类似的结构组成和官能团信息,除含有一定量的芳香结构外,还含有大量的羟基、氨基、酚羟基、醇羟基以及脂肪链结构;冗余分析表明土壤全钙及各形态钙在很大程度上影响腐植酸的种类及含量。研究表明,普者黑岩溶流域内5种土地利用类型土壤腐植酸含量空间变幅较大,结构相似且特征明显,与土壤钙的关系密切,同时普者黑流域内5种土地利用类型土壤的腐殖化程度较高,腐植酸品质较好。