海南岛砖红壤中铅、镉的化学形态与转化

采用土培实验和连续提取.原子吸收分光光度法,研究了重金属Pb、Cd在海南岛花岗岩砖红壤中的形态组成、外源Pb、Cd污染及化学修复剂磷、钙、硫对土壤重金属形态的影响.结果表明:在供试原土壤中,重金属Pb的化学形态以结合态和残余态为主,土壤有效态Pb含量较低,其中残余态Pb>有机质结合态Pb>铁锰氧化物结合态Pb>碳酸盐结合态Pb>交换态Pb>水溶态Pb,说明土壤Pb的环境风险较低;重金属Cd的化学形态以铁锰氧化物结合态和碳酸盐结合态为主,土壤中交换态Cd含量较高,其中铁锰氧化物结合态Cd>碳酸盐结合态Cd>交换态Cd>有机结合态Cd>残余态Cd>水溶态Cd,说明土壤Cd的环境风险较高.当外源Pb、Cd污染土壤时,有铁锰结合态Pb>残余态Pb>有机态Pb>碳酸盐结合态Pb>交换态Pb>水溶态Pb,交换态Cd>铁锰氧化物结合态Cd>碳酸盐结合态Cd>残余态Cd>有机态Cd>水溶态Cd的趋势.向污染土壤施加化学改良剂过磷酸钙、硫化钠和石灰,能显著降低水溶态Pb、Cd和交换态Pb、Cd的含量,并使有机结合态Pb、碳酸盐结合态Pb和铁锰氧化物结合态Pb含量下降,但残余态Pb、碳酸盐结合态Cd、铁锰氧化物结合态Cd和有机态Cd有增加的趋势,残余态Cd的含量基本稳定.     

珠江三角洲城郊菜地耕层土壤中Cd、Pb赋存形态及其相互关系

选取珠江三角洲典型区域城郊菜地41个耕层土壤样品,采用化学形态分级-连续提取法研究了土壤中Cd、Pb赋存形态,通过统计分析,揭示了菜地耕层土壤Cd、Pb形态分布特征及其相互关系。Cd赋存形态平均含量顺序为:铁锰氧化物结合态(32.4%)≥碳酸盐结合态(27.2%)≥交换态(21.0%)>残渣态(10.4%)>有机态(9.0%);Pb则为:残渣态(54.1%)>铁锰氧化物结合态(27.5%)>有机态(11.6%)>碳酸盐结合态(4.6%)>交换态(2.1%)。非残渣态Cd占各形态Cd总和的平均比例(89.6%)明显高于Pb(45.9%)。碳酸盐结合态Cd分别与铁锰氧化物结合态Cd、有机结合态Cd呈极显著正相关和显著正相关(前者r=0.8482,P<0.01;后者r=0.4090,P<0.05),但与残渣态Cd呈极显著负相关(r=-0.5343,P<0.01),铁锰氧化物结合态Cd和有机结合态Cd分别与残渣态Cd呈极显著正相关(前者r=0.6965,p<0.01;后者r=0.5379,P<0.01);铁锰氧化物结合态Pb与残渣态Pb呈极显著正相关(r=0.5217,P<0.01),但有机结合态Pb却与残渣态Pb呈显著负相关(r=-0.3252,P<0.05)。在散点图矩阵的基础上建立了曲线估计的回归方程,用之可预测土壤中交换态Cd、Pb的大致数量及植物有效性。     

二乙三胺五醋酸萃取后污染土壤中重金属Pb、Cu的形态分布

以硫铜矿尾矿区域土壤和库区周边受污染的农田土壤为研究对象,采用Tessier连续提取法研究了二乙三胺五醋酸(DTPA)萃取前后受污染土壤中的重金属Pb、Cu的形态变化。结果表明,两类污染土壤中的重金属Pb、Cu的形态分布各有差异,矿区土壤Pb、Cu主要以残渣态为主,农田土壤以有机结合态为主。在0.01molL-1浓度的条件下,DTPA对供试土壤Pb的萃取能力较其对Cu萃取能力强;经DTPA萃取后土壤中Pb、Cu的残渣态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、交换态的含量分别有所下降。两种类型土壤中Pb、Cu残渣态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、交换态变幅表现各异;矿区土壤和农田土壤中Cu的有机结合态含量有所增加,矿区土壤和农田土壤中Pb的有机结合态含量却表现各异,矿区土壤其含量有所增加,而农田土壤其含量却明显减少。     

苏南经济快速发展区土壤Cu、Ni、Pb、Zn形态及其有效性定量分析——以昆山市为例

研究了江苏省昆山市农田土壤有效态Cu、Ni、Pb、Zn各形态含量及其有效性。结果表明,土壤重金属Cu、Ni、Pb、Zn各形态含量以残渣态有机质结合态铁锰氧化物结合态碳酸盐结合态、可交换态,残渣态含量明显高于其他形态。Cu和Pb有机质结合态所占比例相对也较高,分别达36.09%和28.30%。土壤可交换态含量、碳酸盐结合态含量、Fe-Mn氧化物结合态含量及残渣态含量均以Zn最高;土壤有机质结合态含量以Cu最高;土壤可交换态含量变异系数、土壤碳酸盐结合态含量变异系数及土壤Fe-Mn氧化物结合态含量变异系数以Ni为最大;土壤有机质结合态含量变异系数以Zn最大;土壤残渣态含量变异系数以Pb最大。土壤铁锰氧化物结合态铜和可交换态铜对土壤有效态铜含量影响最大;土壤可交换态镍含量对土壤有效态镍含量最大;土壤铁锰氧化物结合态铅和有机质结合态铅对土壤有效态铅含量影响最大;土壤可交换态锌和碳酸盐结合态锌对土壤有效态锌含量影响最大。     

白银市污灌区土壤-小麦系统镉赋存特征及其健康风险评价

为探明白银市有色冶炼污灌区土壤镉(Cd)形态、空间分布特征及小麦中Cd含量对人体健康的影响,采用连续分级提取法和地理信息系统(ArcGIS)空间插值方法,研究污灌区表层土壤和不同污染程度典型土壤剖面Cd赋存形态及其空间分布差异,阐明污灌区Cd在不同生育期春小麦不同器官中分布和富集特征,并利用健康风险模型计算Cd的健康风险水平并进行空间区划。结果表明,表层土壤Cd不同形态平均含量依次为碳酸盐结合态>可交换离子态>铁锰氧化物结合态>残渣态>有机结合态,占全量比例依次为碳酸盐结合态>残渣态>可交换离子态>铁锰氧化物结合态>有机结合态,其空间分布与Cd总量分布相似。Cd的五种形态均与pH呈显著负相关,与土壤有机质(SOM)呈显著正相关。除残渣态外,其他四种Cd形态和阳离子交换量(CEC)呈显著正相关。0~60 cm土壤剖面Cd形态以碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态为主,可交换离子态随污染程度降低而降低,残渣态随污染程度降低而增加。春小麦不同器官的Cd含量随春小麦生长总体表现为根>叶>茎>籽粒。Cd健康风险分布与土壤Cd总量、土壤可交换离子态和碳酸盐结合态Cd的空间分布一致。不同区域居民食用小麦对成人的健康风险指数(HQ)范围在1.2~5.6之间,均大于1,已存在非致癌健康风险。本研究结果为白银市土壤重金属Cd污染综合防控提供了科学依据。     

基于区间线性规划理论的水稻土重金属Cd形态限量标准研究

应用生态环境效应法,借助区间线性规划理论,以稻谷Cd与活性形态(可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态和有机物结合态)Cd含量间的线性回归模拟方程为目标函数,以稻谷Cd限量卫生标准为限制条件,筛选各约束条件下的最大最优值为各活性形态Cd含量的限量标准,为成都平原土壤重金属污染控制提供参考,为深入研究基于生物有效性的土壤重金属限量标准的制定提供科学依据。结果表明,土壤Cd活性形态限量标准分别为:可交换态Cd≤0.0865 mg/kg,碳酸盐结合态Cd≤0.2641 mg/kg,铁锰氧化物结合态Cd≤0.2461 mg/kg,有机物结合态Cd≤0.0760 mg/kg。     

泉州走马埭典型土壤重金属的赋存形态分析

采用改进的Tessier连续萃取方法研究了泉州走马埭国家农田示范保护区典型土壤中重金属(Cr、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb)的化学形态分布,通过土壤重金属的赋存形态分析比较了6种重金属的生物可利用性。研究结果表明,土壤中不同重金属元素化学形态分布具有不同的特点:Cr和Ni主要以残渣态存在,其余形态所占的比例很小;Cu以残渣态含量最高,碳酸盐结合态含量最低;Zn以残渣态为主,可交换态含量最低;Cd以可交换态和碳酸盐结合态为主,水溶态含量最低;Pb以残渣态和铁锰氧化物结合态为主,水溶态含量最低。土壤中除Cd外,Zn、Cu、Cr、Pb、Ni在正常自然条件下相对比较稳定。     

生物炭对红壤和褐土中镉形态的影响

【目的】重金属对环境危害的大小主要取决于其形态分布,尤其是生物有效态镉 (Cd) 的含量和存在比例。添加生物炭可以降低Cd超标土壤中生物有效态Cd的含量,本文研究了施用生物炭后红壤和褐土中Cd形态的变化及其与生物炭施用量的关系,以加深对生物炭修复Cd污染土壤机理的认识。【方法】选择红壤 (pH 5.21) 和褐土 (pH 7.75) 两类土壤进行了室内培养试验。将两个过2 mm筛的自然风干土壤各40 kg,分别装于20 L塑料盒中,加Cd(NO₃)₂溶液使土壤外源Cd含量达到5 mg/kg,保持70%田间最大持水量,于25℃条件下平衡两周;之后,在每1000 g土内,分别添加生物炭0、5、10、20 g,均匀混合后,室温培养50 d;在培养1、4、7、14、21、35、49 d时分别取样,测定土壤pH和有机碳含量,利用Tessier分级法测定土壤Cd形态。【结果】红壤pH随生物炭施用量的增加显著升高,培养14天后,生物炭施加量为2%时,土壤由酸性变为弱碱性,生物炭对褐土pH的提高作用不显著。红壤和褐土有机碳含量均随生物炭施用量的增加而升高。培养49天后,红壤可交换态Cd含量的降幅较大,降幅为0.31～0.82 mg/kg,且处理2%的可交换态Cd含量最低,为1.24 mg/kg,生物炭施用量2%的红壤碳酸盐结合态Cd含量最高,为1.06 mg/kg,施用生物炭的红壤碳酸盐结合态Cd和Fe、Mn氧化物结合态Cd所占比例增加了3.14%～14.21%、8.20%～23.96%,施用生物炭的褐土碳酸盐结合态Cd和Fe、Mn氧化物结合态Cd升高了0.94%～2.61%、0.80%～7.90%。褐土的土壤有机碳含量和生物炭施用量与土壤可交换态Cd呈极显著负相关关系,与土壤碳酸盐结合态Cd,土壤Fe、Mn氧化物结合态Cd和土壤有机结合态Cd呈极显著正相关关系;红壤pH、有机碳含量和生物炭施用量均与土壤可交换态Cd呈极显著负相关关系,与土壤其他四种形态Cd呈极显著正相关关系。但在红壤中土壤有机碳和生物炭施用量与各形态Cd的相关系数均大于在褐土中的相关系数。【结论】综合分析两种类型土壤中Cd形态的变化,发现生物炭对红壤的修复效果优于对褐土的修复效果,因此生物炭可以作为Cd污染的酸性土壤的一种修复改良材料。     

水稻籽实对不同形态重金属的累积差异及其影响因素分析

在分析成都平原核心区土壤重金属（Cd、Cr、Pb、Cu、Zn）全量、各形态含量及相应点位种植的水稻籽实重金属含量的基础上，通过统计分析、空间插值及线性回归方程的模拟，研究了土壤Cd、Cr、Pb、Cu、Zn全量的空间分布状况、各形态重金属含量统计特征，以及水稻籽实对重金属各形态的累积差异及其影响因素。结果表明，成都平原水稻土重金属污染较轻，除Cd外，均低于国家土壤环境质量二级标准。土壤中重金属的可交换态含量均较低，Cd主要以铁锰氧化态存在，Cr、Cu、Zn、Pb主要以残渣态存在。水稻籽实对5种重金属的累积效应顺序为：Cd＞Zn＞Cu＞Pb＞Cr。与水稻重金属累积关系密切的重金属活性形态（可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态和有机物结合态）主要有：Cd的碳酸盐结合态、Cr的可交换态、Pb的有机物结合态和Cu的碳酸盐结合态含量；Zn各活性形态对水稻籽实含量的影响不明显。土壤理化性质对不同活性形态重金属元素的影响效应各不相同。活性态Cd主要受有机质、pH和容重的影响；活性态Cr与pH、有机质、CEC和容重密切相关；活性态Pb与有机质、容重、中细粉粒、砂粒等均有密切的关系；Cu的活性主要受粘粒、有机质含量的影响；Zn的有效性主要受pH、有机质、砂粒、容重的影响。总的看来，对土壤Cd、Cr、Pb、Cu、Zn各活性形态含量影响效应较强的是有机质、pH、容重，而与土壤吸附性能密切相关的颗粒组成、CEC的影响不甚明显。     

长三角和珠三角农业土壤中铅、铜、镉的化学形态与转化

研究了重金属Pb、Cu、Cd在长江三角洲和珠江三角洲土壤中的转化及不同Pb、Cu、Cd负荷水平对土壤重金属形态的影响。结果表明:未明显污染土壤中重金属主要以残余态为主,可提取态组分的比例Cd>Cu>Pb,但不同土壤之间有较大变化;随着土壤重金属负荷的提高,土壤中交换态重金属的比例增大,残余态比例下降,有效性提高,对环境威胁增大;当重金属加入量较低时,重金属优先向氧化物结合态、有机质结合态转化,而当加入量较高时,向交换态和碳酸盐结合态转化的比例明显增加;pH和土壤组分对重金属在土壤中的转化有显著影响,土壤pH下降可使交换态Cd、Cu、Pb的比例递增。     

潮土和潮褐土中重金属形态与土壤酶活性的关系

采用大田取样 ,运用连续提取方法 ,研究了河北平原潮土、潮褐土两种土壤中Cd、Pb的化学形态特征与四种土壤酶 (脲酶、H2 O2 酶、转化酶、碱性磷酸酶 )活性间的关系。结果表明 :大田两种土壤中交换态Cd、Pb对脲酶活性有显著抑制作用。因此 ,在石灰性土壤中 ,把交换态Cd、Pb和脲酶活性共同作为评价土壤Cd、Pb污染程度的主要生化指标是可行的     

Effect of pH on chemical forms and plant availability of cadmium,zinc, and lead in polluted soils

The effect of pH on chemical forms and plant availability of heavy metals in three polluted soils was investigated. The soils were adjusted to pH values of 7.0, 6.0, and 4.5, then sequentially extracted so that Cd, Zn, and Pb could be partitioned into five operationally defined chemical fractions: exchangeable, carbonate, Fe-Mn oxide, organic, and residual. Kidney beans were grown in the soils to investigate plant availability of the metals in relation to changes of their levels in chemical forms resulting from alteration of soil pH. Alteration of pH resulted in changes of chemical forms of the metals in the soils, and at lower pH the changes were more significant. When soil pH values were decreased from 7.0 to 4.55, levels of Cd, Zn, and Pb in exchangeable form increased, decreased in carbonates and decreased slightly in Fe-Mn oxide forms. Their levels in organic and residual forms were unchanged. Although concentration of metals in plants increased with reduction in soil pH values, dry matter yields were also restricted, so that the amount of metal uptake were almost similar. The uptake rate of the metals in the exchangeable + carbonate forms was the same for the three elements in all the cases.     

安徽主要水稻土中重金属形态分布与土壤酶活性研究

通过野外调查和实验分析,对安徽几类不同地貌下的水稻土中重金属Cu、Zn、Pb的化学形态特征及其与4种土壤酶活性间的关系进行了研究.结果表明:3种不同地区水稻土中,残留态和有机态Cu、Zn、Pb含量在总量中所占比例最高.平原和丘陵地区水稻土中有机结合态Cu、Zn、Pb明显高于山区;而山区水稻土中Fe-Mn氧化物结合态Cu、Zn、Pb相对含量高于平原和丘陵地区.在水稻土中,碳酸盐结合态Cu、Zn对过氧化氢酶活性的抑制作用最大,交换态Pb对脲酶活性的抑制作用最大.反映水稻土Cu、Zn污染用碳酸盐结合态Cu、Zn和过氧化氢酶活性指标,而反映Pb污染用交换态Pb和脲酶活性指标是可行的.     

砂姜黑土中重金属Cu、Cd、Zn形态分布与土壤酶活性研究

采用小麦农田取样,对土壤中的重金属运用连续提取方法,研究了皖北砂姜黑土中Cu、Cd、Zn的化学形态特征及其与四种土壤酶(过氧化氢酶、脲酶、蔗糖酶、中性磷酸酶)活性间的关系。结果表明:在砂姜黑土中,残留态Cu、Cd、Zn在总量中所占比例很高,交换态、有机态、碳酸盐结合态含量明显低于残留态。在三种元素中,Zn的化学形态变化趋势最为一致,表现为残留态>碳酸盐结合态>铁锰结合态>有机态>交换态;砂姜黑土中交换态Cu、Cd、Zn对脲酶活性有显著抑制作用,有机态Cu、Cd、Zn对过氧化氢酶表现为一定程度的促进作用。因此,在砂姜黑土壤中,把交换态Cu、Cd、Zn和脲酶以及中性磷酸酶的活性共同作为评价土壤Cu、Cd、Zn污染程度的主要生化指标是可行的。     

外源铅在土壤中的形态、分布及其对土壤养分的影响

通过对加入外源铅的砂姜黑土、黄褐土、红壤进行培养处理,测定土壤中各形态铅及水溶态NH4 ,K 和速效态磷的含量,研究外源铅在各类土壤中的形态分布特点及对土壤养分的影响。结果表明:交换态和残渣态的铅为红壤>黄褐土>砂姜黑土,碳酸盐态铅为砂姜黑土>黄褐土>红壤,铁锰氧化态铅为红壤>砂姜黑土>黄褐土,有机结合态铅为黄褐土>砂姜黑土>红壤;交换态和残渣态所占比例随着外源铅的浓度增大而提高,有机结合态的比例随着外源铅浓度增大降低,碳酸盐结合态铅在砂姜黑土、铁锰氧化态铅在红壤上则呈现外源铅小于500 m g/kg时比例增高,大于500 m g/kg时比例开始下降的状况;加入外源铅的土壤中,水溶态的NH4 和K 的浓度增大,使其流失的风险性增加;水溶态磷和铅离子生成难溶性磷酸铅盐被固结,使速效磷的浓度减少,降低了水溶性磷肥的功效。     

膨润土和沸石在镉污染土壤治理中的应用

采用通过盆栽试验,研究了膨润土和沸石对镉污染土壤的治理效果。结果表明,施加膨润土后不同污染程度土壤的交换态、碳酸盐结合态镉的质量分数都有所下降,铁锰氧化物结合态、有机结合态和残渣态镉的质量分数则有所上升。沸石和膨润土对轻度、中度镉污染土壤都表现出钝化作用,对重度镉污染土壤,膨润土对镉的钝化效果明显,而沸石却起到了激活镉的作用。在不同程度镉污染土壤上,膨润土可增加乌塌菜的生物量,并可抑制其对镉的吸收,降低乌塌菜植株体内镉的浓度,对乌塌菜的生长具有显著的促进作用。沸石对轻度和中度镉污染土壤均可降低乌塌菜植株体内镉的浓度,促进乌塌菜的生长并增加其生物量;对重度镉污染土壤,沸石对乌塌菜的生长影响较小,乌塌菜植株体内镉的积累显著增加。     

膨润土和沸石在镉污染土壤治理中的应用

采用通过盆栽试验,研究了膨润土和沸石对镉污染土壤的治理效果。结果表明,施加膨润土后不同污染程度土壤的交换态、碳酸盐结合态镉的质量分数都有所下降,铁锰氧化物结合态、有机结合态和残渣态镉的质量分数则有所上升。沸石和膨润土对轻度、中度镉污染土壤都表现出钝化作用,对重度镉污染土壤,膨润土对镉的钝化效果明显,而沸石却起到了激活镉的作用。在不同程度镉污染土壤上,膨润土可增加乌塌菜的生物量,并可抑制其对镉的吸收,降低乌塌菜植株体内镉的浓度,对乌塌菜的生长具有显著的促进作用。沸石对轻度和中度镉污染土壤均可降低乌塌菜植株体内镉的浓度,促进乌塌菜的生长并增加其生物量;对重度镉污染土壤,沸石对乌塌菜的生长影响较小,乌塌菜植株体内镉的积累显著增加。     

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。     

水稻子实对不同形态重金属的累积差异及其影响因素分析

在分析成都平原核心区土壤重金属(Cd、Cr、Pb、Cu、Zn)全量、各形态含量及相应点位种植的水稻子实重金属含量的基础上,通过统计分析、空间插值及线性回归方程的模拟,研究了土壤Cd、Cr、Pb、Cu、Zn全量的空间分布状况、各形态重金属含量统计特征,以及水稻子实对重金属各形态的累积差异及其影响因素。结果表明,成都平原水稻土重金属污染较轻,除Cd外,均低于国家土壤环境质量二级标准。土壤中重金属的可交换态含量均较低,Cd主要以铁锰氧化态存在,Cr、Cu、Zn、Pb主要以残渣态存在。水稻子实对5种重金属的累积效应顺序为:Cd>Zn>Cu>Pb>Cr。与水稻重金属累积关系密切的重金属活性形态(可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态和有机物结合态)主要有:Cd的碳酸盐结合态、Cr的可交换态、Pb的有机物结合态和Cu的碳酸盐结合态含量;Zn各活性形态对水稻子实含量的影响不明显。土壤理化性质对不同活性形态重金属元素的影响效应各不相同。活性态Cd主要受有机质、pH和容重的影响;活性态Cr与pH、有机质、CEC和容重密切相关;活性态Pb与有机质、容重、中细粉粒、砂粒等均有密切的关系;Cu的活性主要受粘粒、有机质含量的影响;Zn的有效性主要受pH、有机质、砂粒、容重的影响。总的看来,对土壤Cd、Cr、Pb、Cu、Zn各活性形态含量影响效应较强的是有机质、pH、容重,而与土壤吸附性能密切相关的颗粒组成、CEC的影响不甚明显。