土壤重金属—有机物复合污染环境效应与修复技术研究进展

重金属-有机物复合污染已是土壤污染的一种普遍形式,其环境危害和治理难度远大于单一污染土壤,因此,重金属-有机物复合污染土壤修复治理是我国环保领域亟需解决的现实难题。基于此,本文首先介绍了重金属与有机污染物在土壤中的复合污染现状；其次,分析了土壤中重金属与有机污染物的交互作用及其环境效应；然后从物化修复、生物修复和联合修复这3方面,综述了不同技术手段对重金属-有机物复合污染土壤修复的研究进展；最后提出了重金属-有机物复合污染土壤修复研究的发展方向。     

我国铅锌矿山土壤重金属污染规律研究

为了研究矿山不同用途土壤中重金属分布规律、重金属元素之间相关性、重金属污染程度、重金属有效性及重金属污染迁移规律等,探讨铅锌矿山土壤重金属复合污染状况。收集并分析若干份铅锌矿不同用途土壤重金属富集的实测数据,用统计分析软件SPSS对各重金属之间相关性进行分析,并采用单因子指数法和内梅罗综合污染指数法对土壤重金属污染程度进行评价,统计并分析17份铅锌矿不同用途表层土壤Zn、Pb、Cd、Cu有效态含量数据资料,评价并研究8份铅锌矿不同用途不同深度土壤层重金属含量资料,对我国铅锌矿重金属污染土壤规律进行初步探讨。     

土壤中重金属复合污染的表征

综述土壤中重金属复合污染的表征方法的研究进展,目的在于为农业生态环境中重金属污染的研究和防治提供参考。     

砷-重金属复合污染土壤稳定化材料研究进展

我国土壤重金属污染现状十分严峻,多金属复合污染,尤其是砷-重金属复合污染普遍存在,治理难度大。土壤中累积的多金属污染物严重威胁土壤健康、农产品安全与人居环境安全。因此,多金属复合污染土壤修复是土壤污染治理和风险防控的重要命题。固化/稳定化技术是我国最为广泛使用的污染土壤修复技术,通过投加稳定化材料,降低多金属污染物在土壤中的可迁移性与生物有效性,从而实现多金属污染物暴露途径的有效阻断。对砷-重金属型复合污染土壤的稳定化作用机理进行了详细阐述并梳理了应对砷-重金属复合污染土壤的新型修复材料。砷与其它重金属的协同稳定化主要通过表面络合与沉淀作用实现。富含铁、钙元素的材料对这种类型土壤的稳定化具有优异的作用效果。砷-重金属协同稳定化材料的修复效果取决于稳定化材料的类型、复合污染物的种类、材料施用量、土壤条件(如pH,氧化还原电位、阳离子交换量等),其中pH和土壤可溶性有机质含量对稳定化效果有显著的影响。本文发现,功能化生物质复合材料、工业固废基材料、改性复配天然矿物等绿色修复材料是近年来研究的热点。未来的研究亟须考虑砷与重金属污染物协同稳定剂的长效性,以及通过大田试验验证新型材料的应用潜能。     

土壤多环芳烃、重金属及其复合污染的植物修复研究进展

复合污染研究已成为环境科学发展的重要方向之一,重金属和多环芳烃是土壤环境中的重要污染物,开展两者复合污染研究,对于农业环境生态安全具有重要意义。本文结合前人的研究结果,通过分析多环芳烃污染土壤的植物修复和重金属污染土壤的植物修复的研究现状,来探讨植物对重金属和多环芳烃复合污染的修复研究进展,并从生态地理学的角度提出相应的研究趋势,提出植物修复需因地制宜的特性。     

城市郊区水稻土重金属污染状况调查与评价——以湘潭市郊响水乡为例

城市郊区农田重金属污染已成为人们关注的焦点,本研究对湘潭市郊响水乡稻田重金属污染现状进行调查,结果表明：该乡稻田土壤重金属污染面积占水田总面积的68．84％,稻田Cd的空间分布与距工厂或湘江的距离关系密切;在黄泥田中,重金属分布具有表聚性特征,主要以难溶性形态存在;水稻对重金属有一定富集作用,稻草富集重金属的能力大于稻米,一般稻草对重金属Cd、Hg、As、Pb的富集系数是稻米的1．8倍以上,土壤Cd污染导致水稻产量和品质下降。总之,响水乡稻田土壤重金属污染较为严重,其中Cd污染较为严重,Hg污染较轻,且存在Cd、As复合污染。     

重金属复合污染下土壤微生物群落功能多样性动力学特征

用碳素利用法对浙江省天台铅锌银尾矿区重金属复合污染土壤微生物群落功能多样性动力学特征进行了初步探讨。研究结果表明 ,矿区重金属复合污染降低了供试土壤的微生物群落代谢剖面 ,且群落代谢剖面值与培养时间之间呈非线性关系 ,其变化过程符合微生物种群生长动态模型 (S形 )。随着重金属复合污染程度的加剧 ,土壤微生物群落功能多样性动力学参数K和r值越低 ,参数s值所需的时间则越长。上述动力学参数与群落代谢剖面各自的主成分分析结果显示 ,微生物群落功能多样性的动力学参数K值和s值能够很好地区分矿区土壤重金属污染程度 ,并且其区分效果比微生物群落代谢剖面值好。土壤微生物群落功能多样性动力学特征的变化可以较好地显示矿区重金属复合污染土壤微生物群落对碳源利用模式的差异 ,反映矿区特定生境土壤微生物群落功能多样性的变化 ,在一定程度上揭示重金属胁迫下环境微生物种群作用机理。     

不同间种模式对作物富集重金属的效率及风险评估

环江县是广西粮食主产区,该地区重金属污染严重,但国内对于重金属复合污染的修复技术缺乏。为了降低复合污染土壤上种植的农作物体内重金属的含量,越来越多的人开始研究不同种植模式对作物吸收重金属的影响,间种模式可以调节田间养分利用,减少植物对重金属的吸收,对土壤修复及产品改良有效。以矿区污染农田为背景,供试土壤为铅锌硫铁矿山的尾砂坝坍塌污染的土壤,进行了蜈蚣草- 玉米、蜈蚣草- 大豆、大豆- 玉米、甘蔗- 大豆的间种试验,试验采用随机区组设计,试验时间1 年,用原子吸收光谱法和石墨炉原子吸收光谱法测定重金属含量,通过对比分析单种与间种作物各部位中的Zn、As、Cd、Pb 的含量,探究间种模式对作物重金属的富集量和作物安全性的影响。结果表明,作物重金属含量变化受间种影响明显,玉米- 大豆间种模式比玉米单种籽粒中Pb 的含量下降38%。作物不同部位对重金属的富集能力也不同,As 在大豆体内的分布规律为叶> 茎> 根,而Pb 则为根> 叶> 茎。综上所述,在复合污染土壤中,间种可明显改善重金属对植物的污染,这些结果肯定了间作是重金属污染土壤修复的一个可能切入点。但在试验区种植粮食作物存在较大的健康风险,污染土壤还需进一步治理。     

重金属Cd、Zn、Cu、Pb复合污染对土壤微生物和酶活性的影响

通过野外土样采集及室内测定,研究了云南东川铜矿区土壤酶和微生物特征,并采用盆栽试验研究了重金属Cd、Zn、Cu、Pb复合污染对土壤微生物和酶活性的影响。结果表明,距离矿口越近,土壤有机质、有效N、P、K的含量、土壤pH值亦越低,土壤酶活性和土壤微生物数量、微生物生物量C和N受到的抑制程度也增强,其中土壤酶中的酸性磷酸酶和过氧化氢酶,土壤微生物中的细菌对重金属污染较为敏感。盆栽试验中,Cd、Zn、Cu、Pb复合污染使白菜(Brassica rapapekinensis)生物量明显下降,且随复合污染程度的增加,白菜生物量下降幅度增加。Cd与Zn、Cu、Pb,Zn与Cd、Cu、Pb,Cu与Cd、Zn、Pb的复合效应机制为协同效应,而Pb与Cd、Zn、Cu的复合效应机制为拮抗效应。重金属Cu、Zn、Pb、Cd复合污染使土壤酶活性显著降低,但低量的Cd、Zn、Cu、Pb复合污染刺激了细菌、真菌、放线菌、微生物生物量C和N。重金属Cd、Zn、Cu、Pb对土壤酶活性和土壤微生物数量及微生物生物量C和N的复合效应机制表现出协同和拮抗效应。     

污染土壤修复中表面活性剂的应用研究进展

介绍了表面活性剂的种类及主要特征,重点评述了表面活性剂在有机污染、重金属污染和复合污染土壤修复中的国内外最新研究进展,指出了表面活性剂应用于土壤修复中的发展趋势和应关注的问题。     

抗生素-重金属复合污染对土壤中细菌耐药的影响

目前复合污染环境下耐药细菌在数量、种类以及抗性强度上都显著增大,多重耐药菌株也高频率检出,甚至出现了能够抵抗绝大多数抗生素的"超级细菌",因此抗生素-重金属复合污染对环境中细菌耐药的影响更需高度重视。就我国土壤环境中抗生素-重金属复合污染的现状,对抗生素与重金属复合污染的对土壤微生物耐药效应研究进展进行了综述,并对该领域需要进一步研究的问题进行展望,对于消除环境中的微生物耐药性具有重要意义。     

Cd、Pb单一及复合污染下土壤酶生态抑制效应及生态修复基准研究

由于土壤酶活性可有效地反映土壤重金属的污染程度,因此,本文通过研究Cd、Pb单一及复合污染对土壤酶（脱氢酶、磷酸酶、脲酶、过氧化氢酶、淀粉酶和蔗糖酶）活性的影响,以期选取合适的土壤酶指标作为Cd、Pb污染的生物标记物,为建立Cd、Pb污染生态修复的基准提供科学依据。研究结果表明,不同的土壤酶活性对Cd、Pb的敏感性各不相同,并且酶活性随土壤重金属浓度增加表现为叠加效应或拮抗效应。Cd、Pb单一及复合污染对脲酶活性抑制作用显著,Cd、Pb复合污染对脲酶活性表现为叠加效应,因此,脲酶可作为土壤Cd、Pb污染的生物标记物。通过半数生态剂量模型研究发现：Cd、Pb污染下,50%脲酶活性受抑制的毒性阈值分别为2273和2703;Cd污染土壤的生态修复基准值为1.33mg·kg-1,Pb污染土壤的生态修复基准值为106mg·kg-1。     

丘陵红壤重金属复合污染的空间变异分析

本文以江西省贵溪市江西铜冶炼厂周围的土壤重金属污染区(面积7.7km2)为例,研究了基于GIS的地统计学方法在丘陵红壤区土壤重金属复合污染空间变异分析上的应用,提出了一个空间变异分析步骤:(1)利用DGPS定位,以50~200m的随机网格采集土壤样品;(2)分析土壤重金属含量数据的分布类型和空间分布趋势,通过数据转换去除数据趋势;(3)计算半方差函数并选择最佳的拟合模型和参数;(4)通过交叉验证选择合适的克立格方法;(5)通过空间插值,绘制重金属污染空间分布图,分析空间变异规律和影响因素。空间分析结果表明,Cu和Cd的复合污染是铜冶炼厂污染区的主要污染特征,基于ArcGIS的地统计学分析模块可以较准确地分析丘陵区土壤重金属复合污染的空间变异特征。     

骨炭+沸石对重金属污染土壤的修复效果及评价

采用盆栽试验,研究了铜铅镉复合污染土壤添加骨炭和沸石前后对土壤pH值、土壤中重金属有效态含量、蕹菜生长、重金属吸收量的影响。结果表明,土壤污染后pH值显著降低,土壤中重金属有效态含量显著增加,蕹菜生长不良,株高、鲜重、干重显著降低,同时蕹菜重金属含量增加;添加固化剂后土壤pH值提高了2.21和2.29个单位,土壤有效态重金属含量显著降低,蕹菜株高、鲜重、干重增加,同时使轻度污染土壤上的蕹菜达到卫生安全标准。     

基于污染损失率法的土壤重金属污染评价及经济损失估算

半定量或定量估算土壤污染造成的经济损失,对开展土壤环境质量评价工作具有重要意义。以长三角典型区张家港市蔬菜地为例,在分析蔬菜地土壤中Cd、As、Cr和Cu4种重金属含量及其变化趋势的基础上,以该地区土壤重金属的基线值为基准,运用污染损失率法,初步估算了重金属污染损失率（重金属污染对土壤的损害程度,%）和土壤进行蔬菜种植利用时的重金属污染经济损失量（万元·a^-1）,并预测了未来10a和20a重金属污染经济损失量。结果表明,张家港市蔬菜地各单项重金属污染损失率在1.00%-1.67%之间,综合重金属污染损失率为5.02%,土壤重金属污染总体较轻,污染等级整体为Ⅱ级,属于尚清洁水平。但如果按照目前重金属积累的趋势发展下去,随着蔬菜种植年限的增加和种植面积的扩大,综合重金属污染损失率将呈不断增加的趋势,导致重金属污染经济损失量不断增加,2009年重金属污染经济损失量约为1998万元·a^-1,2029年将增加到5532万元·a^-1。因此,需要对蔬菜生产系统中重金属的来源进行有效控制,以降低土壤重金属的积累,减少由此带来的经济损失。     

贵溪冶炼厂周边农田土壤重金属污染特性及评价

在对贵溪冶炼厂周边区域的农田土壤及生产的稻谷进行采样调查和数据处理分析的基础上,对农田土壤重金属污染特性和现状进行了监测和初步评价,结果表明:农田土壤重金属污染可能来源于贵溪冶炼厂废水的排放及尾矿渣的堆放,与灌溉水源无关;用国家土壤环境质量二级标准进行评价可知,农田土壤重金属的综合污染指数较高,土壤污染已处于重度污染等级,单项重金属污染指数表明Cu、Cd的含量已严重超标,并处于重度污染等级,Zn、Pb和As的含量未构成污染;水泉村、竹山村与所生产的稻谷三者之间呈显著或极显著正相关,即农田生态系统呈复合污染的趋势。     

重金属镉、铜、镍复合污染对土壤酶活性的影响

采用回归正交设计方案，研究了Cd、Cu、Ni复合污染对6种土壤酶（脲酶、转化酶、蛋白酶、磷酸酶、过氧化氢酶、脱氢酶）活性的影响。结果表明：6种土壤酶活性与Cd，Cu，Ni复合污染之间均呈显著或极显著的相关关系，但Cd，Cu，Ni复合污染对各种土壤酶活性的影响存在着明显差异。在复合效应影响中，重金属对土壤酶活性的抑制效应顺序为：Cd〉Cu〉Ni，Cd，Cu对土壤酶的活性多表现为抑制作用，而Ni多表现为激活作用，Cd，Cu，Ni对磷酸酶均表现出一定的激活效应。Cd，Cu，Ni复合污染对脲酶和脱氢酶具有相当大的毒性。因而认为脲酶、脱氢酶活性可作为指示土壤Cd，Cu，Ni复合污染程度的主要预警指标。     

Cd、Pb、Cu、Zn、As复合污染对龙须草生长的影响

本文研究了不同处理水平下Cd、Pb、Cu、Zn、As复合污染对龙须草生长的影响。结果表明,龙须草地下部对重金属的抗性大于地上部。在接近土壤环境质量二级标准上限值时,龙须草生长正常,减产幅度<10%;在含Cd5mgkg-1、Pb600mgkg-1、Cu125mgkg-1、Zn300mgkg-1、As50mgkg-1的复合污染土壤上,龙须草地下部干重与对照相比较差异性不显著(α=0.01);在含矿毒水河水污染土壤和尾矿砂污染水稻土壤上,龙须草地下部干重与对照相当,且地上部干重分别为对照的61.58%和40.64%。这些说明龙须草在土壤重金属复合污染修复中具有良好的应用前景。     

五指山市郊菜园土壤重金属污染状况调查与评价

通过对五指山市郊菜园土壤中重金属(Pb、Cu、Zn、Cd)含量的调查与分析,采用重金属单项污染指数和综合污染指数评价方法,对土壤重金属污染状况进行评价,结果表明,五指山市郊菜园土壤目前尚未受到重金属污染。     

文本南宁市郊区土壤及其农副产品重金属污染状况监测与评价

开展南宁市郊区土壤及其农副产品重金属的监测工作,以土壤及其农副产品重金属的含是为依据,以土壤环境质量标准和食品有关重金属元素限量卫生标准为评价标准,应用单因子污染指数法和综合污染指数法对南宁市郊区土壤及其农副产品重金属污染情况进行了初步评价,为防治土壤及其农副产品重金属污染提出几点建议。