三峡库区消落带土壤重金属含量特征及污染评价

以三峡库区蓄水位从175m回落至163m后的云阳段消落带土壤为研究对象,进行重金属Cu、Zn、Pb、Cd和Cr的含量与剖面分布特征及评价研究。结果表明:消落带土壤Cu、Zn、Pb、Cd和Cr的含量分别为58.09mg/kg、108.93mg/kg、15.18mg/kg、0.46mg/kg和71.81mg/kg。重金属剖面分布特征呈规律性变化:0～10cm土层Cu、Cr和Zn含量高于10～20cm土层,而在干湿交替处Zn、Cr含量却表现为0～10cm土层低于10～20cm土层;Pb和Cd剖面分布特征均呈现出0～10cm土层含量低于10～20cm土层,而在干湿交替处呈相反趋势。研究区不受Pb污染,而受Cd、Cu、Zn和Cr不同程度污染,尤以Cd污染最严重,甚至超出三峡库区土壤背景值3倍以上。     

猪粪源DOM对三峡消落带土壤吸附Cd的影响

由于周期性的淹水-排干交替作用导致三峡库区消落带土壤理化性质和孔隙性质产生较大空间差异进而影响重金属的吸附和迁移行为。本研究以库区非消落带(177 m)和消落带(160、151 m)不同淹水时长土壤为对象,通过吸附动力学试验和等温吸附平衡试验研究猪粪源溶解性有机质(DOM)添加对库区土壤吸附Cd的影响。结果表明,Elovich方程能较好地描述库区土壤对Cd的动态吸附(R~20.886),而Langmuir和Freundlich模型均能较好地拟合Cd的吸附等温线。库区土壤对Cd的吸附为化学吸附且表现出强烈的非线性(1/n≤0.45)。在梯度上,库区土壤对Cd的吸附强度(Q_e、Q_m及K_f):消落带160 m非消落带177 m消落带151m,土壤pH是最关键的内在影响因素。猪粪DOM的添加能有效抑制库区土壤对Cd的吸附,尤其对消落带下部(151 m)土壤Cd吸附的抑制效果最明显。库区土壤对Cd的吸附量对猪粪DOM初始添加浓度梯度的响应呈现先快速降低(DOM添加浓度30 mg C·L~(-1))再平稳缓慢增加的特点。在"后三峡"时代消落带管理过程中应特别注意消落带下部土壤中外源DOM输入对Cd动态的影响。     

模拟淹水条件下三峡库区消落带土壤重金属形态变化

采集三峡库区小江流域消落带土样,通过室内模拟试验和化学分析,考察土壤理化性质和消落带土壤淹水前后重金属(Fe、Mn、Cu、Zn)形态变化。结果表明:淹水导致Fe2+、Mn2+、有效铜等重金属含量增加,平均含量分别从58.88、35.26、0.96mg/kg增加到1 383.8、782.7、1.73mg/kg;淹水15d后,部分样品有效锌含量增加10.15%~12.18%,部分样品有效锌含量减少3.69%~7.12%;淹水30d后,有效锌的含量增加10.9%~46.6%。土壤基本理化性质对土壤重金属含量也有影响。     

黄河口盐地碱蓬湿地土壤-植物系统重金属污染评价

以黄河口盐地碱蓬湿地为例,评价了淹水和非淹水区湿地表层土壤As、Cd、Cu、Cr、Pb和Zn 6种重金属的污染程度及其在土壤-植物系统中的迁移、富集特征,分析了不同积水深度和土壤理化性质对研究区土壤重金属含量的影响.研究结果表明,与土壤或沉积物质量标准相比,黄河口盐地碱蓬湿地土壤受As和Cd污染最严重,而其它重金属污染较轻;非淹水土壤Cd、Cr和Zn含量高于淹水湿地,而As、Cu和Pb则较低;而且淹水土壤As含量随积水深度增加而呈下降趋势,但积水深度对其他重金属含量的影响不明显.相关性分析结果表明,按照受土壤关键影响因子的不同重金属(除As外)可以分为两类:第一类为Cd、Cr和Zn,这些重金属含量受土壤pH值和盐分影响较大,且相互间存在显著正相关关系,表明它们可能有相同的来源;第二类为Pb和Cu,它们受土壤pH值、盐分和有机质的影响,且Pb和Cu之间存在显著正相关关系.除Cr、Cu和Zn外,重金属在盐地碱蓬的根系内一般不发生显著富集,但绝大多数重金属都表现出地上部分的含量比根系更高的现象.     

不同类型土壤淹水对pH、Eh、Fe及有效态Cd含量的影响

基于数据收集整理,分析了南方不同酸碱性土壤淹水后,土壤pH值、Eh值、Fe[Fe(Ⅱ)和无定型氧化铁]含量、有效态Cd含量和不同有机质土壤淹水后有效态Cd含量变化趋势,同时分析了pH、Eh、Fe变化趋势对有效态Cd含量的影响。结果表明:不同酸碱性土壤长时间淹水后,pH均趋于中性、Eh下降、Fe含量增加;有效态Cd含量在酸性和中性土壤中呈持续下降趋势,分别降低了42%和38%;在碱性土壤中降低了27%,其中淹水前15 d呈增加趋势,淹水15 d后逐渐减少。不同有机质含量土壤淹水后,有效态Cd含量在中高(≥20 g·kg~(-1))有机质土壤中降低78%,且为持续降低趋势;在中低(≤20 g·kg~(-1))有机质土壤中降低了52%,在淹水15~30 d增加,且淹水15 d有效态Cd含量要低于淹水60 d有效态Cd含量。土壤有效态Cd含量随着pH值增大而降低,且变化速率一致,即pH值增加速率大时,有效态Cd含量降低速率也大,反之亦然;土壤有效态Cd含量在淹水前15 d随Fe含量的增加而增加,淹水15 d后随着Fe含量增加而降低;整个淹水期间,土壤有效态Cd含量随着Eh值降低而降低。综上,酸性土壤和中高有机质土壤淹水后可有效降低土壤有效态Cd含量,碱性土壤淹水时间不低于30 d、中低有机质土壤淹水不超过15 d才能达到有效降低土壤有效态Cd含量之目的。     

淹水条件下有机肥对土壤重金属形态转化及迁移的影响

采用土柱模拟试验,利用欧共体参比司提出的BCR连续提取法,探讨了重金属Zn,Cu,Pb,Cd在农田土壤中的化学形态及迁移风险。结果表明,施用不同有机肥对重金属向下迁移影响不大,淹水9个月后,Zn,Cu,Pb,Cd从表层土壤（0-20 cm）向下迁移了约2 cm,集中于20-22 cm土层,不易对深层土壤造成污染。添加有机肥后,0-10 cm土层中Zn,Cu,Pb,Cd的酸溶态比例随着淹水时间的增加而降低,而可还原态比例却随之升高,表明有机肥对重金属的有效性有一定的抑制作用。在此期间,可氧化态和残渣态的含量基本保持不变,两者百分比之和在各元素中均小于15%。     

冶炼制造企业土壤重金属含量变化及其污染风险评价

[目的]研究冶炼制造企业土壤重金属含量变化及其污染风险评价。[方法]对湖南一冶炼制造企业厂区内土壤中的As、Cd、Cr、Cu、Mn、Pb、Sb、V、Zn等共9种重金属含量进行调查。以湖南地方性土壤修复标准为背景值,运用单因子指数法、内梅罗综合指数法对该冶炼制造企业生产区内深度为5～10、10～15 cm的土壤进行污染风险评价,并根据各重金属毒性系数,对内梅罗综合指数法进行改进。[结果]企业周边均存在不同程度的综合污染,并以污酸场、锌1车间的土壤重金属污染最为严重。被调查的土壤重金属生态风险大部分处于严重污染状态,土壤中Zn、Cd、Pb等3个元素最为严重。[结论]该研究为土壤重金属污染风险评价提供决策参考。     

三峡水库蓄水对库区弃耕地土壤7种金属元素质量分数的影响

为探究淹水对三峡库区土壤金属元素质量分数的影响,以典型消落带中的弃耕地为研究区域,于2009年和2013年,研究不同海拔(145~155,155~165,165~175 m),不同深度(0~5,5~10,10~20 cm)土壤的重金属(铜、铁、锌、锰),碱性金属(钙、镁、钠)分布特征及与pH值的相互关系,旨在为该地区生态恢复提供科学理论依据。研究发现:2009年145~165 m土壤4种重金属质量分数为10~20 cm层最高,2013年为0~5 cm层质量分数最高,钙质量分数的最高值均出现在10~20 cm层;经历过4个淹水周期后,2013年165~175 m高程土壤铜、铁、锌和锰质量分数依次为0.065,59.37,0.068和0.069 g·kg~(-1),其质量分数比2009年分别增加了50.75%,18.84%,27.46%,27.44%。淹水导致钙、锰质量分数增多,钠质量分数减少,其中钠质量分数变化幅度最大,随着海拔的升高,2013年较2009年分别减低了60.02%,60.09%和59.82%;另外,除钠与pH值呈极显著负相关(r=-0.615,P0.01)之外,所测金属指标均与pH值呈正相关。淹水不仅导致不同年份土壤金属的分布特征不完全相同,还导致土壤铜、铁、锌、锰、钙、镁等的累积及钠的流失。     

三峡库区消落带土壤氮矿化及影响因素研究进展

三峡库区消落带"冬水夏陆"的水文生态过程形成了典型的淹水-落干的干湿交替环境,在这种独特的环境变化下,土壤氮矿化也独具特色。综述了库区消落带在淹水-落干条件下土壤氮矿化特征,并分析了主要影响因素(包括土壤理化性质、生物因素、外源性有机物),提出了三峡库区消落带土壤氮矿化今后应关注的重点,主要从加强野外原位监测、分析不同类型消落带不同土壤类型时空变化特征、揭示土壤氮矿化影响机理及氮转化过程等方面深入开展研究。     

不同耕作方式下土壤基本性质的研究

[目的]研究不同耕作方式下土壤pH、有机质与Zn、Cu、Pb、Cd有效态含量的关系。[方法]采集耕层土壤样本,测定土壤pH与有机质含量;采用DTPA浸提-原子吸收分光光度法测定重金属有效态含量。[结果]混养田土壤中有效态Zn、Cu、Pb、Cd含量比水稻田土壤中的低。土壤中有效态Pb含量与土壤pH呈0.05水平显著负相关,有效态Cu、有效态Pb、有效态Cd含量与有机质含量呈负相关关系。[结论]该研究可为重金属污染的预防与治理提供依据。     

铜绿山矿区农业土壤重金属污染及生态风险评价

[目的]掌握铜绿山矿区农业土壤中重金属含量、污染程度及分布特征。[方法]对矿区周边农业土壤重金属进行实地采样,并对Cu、Pb、Cd、Zn含量进行分析。采用地累积指数法及潜在生态风险指数法,评价土壤中的重金属污染程度和风险。[结果]矿区农业土壤受到重金属不同程度的污染,重金属的污染程度从大到小依次为Cu、Zn、Pb、Cd;重金属区域污染差异较大,局部区域污染严重;矿区农业土壤中Cu、Pb、Zn和Cd 4种重金属综合的潜在危害程度均为"轻微",Cu是潜在生态危害最大的因子。重金属潜在危害程度从大到小依次为Cu、Pb、Zn、Cd;Pb和Zn有很大相关性,说明Pb和Zn可能属于同源污染物。[结论]该研究可为矿区农业用地重金属污染防治提供科学依据。     

广西黎塘岩溶区富含铁锰结核土元素迁移特征

[目的]研究广西黎塘岩溶区土壤富含铁锰结核背景下元素含量与迁移特征,为富含铁锰结核土的有效修复提供理论依据.[方法]选择具有代表性的未受农业耕作影响的富含铁锰结核土为试验样地,其成土母岩为碳酸盐岩,以成土母岩为碎屑岩的土壤为对照,分层采集剖面A(0~35 cm)、B层(>35 cm)土壤及对应岩石样品,测定土壤、岩石氧化物及重金属元素含量.[结果]广西黎塘岩溶区土壤主要是Si、A1和Fe的氧化物,三者之和在土壤剖面A、B层的平均含量分别占总量的86.32%和86.30%;广西黎塘岩溶区土壤的SiO2和Fe2O3含量均低于对照,而Al2O3、CaO和MgO含量高于对照.广西黎塘岩溶区土壤Cd、Pb和Zn含量顺序为Zn>Pb>Cd,其中剖面A层Cd和Pb平均含量均超过B层,而Zn平均含量低于B层,剖面A、B层Cd、Pb和Zn平均含量均已超过广西土壤元素背景值及成土母岩为碎屑岩的土壤,未超过土壤环境质量二级标准值.广西黎塘岩溶区土壤以高硅铝系数、低盐基总量淋溶系数为特征,土壤剖面B层风化淋溶强度高于A层,风化淋溶程度整体上高于碎屑岩成土.土壤烧失量(LOI)与SiO2含量、Al2O3含量、硅铝率、盐基总量淋溶系数的相关系数分别为-0.8063、0.7091、-0.8570和-0.2923,土壤剖面A、B层Ca、Mg元素及B层的Cd元素发生了亏损,其他元素均表现为富集或强烈富集.[结论]成土母岩为碳酸盐岩的土壤氧化物、重金属含量、风化淋溶强度、迁移特征等与成土母岩为碎屑岩的土壤具有差异,铁锰结核的存在已造成重金属元素在土壤中的积累并具有潜在污染.     

不同种植方式下土壤中重金属分布的研究及评价

[目的]了解不同种植模式下土壤重金属的分布特征。[方法]通过对北京郊区大田和蔬菜用地不同耕层的土壤进行分析,探讨不同种植模式下土壤重金属的分布特征。[结果]大田上层土壤中Cu、Pb、Zn含量明显高于下层,温室菜地上层土壤中Cu、Cd、Zn含量有明显增高趋势。除Cd外其他元素在大田土壤中变异较小,同一土层中各元素的分布相对均一。菜地中Cu、Zn、Cd的变异系数大,Pb、Cr、Fe、Mn在上下土层中的变异很小。大田和蔬菜用地的土壤单因素污染指数和综合污染指数均小于0.7,但蔬菜种植区的综合污染指数明显高于大田。[结论]菜地的土壤环境质量不如大田,但尚符合土壤环境质量二级标准。     

基于文献研究的淮南煤矿区土壤重金属空间分布与污染评价

[目的]探究淮南矿区重金属污染整体情况,为矿区土壤修复提供参考依据。[方法]查阅国内外数据库中关于淮南煤矿区近10年土壤重金属文献,分析了新庄孜矿、顾桥矿、潘一矿和大通矿Hg、Cd、Pb、Cr、As、Zn、Cu、Ni的空间分布,并运用地累积指数法评价其重金属污染状况。[结果]淮南土壤中Cd和As的含量均超过土壤背景值,分别为0.124~2.060和18.57~71.69 mg/kg;开采时间对矿区土壤重金属含量影响较大,潘一矿和新庄孜矿土壤中重金属含量均高于顾桥矿(除了Hg);同一矿区内农田中Zn、Pb、Cu、Cd含量低于生态修复区;土壤Cd、As的地累积指数表明:Cd属于中度污染至极强污染,As属于轻度污染至强度污染。[结论]重金属As和Cd对淮南矿区土壤修复有重要影响。     

水分调控下4种水生植物对重金属的吸附与富集作用

[目的]研究水生植物对土壤重金属的吸附与富集能力。[方法]选用美人蕉、黄花鸢尾、旱伞草、再力花4种湿地植物进行盆栽试验,比较其对土壤中4种重金属Cu、Zn、Pb、Cd的富集特性,分析4种水生植物体内重金属的富集与迁移特征,研究4种水生植物地上部分和地下部分重金属的动态分布,评价其对土壤中重金属的综合去除能力。[结果]干湿交替处理不仅降低了植物的迁移系数也改变了重金属的富集能力;干湿交替处理促进了美人蕉、黄花鸢尾、再力花对Cu、Zn、Pb、Cd的富集,抑制了旱伞草对4种重金属的富集;水淹处理4种水生植物对重金属的迁移系数明显高于干湿交替处理。[结论]对于Cu、Zn、Pb、Cd污染的土壤利用美人蕉、黄花鸢尾和再力花进行修复时适合水淹种植,利用旱伞草进行修复时水淹和干湿交替均可。     

广西某铅锌矿区农田土壤重金属形态分布特征

[目的]研究广西某铅锌矿区农田土壤中重金属的形态分布特征。[方法]采用Tessier连续萃取法研究广西某铅锌矿区农田土壤中Cd、Pb、Zn、Hg的存在形态分布,分析各存在形态的相关性与重金属的生物可利用性。[结果]研究区土壤Cd主要以可交换态为主,Pb以碳酸盐态和铁锰氧化态为主,Zn以残渣态、有机结合态和铁锰氧化态为主,Hg以残渣态和有机结合态为主。重金属Cd、Pb、Zn的可交换态均与相应的总量呈极显著或显著相关,而Hg的可交换态与其总量不相关;Cd的可交换态与碳酸盐态存在极显著相关,Pb的可交换态、铁锰氧化态和残渣态之间相关性较好,Zn的铁锰氧化态、有机结合态和残渣态之间显著相关;Hg的各存在形态之间的相关性较差。研究区土壤中重金属的生物有效性大小依次为Cd、Pb、Zn、Hg。[结论]该研究为今后开展矿区土壤修复工作提供理论支持。     

感潮河道生物膜吸附重金属性能及迁移规律研究

[目的]研究感潮河道生物膜对重金属的吸附性能及迁移规律。[方法]利用ICP-AES法,测定了感潮河道生物膜（自然和人工培养）及其附近河道底泥（表层沉积物）和水体中的重金属（Mn、Zn、Cu、Pb、Ni、Cd）含量,研究了感潮河道生物膜对重金属的吸附性能,并进一步探究重金属在生物膜和河道底泥中的迁移规律。[结果]在感潮河道环境下,重金属在生物膜中和底泥中的含量水平基本相当;生物膜对重金属的吸附有一定的局限性,其吸附性能受多种因素的影响,如生物膜特性、重金属种类和存在形态、底泥中重金属含量、河道水文条件及地质形态、生物膜的成膜时间等;重金属通过水体在生物膜和底泥间迁移,最终达到动态平衡,表现出一定的规律性。[结论]该研究为今后利用生物膜法修复感潮河道重金属污染提供了依据。     

紫色土中Cu~(2+)、Zn~(2+)吸附特征研究

[目的]了解紫色土对铜、锌的吸附特点。[方法]采用振荡平衡的方法研究了铜、锌在酸性、中性和石灰性3种紫色土中的吸附特征,并同时比较了不同环境条件对2种离子在3种紫色土中的吸附影响。[结果]研究得出,一定pH值条件下,在同种土壤上的吸附能力大小依次是Cu2+>Zn2+;3种紫色土在一定pH值条件下对同种重金属离子的吸附强度依次是石灰性紫色土>中性紫色土>酸性紫色土,与其表面电荷密度的大小相一致;Cu2+在3种紫色土表面以电性吸附和专性吸附的方式共存,其专性吸附的比例分别约为石灰性紫色土40%、中性紫色土25%、酸性紫色土20%;而Zn2+在土壤表面上绝大多数发生电性吸附。[结论]这2种重金属在紫色土中的吸附特征对库区土壤重金属污染评价有重要意义。     

公路两侧土壤中重金属有效态分析及污染源识别

[目的]研究公路两侧土壤中重金属有效态及其主要污染源。[方法]以经过四平贯穿东北的102和303国道两侧的农用土壤为研究对象,研究了土壤中危害较大的重金属Pb、Zn、Cd、Cr的有效态浸提方法,初次采用变异系数识别法通过计算垂向和轴向重金属元素总量的变异系数,识别土壤中该重金属元素主要污染源,并采用污染指数法评价了土壤污染现状。[结果]公路两侧土壤中Zn、Cr的有效态测定适合采用混酸浸提法,Pb、Cd采用单酸和混酸浸提方法均可;研究区域土壤中Zn、Pb、Cr重金属元素的污染水平较低,而Cd含量严重超标,施用化肥等农业活动是主要污染源。[结论]该研究为交通枢纽型城市的土壤保护、评价、土壤污染源控制提供依据。