辣椒土壤中Cd形态分布及其生态风险评价

为探明贵州辣椒土壤中Cd的生态风险,利用盆栽试验,研究外源Cd进入土壤后的形态分布特征及辣椒土壤中Cd的生态风险程度。结果表明:1)辣椒土壤中Cd形态分布与土壤Cd添加浓度有一定的关联。当外源Cd浓度为0mg/kg时,苗期、花期土壤中Cd形态分布表现为残渣态酸溶态可还原态可氧化态,果期中残渣态可氧化态酸溶态可还原态;当Cd浓度为0.5mg/kg和1.0mg/kg时,辣椒生育期内土壤中Cd为残渣态酸溶态可还原态可氧化态;Cd浓度为2.5mg/kg时,酸溶态残渣态可还原态可氧化态;Cd浓度为5.0mg/kg时,酸溶态可还原态残渣态可氧化态。2)辣椒不同生育期土壤中Cd污染风险程度为外源Cd浓度0mg/kg时风险低,0.5mg/kg时风险中度,1.0mg/kg时(苗期土壤中Cd对生态危害接近高风险的边缘)与2.5mg/kg时为高度风险,5.0mg/kg时达到极高度风险水平。结论,贵州辣椒土壤中Cd污染的生态风险偏高。     

Cd污染对3种类型土壤酶活性及Cd形态分布的影响

【目的】认识3种类型土壤酶活性对Cd污染的响应特征,以及Cd形态分布受土壤类型的影响。【方法】采用室内培养的方法,向紫色土、冲积土和黄壤中添加1、20、50 mg/kg外源Cd模拟不同程度镉污染,测定土壤关键酶活性及Cd的形态分布特征;【结果】Cd污染均抑制了3种土壤的蔗糖酶活性,伴随污染的加剧,抑制作用更显著,尤其是冲积土;Cd污染对冲积土脲酶活性有显著的激活作用;3种土壤的酸性磷酸酶对Cd污染的响应表现出"低促高抑的效应";随土壤中Cd2+浓度的增大,冲积土的碱性磷酸酶活性降低,其余两种土壤的碱性磷酸酶没有显著变化。Cd污染处理下,紫色土中Cd的形态分布均表现为:可还原态残渣态可氧化态弱酸提取态。黄壤和冲积土在1 mg/kg时,Cd的各形态分布为:弱酸提取态残渣态可氧化态可还原态;随着Cd含量的增加,冲积土和黄壤中弱酸提取态Cd和可还原态Cd的比例有较大幅度的增加,残渣态Cd的比例下降。【结论】紫色土和黄壤中的土壤酶活性受到Cd污染影响较小,冲积土的酶活性受到的影响较大;冲积土和黄壤在受污染后土壤中的Cd容易被植物吸收,生态安全存在更大的隐患。     

红树林表层沉积物老化过程中铅的赋存形态

采用3种不同类型的东寨港红树林表层沉积物，通过室内沉积物老化培养试验和改进的BCR提取法，分析了3种沉积物中铅的各赋存形态随不同老化时间与可溶性外源污染铅浓度变化的特征。结果表明，老化时间对红树林表层沉积物可还原态铅的影响不显著，对酸可提取态铅、可氧化态和残渣态铅的影响会因沉积物类型的不同而呈差异显著。随老化时间延长，沉积物A中酸可提取态铅含量先增加再降低（除1 000 mg·kg?1）、可氧化态铅含量在0，25，250 mg·kg?1时增加；沉积物B中酸可提取态铅含量增加、残渣态铅含量降低（除500 mg·kg?1）；沉积物C中残渣态铅含量在0，25，250，500 mg·kg?1时增加。此外，当老化时间为30，60，120 d时，添加较低外源铅浓度（25，250，500 mg·kg?1）的沉积A和B中，酸可提取态铅和可还原态铅占总量的比例增加，残渣态铅占比减少；在沉积物C中，老化30 d后，随浓度增加，酸可提取态铅含量降低，残渣态铅含量增加，老化60 d和120 d后，可氧化态铅含量的比例呈现增加趋势。可见，外源铅进入沉积物经老化后的主要赋存形态是残渣态和可还原态，外源铅初始浓度会影响铅赋存形态达到稳定的时间，并且铅的赋存形态受到沉积理化特征的影响。结果揭示了红树林沉积物中铅的环境化学行为，可为红树林湿地修复重金属污染提供参考依据。     

造纸废水灌溉芦苇湿地土壤锰形态分布及再分配模拟研究

利用小试装置模拟辽河口芦苇湿地,对不同浓度造纸废水灌溉条件下湿地土壤中锰形态分布特征及再分配过程进行分析,以期对湿地有效利用造纸废水提供指导。结果表明:1)湿地土壤中锰各形态含量为:残渣态(792.18mg/kg)、可还原态(259.38mg/kg)、弱酸态(103.26mg/kg)、可氧化态(26.82mg/kg),残渣态与可还原态是辽河口湿地土壤锰的主要赋存形态。灌溉造纸废水后,湿地土壤中弱酸态锰增大,可还原态锰、残渣态锰降低;随灌溉废水浓度增大,残渣态锰逐渐增加,可还原态锰逐渐降低,弱酸态锰与可氧化态锰含量基本不变;2)芦苇生长影响湿地土壤中锰的再分配:快速生长期锰再分配系数最大,锰各形态分布最不稳定,其次是成熟期;发芽期、展叶期和抽穗期锰再分配系数较小,锰各形态分布相对稳定。采用高浓度(CODCr浓度300mg/L)废水灌溉,对锰各形态再分配影响最大,低浓度(CODCr浓度50mg/L)废水对锰的形态再分配影响最小;3)灌溉造纸废水可降低湿地土壤中锰残渣态含量,减少湿地土壤中锰累积。     

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、1.29mg·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。     

不同热解温度蚕沙生物质炭对土壤镉、铅钝化效果研究

以蚕沙为原材料,采用缺氧热解法在300、500和700℃下制备生物质炭,研究生物质炭施入Cd、Pb单一污染和复合污染潮土(Cd浓度5 mg/kg,Pb浓度350 mg/kg)后,土壤性质及土壤中Cd、Pb化学形态的变化,探讨生物质炭对土壤重金属的钝化效果。结果表明:添加生物质炭培养45 d后,土壤p H值和SOC含量随着生物质炭热解温度升高而逐渐增大。同时,生物质炭的施入显著降低了土壤Cd、Pb的弱酸可提取态含量,提高了残渣态含量,钝化效果明显。不同热解温度生物质炭对3种污染潮土中Cd、Pb的钝化效果均为:蚕沙-700蚕沙-500蚕沙-300。添加700℃蚕沙生物质炭,在Cd、Pb单一污染潮土中弱酸可提取态含量分别较对照降低了55.62%和38.45%,残渣态含量增加了500.00%和9.95%;在复合污染潮土中Cd、Pb弱酸可提取态含量分别降低了35.39%和38.70%,残渣可提取态Cd、Pb含量分别增加了239.29%和23.76%,Cd和Pb之间的竞争吸附作用在一定程度上会影响生物质炭对重金属的钝化效果。     

尾矿区污染土壤中重金属的形态分布及其生物有效性

采用BCR连续提取法对大宝山槽对坑尾矿区周围受污染的菜园土和水稻土中Cd、Pb、Cu和Zn的形态分布及其生物有效性进行了研究。结果表明,两种土壤中Cd、Pb、Cu和Zn的总量均超过国家土壤环境质量相应的标准。两种污染土壤中Cd、Pb、Cu和Zn的形态分布差别不大。Cd主要分布在残渣态中,占总量的60％以上,Cd各形态含量的分配顺序均为：残渣态〉酸提取态〉可氧化态〉可还原态;Pb以可还原态和残渣态为主,占总量的92％以上;Cu各形态含量的分配顺序均为：残渣态〉可还原态〉酸提取态〉可氧化态,以残渣态为主,占总量的59％以上;Zn在土壤中以残渣态占绝对优势,占总量的90％以上。菜园土和水稻土重金属生物有效性以Ph为最高,Zn为最低。     

贵州典型土壤中Cd形态分布及环境风险评价

重金属的生物毒性和生态效应与其结合形态密切相关。利用盆栽试验,模拟研究贵州省典型土壤遭受Cd污染后的形态分布特征及评估土壤中Cd的环境风险程度。结果表明:1自然条件下,黄壤和石灰土中残渣态Cd所占份额达80%以上,而非稳定态(包含酸溶态、可还原态和可氧化态)所占比例很低。2不同程度Cd污染土壤中,酸溶态和可还原态Cd所占比例明显高于自然土壤,特别是模拟污染为2.5 mg/kg和5 mg/kg土壤中,二者之和达65%以上。而且相比p H偏高的石灰土,黄壤中酸溶态Cd所占份额更高些。3由RAC法评价结果为自然土壤中Cd对环境危害处于低风险水平,但是污染土壤中Cd对环境构成中等以上的风险危害,而且随着污染程度加深,其风险性升高。总体上,黄壤中Cd对环境的危害高于石灰土。该研究结果为贵州省污染土壤风险管理提供科学依据。     

镉污染对土壤中硝态氮含量的影响

重金属Cd污染对土壤硝态氮含量的影响结果表明:低浓度Cd(0.6 mg/kg)使硝态氮含量增加,当Cd浓度为1.0～70 mg/kg时,随着Cd浓度的增加,土壤中硝态氮含量降低;但随着施肥量的增加反而加强了Cd对硝态氮的抑制作用.     

不同种植模式对土壤重金属铅、镉形态分布的影响

为更好地了解不同种植模式下重金属在土壤-作物系统中的迁移转化规律,通过田间试验对水稻连作、菜稻轮作、蔬菜轮作3种珠三角常用种植模式下土壤重金属形态分布变化规律进行探讨.结果表明,3种种植模式下,土壤中铅各赋存形态的含量高低顺序大多呈现为可还原态＞残渣态＞可氧化态＞可交换态,可还原态占37.26％～ 56.94％;土壤中镉大多以活性较高的形态存在,可交换态占46.70％～62.98％,各赋存形态的含量高低顺序为可交换态＞可还原态＞可氧化态＞残渣态.就铅的3种具有效性的形态可交换态、可还原态、可氧化态总量而言,水稻连作和菜稻轮作比种植前都有所增加,而蔬菜轮作则较种植前有少量下降;而就镉具有效性的3种形态总量而言,菜稻轮作下为增加,蔬菜轮作下为下降,而水稻连作模式变化不明显.铅可还原态与可氧化态和残渣态能进行直接或间接的相互转化,呈现此消彼长的趋势;而对于土壤重金属镉的各赋存形态之间,可交换态与可还原态呈极显著的负相关性,二者之间可进行相互转化.     

市政污泥生物质炭重金属含量及其形态特征

为了探索污泥资源化利用的新途径,在200、300、500和700℃下裂解温度下,将干燥的市政污泥制备成生物质炭,分析其主要重金属形态及其含量,了解裂解温度对污泥生物质炭重金属形态及其含量的影响.结果表明:高温裂解处理不仅影响污泥生物质炭重金属总量,而且还影响其形态.随着裂解温度提高,污泥生物质炭中重金属含量增加;低温(200℃)裂解处理导致汞损失殆尽,但提高了酸溶态As、Cd、Mn和Zn的含量;裂解温度超过300℃,重金属残渣态含量大幅度增加,比例占50％以上,可氧化态、酸溶态和可还原态重金属含量均随裂解温度的提高而降低.结果显示,尽管污泥生物质炭重金属含量比干燥污泥高一些,但大部分转化为生物有效性极低的残渣态.     

土壤-辣椒系统中重金属镉形态变化和有效性研究

采用盆栽试验,在外源重金属镉(Cd)梯度分别为0 mg·kg~(-1)0.5 mg·kg~(-1)、mg·kg~(-1)2 mg·kg~(-1)、4 mg.kg~(-1)、8 mg·kg~(-1)、16 mg·kg~(-1)的供试土壤中种植辣椒,研究其土壤中重金属Cd形态及有效态含量变化,以及辣椒植株内重金属吸收、转运的情况。结果表明:离子态重金属加入土壤后,镉的残渣态所占的比例最高,水溶态和弱酸提取态在种植辣椒后逐步降低,可还原态和可氧化态镉含量略有增加。土壤Cd的全量及有效态含量对辣椒生长从总趋势上均呈负相关的表现,有效态含量越高,植株生长情况越差,特别在低浓度阶段表现较为明显。当土壤中Cd的有效态为低浓度时,外源Cd浓度增加对作物中富集Cd的作用更强,后期趋向平缓。根系的Cd含量与土壤Cd的全量和有效态含量成正相关线性关系,相比茎叶和果实,根系Cd的含量与土壤中Cd有效态含量关系更密切。通过植株中Cd的富集系数研究,可知植株中重金属的迁移是通过根部吸收后由茎叶转运,分布浓度依次为根系茎叶果实。     

广州河涌底泥重金属的化学形态分析和生物有效性研究

为了更好地掌握广州河涌底泥中重金属的污染特征,采用欧共体标准物质局(European Community Bureau of Reference,BCR)连续提取法对广州河涌底泥样品重金属的化学形态分布特征进行了研究,并就河涌底泥重金属的生物有效性进行了分析.结果表明,Cd以酸溶态和可还原态为主,Mn和Zn以酸溶态为主,Cr以可氧化态和残渣态为主,Pb以可还原态和可氧化态为主,Cu以可氧化态为主,而Al、As、Fe和Ni则以残渣态为主;Cd、Zn和Mn属于潜在生物可利用性元素,Ni、Cu、As、Pb、Fe     

蚯蚓对黑麦草在土壤体系中镉迁移影响的研究

[目的]探讨蚯蚓在高浓度镉污染土壤植物修复中的作用,以便为进一步利用蚯蚓改善植物修复技术提供理论依据.[方法]以灰漠土为供试土壤,在两种Cd浓度(200和500 mg/kg)处理下,模拟高浓度Cd污染土壤,设置了接种不同数量(10、30和50条)蚯蚓和不加蚯蚓的对照处理,并种植黑麦草以研究高浓度Cd污染土壤中不同数量蚯蚓活动对黑麦草富集Cd的影响.[结果]加入蚯蚓提高了黑麦草的生物量,在2个浓度的处理中加入10条蚯蚓黑麦草生物量增长最大,分别为对照的135.8;、146.3;.在200 mg/kg Cd处理下,蚯蚓提高了黑麦草地上部和地下部Cd浓度,30条蚯蚓对黑麦草地上部Cd的富集影响最大.在500 mg/kg Cd处理下,蚯蚓提高了黑麦草地上部Cd浓度,但对地下部Cd浓度影响不显著.[结论]蚯蚓活动不仅能促进黑麦草生物量的增长,而且能促进黑麦草对Cd的吸收.     

磷酸盐对污染土壤中Pb·Cd·Zn的钝化效果

[目的]研究磷酸盐对重金属Pb、Cd、Zn的钝化作用。[方法]以磷酸盐作为钝化剂,添加量设为50~1 200 g/m~2,考察Pb、Cd、Zn的有效态浓度随着钝化剂添加量的变化。[结果]随着磷酸盐添加量的增大,Pb、Cd、Zn有效态浓度均呈下降趋势,Pb从280 mg/kg下降到123 mg/kg,Zn从14.20 mg/kg下降到7.18 mg/kg,Cd从1.50 mg/kg下降到1.27 mg/kg,最终得到最佳添加量为500 g/m~2,并且30 d后Pb、Cd、Zn有效态浓度达到稳定状态。添加磷酸盐后土壤pH从5.62增加到7.57。[结论]磷酸盐可使土壤中的Pb、Cd、Zn浓度明显降低,达到预期的土壤修复效果。     

城市生活污泥堆肥过程中重金属钝化规律及影响因素的研究

城市污泥中重金属含量及其生物有效性是限制污泥农用的主要因素之一,研究污泥堆肥过程中重金属形态及其生物迁移规律具有重要意义。用BCR顺序提取法浸提堆体中各种形态重金属,研究堆肥过程中不同形态重金属的变化规律以及主要影响因素。结果表明:除Zn、Cd外,城市污泥中Cu、Ni、Cr、Pb主要以可氧化态及残渣态存在,生物有效性较低;堆肥处理改变了重金属的形态分布,使污泥中的酸溶态及可还原态的重金属向更稳定的可氧化态及残渣态转变,显著降低了重金属的生物有效性;堆肥结束时Cu、Zn、Ni、Cd、Cr、Pb六种重金属残渣态含量比堆肥初始均有所增加,增幅分别达6.3%、6.7%、22.0%、15.2%、11.0%、40.5%;不同形态重金属含量与DOC含量相关性显著,而与OM相关性不强;pH主要影响可还原态及生物有效态重金属的分布,与其他形态相关性不强。     

施用污泥对土壤中重金属含量的影响

随着城市污水处理厂数量的迅速增加,污泥的处置及其环境影响受到越来越多的关注。污泥土地利用因具有处理费用低廉及高效性的特点,已成为重要的污泥处理方式。然而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施污后的水稻田土壤中Cu、Pb、Cd、Zn的形态分布状况。与对照相比,在直接施用污泥的水稻田土壤中Cu、Pb、Cd、Zn的含量显著增加。但即使是在施污60t/hm2的土壤中,Cu、Pb、Zn的含量亦远低于中国土壤环境质量标准。在施污的水稻田土壤中4种重金属元素的形态分布规律为:残渣态>可氧化态>可还原态>可交换态和弱酸溶解态。这些重金属元素在水稻田土壤中相对稳定性顺序为Zn>Cu>Cd=Pb。     

不同种类生物炭对土壤重金属镉铅形态分布的影响

为探讨不同生物炭对土壤镉(Cd)、铅(Pb)复合污染的钝化修复效果,在Cd、Pb复合污染的土壤中施加不同种类、添加量的常见农业废弃物与城市污泥制备的生物炭,分析了土壤中Cd、Pb形态分配的变化,结果表明,添加生物炭可以改变土壤的理化性质,4种生物炭均显著提高了土壤的pH值、阳离子交换量和有机质的含量,与1%添加量相比,4%添加量增加幅度更大,pH、阳离子交换量和有机质含量分别比对照增加了2.7%~11.6%、12.7%~54.3%和252.0%~594.8%。4种生物炭不同程度地降低了重金属的弱酸提取态和可还原物质结合态含量,增加了可氧化物质结合态和残渣态的含量。不同种类生物炭相比,棉花秸秆炭对Cd的钝化效果最佳,其次为玉米秸秆、小麦秸秆和污泥生物炭,其中4%棉花秸秆炭处理下弱酸提取态、可还原物质结合态含量分别下降5.2%、25.5%,可氧化物质结合态、残渣态含量分别增加177.8%、166.7%。生物炭添加同样对土壤中Pb表现出了不同程度的钝化效果,不同生物炭对土壤中Pb的钝化能力表现为玉米秸秆炭小麦秸秆炭棉花秸秆炭污泥生物炭。相关分析表明,添加生物炭导致的土壤理化性质的变化可能是导致土壤重金属形态变化的重要原因。本研究结果表明,施用生物炭可有效改变土壤Cd、Pb赋存形态,促进Cd、Pb由生物有效性高的弱酸提取态、可还原物质结合态,向生物有效性低的可氧化物质结合态、残渣态转化,降低其生物可利用性,从而减轻土壤重金属污染危害。     

螯合剂与表面活性剂强化东南景天修复Cd污染土壤的研究

通过盆栽试验,研究了螯合剂与表面活性剂混合添加对东南景天修复重金属Cd污染土壤的影响。结果表明:螯合剂EDTA-Na2与表面活性剂SAA的使用能促进土壤中的Cd由可还原态、可氧化态、残渣态向酸溶态转化,提高重金属的生物有效性,同时还能促进东南景天吸收Cd,强化植物修复的效果。在植物收割前7 d,当添加p H为7的TX-100以及4.0 mmol/kg EDTA-Na2(即A2B2C2D2E1)时,植物生物量较好,植物吸收重金属Cd含量较高,植物修复效果较好。这就是最佳试验组。     

蚯蚓对不同Pb浓度土壤化学性质的影响

[目的]为探讨蚯蚓对铅污染土壤的修复作用。[方法]通过网室盆栽试验,将蚯蚓放入不同浓度(0、100、300、500、1000mg/kg)铅污染的土壤中,研究蚯蚓对土壤pH值、有机质含量以及阳离子交换量(CEC))的影响。[结果]当土壤铅浓度为0～300mg/kg时,加入蚯蚓提高了土壤的pH值。当铅浓度为500mg/kg时,加入蚯蚓降低土壤pH值,有利于植物吸收富集铅。当铅浓度为0、100、300、500mg/kg时,加入蚯蚓能提高土壤CEC,其增幅在无污染土壤中最大。随着铅浓度的增加,土壤有机质含量增加,加入蚯蚓后土壤有机质含量总体上呈增加趋势。当铅浓度为1000mg/kg时,加入蚯蚓对铅污染土壤的化学性质没有影响。[结论]在铅浓度为0～100mg/kg的土壤中,加入蚯蚓可减少作物对铅的吸收,增加作物的产量;在铅浓度为500mg/kg的土壤中,加入蚯蚓可提高植物的修复效率。