绿洲土Cd、Pb、Zn、Ni复合污染下重金属的形态特征和生物有效性

通过模拟基于干旱区绿洲土壤Cd-Pb-Zn-Ni复合污染下的油菜盆栽试验,采用Tessier五步连续浸提法探究了重金属复合污染对油菜生长的影响及其各形态的转化归趋和生物有效性.结果显示,随着Cd-Pb-Zn-Ni复合胁迫水平的升高,油菜的干重先增加后减小,根系的生长由促进作用转变为抑制作用;对照土壤中4种重金属元素均以残渣态为主要赋存形态,可交换态的含量均很小;随着外源重金属的添加,油菜种植土壤中4种重金属元素的各形态含量随之增加,Cd、Pb、Zn的可交换态和Ni的碳酸盐结合态对外界胁迫响应强度最大,Cd、Pb、Zn、Ni的活性增加,且Cd、Pb的主要赋存形态迅速转变为碳酸盐结合态和铁锰氧化态,Zn的主要赋存形态由残渣态和碳酸盐结合态过渡到碳酸盐结合态和铁锰氧化态,Ni的主要赋存形态为碳酸盐结合态;Cd、Zn在茎叶中的含量大于根系,Pb、Ni反之,油菜能将Cd、Zn更多的运输至茎叶,Pb、Ni则主要积累在根系;油菜茎叶吸收Cd和油菜各部位吸收Zn的主要贡献形态为可交换态,根吸收Cd的主要贡献形态由可交换态转变为有机结合态,根吸收Pb和油菜各部位吸收Ni的主要贡献形态为碳酸盐结合态.     

锌冶炼厂周边农田土壤团聚体Cd、Pb分布特征及污染评价

为了解重金属Cd、Pb在土壤团聚体中的分布、赋存形态及其影响因素,以辽宁省葫芦岛市锌冶炼厂周边农田土壤为研究对象,采用Tessier五步提取法测定土壤各级团聚体中Cd、Pb形态,利用地累积指数法(Igeo)、原生相与次生相比值法(RSP)和风险评估编码法(RAC)评价其环境风险,并利用相关性与冗余分析明确影响Cd、Pb分布与形态的关键因素。结果表明,土壤Cd、Pb含量在水平方向上呈现以锌冶炼厂为中心,随中心距离的增加呈现先增加后降低的变化趋势;垂直方向上,表层土Cd、Pb含量分别为57.40、219.56 mg·kg^-1,显著高于亚表层(55.06、135.99 mg·kg^-1)。随着团聚体粒径的减小,Cd、Pb更趋向于在小粒径团聚体中富集,Cd富集能力强于Pb。重金属形态分布特征表明,Cd主要以可交换态和碳酸盐结合态赋存,占总Cd量的60%～94%,Pb主要以铁锰氧化物结合态和碳酸盐结合态赋存,占总Pb量的45%～93%。粒径为<0.002 mm的团聚体组分中可交换态和碳酸盐结合态Cd及铁锰氧化物结合态和碳酸盐结合态Pb含量占比显著高...     

干旱区绿洲土壤Cd/Pb复合污染下重金属形态转化与生物有效性

采用盆栽试验及连续浸提形态分级方法,研究了Cd和Pb在土壤中的形态分布规律及其对油菜的生物有效性的影响。结果表明,当土壤受外源Cd/Pb污染后,重金属的形态分布特征发生了变化,以可交换态(EXC)响应最大,Cd、Pb的赋存形态分别以碳酸盐结合态(CAB)、铁锰氧化态(FMO)和碳酸盐结合态(CAB)为主;一定浓度范围内的Cd/Pb复合胁迫能促进油菜的生长,油菜根系和茎叶的Cd、Pb含量均随着Cd/Pb复合胁迫水平的升高而持续增加。茎叶中的Cd含量远远高于根系,Pb含量反之。油菜可将更多的Cd从根系转移至茎叶,而将更多的Pb滞留在根系中;对油菜根系吸收Cd最重要的形态为可交换态(EXC)和碳酸盐结合态(CAB),而对茎叶吸收Cd以及油菜吸收Pb贡献最大的则为碳酸盐结合态(CAB)。     

长期施肥对砂姜黑土重金属形态特征的影响

在31年的长期定位试验研究基础上,分析了5个不同施肥处理下土壤重金属Cu、Zn、Cd、Pb的含量变化及其分级特征。施肥处理包括CK、NP、M、MNP(等N)及HMNP(高氮)。结果表明,不同施肥处理Cu、Zn含量差异显著,尤其NP处理大幅度提高了土壤中锌的含量。而不同处理对Cd、Pb含量影响不大。5个不同施肥处理下的Cu、Zn、Cd、Pb均以残留态的含量为主,平均占总量为44.4%、45.6%、35.4%以及80.3%。不同施肥处理影响了重金属在各个形态间的分配比例和顺序。Cu、Zn的各个形态的含量表现为残留态>碳酸盐结合态>铁锰氧化态>有机态含量>可交换态,Pb的各形态分配顺序与Cu、Zn完全不同,依次为残留态>有机态>可交换态>酸盐结合态>铁锰氧化态,不同施肥处理影响到各个形态分配的量。不同施肥处理对Cd的形态分配影响较大。在长期NP、MNP施肥下,Cd的含量高低依次为残留态>有机态>铁锰氧化态>碳酸盐结合态>可交换态,而在其它施肥处理下,Cd的含量高低依次为残留态>碳酸盐结合态>有机态>铁锰氧化态>可交换态。     

成都平原农田土壤Pb的形态特征及其生物效应研究

在成都平原农田土壤和作物中Pb含量分析的基础上,研究了土壤Pb形态分布特征及其影响因素,以及不同形态Pb对水稻、小麦、油菜籽Pb累积的影响。结果表明:成都平原土壤Pb活性形态(可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机结合态)含量相对较高,占总量的40%以上,其含量主要受土壤pH、有机质的影响。作物Pb含量以小麦籽粒最高,稻谷其次,油菜籽最低,对Pb的富集能力为:水稻>小麦>油菜。稻谷与小麦Pb含量主要受土壤有机结合态Pb含量的影响,而油菜籽Pb含量与土壤可交换态和碳酸盐结合态Pb含量间呈显著正相关。     

添加化学改良剂对海南岛砖红壤中铅的化学形态与转化的影响

采用土培试验和连续提取-原子吸收分光光度法,研究了海南岛花岗岩砖红壤中重金属Pb的6种形态(水溶态Pb、交换态Pb、碳酸盐结合态Pb、铁锰氧化物结合态Pb、有机质结合态Pb和残余态Pb)、外源Pb污染对土壤Pb形态的影响以及化学修复剂磷、钙、硫对土壤Pb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.当外源Pb以离子态污染土壤时,土壤中6种形态Pb的含量均有明显上升,且随时间推移,外源Pb污染土壤中Pb的化学形态发生了连续变化,有:水溶态Pb和交换态Pb的比例持续下降,碳酸盐结合态Pb和铁锰氧化物结合态Pb的比例持续上升,有机质结合态Pb和残余态Pb的比例则有先升后略有下降再趋于稳定的趋势;土壤中Pb主要以铁锰氧化结合态累积,并有: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和交换态Pb的含量,可使有机结合态Pb、碳酸盐结合态Pb和铁锰氧化物结合态Pb含量下降,而残余态Pb有增加的趋势.化学改良剂的加入可使土壤Pb的有效态含量降低、活性下降,从而可抑制重金属Pb由土壤向植物体系的迁移,有利于植物安全生产.     

不同施肥措施对休宁土壤Cd形态的影响与蔬菜富集特性的研究

[目的]研究不同施肥措施对休宁土壤Cd形态的影响与蔬菜富集特性。[方法]通过盆栽试验,研究了鸡粪、改良剂和外源Cd对体宁菜园土中重金属Cd形态的影响与蔬菜富集特性。[结果]结果表明,施入鸡粪可降低土壤中可交换态Cd和铁锰氧化态Cd的含量,增加了土壤中的碳酸盐态Cd和有机物结合态Cd含量。改良剂可提高土壤中可交换态Cd和碳酸盐态Cd的含量。外源Cd进入到土壤中主要以可交换态、碳酸盐态和铁锰氧化物结合态存在。萝卜、白菜和辣椒的可食用部分对土壤Cd的富集能力为：白菜〉萝卜≈辣椒,转移系数为白菜〉萝卜〉辣椒。[结论]在农业生产上,可在土壤中添加有机肥和无机改良剂减少蔬菜时重金属Cd的吸收积累。在重金属Cd含量高的土壤中应避免种植富集能力极强的蔬菜品种。     

两种污染土壤中重金属Pb Cd Zn的EDTA萃取及形态变化

用Tessier连续提取法研究了EDTA萃取前后受污染覆盖土和灌溉土土壤中重金属Pb、Cd、Zn的形态变化。结果表明,2种污染土壤中的重金属Pb、Cd、Zn的形态分布各有差异,均以残渣态为主。在5.0mmol·L-1浓度条件下,EDTA对Pb和Cd的萃取能力较其对Zn的萃取能力强;经EDTA萃取后的土壤中Pb、Cd、Zn残渣态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、交换态含量分别有所下降,Pb和Cd减少顺序为残渣态>碳酸盐结合态>铁锰氧化物结合态>交换态,Zn减少顺序为残渣态>交换态>铁锰氧化物结合态>碳酸盐结合态;而有机物结合态Pb、Cd、Zn的含量却有所增加,其增加幅度为Zn>Pb>Cd。     

长期施肥对砂姜黑土重金属形态特征的影响

在31年的长期定位试验研究基础上,分析了5个不同施肥处理下土壤重金属Cu、Zn、Cd、Pb的含量变化及其分级特征。施肥处理包括CK、NP、M、MNP (等N) 及HMNP（高氮)。结果表明,不同施肥处理Cu、Zn含量差异显著,尤其NP处理大幅度提高了土壤中锌的含量。而不同处理对Cd、Pb含量影响不大。5个不同施肥处理下的Cu、Zn、Cd、Pb均以残留态的含量为主,平均占总量为44.4%、45.6%、35.4%以及80.3%。不同施肥处理影响了重金属在各个形态间的分配比例和顺序。Cu、Zn的各个形态的含量表现为残留态>碳酸盐结合态>铁锰氧化态>有机态含量>可交换态,Pb的各形态分配顺序与Cu、Zn完全不同,依次为残留态＞有机态＞可交换态＞酸盐结合态＞铁锰氧化态,不同施肥处理影响到各个形态分配的量。不同施肥处理对Cd的形态分配影响较大。在长期NP、MNP施肥下,Cd的含量高低依次为残留态＞有机态＞铁锰氧化态＞碳酸盐结合态＞可交换态,而在其它施肥处理下,Cd的含量高低依次为残留态＞碳酸盐结合态＞有机态＞铁锰氧化态＞可交换态。     

黄土高原不同土壤中Cd形态分级及其生物有效性研究

【目的】研究黄土高原主要农田土壤重金属Cd的形态与生物有效性的关系,为评价本区土壤重金属Cd污染程度及其生物有效性提供一定的理论与数据依据。【方法】以黄土高原自北向南采集的12个0~20 cm耕层土壤为供试土样,通过室内分析和盆栽试验,研究了黄土高原石灰性土壤中不同形态Cd的分布特征及其生物有效性。【结果】黄土高原农田土壤Cd各形态总体分布特征为:有机结合态Cd、铁锰氧化物结合态Cd>碳酸盐结合态Cd>交换态Cd>残渣态Cd,自北向南各形态Cd含量均呈不同程度的增加趋势。各土壤类型间铁锰氧化物结合态Cd及碳酸盐结合态Cd平均含量均表现为:干润砂质新成土<黄土正常新成土<简育干润均腐土<土垫旱耕人为土,自北向南依次增加。碳酸盐结合态Cd和全Cd含量主要受到全氮、有效磷和砂粒含量的影响,且全氮和有效磷含量对其的影响为正效应。铁锰氧化物结合态Cd含量主要受全氮、有效磷、砂粒和粉砂粒含量的影响,且全氮、有效磷和粉砂粒含量对其的影响为正效应。土壤中各形态Cd含量与有机质、C/N、pH、CaCO3、粘粒含量的相关性均不显著,其中与C/N、pH、粘粒含量呈负相关。Cd在小麦茎叶层的含量小于根系;而作物不同部位Cd累积量表现为茎叶>根系。【结论】相关分析表明,小麦茎叶Cd累积量与土壤中各形态Cd及全Cd含量无显著相关性,而根系Cd累积量和小麦Cd累积总量与土壤铁锰氧化物结合态Cd及全Cd含量呈显著正相关,说明黄土高原主要农田土壤中铁锰氧化物结合态Cd具有较高的生物有效性。     

外源镉铅铜锌在土壤中形态分布特性及改性剂的影响

采用盆栽、田间试验及连续浸提分组方法，研究了外源Cd、Pb、Cu、Zn在土壤中的形态分布规律及石灰 钙镁磷肥施用对重金属形态分布的影响。研究结果表明，原状土中Cd主要以有机结合态为主，外源Cd污染土主要以残渣态和交换态为主。原状土中Pb、Cu、Zn主要以残渣态为主，而外源重金属Pb、Cu、Zn在土壤中主要以铁锰氧化物结合态为主。外源重金属土 石灰和钙镁磷肥后使土壤中的交换态Cd、Pb、Cu、Zn下降，而碳酸盐结合态Cd、Pb、Cu、Zn含量增加。pH提高，使土壤重金属的有效态含量下降，pH降低使重金属有效态含量增加。     

大冶龙角山矿区农田土壤重金属形态分布及其来源

为研究大冶龙角山矿区某溪流段沿岸农田土壤基本理化性质和重金属分布情况,采用Tessier五步连续提取法提取并测定土壤中Mn、Cu、Zn、Pb、Cr、Ni和Cd 7种重金属的形态与含量,并分析了重金属含量与土壤Fe和S含量之间的相关性。结果表明:所有重金属在大部分取样点总含量均超出湖北省土壤背景值;Cu和Cd总含量超过土壤环境质量三级标准(GB 15618—1995)限值,Zn、Pb、Cr和Ni符合土壤环境质量二级标准;Mn、Cu、Zn、Pb、Ni和Cd均以残渣态和铁锰氧化物结合态为主,Pb、Cr和Cd存在一定比例的可交换态。矿山矿石组分主要为黄铁矿和黄铜矿,且Mn、Cu、Zn、Pb和Cd的铁锰氧化物结合态、残渣态以及总含量的分布均与土壤Fe和S含量分布表现出较好的正相关关系,表明硫化物矿物开采引发了重金属Mn、Cu、Pb、Zn和Cd在该矿区农田土壤中的累积与污染。     

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。     

Fractional Distribution of Lead and Cadmium in Sludge and Soil Amended with Sludge Compost

Sludge is produced wherever sewage purification takes place. The amount of municipal dry sludge in China is more than 5.0×106 t per year. There are lots of soil nutrients, such as nitrogen, phosphorus and or- ganic matters contained in sludge, but heavy …     

外源铅在红壤中的迁移和形态转化

[目的]为污染土壤的控制和修复治理提供科学依据。[方法]采用实验室土柱法,研究外源铅在红壤中的迁移和形态转化。[结果]在水分不饱和条件下,外源水溶性铅进入红壤90 d后并未向15～30 cm土层迁移,而是集中在0～15 cm层次;外源水溶性铅进入红壤(0～15 cm)30 d后水溶态迅速向其他形态转化,其形态分布主要以交换态为主,其次为铁锰氧化物态、残渣态、碳酸盐结合态、有机结合态(未检出)。[结论]外源铅进入红壤90 d后绝大部分还未转化为相对稳定的形态,对土壤—植物系统的污染存在着潜在的危害。红壤(0～15 cm)对外源铅的吸附主要通过离子交换和络合(或螯合)作用。     

外源水溶性镉在红壤中的迁移和形态转化

[目的]为污染土壤的控制和修复治理提供科学依据。[方法]采用实验室土柱法,研究外源水溶性镉在红壤中的迁移和形态转化。[结果]在非饱和水分条件下,外源水溶性镉进入红壤90 d后并未向15～30 cm土层迁移,而是集中在0～15 cm层次;外源水溶性镉进入红壤(0～15 cm)30 d后水溶态镉迅速向其他形态转化,其形态分布以交换态为主,其次为残渣态、铁锰氧化物态、水溶态、碳酸盐结合态、有机结合态。在其后的60 d内,外源Cd各形态的百分比随时间的变化幅度较小,其中交换态镉分别占总量的76.55%和72.31%。[结论]绝大部分外源Cd进入红壤90 d后未转化为相对稳定的形态,对土壤—植物系统的污染存在着潜在的危害。红壤对外源水溶性镉的吸附主要通过离子交换和络合作用。     

大塱涡涌表层底泥重金属赋存形态特征与生物有效性分析

[目的]研究大塱涡涌表层底泥重金属赋存形态特征及生物有效性。[方法]采用Tessier五步连续提取法,对大塱涡涌表层底泥中重金属Cu、Zn、Pb、Cd与Cr的赋存形态进行了分析,并结合风险评价准则和次生相与原生相比值法评价底泥重金属的潜在生态风险。[结果]底泥中Cu主要以有机结合态为主,Zn主要以碳酸盐结合态为主,Pb主要以残渣态和铁锰结合态为主,Cd主要以可交换态和有机结合态为主,Cr主要以铁锰结合态为主。风险评价准则评价结果表明,底泥中Zn和Cd对环境构成了高风险,Pb对环境构成了中等程度的风险,Cu和Cr对环境危害的风险比较低,重金属的生物有效性由高到低依次为Zn>Cd>Pb>Cu>Cr。次生相与原生相分布比值法评价结果表明,底泥中Cu、Zn与Cd达到了重度污染水平,Cr为中度污染,Pb为轻度污染,各种重金属元素污染程度表现为Cd>Zn>Cu>Cr>Pb;每个采样断面均达到重度以上的污染水平,污染最严重的是W6断面,各个采样断面污染程度表现为W6>W5>W2>W7>W1>W3>W4。[结论]该研究为大塱涡涌污染治理与控制规划的制定提供了科学依据。     

重金属在施污土壤中分布及被大豆植株的吸收

对施污剂量分别为10、30和60mg·hm-2的土壤,采用修正的BCR三步连续提取法分步提取并分析Pb,Cd,Cu,Zn的不同形态。利用高压密封消解技术和ICP-MS分析Pb,Cd,Cu,Zn在大豆器官中的分布及其转移、富集特征。施污土壤中重金属主要以残渣态存在,Pb,Cu,Zn元素的含量基本未超过我国土壤环境质量标准。4种重金属在弱酸性土壤中残渣态含量比例的高低依次为Cu>Zn>Cd>Pb。与土壤中稳定性强的Cu相比,在污泥农田利用时更应注重土壤中过量的Pb和Cd被植物的吸收利用。大豆植株的不同器官对4种重金属的富集能力不同,其在大豆器官中含量Pb,Cd为:茎叶>根>籽粒,相反Cu,Zn为:籽粒>根>茎叶。大豆对土壤中重金属富集系数高低顺序依次为Cd>Cu>Zn>Pb。     

皂角苷对土壤中重金属的解吸过程及机制

以Pb、Cd、Zn复合污染土壤为供试样品,采用振荡法考察皂角苷对土壤中重金属的解吸效果、解吸过程以及解吸前后的形态变化,并采用傅立叶红外变换光谱分析了解吸机制,结果表明：皂角苷质量分数为3%时,对Pb、Cd、Zn的解吸率分别为10.86%、41.25%和8.45%,再增加皂角苷浓度,其解吸效果无明显增加;Pb、Cd、Zn的解吸过程均分为快反应和慢反应2个阶段,均为非均相扩散过程;经皂角苷解吸后,Pb的残渣态和碳酸盐结态含量分别下降42.31%和35.39%,水溶态及可交换态含量稍有增加,其他形态含量无明显变化;Cd的水溶态及可交换态、碳酸盐态、Fe-Mn氧化物态、有机结合态和残渣态含量分别下降48.25%、58.70%、54.39%、32.16%和41.82%;Zn的碳酸盐态含量降低29.19%,水溶态及可交换态含量显著增加,其他形态无明显变化;皂角苷是通过羧基基团与重金属配位形成可溶络合物而达到解吸效果的,与Zn的络合能力相对较弱。     

种植模式对南方旱地重金属含量及其迁移规律的影响

以玉米和大豆为试验材料, 研究了单种、套种对土壤重金属含量及迁移转化规律的影响。试验结果表明, 试验区土壤中Pb、Cd和Zn含量均超过土壤环境质量二级标准(GB 1518-2008).套种时, 非根系和根系土壤中Pb、Zn、Cu、Cd、Fe和Mn含量呈下降趋势, 但与单种无显着性差异, 种植模式对土壤重金属形态影响显着不同, 且根系土壤与非根系土壤差异显着。根系土壤和非根系土壤中Zn、Cu、Fe和Mn以残渣态为主, 占50%以上, 而Pb以铁锰结合态为主, 非根系土壤中铁锰结合态Pb的比例约为40%,而根系土壤约为50%.根系土壤中可交换态和碳酸盐结合态Cd的比例分别占土壤中Cd总量的14.01%~15.82%和9.56%~9.90%,与根系土壤相比, 非根系土壤中可交换态Cd和碳酸盐结合态Cd的比例分别高0.63~0.85倍和1.38~1.48倍。研究还发现, 大豆和玉米对Pb、Zn、Cu、Cd、Fe和Mn吸收富集能力显着不同, 且种植模式对植物吸收富集重金属能力也有显着性影响。在试验区土壤中种植大豆和玉米, 重金属在土壤-植物系统中的迁移率都比较高, 从而使作物可食部分重金属含量较高, 大豆中Pb和Cd含量分别超标48.0~53.5倍和24.8~30.8倍, 玉米中Pb和Cd含量分别超标47.2~51.8倍和9.7~15.8.所有试验结果显示, 在试验区种植粮食作物存在较大的健康风险, 且水改旱不能实现试验区土壤重金属污染治理的目的。