长期污水灌溉条件下土壤重金属形态及生物活性的研究

摘 要: 通过野外调查和实验分析,对孝义市污灌区土壤中Ni、Cr、Pb、Cu、Zn、Cd 6种重金属的含量、形态分布和生物活性进行了研究。结果表明,孝义市污灌区土壤中重金属都未超过国家二级标准,但Ni、Cr、Pb比当地背景值都有所增加。土壤中重金属各形态的分布存在很大差异。Ni、Cr、Zn主要以残渣态的形式存在。Pb主要以残渣态和铁猛氧化态存在。Cu主要以残渣态和有机结合态的形式存在。Cd在残留态中比例最小,碳酸盐结合态和交换态含量比例很高。与对照相比,污灌降低了重金属残留态所占比例,改变了土壤中重金属存在形态,提高了重金属的生物有效性和迁移能力。污灌区土壤中重金属活性系数的大小顺序为：Cd＞Pb＞ Cu ＞Cr ＞Zn ＞Ni;迁移系数的大小顺序是：Pb ＞Cd＞ Cu ＞Cr ＞Zn＞Ni,土壤中Cd 、Pb的生物活性最高, 生态污染风险最大,应引起足够重视。     

改良剂对锑矿区土壤锑形态和生物可利用性影响的研究

利用人工造林结合应用土壤改良剂的试验,研究了土壤改良剂对重金属锑的形态差异、分布特征和生物可利用性的影响,为锑矿区重金属污染土壤生态修复提供技术依据。结果表明：随着土壤改良剂施放量的增加,土壤的pH值增加,当每株施放改良剂达300 g时,土壤pH值由酸性变为弱碱性。不同剂量的土壤改良剂对0~20 cm、40~60 cm土层Sb的碳酸盐结合态有显著影响,对20~40 cm土层Sb的碳酸盐结合态有极显著影响;对40~60cm土层Sb的残渣态有极显著影响。锑矿区土壤0~20 cm土层中Sb的形态以铁锰氧化态、有机物结合态、残渣态形式存在,20~40 cm土层中Sb的形态以铁锰氧化态、有机物结合态、残渣态形式存在,40~60 cm土层中Sb的形态主要以有机物结合态、铁锰氧化态形式存在。施用改良剂可增加Sb的生物可利用态18.92%~24.23%,降低Sb的生物潜在可利用态17.55%~18.92%,降低Sb的不可利用态0.95%~6.03%,显著增加了Sb的生物活性,增加了Sb的生物有效性,增加了重金属Sb的生态风险,此时Sb易于被植物吸收并进入植物体,对植物产生一定的毒害作用。锑矿区土壤0～20cm土层中Sb的形态以铁锰氧化态、有机物结合态、残渣态形式存在,20～40cm土层中Sb的形态以铁锰氧化态、有机物结合态、残渣态形式存在,40～60cm土层中Sb的形态主要以有机物结合态、铁锰氧化态形式存在。施用改良剂可增加Sb的生物可利用态18.92%～24.23%,降低Sb的生物潜在可利用态17.55%～18.92%,降低Sb的不可利用态0.95%～6.03%,显著增加了Sb的生物活性,增加了Sb的生物有效性,增加了重金属Sb的生态风险,此时Sb易于被植物吸收并进入植物体,对植物产生一定的毒害作用。     

矿区周围农田土壤重金属铜锌铅污染及生物效应分析

为了解矿区周围土壤中主要重金属的污染状况和生物效应,通过野外调查和室内分析,对河南省某开采矿区周围农田土壤中重金属Cu、Zn、Pb进行了化学形态测定及其生物效应分析。结果表明,该矿区农田土壤重金属Zn的总量大于Cu和Pb。根据土壤环境质量三级标准(GB15618—1995),矿区开采活动并未造成这3种元素的明显污染。基于Tessier(1979)提出的5种化学形态：可交换态(EXC)、碳酸盐结合态(CAB)、铁锰氧化物结合态(FMO)、有机物结合态(OM)和残渣态(RES),土壤中各元素均以残渣态为主。依据可交换态和碳酸盐结合态二者所占总量的比例,Cu、Zn、Pb的生物可利用系数平均值分别为0.09、0.05和0.16,显示各元素生物可利用性的顺序是Pb>Cu>Zn;由可交换态所占总量的比例,得到Cu、Zn的迁移系数平均值分别为0.026和0.020,而Pb则高达0.083,表明各元素的迁移能力是Pb>Cu>Zn。并据此判断Pb的生物效应最大。     

污灌区盐渍化土壤重金属Cd的形态分析及其影响因素

以受盐渍化及重金属Cd污染的天津污灌区土壤作为研究对象,探讨盐渍化土壤重金属的形态分布及其影响因素。研究的盐分种类主要为NaCl和Na_2SO_4,盐度7个[添加质量分数依次为0%(CK)、0.2%、0.4%、0.6%、1%、2%和5%],采用Tessier连续提取法测定土壤前3种重金属的形态(可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化态),得出重金属的形态分布规律。结果表明:在添加NaCl盐度条件下,土壤中Cd碳酸盐结合态可交换态铁锰氧化态,可交换态含量与盐度、重金属总量、pH值和有机质均呈显著相关。在添加Na_2SO_4盐度条件下,土壤中Cd铁锰氧化态可交换态碳酸盐结合态,可交换态、碳酸盐结合态与pH值和有机质均呈极显著相关,铁锰氧化态与pH值呈显著负相关。盐度与Cd各形态也有不同程度的相关性。在添加NaCl盐度条件下,pH值对可交换态含量有重要影响;有机质对碳酸盐结合态含量有重要影响;Cd含量对铁锰氧化态含量有重要影响。在添加Na_2SO_4盐度条件下,有机质对可交换态含量有重要影响;pH值、有机质对碳酸盐结合态含量有重要影响;CEC对铁锰氧化态含量有重要影响。得出的Cd形态分布规律以及土壤各理化性质对Cd形态含量的影响分析对土壤重金属的污染防治和生态风险评价提供了基本的理论依据。     

唐山市南湖城市中央生态公园土壤重金属形态特征研究

土壤重金属元素的存在形态是衡量其环境效应的关键参数。选择唐山市南湖城市中央生态公园为研究区,采集了20个表层土壤样品,采用BCR三步连续提取法对土壤中的重金属（Cu、Pb和Cr）不同形态（酸可提取态、氧化物结合态、有机结合态、残渣态）特征进行分析,并采用相关分析探讨影响重金属化学形态的影响因素。研究结果表明：土壤中Cr和Cu主要以残渣态和酸可提取态存在,Pb主要以氧化物结合态和残渣态存在;Cr的酸可提取态较其他元素高,对环境的潜在风险较大。相关分析显示,土壤pH值与重金属的酸提取态含量呈极显著负相关,与Cu和Pb的氧化物结合态含量呈极显著正相关,土壤有机质含量与Cu和Pb的有机结合态含量呈极显著正相关关系。在生态公园建设过程中,可通过适当提高土壤pH的方法来减少重金属的酸可提取态含量,降低其生态环境风险。     

桑树修复农田镉和铅的土壤微环境特征分析

在江西某矿区周边重金属污染农田上栽植桑树,栽植三年后,分析桑园土壤中重金属含量、重金属各形态含量分布、土壤微生物分布、土壤酶活。分析结果表明,栽植桑树3年后,农田土壤Cd和Pb的修复指数达到96.87%和81.93%,含量分别为12.31mg/kg和595.44mg/kg。且重金属Cd和Pb均主要是富集在桑树根部。桑树不同部位中的Cd和Pb含量分布都表现为夏季含量最高,其次为春季,随后为秋季,最低为冬季。土壤中的Cd和Pb均存在金属可交换态、碳酸盐结合态、金属残渣态、Fe-Mn氧化物结合态、有机质结合态,分别以可交换态Cd和残渣态Pb作为主要形态分布。同时土壤中Pb和Cd各化学形态含量与土壤中微生物群落分布、土壤理化特征以及酶活性具有显著相关性。研究结果表明桑树修复矿区重金属过程中土壤微环境同步变化和改善,桑树栽植三年后,该矿区土壤环境质量达到三级标准。     

丛枝菌根真菌对旱稻根际Pb形态分布的影响

为了研究丛枝菌根真菌对旱稻根际土壤中重金属铅(Pb)化学赋存形态的影响,采用盆栽实验的方法,研究了不同Pb处理水平(0,300,600 mg/kg)下,接种丛枝菌根真菌(AMF) Glomus mosseae对旱稻(Oryzal Sativa L.)根际Pb形态分布的影响。结果表明,接种处理下,旱稻根系侵染率以及根外菌丝量随着土壤Pb含量增加而显著降低（P<0.05）。与未接种处理相比,接种处理显著提高Pb处理下根际pH;300 mg/kg Pb处理下,接种显著增加土壤球囊霉素含量,600 mg/kg Pb处理下,接种处理显著降低土壤球囊霉素含量（P<0.05）;在Pb处理下,与未接种处理相比,接种处理显著提高可交换态Pb含量,显著降低了碳酸盐结合态以及铁锰氧化物结合态Pb含量,却显著增加了土壤中有机质结合态Pb含量（P<0.05）。这说明接种丛枝菌根真菌可以改变旱稻根际土壤中Pb的形态分布。     

Pb对赤子爱胜蚓的影响

通过急性毒性试验测定了不同培养条件下Pb对蚯蚓的毒害作用,并通过牛粪、砖红壤培养试验,测定了蚯蚓对Pb的忍耐性,及不同形态Pb对蚯蚓体重的影响。研究结果如下：蚯蚓在在液、沙、泥土和干牛粪中的急性半致死剂量（LD50）分别为354.41 mg/kg、360.95 mg/kg、1228.02 mg/kg和3894.62 mg/kg。蚯蚓在腐熟牛粪中对Pb有很好的忍耐性,当牛粪中Pb含量达到15000 mg/kg时蚯蚓依然能够生存。蚯蚓在Pb污染砖红壤生活60d后回收率和体重均有下降,在土壤Pb含量分别为400 mg/kg和444 mg/kg时蚯蚓的回收率和增长率下降最快,分别为0.6403和-0.4358。限制蚯蚓增长的程度大小Pb形态依次为：碳酸盐结合态>交换态>有机态>无定形氧化锰结合态>晶形氧化铁结合态>无定形氧化铁结合态>残渣态     

钝化剂对农田土壤重金属形态与其稳定性影响研究

钝化剂因其处理成本低廉、效果快速、操作简单和不影响农作物生产等优点而受到广泛关注。常见的钝化剂主要为石灰性物质、炭材料、粘土矿物、含磷材料、有机肥等。施用钝化剂后使土壤中的重金属可交换态、碳酸盐结合态、铁-锰氧化物结合态、有机物结合态和残渣态发生改变,降低其生物有效性。不同钝化剂对农田土壤中的重金属形态影响的稳定性存在一定差异。高污染土壤中施用的钝化剂可能会被污染物所饱和,其钝化容量有限,随着时间延长,钝化效果不明显。钝化剂对农田土壤重金属形态影响的稳定性持续时间仍有待探究。     

河道污染沉积物中Pb,Cd-有机物的植物修复作用

为治理城市排污河道沉积物中Pb、Cd-有机物复合污染,在对沉积物底泥合理疏浚的基础上,利用栽培试验研究了黑麦草对受污染河道底泥中复合污染的修复情况。试验结果表明,底泥中的重金属Pb,Cd都超过了世界土壤背景值,原泥中Pb主要以结合态形式存在,其中碳酸盐结合态最低,为15.70 mg/kg,铁锰结合态最多,为53.89 mg/kg,有机结合态居中,为37.02 mg/kg,其余均以残渣态形式存在,Pb总量高达296.64 mg/kg;而Cd总量为5.82 mg/kg,其余形态含量均未检测出。种植黑麦草后,植物地下部分Pb含量高达254.69 mg/kg,是地上部分的2.9倍;黑麦草地下部分的Cd含量为2.39 mg/kg,是地上部分的1.9倍。黑麦草改善了受污染底泥的颗粒特性,对修复重金属Pb,Cd-有机物污染效果良好。     

河北省石灰性土壤中锰的形态研究

本文应用分组的方法,研究土壤中锰的形态分布,将河北省20种土壤表层的全锰分为代换态、碳酸盐结合态、氧化物结合态、有机质结合态和残渣态锰,其平均含量分别为2.71ppm、75.04ppm、115.5ppm、14.50ppm和118.5ppm.土壤pH值、碳酸盐含量、有机质含量以及土壤颗粒大小,均对土壤锰的形态分布有重要影响.其结果有助于弄清锰的土壤化学和土壤锰素营养.     

山东省青州市西南部山区土壤硒元素特征

利用潍坊市土地质量地球化学调查与评价（青州市）取得的大量数据,绘制了硒元素地球化学图,在硒元素高值区布设了100件表层土壤样品和5条垂直土壤剖面样品,研究青州市典型地区土壤硒元素特征。结果表明：表层土壤样品硒含量平均值为0.28 mg/kg,硒元素有效度为1.76%~14.21%,平均为5.70%。pH与全量硒呈一定程度的负相关,与水溶态硒呈正相关;磷、氮、有机质、镉与全量硒、水溶态硒呈正相关;全量硒与铅、锌、镍、砷、汞也具有一定的正相关性。表层土壤中硒元素强有机结合态(38.22%)>残渣态(34.82%)>腐殖酸结合态(21.05%)>碳酸盐结合态(3.20%)>离子交换态(1.54%)>水溶态(1.00%)>铁锰氧化物结合态(0.17%)。研究区硒的富集与有机质关系非常密切,垂向上表现为上高下低的表聚型。     

不同种类有机肥氮素有效性研究

为科学施用畜禽有机肥,在盆栽试验条件下,采用番茄生物耗竭法研究不同有机肥（4种鸡粪、2种猪粪和3种牛粪）的氮素有效性。结果表明：鸡粪、猪粪和牛粪分别平均使番茄氮素携出量提高了14.06%、6.61%和7.48%,分别平均使番茄地上部分生物量（干重）提高了28.63%、7.75%和12.28%。鸡粪的平均氮素利用率和当量矿质氮率分别为37.79%和40.73%,显著高于猪粪（9.12%和10.93%）和牛粪（13.36%和15.71%）。不同种类有机肥的氮素特性虽然有差异,但均具有明显的氮素有效性。     

岩溶区铁锰结核胁迫下土壤重金属元素形态分析

内容摘要:采用连续提取法对岩溶区铁锰结核胁迫下的土壤重金属元素的形态进行了分析,并用原子吸收分光光度法对重金属元素的含量进行了测定。结果表明,土壤A、B层Cd、Cr、Cu、Pb、Zn以残渣态所占比例最高,Mn以铁锰氧化态所占比例最高;土壤A、B层生物可利用态所占比例以Cd最高,其它元素所占比例甚低,Cd成为本区的主要污染因素,Mn元素的潜在可利用态所占比例最高,也应加以注意其影响。