矿区附近农田土壤中重金属和矿质元素浸提研究

采用3种生物可降解螯合剂[S,S-乙二胺二琥珀酸(EDDS)、氨三乙酸(NTA)和柠檬酸(CIT)]和2种生物难降解螫合剂[乙二胺四乙酸(EDTA)和二亚乙基三胺五乙酸(DTPA)]对南京市栖霞山铅锌矿和汤山铜矿区附近农田土壤中重金属和矿质元素进行了浸提研究,比较不同螯合剂对重金属Cu、Pb和Zn的浸提率及对矿质元素的溶出效应.结果表明,EDDS、EDTA、DTPA对各土壤样品中Cu、Ph和Zn 3种重金属提取率高于NTA,CIT的提取率最低.EDDS对Cu和Zn的提取率与EDTA、DTPA相当,但其对Pb的提取率明显低于EDTA和DTPA.对矿质元素的浸提结果表明,螯合剂的存在明显增加Mu和Fe的提取率;Al、Si的提取率也有所增加.对于实验中的4种土壤样品EDDS对Mn的溶出率低于EDTA和DTPA;但EDDS对Fe溶出作用高于其他螯合剂.NTA对Fe、Mn的溶出作用低于EDDS、EDTA和DTPA.Ca、Al、Mg和Si的各螯合剂提取率之间没有显著性的差异(P<0.05).     

螯合剂对铅污染土壤上玉米幼苗生长及铅积累特性的影响

通过温室盆栽试验研究了螯合剂EDTA和DTPA对Pb污染土壤上玉米幼苗生物量及Pb积累特性的影响。结果表明,单独Pb处理对玉米幼苗生长没有明显的影响,而玉米植株体内Pb含量随土壤Pb处理浓度的增加而明显增加,根系Pb含量高于地上部Pb含量。分别添加3mmol·kg^-1 EDTA和DTPA处理促进土壤Pb溶解,EDTA处理土壤有效Pb含量大于DTPA处理土壤有效Pb含量;EDTA和DTPA处理对Pb污染土壤上玉米生长的效应不同,DTPA处理对玉米生长没有明显的影响,而EDTA处理玉米地上部干重比不加EDTA的对照降低了15％～39％,根系干重则降低了40％～50％;添加螯合剂处理后玉米植株体内Pb含量明显增加,EDTA处理促进玉米吸收和积累Pb的作用大于DTPA的作用。     

EDTA对污染土壤水稳团聚体Cu Zn Pb的解吸作用

采用湿筛-离心法将采集自谷里铜矿矿区周边的重金属污染土壤筛分成不同粒径的团聚体,并用EDTA对原土和各粒径组分进行淋洗,旨在为进一步对矿区周边环境修复及风险评价提供参考依据。结果显示,粘粒级(<0.002mm)团聚体颗粒具有相对较高的有机质(OM)含量、阳离子交换量(CEC)、游离氧化铝含量(Ald)和游离氧化铁含量(Fed)。Cu和Zn在粘粒级团聚体颗粒含量最高,而Pb在砂粒级>0.2mm团聚体颗粒含量最高。Cu、Zn和Pb3种重金属在不同粒径团聚体的解吸规律相似,均表现出在粘粒级和细粉沙级团聚体解吸率最高,而在砂粒级团聚体的解吸率最低,但砂粒级团聚体颗粒对解吸总量的贡献最大。3种金属中,Cu的解吸率(>15%)和解吸速率最大,原土及不同粒径颗粒团聚体组分的Cu、Pb和Zn的EDTA解吸过程均出现快速增长再趋于平缓的两个阶段,动力学模拟以Elovich方程描述最优。     

螯合剂EDDS和EDTA诱导海州香薷积累土壤重金属的比较研究

用土培试验的方法,比较研究了可生物降解螯合剂EDDS和难生物降解螯合剂EDTA对耐Cu植物海州香薷地上部积累土壤Cu、Pb、Zn和Cd的影响。结果表明,施加5mmol·kg-1EDTA和EDDS可增加海州香薷地上部的Cu、Pb、Zn和Cd的含量和积累量。其中,EDDS比EDTA具有更强的溶解土壤Cu、Zn和增加植物吸收积累Cu、Zn的能力。但对土壤Pb、Cd的溶解及Pb、Cd在植物地上部积累的促进作用,EDTA大于EDDS。     

污染土壤不同粒级团聚体中铅的富集特征及其与叶类蔬菜铅吸收之间的相关性

研究土壤重金属团聚体颗粒组微域环境的空间分异,对阐明土壤重金属环境行为具有重要意义,目前对于铅(Pb)在土壤不同粒级团聚体组分中分布及其与蔬菜吸收相关性方面的研究仍然比较缺乏.选取22种典型土壤,采用盆栽试验通过人工添加硝酸铅的方法,测定分析了这些土壤不同粒级团聚体组分中Pb含量及其与两种叶菜(苋菜和空心菜)Pb吸收之间的相关性.结果表明粒径大小对于Pb在土壤中分布有显著影响:各粒级Pb含量为71.3～2245.4 mg· kg-1,根据各粒级组分分布,可计算出2～0.5 mm粒级Pb含量占全量的比例为1.21％～28.96％,0.5～0.25 mm粒级Pb所占比例为1.98％～22.15％,0.25～0.05 mm粒级Pb所占比例为3.29％～38.41％,0.05～0.002 mm粒级Pb所占比例为4.94％～68.17％,＜0.002 mm粒级Pb所占比例为2.30％～56.50％.Pb在红壤等14种土壤不同粒级团聚体中分布随着粒径减少大致呈递增趋势,黏粒组的团聚体普遍呈现出Pb富集现象;在潮土等8种土壤中,Pb在不同粒级团聚体中分布呈现双峰分布趋势,在黏粒组和粗砂组团聚体中都出现富集现象.此外,pH、有机质、阳离子交换量和活性氧化铁等对不同粒级团聚体中Pb的富集系数有显著作用.粉粒组团聚体中Pb含量与叶菜类蔬菜Pb的吸收呈显著相关.     

玉米籽粒重金属累积量与土壤重金属DTPA态含量的相关性分析

采集玉米籽粒及对应土样,分别测定籽粒Cu、Pb、Ni、Zn、Cr五种重金属元素的含量和土壤中五种重金属 DTPA态的含量并分析其相关性。结果表明,玉米籽粒中Pb、Ni、Cr含量与土壤相应元素DTPA态极显著正相关,Cu、Zn的相关性不显著;将 Cu、Zn分别与另四种重金属元素进行偏方差分析,结果反映其它四种重金属元素含量与籽粒中Cu含量相关性不显著;土壤中Cu含量与籽粒中Zn含量显著正相关。依据模拟的回归模型,可以通过检测土壤重金属DTPA态的含量来预测玉米籽粒是否有重金属超标的风险。     

可降解螯合剂EDDS诱导植物修复重金属污染土壤的潜力

用土培试验的方法,研究了螯合剂EDDS和EDTA对苏丹草、玉米、大豆、茼蒿、青菜吸收土壤重金属的影响。结果显示,施用5 mmol.kg-1EDDS和EDTA可以显著增加供试植物地上部Cu、Pb、Zn和Cd的含量及积累量。EDDS比EDTA具有更强的溶解土壤Cu和增加植物吸收积累Cu的能力;但对土壤Pb的溶解和增加其在植物地上部积累的作用,EDTA大于EDDS。在5种植物中,EDDS对茼蒿Cu含量和积累量的促进作用最大。EDDS处理下茼蒿地上部Cu含量和积累量分别达到973 mg.kg-1和每盆909μg。施用EDDS和EDTA后的5~30 d内,土壤水提取态Cu、Pb、Zn和Cd的含量随时间显著下降,尤其是在施用EDDS的土壤中下降更为迅速。上述结果表明,与EDTA相比,可生物降解螯合剂EDDS在诱导植物修复重金属污染特别是Cu污染土壤有很大的潜力,且环境风险较小。     

施用螯合剂对重金属污染土壤酶活性和呼吸强度的影响

[目的]研究不同螯合剂对重金属污染土壤酶和呼吸强度的影响。[方法]在盆栽油菜的土壤中添加螯合剂,测定土壤pH值、土壤脲酶、过氧化氢酶活性以及土壤呼吸强度。[结果]施用螯合剂EDTA、DTPA和柠檬酸刺激了土壤过氧化氢酶、土壤脲酶活性。土壤中施入螯合剂后,土壤呼吸强度降低,尤其是在施入初期降低作用最为明显。螯合剂DTPA和柠檬酸施入初期、2周时,土壤pH值降低,随处理浓度的增加pH值降低更为明显,而螯合剂EDTA处理则相反。[结论]在重金属污染土壤上以施用螯合剂EDTA、DTPA为好。     

土壤重金属铅污染的修复

研究了螯合剂EDTA对Pb污染土壤玉米幼苗生长的影响以及Pb积累特性。结果表明,在100~500 mg/kg浓度范围内,Pb处理对玉米幼苗生长的影响差异不大,但玉米地上部Pb含量随着Pb处理浓度的增加而增加;而不添加EDTA处理,玉米生长受到严重影响,地上部干重、株高明显下降;添加螯合剂EDTA处理后,能促进土壤中Pb的溶解,使土壤和玉米地上部的有效Pb含量明显增加,促进玉米对重金属的吸收和积累。     

水稻土微团聚体吸附磷后对Cu2+吸附与解吸的影响

采用超声波分散和冷冻机干燥法提取太湖地区黄泥土(水稻土)微团聚体颗粒组,用平衡液吸附法和KCl溶液解吸法研究了太湖地区水稻土(黄泥土)不同粒径微团聚体颗粒和原土吸附磷后对Cu2+吸附与解吸的影响.结果表明,微团聚体颗粒(包括磷预处理)对Cu2+吸附均符合Freundlich方程.不同粒径微团聚体颗粒和原土的吸附量大小顺序为黏粒级、砂粒级、原土、粉砂级、粗粉砂级.游离氧化铁是影响Cu2+吸附的主要因素.各微团聚体颗粒Cu2+吸附量之和小于原土.微团聚体颗粒吸附磷后,Cu2+吸附量显著增加,以粉砂级最显著.砂粒级、粗粉砂级和粉砂级吸附磷后Cu2+解吸率减小,而黏粒级Cu2+解吸率略增加.原土吸附磷后,在低Cu2+质量浓度下(＜130 mg·L-1),吸附量和解吸率增加超过各个粒径微团聚体颗粒组,在高Cu2+质量浓度下(＞130 mg·L-1),介于砂粒级和黏粒级之间.     

有机配体浸提对汤山矿区污染土壤元素的溶出效应

采用3种有机配体(EDTA、DTPA、NTA)对来自南京市汤山废弃铜矿区的重金属污染土壤进行浸提,并且通过改进的BCR连续提取法分析了残留土壤样品中重金属元素以及Fe、Al形态.结果表明,有机配体的存在导致Cu、Zn、Ca、Mg、Mn元素的浸提率明显增加.其中Cu提取率分别为对照的8.08(EDTA)、8.15(DTPA)和5.40(NTA)倍,Zn的提取率分别为对照的10.5(EDTA)、5.75(DTPA)和3.63(NTA)倍.EDTA和DTPA对矿物元素的溶出作用高于NTA.配体对Mg的影响较其他元素小.EDTA、DTPA和NTA对重金属元素的4种形态均有浸提作用,配体的提取对酸溶,可交换态及可还原态影响较大.对于Zn而言,各有机配体处理可还原态下降的倍数最多,其次是酸溶厂可交换态以及可氧化态;对于Pb而言,各有机配体的处理导致酸溶厂可交换态下降的倍数最多;对于Cu而言,EDTA处理组酸溶,可交换态和可还原态下降倍数较多分别为对照组的71.8%和71.9%,DTPA处理组可还原态下降倍数较多为对照组的75.1%.有机配体处理导致酸溶厂可交换态Fe、Al含量的下降.     

吉林省镍矿区土壤重金属Cu、Ni、Pb、Zn的形态分布特征及活性

为了正确评价吉林省镍矿区耕地土壤重金属Cu、Ni、Pb、Zn的潜在环境效应,采集了吉林省镍矿区11个有代表性的耕层土壤样品,测定了土壤p H、有机质含量和重金属全量,同时采用Tessier连续提取法对土壤重金属进行了形态分析,采用DTPA提取了土壤重金属的生物有效态,探讨了吉林省镍矿区土壤重金属的形态分布规律和活性及其与土壤性质的关系。结果表明:吉林省镍矿区土壤重金属Cu、Ni、Pb、Zn的形态规律略有差异,但均以残留态为主要形态,可交换态或碳酸盐结合态所占比例最小;Cu、Ni、Pb、Zn的DTPA可提取态含量分别为1.21~8.48,0.03~25.92,0.08~2.66,1.42~4.76 mg/kg,平均值分别为3.90,8.24,0.53,2.98 mg/kg;土壤Cu、Ni、Pb、Zn的DTPA可提取率分别为2.41%~14.61%,0.16%~34.53%,0.32%~4.93%,1.60%~5.27%,平均值分别为7.89%、9.56%、1.70%、3.23%,不同采样点土壤重金属的DTPA可提取量和可提取率均有很大差异。对于吉林省镍矿区土壤Cu、Ni、Pb、Zn 4种重金属,Ni的活性和生物有效性最高,Pb的活性和生物有效性最低;在土壤p H、有机质含量和土壤重金属全量3个因素中,土壤重金属全量是影响吉林省镍矿区土壤Cu、Ni、Pb、Zn的形态分布和DTPA可提取态的主要因素。     

荠菜对土壤重金属镉(Cd)和铅(Pb)的修复效应

采用盆栽试验研究了荠菜(Capsella bursa-pastoris)对不同水平镉(Cd)和铅(Pb)污染的耐性及富集效应,并施加不同水平螯合剂初步探讨荠菜净化重金属污染的应用潜力。结果表明:(1)在低水平Cd和Pb处理时对荠菜株高、干质量和叶绿素含量等有轻微的促进作用,而高水平Cd和Pb处理时则对其有抑制作用,在土壤Cd和Pb添加量为150 mg/kg时,荠菜的株高、干质量和叶绿素含量达到最大;(2)荠菜植株中脯氨酸含量随Cd和Pb添加量的增加而增加,当土壤Cd和Pb含量为250 mg/kg时,荠菜体内脯氨酸含量达到最高,分别比对照组增加了16.13倍和18.41倍;(3)荠菜体内重金属含量大小均表现为:地下部地上部,各部位重金属含量均随着土壤重金属添加量的增加呈增加趋势;(4)荠菜不同部位Cd和Pb含量与不同水平处理Cd和Pb浓度之间的回归方程均达到极显著水平(P0.01),说明了添加重金属后土壤中重金属能被植物有效吸收,并且各部位对重金属的吸收主要依赖于土壤中重金属含量;(5)荠菜具有修复Cd和Pb污染土壤的潜力,对重金属Cd和Pb的吸收富集表现出较为一致的特点,但相比之下,荠菜对土壤中Pb的吸收富集能力强于Cd;(6)荠菜地上和地下部Cd和Pb含量随着螯合剂浓度的增加而逐渐增加,说明了添加螯合剂能明显提高荠菜对土壤中Cd和Pb的转运和吸收。     

华北平原地区交通干线附近土壤重金属有效性研究

选择郑州市郊潮土区域连霍高速公路和京广铁路交叉处附近农田,采集0~20cm土壤样品50个,同时采取远离道路和污染源的农田潮土作对照,研究了土壤DTPA态Ni、Zn、Cu和Pb含量,结果表明,研究区DTPA态Ni、Zn、Cu和Pb的平均含量分别为0.229、1.71、1.02、1.16mg/kg,且Ni和Cu有效性显著高于对照区域(P<0.05),Zn和Pb有效性高于对照区域,,但差异不显著(P>0.05)。小麦地重金属有效性较高,花椰菜地重金属有效性较低。主成分分析结果表明,土壤Ni、Zn、Cu有效性受相同因素影响,Pb有效性受另一因素影响。公路对土壤重金属有效性空间分布有一定影响,铁路对重金属有效性空间分布的影响不明显。以上结果表明,交通干线导致研究区内土壤重金属有效性增加,但程度较小,土地利用方式对土壤重金属有效性有重要影响,土壤重金属有效性空间分布受公路的影响比铁路大。     

EDTA、EDDS和CA对黄土中重金属溶出、解吸及形态的影响

为探究乙二胺四乙酸(EDTA)、乙二胺二琥珀酸(EDDS)与柠檬酸(CA)作用下重金属在黄土中的溶出效应、解吸动力学及其重金属形态变化,采用振荡离心法对比研究3种螯合剂在不同浓度、不同pH、不同时间条件下,对Cd、Cu、Pb、Zn 4种重金属的溶出率、解吸行为和变化特征,并运用动力学模型对解吸过程进行拟合。结果表明,3种螯合剂中EDTA作用效果最为明显,其对4种重金属中Cd的去除率最高;3种螯合剂的浓度在1 mmol/L时,重金属的溶出率达到最高;同时发现pH越低,黄土中重金属溶出率越高,当pH=4时,3种螯合剂对重金属的溶出率均达到最高。在使用螯合剂之后,重金属溶出率增加、解吸率增长,解吸速率随解吸时间的延长而不断降低,前120 min为快速反应阶段。双常数方程是描述黄土中Cd、Cu、Pb、Zn解吸动力学的最佳方程,一级动力学方程拟合效果最差。EDTA、EDDS、CA主要去除对象为重金属水溶态,在EDTA、EDDS和CA的解吸作用下,黄土中的Cd、Cu、Pb、Zn离子总量有效减少,降低了污染土壤的生物毒性。     

广东大宝山地区重金属污染水田土壤的Cu Pb Zn Cd全量与DTPA浸提态含量的相互关系研究

通过现场采样及室内测试，分析了广东大宝山地区酸性金属矿长期污染水稻田的土壤特性，研究了重金属Cu、Pb、Zn、Cd的全量与DTPA浸提态含量的相互关系。结果表明，除Pb外，Cu、Zn和Cd的全量不同程度超标，而4种重金属的DTPA浸提态含量均较高，Pb和Cu的DTPA浸提率高于Zn和Cd。金属全量及其DTPA浸提量之间极显著相关。土壤酸性和有机质对金属Pb、Zn、Cd的DTPA浸出率表现出显著的促进作用，而与Cu的浸出率相关不显著。DTPA态金属可以作为测定该类水稻土壤金属有效态含量的简便指标。金属的全量、种类，土壤pH、有机质等属性，以及农业耕作等因素影响金属的DTPA态含量及有效性。     

两种形态分析法对EDTA萃取前后土壤重金属的生物可利用性分析

采集2种重金属污染土壤,运用Tessier和Leleyter2种连续提取法分析了土壤重金属Pb、Cd、Cu和Zn的形态及其分布,研究了EDTA萃取前后土壤重金属Pb、Cd、Cu和Zn的生物可利用性。结果表明,EDTA能有效地萃取土壤中重金属,在一定浓度条件下,EDTA溶液对Pb、Cd和Cu的萃取能力比其对Zn的强。EDTA萃取前,2种污染土壤中重金属的生物可利用态含量及其百分比都较低,而其生物潜在可利用态和不可利用态的含量及其百分比都较高。萃取后,2种污染土壤重金属的生物可利用态含量和百分比都有不同程度的增加,而其生物潜在可利用态和不可利用态的含量有所减少。EDTA促进了生物潜在可利用态和不可利用态的重金属向生物可利用态转变。Leleyter连续提取法在评价生物潜在利用态重金属方面较Tessier连续提取法好。     

螯合剂对Ni污染土壤中紫花苜蓿生长和土壤酶活性的影响

通过盆栽紫花苜蓿实验,考察EDTA和柠檬酸(CA)对供试土壤中Ni各个形态分布、紫花苜蓿生理指标和土壤酶活性变化的影响。结果表明,供试土壤中施加EDTA/CA浓度为5.0/2.5 mmol·kg-1时,对土壤中Ni的活化效果较好,其水溶态含量是对照组的48.2倍,紫花苜蓿中丙二醛(MDA)含量提高了232.0%;施加EDTA/CA浓度为2.5/5.0 mmol·kg-1时,紫花苜蓿转运系数最大,是对照组的194.3%;紫花苜蓿细胞通透性随螯合剂总添加量的增大而增大,施加EDTA/CA浓度为5.0/10.0 mmol·kg-1时最大,比对照组增大206.3%;施加EDTA/CA对土壤过氧化氢酶均有不同程度的抑制作用。土壤蔗糖酶酶的激活率与CA施加量显著相关(P0.01)。研究认为,将EDTA/CA适当配比后施加,既可以减少螯合剂的用量,又可以较好地提高紫花苜蓿富集土壤中重金属Ni的效果。     

西安市南、北郊土壤重金属含量及对小青菜影响对比

[目的]为西安市郊菜园土壤环境评价和治理污灌区重金属污染和减少蔬菜重金属含量提供理论依据。[方法]以西安市南、北郊露地菜园土壤及蔬菜为研究对象,采用原子吸收分光光度法分别对样品中的重金属Pb、Cd、Cu、Zn含量进行测定,研究分析土壤的污染状况和蔬菜的质量。[结果]北郊土壤中Pb、Cd、Cu、Zn平均含量分别为南郊菜园土壤的2.3、4.1、1.7、2.9倍;重金属元素在北郊菜园土壤中发生了明显的累积,不同元素在土壤中累积强度明显不同,其顺序为Cd〉Zn〉Pb〉Cu;北郊土壤中重金属Cd严重污染、Zn三级轻度污染,南郊土壤Cd三级轻度污染;北郊菜园小青菜中富集的重金属Cd超出无公害蔬菜国家限量标准2.0倍,小青菜已受重金属Cd严重污染。[结论]根据不同蔬菜品种对重金属吸收能力的不同,在重金属污染区选择适当的蔬菜品种进行科学种植。     

化学调控作用对Cd Pb Cu复合污染菜地土壤中重金属形态和植物有效性的影响

通过盆栽试验，研究了有机物料和无机分子筛材料两种调控剂对集约化菜地土壤Cd、Pb和Cu形态变化及在蔬菜中的累积影响。结果表明，两种调控剂对土壤重金属Cd、Pb和Cu污染调控效果不同，有机物料降低了土壤中可交换态Pb的含量，对小白菜茎叶吸收Pb具有较好的抑制作用，但提高了土壤中可交换态Cd、Cu的含量，使小白菜茎叶中Cd、Cu的含量增加。而施加无机分子筛材料可降低土壤中可交换态Cd、Pb、Cu的含量，对小白菜茎叶吸收Cd、Pb和Cu均起到了较好的抑制作用。研究同时发现，施加两种调控剂后，土壤中重金属Cd、Pb和Cu的各种形态所占比例并无根本性变化，这可能与重金属的特性有关。