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。     

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。     

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 hm-2的土壤中,Cu、Pb、Zn的含量亦远低于我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。     

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。     

有机肥料对铅污染土壤铅形态及生物有效性影响研究

为了探索不同的有机肥料对降低重金属污染土壤Pb毒性的原理和效果;运用重金属污染土壤盆栽添加3种有机肥料的试验方法,分析盆栽土壤中重金属Pb的5种形态;除有机肥料牛粪对Pb的铁锰氧化结合态无显著影响、对Pb的残渣态有显著影响外,有机肥料牛粪对Pb的离子交换态、碳酸盐结合态、有机硫化物结合态有极显著影响,有机肥料猪粪、鸡粪对重金属Pb的5种形态有极显著影响。适量有机肥可降低重金属Pb离子交换态量、碳酸盐结合态和生物活性,增加铁锰氧化物结合态、有机硫化物结合态和残渣态。3种有机肥对降低重金属污染土壤Pb毒性的效果为鸡粪＞牛粪＞猪粪。有机肥料显著改变了污染土壤中Pb的形态,降低了Pb的生物活性,有机肥料是重金属污染土壤有效的改良剂。     

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。     

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。     

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。     

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。     

粤北矿区污染农田土壤中重金属分布特征及相关性研究

为了了解调查区域的土壤污染现状和为粤北矿区土壤修复提供科学依据,采用网格法进行布点采样,采集了144个表层土壤样,通过单因子污染指数法、综合污染指数法以及相关性等对测试数据进行分析。结果表明,重金属Cd、Zn、Ni、Pb超标率分别达100%、96.53%、6.25%、3.00%;土壤重金属Cd、Zn单项污染指数分别为3.59、1.90,表明地块已受到这2种重金属的复合污染,其中Cd污染最严重,Pb、Ni、Cu的Pi均小于0.7,属于安全范围。其中,土壤中Pb(0.9851)、Zn(0.9197)、Cd(0.8994)有效态含量与全量的相关性均达到极强相关水平,表明其在土壤中极易发生迁移,潜在的生态污染风险较大;Cu、Ni有效态含量与全量的相关性也达强相关水平,在土壤中的迁移能力也不可忽视。     

宁夏黄河流域湖泊湿地底泥重金属污染特征及生态风险评价

为了掌握宁夏黄河流域湖泊湿地底泥中重金属的污染概况及潜在生态危险,笔者调查了该流域9个湿地底泥中重金属(As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn)的含量与富集情况,分别以现代工业化前正常颗粒底泥中重金属含量的最高背景值和自然背景值为参比值,对湿地底泥中重金属的富集系数和生态危害系数以及各采样点的生态危害指数进行探讨,并利用Lars Hankanson潜在生态危害指数法对湿地底泥中重金属的生态危害进行评价。结果表明：以现代工业化前正常颗粒底泥中重金属含量的最高背景值为参比值,宁夏黄河流域湖泊湿地重金属富集顺序为：Cr>Pb>Zn>Cu>As>Cd>Hg,各重金属单因子生态危害程度为：Cd>As>Hg>Pb>Cu>Cr>Zn,鹤泉湖底泥重金属潜在生态危害程度相对最高,其他湖泊重金属生态危害都比较轻。总体而言,宁夏黄河流域湖泊底泥重金属生态危害程度还是较小的。     

基于地质累积指数与内梅罗指数结合法的耕地土壤重金属污染空间分布

按8km×8km网格将聊城市耕地分为136个采样点,调查As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn等8种重金属的含量。采用地质累积指数与内梅罗指数相结合的综合指数法进行污染评价,并以此判断重金属污染的程度;并对8种重金属进行各样点的含量差异分析;最后,应用ArcGIS8.3,以污染评价结果为数据支持,进行重金属污染空间分布研究。新的综合指数法评价结果表明,聊城市重金属污染的程度依次为Hg＞Cu＞Cd＞Zn＞Cr＞Pb＞As＞Ni;各元素总体平均变异程度为：Zn> As>Hg>Cr>Ni>Cu>Pb>Cd;土壤各重金属污染分布不尽相同,但总体上区域差异较小。     

克钦湖水体重金属分布特征及评价

为了更好地研究扎龙湿地的水环境质量,以扎龙湿地内的克钦湖水体为研究对象,分析了水体中重金属的含量及潜在生态危害程度。在湖内均匀布设29个采样点进行取样,测定了水体中的Cu、Zn、As、Cd、Pb的含量,重金属浓度含量的大小顺序为As＞Cu＞Pb＞Cd＞Zn。分别以方差分析和潜在生态危害指数评价法对污染情况进行分析评价,其中方差分析结果表明,克钦湖水体中As元素的污染比较严重。克钦湖水体重金属对扎龙湿地的潜在生态危害由强到弱依次为：As＞Cd＞Pb＞Cu,其中As的影响占主导地位。总体而言,克钦湖水体的重金属的潜在生态危害程度较高,已对扎龙湿地生态系统产生了潜在的生态风险。     

壶瓶山自然保护区土壤重金属含量的空间分布及污染评价

以湖南壶瓶山自然保护区土壤为研究对象,根据野外调查和实验室分析结果进行统计,掌握重金属的空间分布特征;采用单因子和综合因子指数法评价土壤中重金属污染现状。结果表明：壶瓶山自然保护区土壤中八种重金属Cd、Hg、As、Cu、Pb、Cr、Zn、Ni,除Hg和 Cr未受污染外,其余六种均受到轻污染;重金属污染程度由高到低依次为As> Ni >Pb> Cu >Cd、Zn> Cr> Hg,空间分布不均匀程度由大到小依次为Cd> As >Pb> Zn> Cu> Cr> Ni> Hg。     

青岛市不同生态功能区表层土壤重金属污染初步评价

本文分析研究了青岛市工业区、商业区、居民区、农业区、旅游区表层土壤中重金属Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn的含量,采用Mul1er地积指数法对其污染状况进行评价,结果表明：Cd在各功能区含量均高于国家土壤环境环境质量二级标准,其浓度大小顺序为：工业区(0.807mg/kg)>商业区(0.748 mg/kg)>居民区(0.642 mg/kg) >农业区(0.532 mg/kg) >旅游区(0.356 mg/kg),Cr、Cu、Ni、Pb、Zn浓度均低于国家二级标准;按Mul1er地积指数法评价,Cd和Ni在五个功能区表层土壤的地累积指数为1,均属于轻度-中等污染,Cr、Cu、Pb 在不同功能区污染水平略有不同,Zn在五个功能区地累积指数为0,为无污染。由此可知,青岛市表层土壤均受到Cd和Ni污染,未受Zn污染。     

桑树对矿区土壤中重金属的原位去除效应研究

为了研究矿区栽培种桑树对4种金属的富集特征和能力,在湖南浏阳七宝山矿区污染土壤上,以‘湖桑一号’为研究材料,分别测定植物各部分和土壤中Cu、Pb、Cd、Zn 4种重金属含量。结果表明：桑树各部位单位重量中Cu的含量的趋势为根(33.13 mg/kg)>叶(13.38 mg/kg)>皮(7.51 mg/kg)>骨(4.93 mg/kg),Pb的含量的趋势为根(33.13mg/kg)>叶(10.32 mg/kg)>皮(3.35 mg/kg)>骨(1.73 mg/kg),Cd的含量的趋势为根(4.53 mg/kg)>叶(1.90 mg/kg)>皮(1.57 mg/kg)>骨(1.03 mg/kg),Zn的含量的趋势为根(317.72 mg/kg)>叶(186.53 mg/kg)>皮(105.07 mg/kg)>骨(89.16 mg/kg)。每平方米耕作层土壤上桑树对Cu的迁移总量为12116.1 mg,修复年限为2.01年,对Pb的迁移总量为7409.83 mg,修复年限为15.45年,对Cd的迁移总量为2056.4 mg,修复年限为1.26年,对Zn的迁移总量为254532.8 mg,修复年限为0.39年。     

闽西中堡银多金属矿区周边农田土壤剖面重金属分布及其评价

为了探究银多金属矿区周边农田土壤剖面重金属的分布情况,以闽西中堡银多金属矿区周边农田土壤为研究对象,分析了土壤剖面中重金属Cu、Cd、Hg、Zn、Pb、Ni、As、Cr 的含量和垂直分布规律,并讨论了污染元素的来源。结果表明：该区土壤Cu、Cd、Hg、Zn、Pb的含量垂直向下规律呈下降趋势,其中Cu、Cd和Hg主要在表层富集,Pb 和Zn的表聚现象较弱。As和Cr 未呈现表层富集现象,其含量随深度增加呈增大趋势。Ni 含量在剖面中无太大变化。只有表层土壤Cu、Cd、Hg超标,其平均综合污染指数大于1,属于轻度Cu-Cd-Hg复合污染型。土壤Cu、Cd污染源主要来自于银多金属矿区活动,而Hg污染源与民间冶金有关。     

植物原位阻截铅锌矿区土壤重金属效果和配置模式研究

为了研究铅锌矿区植物原位阻截土壤废渣重金属效果和配置模式,采用多种植物栽培和径流小区收集水样测定的方法,3年生植物的研究结果表明：苎麻、苦楝、构树可降低废弃尾沙坝地表径流水中重金属Pb负荷输出9.04%~9.64%。栾树、构树、芦苇、苦楝、刺槐可降低地表径流水中重金属Cd负荷输出67.0%~75.86%,构树、高羊茅、刺槐、栾树、芦苇、狗牙根、五节芒可降低地表径流水中重金属Cu负荷输出52.64%~70.97%,刺槐、女贞可降低地表径流水中重金属Zn负荷输出74.99%~78.35%;在重金属污染林地,刺槐可降低地表径流水中重金属Pb负荷输出40.96%,苦楝可降低地表径流水中重金属Cd负荷输出60.42%。构树通过植物富集,可以使铅锌尾矿区尾沙中Pb、Cd、As、Zn的含量分别降低31.87%、41.28%、29.48%、38.45%;女贞可以使铅锌尾矿区尾沙中Pb、Cd、As、Zn的含量分别降低27.31%、39.52%、33.47%、27.59%。植物原位阻截和修复重金属机理一是植物富集了土壤中重金属,二是植物使土壤中重金属形态发生了变化,这种机理有待进一步研究。