土壤氟污染与修复方法研究进展

土壤作为氟的环境化学体系枢纽,有着极其重要的作用。土壤中的氟污染不仅会对人类造成直接的危害,还会因水源、动植物的富集而对人类的健康造成不利的影响。氟污染是目前环境热点问题之一。我国是高氟地区分布广泛的国家,地方性氟中毒的研究表明饮用水是地方性氟中毒的主要传播途径,氟中毒的发病率与饮用水含量之间是否存在相关性,已有的研究结论不尽相同。现有的土壤氟污染修复技术主要有植物修复技术、固化/稳定化修复技术、电动力学修复技术和化学淋洗修复技术等。目前土壤氟的研究还存在部分地区土壤氟污染的来源、土壤微生物与土壤中氟化物的相互作用机制不明确。因此,对土壤氟污染与修复方法的研究十分必要。论文参考大量的国内外有关氟污染的相关文献,系统总结了土壤氟污染的现状、土壤氟污染修复方法的最新研究进展,重点比较了各种土壤氟污染修复方法的优势和缺陷,并探究在实际修复应用中的可行性,指出了今后土壤氟污染修复的发展方向。     

株洲市白马乡土壤和农作物重金属污染评价

本文对株洲市白马乡土壤及其农作物中重金属含量进行了调查并对其污染进行了评价。结果表明:该乡土壤和作物均受到了不同程度的重金属污染,土壤达不到土壤环境质量二级标准要求,作物达不到食品卫生标准要求,土壤重金属污染因子主要为Cd,作物中主要重金属污染因子为Cd、Pb。附近清水塘工业区排放的大气污染物重金属尘是造成白马乡土壤和作物重金属污染的主要因素。不同测点土壤和作物污染程度差别极大,主要和各测点与最大重金属尘污染源距离的远近、方位及风向有关。     

焦作市某排氟厂周围典型土壤剖面中不同形态氟的分布特征研究

土壤氟是食物和地下水中氟的主要来源,研究土壤氟的化学组成和分布特征对了解地氟病病源和保障食品安全及地下水水质有指导意义。以焦作市某排氟工厂周围典型农田土壤为研究对象,采用碱熔法和连续分级提取方法研究了人为污染环境下土壤剖面氟的分布特征。结果表明,该典型土壤剖面中全氟含量远高于全国土壤平均值(440 mg kg-1),土壤氟轻(偏中)度污染,且氟含量随土壤深度增加而下降,具有明显的表聚性。各赋存形态氟按含量大小呈残余态>有机束缚态>水溶态>可交换态>铁锰结合态规律,研究区土壤水溶态氟、水溶态氟与总氟的比值(1.62%)均偏高,对浅层地下水具有潜在的威胁。     

不同土地利用类型下土壤-作物铅的积累特征及其健康风险分析

潜在有毒污染物对人体的暴露及其健康风险是当前环境研究中的一个主要问题,重金属Pb对人体具有较大毒性,为此通过对研究区菜地、稻田、果园、旱地、茶园等5种典型土地利用类型402个土壤和同步采集的作物样品的测试分析,探讨了不同土地利用方式对土壤及其种植作物Pb积累的影响。研究结果表明,不同土地利用方式下,土壤Pb积累的程度不同,菜地土壤Pb积累程度最高,果园土壤Pb积累程度最低。方差分析结果表明,菜地土壤与茶园、果园土壤之间,茶园土壤与菜地、稻田、旱地土壤之间Pb含量存在显著差异性。研究区不同土地利用方式对作物Pb积累的影响较大,水稻Pb平均含量最高,水果Pb平均含量最低。不同作物之间Pb含量也存在显著性差异,水稻Pb含量显著高于其他4种作物,水果和蔬菜Pb含量则远低于其他3种作物。利用定性风险分析技术,对不同土地利用类型下土壤Pb对人体健康的风险商值进行了计算。结果表明,不同土地类型土壤Pb对人体健康的风险商值为稻田〉菜地〉旱地〉果园,尤其是稻田和菜地土壤Pb对人体健康的风险较大,均存在土壤Pb含量对人体健康造成危害、处于不可接受的样点,居民面临较大健康风险,应采取积极措施对这两种土地利用类型下土壤Pb污染进行治理和修复。     

泥炭和堆肥对几种污染土壤中铜化学活性的影响

由于重金属在土壤中的难移动性和污染危害的长期性,有关重金属在土壤中化学行为的研究受到重视[1]。重金属铜在土壤环境中既有植物营养问题,又有土壤污染问题[1,2]。研究土壤铜的形态区分与转化、作物吸收积累与反应规律,有利于确定土壤铜的环境容量和铜污染土壤的改良方法[1,3]。由于铜与土壤有机质之间存在着特殊的亲和力,研究添加外源有机物质对土壤铜形态与活性的影响作用[1,4],有利于揭示有机物质对污染土壤铜作用的规律,为指导铜污染土壤的改良提供依据。本文主要介绍在盆栽条件下泥炭和堆肥两种有机物质对几个不同污染水平土壤铜化学活性的影响。     

土地污染的一个评价指标:土壤动物

土地质量评价指标体系成为当前的研究热点,而土地污染是影响土地质量的重要因素。为了对土地质量全面客观地进行评价,提出了土壤动物指标可以作为土地污染的一个间接指标。文章认为土壤动物与土地污染之间存在着密切的关系,并表现在土壤动物各个生物组织层次中:在土壤动物体内累积污染物,在个体层次上表现为毒理学影响,在种群和群落层次上表现为生态学影响。通过对比被污染土地中土壤动物各项指数与未污染土地中土壤动物各项指数,综合得出土壤动物指标,并以此指标作为土地污染的替代指标。     

不同间种模式对作物富集重金属的效率及风险评估

环江县是广西粮食主产区,该地区重金属污染严重,但国内对于重金属复合污染的修复技术缺乏。为了降低复合污染土壤上种植的农作物体内重金属的含量,越来越多的人开始研究不同种植模式对作物吸收重金属的影响,间种模式可以调节田间养分利用,减少植物对重金属的吸收,对土壤修复及产品改良有效。以矿区污染农田为背景,供试土壤为铅锌硫铁矿山的尾砂坝坍塌污染的土壤,进行了蜈蚣草- 玉米、蜈蚣草- 大豆、大豆- 玉米、甘蔗- 大豆的间种试验,试验采用随机区组设计,试验时间1 年,用原子吸收光谱法和石墨炉原子吸收光谱法测定重金属含量,通过对比分析单种与间种作物各部位中的Zn、As、Cd、Pb 的含量,探究间种模式对作物重金属的富集量和作物安全性的影响。结果表明,作物重金属含量变化受间种影响明显,玉米- 大豆间种模式比玉米单种籽粒中Pb 的含量下降38%。作物不同部位对重金属的富集能力也不同,As 在大豆体内的分布规律为叶> 茎> 根,而Pb 则为根> 叶> 茎。综上所述,在复合污染土壤中,间种可明显改善重金属对植物的污染,这些结果肯定了间作是重金属污染土壤修复的一个可能切入点。但在试验区种植粮食作物存在较大的健康风险,污染土壤还需进一步治理。     

污灌土壤中氟及硫的形态分布特征

以乌鲁木齐雅马里克山的石灰性土壤为研究对象,采用连续提取法和分步提取法对土壤氟和硫的化学形态进行了测定,研究了不同水质及外源对土壤氟和硫各形态的含量及其分布的影响.结果表明土壤氟主要以残渣态为主,占全氟含量99.5%以上.各形态氟呈残余态氟>有机束缚态氟>水溶态氟>可交换态氟>铁锰结合态氟的趋势.不同水质浇灌后,土壤硫主要以有机硫为主,占71.5%～81.2%.并且呈现有机硫>盐酸可溶性硫>水溶性硫>吸附性硫的趋势.外源物质对土壤理化性质及对土壤中氟和硫各形态有不同程度的影响.土壤氟和硫各形态之间以及各形态与土壤理化性质之间的相关性分析表明,全氟与残余态氟极显著相关.土壤全硫与有机硫之间具有十分密切的相关性.土壤pH值、有机质和CaCO₃含量是影响土壤中氟及硫赋存形态的主要土壤因子.     

农业土壤中汞的生物地球化学行为及其生态效应

综述了国内外近年来农业土壤中汞的生物地球化学行为,包括了土壤环境中汞的来源,汞的形态和生物有效性,汞在农业生态系统中的迁移和转化途径,影响汞对植物有效性的主要因子。同时讨论了汞对植物、动物生长发育的影响,特别强调了土壤中汞污染对食物中汞积累和分配的影响及通过食物链途径给人类健康带来的危害。最后提出了汞污染土壤的各种修复措施,展望了今后研究的方向。     

铜铬复合污染对有、无作物种植的土壤酶活性影响

用盆栽实验和室内分析相结合的方法,研究了Cu、Cr单一和复合污染对土壤酶活性的影响,旨在为土壤重金属复合污染的生物酶学评价提供参考依据。结果表明,在相同污染水平下,除Cr最低浓度（Cr5）处理对土壤过氧化氢酶有激活作用外,其余各浓度的Cu、Cr单一和复合污染均对供试的土壤脲酶、碱性磷酸酶、过氧化氢酶和硝酸还原酶活性产生抑制作用。4种酶相比较,Cu、Cr复合污染对过氧化氢酶活性抑制最小,而对土壤硝酸还原酶活性抑制最大。各处理有作物种植的土壤脲酶和碱性磷酸酶活性抑制率均大于相应的无作物种植处理,而土壤过氧化氢酶和硝酸还原酶的抑制率却小于无作物对照。有作物处理的4种供试酶活性抑制率与对应的无作物处理间均存在显著差异（P〈0.01）。无论是否有作物种植,Cu、Cr复合污染对土壤脲酶、碱性磷酸酶活性抑制率产生不同程度的协同作用,对土壤过氧化氢酶有一定的拮抗作用。无作物种植时,Cu、Cr复合污染对土壤的硝酸还原酶活性抑制率为协同作用,而有作物种植时则为拮抗作用。建议以土壤脲酶和碱性磷酸酶活性来共同表征Cu、Cr复合污染毒害作用的大小。     

吉林省西部氟病区苏打盐碱土氟的赋存形态及分布特征

为了研究吉林省西部氟病流行区农田土壤的氟形态及其分布特征,采用连续浸提法,对该区域内45个表层土壤和6个剖面土壤的氟含量进行了测定,并与土壤理化性质进行相关分析。结果表明,表层土壤全氟含量变化范围为200~450 mg/kg,平均值为266.17 mg/kg,低于全国土壤氟背景值和对照黑土,但是其生物有效性强,水溶态氟和交换态氟平均含量分别为13.73、8.49 mg/kg,均高于对照黑土。土壤剖面中,残余态氟和全氟含量呈40~60 cm0~20 cm20~40 cm;铁锰结合态氟分布较均匀;其他形态氟则随着土层加深呈降低趋势。交换态氟与其他形态氟间呈显著或极显著的正相关关系,为各形态氟相互转换的过渡形式。pH与水溶态氟、有机束缚态氟、铁锰结合态氟呈极显著或显著正相关,与交换态氟呈极显著负相关;碳酸钙、CEC分别与水溶态氟和交换态氟呈极显著正相关;另外,有效磷与交换态氟呈显著正相关;有机质与水溶态氟、铁锰结合态氟和有机束缚态氟呈显著或极显著正相关;游离氧化铁和游离氧化铝分别与交换态氟和铁锰结合态氟呈显著或极显著正相关。降低苏打盐碱土pH是降低氟生物有效性的首选方法。通过对以上土壤参数进行分析,为今后降低该区域土壤中氟的生物有效性提供技术支持。     

Effects of Chromium (VI) on Extractability and Plant Uptake of Fluorine in Agricultural Soils of Zhejiang Province, China

In view of combined chromium and fluorine pollution in soils ofcoastal areas of China, the interactions between chromium andfluorine in soil-crop systems were studied using chemical extraction and pot culture methods. Regression analyses of theexperimental results indicated that there were different correlation relationships between added chromium and extractedfluorine in the soils and the absorption of fluorine in rice andradish seedlings. Water-soluble and exchangeable fluorine inthe soils and the absorption of fluorine in rice seedlings decreased with increasing chromium addition, when soil fluorineconcentrations were low. When soil fluorine was high, water-soluble and exchangeable fluorine in the soils, and the absorption of fluorine by radish seedlings, increased with increasing chromium addition. It was preliminarily concludedthat chromium could not only induce fluorine deficiency, but also augment fluorine toxicity in soil-crop systems.     

种稻配施改良剂对苏打盐碱土-水-作物系统氟迁移的影响

为探讨化学改良剂对苏打盐碱土稻田生态系统中氟迁移的影响,采用盆栽试验,研究硫酸铝、脱硫石膏和有机复合改良剂作用下的土壤各形态氟含量变化,以及土壤氟向水体和地上部植株的迁移情况。结果表明,化学改良剂影响苏打盐碱土—水—作物系统中氟的迁移及生物有效性。种稻后各改良剂处理的土壤水溶态氟变化范围为8.33～20.90 mg/kg,与对照相比,均呈下降趋势,其中硫酸铝处理下降得最多,降低60.15%;可交换态氟和有机束缚态氟呈增加趋势,其中有机复合改良剂处理增加得最多,分别为79.54%和86.37%;种稻前后铁锰氧化物结合态氟变化较复杂,其中硫酸铝处理无显著变化,对照处理和有机复合改良剂处理分别增加19.05%和42.03%,而脱硫石膏处理下降22.79%;残余态氟和总氟含量呈下降趋势,其中有机复合改良剂处理的残余态氟降低得最多,为35.50%,硫酸铝处理的总氟降低得最少,为10.47%,其余处理降幅为12.50%～12.55%。在水稻种植过程中,土壤中氟向水中累积释放总量为对照>有机复合改良剂>脱硫石膏>硫酸铝,与对照相比,其他3个处理分别降低3.25%,5.13%和5.1...     

茶叶氟含量与茶园土壤特性的相关性及其影响因素

通过对青岛地区10个典型茶园中的茶叶氟含量和土壤水溶性氟、p H、交换性酸及交换性阳离子等的测定,分析了茶叶氟含量与土壤特性的相关性,并探讨了土壤水溶性氟和交换性酸的主要影响因素。结果表明,茶园土壤水溶性氟和交换性酸含量与茶叶氟含量呈显著正相关性(P0.05),是影响茶叶氟含量的关键因素。土壤交换性H+和交换性Na+与土壤水溶性氟含量呈显著正相关性(P0.05),是影响土壤水溶性氟含量的主要因素。土壤交换性Al3+与交换性酸呈极显著正相关性(P0.01),p H、交换性Ca2+、交换性盐基总量和盐基饱和度与交换性酸含量呈极显著负相关性(P0.01),是土壤交换性酸含量的主要影响因素。研究结果可为茶园土壤改良及降低茶叶氟含量的质量安全风险提供依据。     

河北献县表层土壤全氟空间变异性特征分析

为了对河北献县土壤改良及对地氟病的防治提供指导性建议,采用地理信息系统与地统计相结合的方法对研究区表层土壤全氟的空间变异特征进行了分析。结果表明:献县表层土壤全氟经对数转换后符合指数模型,全氟具有很强的空间相关性,说明其有明显的可迁性特点,受水文地质、地形等自然结构性因素影响较大而受人为因素影响较小;用Kriging内插法对未测区域全氟进行最优估计,并形成插值图,可更直观的反映出研究区内表层土壤全氟的空间变异特征。从整体上看献县表层土壤全氟含量呈现东南西三部含量高而北部偏低的分布特征,其分布特征受河流走向影响较大且远离河床处氟含量呈渐增趋势。     

茶园—土壤系统铝和氟的生物地球化学循环及其对土壤酸化的影响

黄棕壤植茶以后,土壤pH下降,土壤酸度随植茶年限的增长而增大,且上层土壤pH的减幅大于下层土壤。茶园土壤的酸化是与茶树对铝和氟的生物积聚、土壤交换性铝与铝络合物的增加以及土壤盐基的淋溶有关。茶树落叶中铝和氟的含量分别高达5836—6136 ppm和469—520ppm;茶树透冠水和土壤渗漏液中均有相当多的Al和F,茶园土壤系统中铝和氟的循环,不仅导致土壤Al³⁺及F^-的增多,还使表土的有机络合态铝以及土壤交换性复合体和土壤溶液中的氟铝络合物积聚。因此,土壤中铝和氟的积累、转化及其生物地球化学循环是茶园土壤酸化的主要原因。     

几种土壤氟吸附动力学研究

采用平衡法对我国几种土壤氟吸附的动力学过程进行了研究。结果表明,不同土壤氟吸附的动力学参数差异很大,黄壤的最大吸附量最高,棕壤最低,棕壤的平衡时间最短,石灰土的平衡时间最长。不同土壤的氟吸附动力学参数与土壤理化性质有很大相关性。供试土壤的氟吸附动力学过程用双常数方程和E lovich方程描述获得了良好的拟合效果。而一级动力学方程和二级动力学方程都不适合土壤氟吸附动力学过程的描述。不同土壤的k值和β值证明黄壤较其他土壤吸附速率大,对加入土壤中氟的缓冲性大。     

氟的土壤地球化学

介绍了土壤中氟的来源 ,氟的含量状况 ,氟的迁移、富积及分布规律和氟的反应机制、吸附特性及影响因素 .认为土壤是氟环境化学体系的枢纽     

生物质炭对茶园土壤水溶性氟吸附特性的影响

采用室内培养试验法对添加生物质炭的茶园土壤水溶性氟吸附特性进行了研究。结果表明,茶园土壤随生物质炭添加量增加对水溶性氟的吸附量和吸附率均逐渐降低,应用等温吸附Langmuir方程、Freundlich方程和Temkin方程均能够较好地描述其吸附规律,其中以Freundlich方程拟合曲线最佳。随生物质炭添加量的增加土壤氟净吸附量逐渐降低。各处理土壤的氟吸附动力学过程包含吸附快反应和慢反应阶段,平衡时间小于120 min区间为吸附量快速上升期,平衡时间达到1 440 min后0.25%和0.50%生物质炭添加量处理土壤基本达到平衡状态。从双常数方程、Elovich方程和一级动力学方程拟合方程计算得到的理论吸附量与试验实测吸附量之间的符合程度较高,可准确描述添加生物质炭土壤对水溶性氟的吸附过程。添加生物质炭使土壤p H值升高与茶园土壤对水溶性氟最大吸附量、吸附强度和净吸附量的降低密切相关。     

川西黄壤磷和氟在不同处理条件下的竞争吸附特征

本研究利用响应面模型分析不同比例生物质炭、初始p H、初始磷浓度以及初始氟浓度下川西黄壤磷和氟的竞争吸附特征,以为土壤氟固定和土壤施肥技术提供新思路。研究表明:在竞争作用下,不同处理条件对磷的吸附量影响大小顺序为:初始氟浓度pH初始磷浓度生物质炭比例;对氟的吸附量影响大小顺序为:初始氟浓度初始磷浓度pH生物质炭比例。考虑到各因素之间的交互作用,根据响应面模型得出在pH、生物质炭比例、初始磷浓度、初始氟浓度等因素的共同影响下的最优反应条件为:p H 5.0、生物质炭比例2.9%、初始磷浓度144.0 mg/kg、初始氟浓度178.8 mg/kg,在此条件下模型预测的磷、氟的吸附量分别为949.6 mg/kg、1 622.0 mg/kg。