贵州水城煤矸石风化土壤-农作物系统中汞分布规律研究

通过冷原子荧光方法测定了贵州水城汪家寨煤矿和那罗煤矿不同年限的煤矸石风化土壤及农作物中总Hg含量和甲基汞含量,并采用BCR连续提取法分析了煤矸石风化土壤中汞的不同赋存形态,系统地对此矿区煤矸石风化土壤-农作物系统中汞的分布规律及其环境效应进行了研究.结果表明,煤矸石风化土壤样中汞含量范围在0.07～1.06 mg·kg-1之间,和pH值存在显著负相关关系(r=-0.68,P<0.01).风化年限较长的煤矸石土壤汞浓度接近对照点自然土壤汞含量,而在风化年限较短的煤矸石风化土壤中,大部分样品汞浓度超过了国家Ⅱ类土壤环境标准,不宜在上面种植食用的农作物.煤矸石风化土壤中甲基汞含量在0.52～2.68μg·kg-1之间,和总汞存在显著正相关关系(r=-0.65,P<0.05).煤矸石风化土壤中汞主要以有机硫化态和残渣态存在,风化年限较短的煤矸石山土壤中酸交换态汞浓度及比例都明显高于老煤矸石山.虽然汪家寨煤矿风化年限较短的煤矸石山土壤存在着较高的汞含量,但其上种植的马铃薯、玉米、菜豆的汞含量均没有超过国家标准食品中Hg限量值,然而高于风化年限较长的煤矸石山中同类植株的汞含量.     

农田土壤中铅的形态研究及安全风险评价

研究了农田区域中铅矿区土壤中铅的存在形态,发现铅在土壤中的存在形态按含量大小依次为:残渣态、有机结合态、铁锰氧化物结合态、碳酸盐态、交换态、水溶态.其中,40％以上的铅存在形态具有生物有效性,铅的污染指数远大于1.通过矿区种植卷心菜和茼蒿研究了矿区蔬菜的安全性,结果表明,随着离矿区距离越远,土壤和蔬菜中的铅含量都呈下降趋势,且蔬菜中的铅含量与土壤中的铅浓度呈正相关.蔬菜根的铅含量远高于叶的铅含量,茼蒿较卷心菜高,同时,叶、根的富集系数也相差较大,结果证明,在矿区1 km范围内农田种植的两种蔬菜均不适合食用.     

规模化猪场废水污灌农田的土壤Zn和Cu空间变异分析

为了解长期施用猪场废水对农田土壤Zn和Cu的影响,应用GIS结合地统计学方法对河北省京安猪场区域农田的清洁区和灌溉8年猪场废水的污灌区耕层(0～20 cm)共52个土壤样品的Zn和Cu的全量和有效态含量的空间结构和分布特征进行了分析.结果表明,Zn和Cu的全量和有效态量受随机性和结构性影响,其中,有效Zn和全Cu以随机性影响为主,全Zn和有效Cu受结构性影响为主.Zn和Cu有效态含量分别与全量正相关,与全氮、有效氮、全磷和有效磷正相关,与pH负相关,与有机质相关不明显.从空间分布来看,Zn和Cu全量和有效态含量主要为果园＞污灌地＞机井地＞林地和苜蓿地.根据背景调查、变异函数分析、Kriging内插图分析和不同采样区Zn和Cu含量统计分析,影响整个研究区土壤Zn和Cu分布的主要随机性因素为猪场废水的应用,长期灌溉猪场废水会带来土壤Zn和Cu积累,以及Zn和Cu有效态含量的增加.     

煤矸石中几种重金属元素含量及形态变化

对抚顺西露天矿煤矸石山表层煤矸石进行多点取样,分析测定了矸石山表层煤矸石重金属Cd,Pb,Ni,Zn,Cr,Cu的含量及其形态特征。结果表明,煤矸石中Cd,Ni,Cu元素高出抚顺地区土壤环境背景值,其中Cd,Ni超出土壤环境质量2级标准。煤矸石重金属元素存在形态的分布规律总体与元素含量具有一致的变化规律,元素Cd,Pb,Ni,Zn,Cr,Cu的赋存形态普遍以残渣态、可还原态为主,可氧化态次之,弱酸可提取态比例最低。     

萝卜对土壤中全氟辛酸赋存形态影响及吸收特征

为探讨植物种植对土壤中全氟辛酸（Perfluorooctanoic acid,PFOA）赋存形态影响及吸收特征,以根系发达的萝卜为代表性植物,通过盆栽试验,探究了不同浓度PFOA污染土壤中萝卜的生长、对PFOA的吸收利用及土壤中PFOA形态分布的变化。结果表明：萝卜的种植会显著改变土壤中PFOA的赋存形态,且存在浓度差异。与无种植组相比,种植萝卜显著提高了低浓度土壤中的PFOA有机结合态比例（12%）、降低了残渣态比例（10.5%）;显著降低了高浓度土壤中PFOA的可脱附态比例（4.9%）。萝卜可从土壤中富集PFOA,且地上部（茎、叶）富集能力显著高于地下部。低浓度（0.2 mg·kg^-1）PFOA暴露显著降低萝卜生物量,但高浓度（5 mg·kg^-1）并未对生物量产生显著影响。研究表明,萝卜种植可以改变污染土壤中PFOA的形态分布,进而影响PFOA对人类健康及环境的潜在风险。     

土壤外源铜形态的动态变化：5年定位试验

土壤铜污染的危害性不仅取决于总量,还与其在土壤中的形态有关。选用未受污染的粘质壤土,设置对照(32mg·kg-1)、200、400mg·kg-1铜处理模拟土壤铜污染,进行持续5年(2006—2010年)的稻/麦轮作土培试验。参照Tessier的方法测定小麦和水稻成熟期土壤中不同形态铜含量,研究耕作层土壤中各种形态铜含量的动态变化。结果表明:(1)试验期内清洁土壤中总铜以及可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机物结合态、残渣态铜含量变化均很小,铜处理使上述参数均大幅增加。(2)污染土壤各形态铜含量随时间推移而变化,其中可交换态浓度持续下降最为显著,5年分别累计下降66%(200mg·kg-1)、67%(400mg·kg-1)。(3)土壤处于旱作条件有利于碳酸盐结合态和有机物结合态铜向铁锰氧化物结合态转化,淹水条件下转化方向相反。(4)铜处理改变了土壤中铜元素的形态分布,清洁土壤主要以残渣态存在(平均占57%),污染土壤中碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态铜所占的比例明显增加(合计平均占58%)。本研究表明,外源铜进入土壤后,易被植物吸收利用的可交换态浓度持续大幅降低,其他形态则因不同年度和不同耕作方式而相互转化。     

晋城市煤矿区农田土壤重金属评价与来源分析

通过野外采样和室内分析,对山西省晋城市煤矿区周边农田土壤中Cd,Cu,Zn,Pb,Cr这5种重金属含量进行测定,并利用地累积指数评价污染等级,利用相关分析及主因子分析法进行主要来源分析。结果表明,晋城市煤矿区周边农田中的土壤重金属含量除Cu和山西省背景值相近之外,Cd,Zn,Pb,Cr分别是山西省背景值的1.5,1.2,1.7,1.5倍。地累积指数评价表明,凤凰山矿周边土壤重金属地累积指数大小排序为PbCrCdZnCu,其中,Pb和Cr属于轻度污染;王台铺矿周边土壤重金属地累积指数大小排序为PbCdCrZnCu,其中,Pb,Cr和Cd属于轻度污染。因子分析表明,Zn,Cu主要来源于土壤母质;Cd,Cr,Pb含量与煤矿区的人类采矿活动关系密切。     

电镀废水污染水稻田土壤中重金属的形态分析

通过连续提取法对电镀废水污染区和对照区水稻田土壤中重金属元素Cu、Cr、Ni、Pb和Mn的形态进行了分析研究。结果显示,污染区土壤中多种形态的Cu、Cr和Ni含量都显著高于对照区,尤其以它们的有机结合态的差异最为显著。在污染区土壤中,有机结合态的Cu、Cr和Ni分别占总量的28.0%、58.2%和17.4%,而对照区土壤有机结合态的Cu、Cr和Ni分别仅为总量的9.6%、35.2%和9.2%。污染区较对照区土壤中Mn的总量虽无显著差异,但可交换态Mn的含量显著增加。污染区与对照区土壤中Pb的交换态、碳酸盐结合态和Fe-Mn氧化物结合态均无显著差异。电镀废水的污染使得水稻田土壤中Cu、Cr和Ni含量及其有效性显著升高,同时可导致Mn的化学形态发生改变,提高了Mn的移动性和生物有效性。     

酸化方式对土壤中铜的形态及生物有效性的影响

为了探明不同土壤酸化方式对土壤中Cu的形态及生物有效性的影响,采集了湖北黄棕壤和山东寿光潮土两种不同程度Cu污染土壤,采用直接酸化(硫酸、T1)、模拟施肥(硫酸铵酸化、T2)和模拟人工酸雨(T3)三种土壤酸化措施,研究不同酸化方式对土壤中Cu的形态变化及芥蓝对Cu吸收、转化的影响。试验结果表明:在两种土壤中,随着土壤酸化程度的加剧,芥蓝生物量均显著降低(P0.05),而茎叶中Cu含量显著增加;在潮土中芥蓝植株Cu浓度最大值是最小值的1.43倍,黄棕壤中则为1.50倍。随土壤酸化程度增加,土壤中0.1 mol-Mg Cl2可交换态Cu的含量显著增加:潮土中,随着p H降低,交换态铜含量最大增加10.7%,比对照增加了451.5%;黄棕壤中,随着p H降低,土壤中可交换态Cu含量从2.33%增加到12.07%,比对照增加了418.0%。芥蓝茎叶中Cu含量与土壤交换态Cu间呈极显著的正相关关系,相关系数达0.763以上;在两种土壤中,不同酸化措施的土壤中Cu有效态含量与土壤p H呈显著的线性负相关[lg(EXC)=-alg(p H)+b],线性方程的斜率在-0.314~-0.352之间,基于方程斜率可知,在降低相同p H值条件下,各酸化措施对土壤中Cu的活化顺序为T3T2T1,由此可以推断,降低相同p H值条件下,由酸雨导致的土壤中重金属的活化程度大于施肥和工业废水的酸化作用。     

煤矿污水废渣对土壤的危害及治理

采集了煤矿周围15~60 m的土壤样品,对其重金属和营养成分含量进行了分析。结果表明：煤矿周围土壤已遭受重金属污染,土壤酸化,土地生产力不断下降。并提出了防治措施。     

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。     

焦作矿区土壤对煤矸石中污染组分的吸附解吸试验

以焦作矿区煤矸石和土壤为研究对象,进行室内模拟淋滤实验,检测淋出液中SO2-4、Cl-、总硬度、Cr、Pb、Zn、Mn、Cu、Cd等污染组分的含量以及pH、电导率,分析研究煤矸石在淋滤作用下污染组分的溶出规律以及土壤对污染组分的吸附解吸.结果表明,焦作矿区煤矸石淋出液呈中性偏弱碱性,SO2-4总硬度、Zn、Mn等组分已经出现超标,Cr、Pb 、Cu、Cd则未检出;在淋滤实验前期,风化煤矸石淋出液中的污染组分含量要高于新鲜煤矸石淋出液中的含量,土壤对污染组分有很大的吸附能力,约50%的污染组分被吸附;随着淋滤的进行,煤矸石中污染组分随水淋出的含量迅速下降并逐渐稳定下来,此时由于低浓度淋滤液进入土壤,使土壤中发生了污染组分的解吸,导致淋滤液中污染组分含量升高;土壤对污染组分的吸附解析与pH值、土壤组成类型、土壤中污染物含量、土壤的吸附容量、煤矸石淋出液中污染物浓度等有关.     

污泥和粉煤灰覆盖煤矸石山防治污染的模拟试验研究

采用3个柱淋溶模拟试验,研究污泥和粉煤灰覆盖煤矸石降低酸性排水污染的效果。试验结果表明:污泥和粉煤灰覆盖煤矸石后其淋溶液pH值由2.0升至7.5左右,Eh值分别降低到50、200 mV以下,EC值均降低到2.0 mS·cm-1,重金属镉、铜、铅、镍和锌的浓度降到0.002 mg·L-1以下,硫酸盐和铁的污染得到有效控制。这主要因为污泥和粉煤灰的碱性、吸附作用及其中硫酸盐还原菌的作用促进了Fe等氢氧化物沉淀和多种重金属硫化物及碳酸盐的沉淀固定,pH值呈中性或微碱性能够阻止嗜酸硫氧化细菌对黄铁矿的微生物催化氧化。污泥和粉煤灰覆盖煤矸石可以明显地抑制煤矸石中硫化物氧化产生的酸和重金属污染,其中污泥覆盖5 cm的修复效果更好。     

酸性土壤铝毒害研究进展与展望

铝是地壳中含量最丰富的金属元素，一般以无毒的固定态形式存在。随着土壤酸化加剧，铝毒害逐渐成为影响世界各地酸性土壤中作物生长的主要限制因素。本文聚焦于酸性土壤中各形态铝，围绕土壤中铝的来源和分类、各形态铝转化及酸性土壤中铝对植物的影响展开介绍，并展望了未来相关研究的发展方向，包括统一铝形态分类体系，统一铝毒害评价指标，规范各形态铝分离与检测方法，进一步建立酸性土壤铝毒害评价体系，最终推动国家农用地、建设用地等土壤铝污染风险管控标准的制定，以期为酸性土壤铝毒害带来的农业、生态、社会问题的解决提供依据。     

焦作市朱村矿蔬菜及土壤中重金属污染分析

通过对焦作市朱村矿区矸石山周围种植的大白菜、菠菜、胡萝卜、白萝卜及蒜苗5种蔬菜和相应土壤中Cu、Cr、Pb、Zn的含量及其污染状况进行的分析表明,该矿区土壤不同程度地受到这4种重金属的污染,平均含量依次为Zn>Cr>Cu>Pb;测试的5种蔬菜,对各元素吸收量表现为Zn>Cu>Pb>Cr;蔬菜中Pb、Zn积累较Cu、Cr高,供试点中大部分蔬菜Pb、Zn含量超出了国家规定的蔬菜卫生标准,部分蔬菜中Cr也存在超标现象。     

焦作市朱村矿蔬菜及土壤中重金属污染分析

通过对焦作市朱村矿区矸石山周围种植的大白菜、菠菜、胡萝卜、白萝卜及蒜苗5种蔬菜和相应土壤中Cu、Cr、Pb、Zn的含量及其污染状况进行的分析表明,该矿区土壤不同程度地受到这4种重金属的污染,平均含量依次为Zn＞Cr＞Cu＞Pb;测试的5种蔬菜,对各元素吸收量表现为Zn＞Cu＞Pb＞Cr;蔬菜中Pb、Zn积累较Cu、Cr高,供试点中大部分蔬菜Pb、Zn含量超出了国家规定的蔬菜卫生标准,部分蔬菜中Cr也存在超标现象.     

煤矸石风化土壤中重金属的环境效应研究

对贵州水城矿务局周围煤矸石风化后形成的土壤进行了重金属含量、形态及分布特征以及重金属的植物可利用性的研究。结果表明,煤矸石风化形成的土壤中重金属Zn、Pb、Cd、Cu有明显积累,积累强度顺序为Cu>Cd>Zn>Pb,已经受到一定程度的污染;土壤中重金属的可交换态、碳酸盐态和有机态含量较低,多以铁锰氧化物和残渣态存在,受雨季影响,形态分布的季节变化也比较明显;植物可利用性高,实验植物吸收的重金属特别是Zn、Cd的量均已远远超过国家卫生标准。     

湖南土壤酸缓冲性能研究

选用湖南６个土类２６个土壤样品，测定其酸缓冲曲线和酸害容量，了解到土壤缓冲性能受成土母质、土壤类型、人类耕地作等影响，而施加碱性物质 显著提高土壤酸缓冲性能。     

煤矸石充填型重构土壤中重金属的生物迁移及分布特征

为了研究不同类型煤矸石充填型重构土壤中重金属的生物迁移及分布特征,以淮北芦岭矿细矸、粗矸和洗矸3种煤矸石及其复垦地玉米(Zea mays L.)为研究对象,测定了其Cu、Pb、Zn、Sn、Hg、Cd、Cr等重金属元素含量,分析了重金属元素在煤矸石和玉米不同器官中的分布特征。结果表明,复垦所用煤矸石重金属含量整体呈洗矸细矸粗矸;复垦地玉米不同器官对重金属元素的富集能力差异较大,果实富集能力弱于其他器官,叶对Cu、Pb、Zn和Cd等重金属元素的富集能力较强。此外,各器官重金属含量与煤矸石中重金属含量之间存在不同程度的相关性。