近海海水和表层沉积物重金属污染与生态风险评价——以海南新村港为例

为了评价近海海水和沉积物中重金属含量与分布,以海南陵水新村港为例,对新村港近海区域设置取样监测点,分析海水和表层沉积物中的重金属元素(Cd、Pb、As、Cu、Hg和Zn)含量,采用综合污染指数法和潜在生态风险指数法对海水和沉积物中的重金属污染程度与生态风险进行了评价。结果表明,海水中Cd、Pb、As、Cu和Zn的含量(μg/L)范围分别为0~0.58μg/L、0~3.85μg/L、0.6~4.15μg/L、0.55~4.7μg/L和0~48μg/L,年均含量分别为0.073μg/L、0.87μg/L、1.67μg/L、1.90μg/L和14.49μg/L,Hg未检出。表层沉积物Cu、Zn、Cd、Pb、As和Hg的年均含量分别为15.37 mg/kg、63.97 mg/kg、0.175 mg/kg、18.32 mg/kg、8.05 mg/kg和0.097 mg/kg。海水中综合污染指数小于1,海水未受到重金属的污染;沉积物综合污染指数大于10,呈现较高污染状况,主要是由海水养殖和船舶运输造成的。通过潜在生态风险指数评价表明,该海域表层沉积物中重金属对海洋生态系统的潜在生态风险属于中等水平,重金属的危害大小顺序是Hg﹥Cd﹥As﹥Cu﹥Pb﹥Zn。     

菜地土壤镉的表层淋洗-深层固化联合修复研究

为探究表层淋洗-深层固化联合修复技术对重庆郊区菜地土壤及蔬菜镉(Cd)污染的修复效果,采用大田试验,研究了酒石酸表层淋洗-HAP深层固化和水表层淋洗-HAP深层固化处理对莴笋产量、品质及Cd的吸收和土壤全Cd及有效Cd含量的影响,并与传统修复剂腐植酸和HAP进行比较。结果表明,酒石酸淋洗-HAP固化使莴笋茎叶中的Cd含量显著降低22.89%、莴笋产量显著提高16.89%,且对莴笋的品质有促进作用。同时,酒石酸淋洗-HAP固化处理使0~20cm表层土壤的全Cd含量降低30.71%,40~60cm深层土壤的全Cd含量增加51.57%,在两种表层淋洗-深层固化处理下,土壤中有效Cd含量均在0~20cm土层减少,20~40cm土层略微增加,40~60cm土层明显降低,在60~80cm土层与对照接近。莴笋茎叶和根部的Cd含量与土壤有效Cd呈显著正相关,与土壤有机质呈显著负相关。表层淋洗-深层固化联合修复能够在进行土壤Cd污染修复的同时实现蔬菜的安全生产,适宜向轻度污染的蔬菜基地推广使用。     

亚热带典型分散式养殖农区的环境污染特征研究

以我国亚热带丘陵区一个多年以生猪养殖业为主的农村环境为研究对象,通过监测地表水、地下水、土壤和蔬菜,综合评估养殖业对该地区环境污染的影响。结果表明:(1)地表水中氮磷污染严重,河水铵态氮和总磷的含量范围为4.89-18.20 mg/L和1.05-3.33 mg/L,受养殖废水直接排放的池塘水铵态氮和总磷最高分别为132.7、45.3 mg/L;地表水中铵态氮、总氮和总磷呈极显著正相关(p0.01);(2)地下水主要受硝态氮污染,含量在5.44-44.82 mg/L之间;(3)土壤主要受重金属Cd和Cu污染,耕层土壤中,菜地土的Cd和Cu超标率均为100%,水稻土中Cd的超标率达87.5%;(4)蔬菜样品中Cd、Pb、Zn、Ni含量范围分别为0.29-1.94 mg/kg、0.52-4.25 mg/kg、50.66-209.47 mg/kg、1.61-9.11 mg/kg,均超过国家蔬菜安全标准。因此,改善研究区的生态环境,妥善解决养殖废弃物污染问题已迫在眉睫。     

太湖地区典型水稻土土壤磷素径流流失及其吸持特征的研究

[目的]为控制农业非点源污染提供科学依据。[方法]在稻麦两熟种植制度下,研究了太湖地区爽水型、囊水型两种典型水稻土磷素地表径流流失状况和对磷的吸附特性。[结果]在常规施磷水平下,囊水型水稻土土壤磷素年径流流失量大于爽水型水稻土。2000~2001年度的地表径流磷流失量分别为603.26、79.5 g/(hm2.a),而在2001~2002年度时分别为1 148.91、350.3 g/(hm2.a)。爽水型水稻土表层土壤磷的最大吸附量(Qm)和最大缓冲容量(MBC)分别为769.23 mg/kg和130.00 L/kg,均高于囊水型水稻土的Qm(666.67 mg/kg)和MBC(66.00 L/kg)。囊水型水稻土的PSI值低于爽水型水稻土,二者的PSI值均小于30。[结论]囊水型水稻土磷素更易流失。     

不同修复措施对砷污染土壤处理效果及土壤理化性质的影响

通过稳定化处理、淋洗处理与生物修复处理砷污染土壤,探讨不同修复措施对土壤总砷水浸浓度、总砷酸浸浓度、容重、pH、质地、渗透系数与电导率的影响。结果表明:3种修复措施均对土壤总砷水浸与酸浸浓度产生显著影响,经稳定化处理、淋洗处理与生物修复处理的污染土壤总砷水浸均值由1.10 mg/L分别降低至0.05、0.48与0.92 mg/L;经稳定化处理、淋洗处理与生物修复处理的污染土壤总砷酸浸均值由4.35 mg/L分别降低至0.38、0.45与3.99 mg/L。稳定化处理显著提高了土壤容重、pH、电导率,显著降低土壤渗透率系数,并使土壤质地由壤土变为砂土;淋洗处理显著提高土壤渗透系数,显著降低土壤pH;生物修复处理显著提高土壤渗透系数。     

秸秆还田对稻田渗漏液DOC含量及土壤Cd活度的影响

通过盆栽试验,研究了秸秆还田对稻田渗漏液DOC含量及重金属污染土壤Cd溶出的影响.结果表明,秸秆还田增加了稻田渗漏液的DOC含量,提高了土壤Cd的活度.稻田渗漏水DOC的浓度随秸秆还田量的增加而增大.秸秆还田增加了Cd随稻田渗漏水的流失,使得稻田土壤Cd全量、有效态Cd量均随秸秆还田量的增加而降低,部分处理降低幅度达显著水平.本试验条件下由于较多的秸秆还田影响了水稻生长,使水稻植株Cd浓度、累积量均随秸秆还田量的增加呈先上升后下降的趋势.秸秆还田0.5％处理的水稻植株Cd浓度、累积量最高,分别为45.10 mg·kg-1、1 858.1 μg·pot-1.     

土壤重金属的醋酸淋洗效果及其对地下水的影响评估

为探究醋酸作为土壤化学淋洗剂去除重金属的效果和对环境的影响,采用土柱模拟耕层原位淋洗的方法,探究了0.8、1.0、1.5 mol·L^-13种浓度的醋酸对4种类型土壤中重金属的去除效果、迁移特性、形态变化,以及对土壤主要理化性质的影响。结果表明：醋酸淋洗对酸性和弱酸性污染土壤的重金属淋洗效果比较好,其中醋酸浓度在1.0 mol·L^-1以上时Cd的去除效果达到40%～60%,但对Pb、Cu、Zn的去除效果较差,各种醋酸浓度下去除率均低于20%。醋酸淋洗主要去除表层土壤中可交换态和可还原态的Cd,被淋洗的Cd在20～40 cm底土层部分截留。以1.0 mol·L^-1的醋酸淋洗土壤不会对土壤主要养分元素含量造成显著影响(P<0.05),但是淋出液Cd、Pb的浓度高于Ⅳ类地下水标准。因此,1.0 mol·L^-1为醋酸淋洗去除土壤Cd的较佳浓度,Cd含量低于0.6 mg·kg-1的轻微污染酸性土壤可望达标,但是淋出液中Cd、Pb存在污染地下水的风险,实践中应当与深层固定等配套技术联用。     

灌溉水-耕作土壤-化肥-作物生态系统中重金属镉的分布特征

以川中丘陵区内江市双桥乡为研究区域,调查分析镉(Cd)在研究区内灌溉水、水底泥、表层耕作土壤、剖面和当地常用化肥及不同作物根土、果实中的分布特征.结果表明,该地区灌溉水和水底泥中Cd含量分别符合国家农用灌溉水标准和农用污泥中污染物控制标准值(GB 4284-1984);表层耕作土壤和剖面各层中Cd平均含量均高于成都经济区土壤背景值44％,存在大面积污染风险;化肥中Cd元素平均值为1.81μg/g,高于国家土壤环境质量三级标准;作物根系土中平均Cd含量为0.410～0.439 μg/g,高于国家土壤环境质量二级标准,有一定累积;作物果实中Cd含量平均值则都小于国家土壤环境质量一级标准,生物富集系数排序CFCd花生＞CFCd柑橘＞CFCd水稻＞CFCd玉米;灌溉水对土壤Cd污染影响小,而化肥施用与研究区表层耕作土壤Cd污染存在密切联系,对作物中Cd不同程度累积有一定影响;作物根系土和果实对Cd的吸附与富集作用存在明显差异.     

螯合剂和鼠李糖脂联合淋洗污染土壤中Cd

采用pH为4.31的土壤,制备3种Cd浓度水平的模拟污染土壤,研究了螯合剂和鼠李糖脂对土壤中Cd的淋洗特征,探讨了乙二胺四乙酸二钠(EDTA)和鼠李糖脂联合淋洗土壤中Cd的形态变化。结果表明,在淋洗剂浓度为0.025 mol·L~(-1)、初始pH为7时,EDTA、乙二胺二琥珀酸(EDDS)和柠檬酸(CIT)淋洗分别在220、140、60 min达到平衡,EDTA的淋洗效果最好,其对0.38、0.69、0.93 mg·kg~(-1)Cd污染土壤的最大淋洗率分别达到93.16%、93.62%和94.09%;淋洗过程符合准二级动力学模型,淋洗速率常数表现为0.38 mg·kg~(-1)Cd污染土壤0.69 mg·kg~(-1)Cd污染土壤0.93 mg·kg~(-1)Cd污染土壤。当EDTA和鼠李糖脂(浓度均为0.025 mol·L~(-1))的体积比为1.5∶1时,3种土壤中Cd的淋溶率分别为85.45%、89.25%和93.88%,淋洗平衡时间为50 min。EDTA和鼠李糖脂联用能够有效淋洗污染土壤中的交换态、碳酸盐结合态和有机结合态Cd,可能的作用机制是EDTA的螯合作用和鼠李糖脂的胶束增溶作用产生的协同效应。     

鸭跖草对镉的耐性及富集特征

通过温室盆栽试验,研究鸭跖草(Commelina communis Linn.)对Cd的耐性和富集特征.结果表明,鸭跖草的根系生物量随着土壤Cd浓度的增加先增加后恢复正常,茎、叶、地上部生物量随着土壤Cd浓度的增加先增加然后下降最后恢复正常.鸭跖草各部位的干重在土壤Cd浓度为8 mg/kg时最大,在60 mg/kg时达到最低,在100 mg/kg时与未污染情况时相当.植物体内的Cd浓度和提取量随土壤中Cd浓度的增加,当土壤中Cd浓度为100 mg/kg时,鸭跖草根部、茎和叶的Cd浓度和提取量达到最大,分别为281、35、34 mg/kg,Cd提取量分别为98、30、30μg/株.研究结果表明,鸭跖草是Cd的耐性植物,可应用于Cd污染土壤的植物稳定技术或矿山废弃地的植被重建.     

改性膨润土钝化土壤Cd对不同水稻品种安全生产研究

[目的]在Cd污染土壤修复的同时,实现水稻的安全生产。[方法]以钙基膨润土为基本材料,通过特殊改性后制备了氨基磺酸改性膨润土与巯基化改性膨润土,不考虑离子浓度影响时两种修复材料对Cd的饱和吸附容量分别可达40.35、69.13 mg/g。通过盆栽试验种植不同品种水稻,探讨两种材料对Cd污染土壤的钝化效果。[结果]巯基化改性膨润土对Cd的钝化效果明显优于氨基磺酸改性膨润土。在Cd 10 mg/kg左右污染土壤上施加巯基化改性膨润土后,土壤中Cd的弱酸提取态含量降低了8.39%~16.22%,可还原态含量增加了9.91%~18.60%,有效地固定了土壤中的Cd,降低了Cd在土壤中的活性。供试的6个品种水稻糙米Cd含量在0.08~0.29mg/kg,分别比对照降低了82.37%、80.18%、84.85%、86.90%、90.95%、83.88%,其中有4个水稻品种糙米中Cd含量达到《食品安全国家标准》(GB2762-2012)。[结论]巯基改性膨润土对种植水稻的重金属污染土壤有着强大的修复能力,且可不间断农业生产。     

无患子皂苷水提液对Cd污染土壤的修复效果

【目的】使用无患子皂苷水提液对污染土壤中Cd进行淋洗,确定淋洗的最适条件,为修复Cd污染土壤提供参考依据。【方法】采用振荡淋洗方法,研究无患子皂苷水提液在不同浓度、pH、时间和淋洗次数下对污染土壤中Cd的淋洗效果,用BCR法分析其淋洗前后形态的变化。【结果】无患子皂苷浓度为35 g·L~(-1),pH=4.83,淋洗时间为240 min时,对土壤中Cd达到最优淋洗率为37.87%。降低pH和增加淋洗次数均可提高土壤中Cd的淋洗效果。Elovich方程(R~2=0.947)与准二级动力学模型(R~2=0.917)均可较优拟合无患子皂苷的淋洗过程。对比淋洗前后土壤中Cd的形态变化可知,土壤中酸可溶态与可还原态Cd含量减少明显,可氧化态与残渣态含量变化不大。【结论】无患子皂苷水提液可有效修复重金属Cd污染土壤。     

沼渣腐殖质对Cd污染土壤的淋洗效果及性质影响

针对湖南水稻田土壤Cd污染问题，用沼渣中提取的腐殖质作为土壤淋洗剂，研究沼渣腐殖质溶液对农田土壤中重金属Cd的淋洗效果。通过室内模拟试验，采用振荡淋洗方式研究沼渣腐殖质溶液对不同含量Cd污染土壤中Cd去除效果和土壤性质的影响，并对淋洗过程中的土壤重金属含量进行动力学分析，最后初步探讨沼渣腐殖质溶液淋洗去除土壤中Cd的机理。结果表明：当液土比为4∶1(质量比),淋洗时间为120 min时，沼渣腐殖质溶液淋洗低含量和高含量Cd污染土壤对土壤中Cd去除率分别为57.73%和54.66%。沼渣腐殖质淋洗土壤的过程为非均相扩散过程。淋洗后土壤中可提取态Cd去除效果明显，同时有机质、氮、磷、钾等营养元素含量有所提高，酶活性先下降后上升。与淋洗前土壤上种植的水稻相比，淋洗后2种土壤上水稻种子发芽率以及幼苗株高、鲜质量和干质量都有所提高。沼渣腐殖质溶液淋洗Cd污染土壤可破坏土壤中的O-Cd键。说明沼渣腐殖质在Cd污染农田修复和Cd污染工业场地修复领域具有一定的应用潜力。     

苏南地区土壤和水稻子粒镉污染现状评价

为明确苏南地区Cd的污染状况,于2005年10月开展了对该地区水稻土及水稻子粒样品Cd的污染调查研究.结果表明,在被调查的174个土壤样品中,Cd含量范围为0.06～0.60mg·kg-1,平均值和中间值分别为0.18μg·kg-1和0.16μg·kg-1,有9个土壤样品Cd含量超过中国土壤环境质量Ⅱ级标准,占总样品数的5.17%;而稻米Cd含量范围为0～121μg·kg-1,平均值和中间值分别为25 μg·kg-1和17μg·kg-1,未发现超标样品.DTPA、KNO3和CaCl2提取态土壤Cd含量与土壤Cd总量间均成正相关,与土壤pH成负相关.但土壤Cd总量与水稻子粒中Cd含量间无显著相关性.从结果来看,苏南地区的水稻田整体上尚未受到Cd的污染.     

陕西关中地区5个小冶炼厂周边农田土壤重金属污染特征研究

【目的】研究陕西关中地区5个小冶炼厂周边农田土壤的重金属污染状况。【方法】采集关中地区5个冶炼厂(S1~S5)周边农田土壤样品,测定重金属Cd、Cr、Cu、Pb含量,分别采用单因子污染指数法和污染负荷指数法对各土壤样品重金属污染程度进行评价,并依据评价结果在田块尺度层面使用地统计学软件对S3冶炼厂周边农田土壤的重金属污染特征进行分析。【结果】关中地区5个小冶炼厂S1~S5周边农田土壤Cd的含量分别为0.74~4.04,0.12~1.36,1.95~32.90,0.21~0.69,0.44~0.70 mg/kg;Cu含量分别为25.7~38.6,21.4~34.3,29.0~59.9,25.1~43.4,32.9~40.9mg/kg;Pb含量分别为16.0~35.5,11.6~33.4,40.1~78.4,14.1~21.3,32.2~89.1mg/kg;Cr含量分别为26.8~47.1,29.5~52.0,29.8~51.2,26.1~48.1,23.4~39.3mg/kg。单因子污染指数法评价结果表明,冶炼厂S3和S1周边农田土壤Cd环境质量指数(Pi)分别为17.8,3.48,处于超标水平;冶炼厂S2、S4和S5Cd的Pi分别为1.00-,0.73和0.93,均为尚清洁等级;Cr、Cu、Pb元素的Pi均小于0.7,为清洁等级。污染负荷指数法评价结果表明,冶炼厂S1~S5周边农田土壤重金属污染负荷指数分别为2.111,1.486,4.373,1.310和2.039,对应的污染等级分别为强、中等、极强、中等和强。对冶炼厂S3周边农田土壤重金属污染的地统计学研究结果表明,在水平面上距离污染源越近,土壤重金属含量越高;剖面中表层土壤重金属含量越高,下层土壤受到重金属污染的范围越大。【结论】陕西关中地区5个小冶炼厂周边农田土壤中Cd、Pb、Cu均有不同程度富集,且重金属在表层土壤的富集导致深层土壤污染风险加大,关中地区小冶炼厂周边农田重金属污染问题应引起重视。     

皂苷和小分子有机酸对污染土娄土中Cd的淋洗效果

【目的】使用生物表面活性剂(皂苷)、小分子有机酸(柠檬酸、苹果酸和草酸)对污染土娄土中的Cd进行淋洗,寻求各淋洗剂对污染土娄土Cd淋洗的最适条件,为强化植物修复重金属污染土壤提供参考依据。【方法】采用振荡淋洗批处理方法,研究皂苷、柠檬酸、苹果酸和草酸淋洗剂在不同时间、pH、浓度、淋洗次数、复合比条件下对污染土娄土中Cd的淋洗效果,用Sposito浸提法提取淋洗前后污染土娄土中的Cd,并分析其形态的变化。【结果】(1)0.01mol/L草酸对污染土娄土中Cd无淋洗作用;其他淋洗剂对污染土娄土中Cd淋洗的最适条件为:淋洗时间240 min,pH5.0,苹果酸、柠檬酸、皂苷淋洗的最适浓度分别为0.50,0.150,0.200 mol/L,对应最大的Cd淋洗百分率分别为39.86%,45.81%和17.4%;增加淋洗次数,可明显提高淋洗百分率。(2)皂苷与低浓度柠檬酸、苹果酸复配对污染土娄土中Cd的淋洗具有促进作用,当其物质的量之比分别为10∶3和4∶3时,对污染土娄土中Cd的复合淋洗效果最佳,Cd的淋洗百分率最大,分别可达37.09%,32.32%。(3)增加淋洗次数时,皂苷、柠檬酸、苹果酸促进了污染土娄土中各形态Cd的转变,土壤中碳酸盐结合态、有机结合态、硫化物残渣态Cd明显减少。【结论】皂苷、柠檬酸、苹果酸可用于强化植物修复重金属Cd污染土壤。     

四种材料对灌溉水中镉净化性能的比较

基于前期筛选的4种材料——石灰石、沸石、赤泥粒和油菜秸秆,通过设计等温吸附实验和动态模拟实验,探讨了材料对灌溉水中Cd的快速吸附能力,应用Langmuir、Freundlich和Tempkin方程及BDST(Bed depth service time)模型分别对材料Cd等温吸附和动态吸附性能进行表征,旨在为材料进一步应用提供理论基础。结果显示,4种材料对Cd有不同吸附能力,平衡液Cd浓度10μg·L~(-1)时,材料Cd等温吸附量Qv(EC=0.79 m S·cm~(-1))依次为石灰石175.7 g·m~(-3)沸石46.2 g·m~(-3)赤泥粒20.7 g·m~(-3)油菜秸秆3.7g·m~(-3);对Cd动态吸附量N0为赤泥粒1776 g·m~(-3)石灰石1767 g·m~(-3)沸石1704 g·m~(-3)油菜秸秆837 g·m~(-3)。材料对Cd吸附过程中提升溶液pH的能力表现为赤泥粒石灰石和沸石油菜秸秆。溶液离子强度对石灰石和沸石对Cd吸附有显著影响,并且随平衡液Cd浓度增加影响扩大,但是对油菜秸秆、赤泥粒对Cd吸附的影响较小。油菜秸秆对水中Cd吸附亲和力很强,但饱和吸附容量较低,吸附效率随净化时间延长衰减较明显。     

小麦秸秆生物炭对小白菜中铅累积含量的影响

考察了240℃热解小麦秸秆制备的生物炭对铅离子的吸附性能及对土壤中铅离子的固定效应。结果表明,小麦秸秆生物炭对铅离子以化学吸附为主要过程,298.15K和323.15K下的平衡吸附量分别为45.02 mg/g和51.05 mg/g;通过小白菜种植实验,生物炭在土壤中添加量大于1%时,小白菜含铅量小于0.082mg/kg,且小白菜中铅含量随着生物炭用量的增加而减少,为解决铅离子污染的土壤问题提供了基础数据。     

新型土壤改良剂对水稻吸收累积Cd、Pb的影响初探

在盆栽条件下研究了一种新型土壤改良剂(商品名:农大夫-地保2号,又名土壤还原素)对两种污染土壤(潮泥田和红黄泥)水稻吸收累积Cd、Pb的影响.结果表明,施用土壤改良剂能显著提高潮泥田和红黄泥的土壤pH值,降低土壤有效态Cd、Pb及水稻糙米Cd、Pb含量.当土壤改良剂施用量达到8 g/kg时,两种土壤的pH值均显著高于对照(H-0).当土壤改良剂施用量达到4 g/kg时,潮泥田土壤有效态Cd含量低于对照30.8%(P＜0.05);当其施用量增至8 g/kg时,土壤有效态Pb含量比对照降低21.9%(P＜0.05),同时水稻糙米Cd、Pb含量比对照降低18.4%(P＜0.05)和20.3%(P＜0.05).当土壤改良剂施用量达到8 g/kg时,红黄泥土壤有效态Cd、Pb分别低于对照30.7%(P＜0.05)和24.4%(P＜0.05),而其水稻糙米Cd、Pb含量在土壤改良剂施用量为4 g/kg时降幅达22.8%(P＜0.05)和24.2%(P＜0.05).综合分析认为,施土壤改良剂能显著降低污染土壤上水稻糙米的Cd、Pb累积,其效果与土壤改良剂用量、土壤pH值及土壤Cd、Pb含量有关,可能对酸性土壤更有效.     

秸秆移除对降低土壤镉含量的效果有限

秸秆移除是重金属中低污染农田安全生产广泛采用的措施之一,其目的是通过移除积累在秸秆中的重金属,逐步降低土壤重金属含量。本文通过对文献报道的数据进行模拟计算,以评估水稻秸秆移除对降低土壤镉(Cd)含量的效果。基于田间试验数据,水稻秸秆Cd含量与土壤Cd含量呈显著的线性关系。根据回归方程和秸秆平均生物量估算,在土壤总Cd含量为0.5～5.0mg·kg~(-1)范围内,单季水稻秸秆可移除的Cd占耕层土壤Cd总量的0.23%～0.37%(平均值为0.27%),秸秆和籽粒Cd总移除率的平均值大约为0.30%。研究表明,水稻秸秆移除对降低耕层土壤Cd含量效果非常有限。