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。     

河道污染沉积物中Pb,Cd-有机物的植物修复作用

为治理城市排污河道沉积物中Pb、Cd-有机物复合污染,在对沉积物底泥合理疏浚的基础上,利用栽培试验研究了黑麦草对受污染河道底泥中复合污染的修复情况。试验结果表明,底泥中的重金属Pb,Cd都超过了世界土壤背景值,原泥中Pb主要以结合态形式存在,其中碳酸盐结合态最低,为15.70 mg/kg,铁锰结合态最多,为53.89 mg/kg,有机结合态居中,为37.02 mg/kg,其余均以残渣态形式存在,Pb总量高达296.64 mg/kg;而Cd总量为5.82 mg/kg,其余形态含量均未检测出。种植黑麦草后,植物地下部分Pb含量高达254.69 mg/kg,是地上部分的2.9倍;黑麦草地下部分的Cd含量为2.39 mg/kg,是地上部分的1.9倍。黑麦草改善了受污染底泥的颗粒特性,对修复重金属Pb,Cd-有机物污染效果良好。     

矿区周围农田土壤重金属铜锌铅污染及生物效应分析

为了解矿区周围土壤中主要重金属的污染状况和生物效应,通过野外调查和室内分析,对河南省某开采矿区周围农田土壤中重金属Cu、Zn、Pb进行了化学形态测定及其生物效应分析。结果表明,该矿区农田土壤重金属Zn的总量大于Cu和Pb。根据土壤环境质量三级标准(GB15618—1995),矿区开采活动并未造成这3种元素的明显污染。基于Tessier(1979)提出的5种化学形态：可交换态(EXC)、碳酸盐结合态(CAB)、铁锰氧化物结合态(FMO)、有机物结合态(OM)和残渣态(RES),土壤中各元素均以残渣态为主。依据可交换态和碳酸盐结合态二者所占总量的比例,Cu、Zn、Pb的生物可利用系数平均值分别为0.09、0.05和0.16,显示各元素生物可利用性的顺序是Pb>Cu>Zn;由可交换态所占总量的比例,得到Cu、Zn的迁移系数平均值分别为0.026和0.020,而Pb则高达0.083,表明各元素的迁移能力是Pb>Cu>Zn。并据此判断Pb的生物效应最大。     

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。     

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。     

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。     

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。     

Pb对赤子爱胜蚓的影响

通过急性毒性试验测定了不同培养条件下Pb对蚯蚓的毒害作用,并通过牛粪、砖红壤培养试验,测定了蚯蚓对Pb的忍耐性,及不同形态Pb对蚯蚓体重的影响。研究结果如下：蚯蚓在在液、沙、泥土和干牛粪中的急性半致死剂量（LD50）分别为354.41 mg/kg、360.95 mg/kg、1228.02 mg/kg和3894.62 mg/kg。蚯蚓在腐熟牛粪中对Pb有很好的忍耐性,当牛粪中Pb含量达到15000 mg/kg时蚯蚓依然能够生存。蚯蚓在Pb污染砖红壤生活60d后回收率和体重均有下降,在土壤Pb含量分别为400 mg/kg和444 mg/kg时蚯蚓的回收率和增长率下降最快,分别为0.6403和-0.4358。限制蚯蚓增长的程度大小Pb形态依次为：碳酸盐结合态>交换态>有机态>无定形氧化锰结合态>晶形氧化铁结合态>无定形氧化铁结合态>残渣态     

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。     

丛枝菌根真菌对旱稻根际Pb形态分布的影响

为了研究丛枝菌根真菌对旱稻根际土壤中重金属铅(Pb)化学赋存形态的影响,采用盆栽实验的方法,研究了不同Pb处理水平(0,300,600 mg/kg)下,接种丛枝菌根真菌(AMF) Glomus mosseae对旱稻(Oryzal Sativa L.)根际Pb形态分布的影响。结果表明,接种处理下,旱稻根系侵染率以及根外菌丝量随着土壤Pb含量增加而显著降低（P<0.05）。与未接种处理相比,接种处理显著提高Pb处理下根际pH;300 mg/kg Pb处理下,接种显著增加土壤球囊霉素含量,600 mg/kg Pb处理下,接种处理显著降低土壤球囊霉素含量（P<0.05）;在Pb处理下,与未接种处理相比,接种处理显著提高可交换态Pb含量,显著降低了碳酸盐结合态以及铁锰氧化物结合态Pb含量,却显著增加了土壤中有机质结合态Pb含量（P<0.05）。这说明接种丛枝菌根真菌可以改变旱稻根际土壤中Pb的形态分布。     

甘肃省平凉市土壤重金属潜在生态风险评价

为了揭示农田土壤中重金属元素潜在的污染特征,2004—2011年在甘肃省平凉市农田抽取黑垆土、黄绵土等6个土类147个土壤样点,检测As、Hg、Pb、Cr、Cd 5种重金属含量,并采用Hakanson潜在生态风险指数,研究了甘肃省平凉市农田土壤重金属污染程度及潜在的生态危害性。结果表明,As、Hg、Pb、Cr、Cd平均含量分别为9.96、0.038、32.16、65.98、0.119 mg/kg,变异系数分别为30.72%、93.94%、47.72%、28.36%、60.84%,潜在生态风险系数分别在3.09~18.04、3.85~323.88、1.19~30.90、0.46～3.22、3.96~100.85之间,6个土类农田风险指数在29.21~356.69之间。土壤重金属Hg、Cd分布不均匀,As、Pb、Cr分布相对均匀,农田土壤重金属有潜在生态风险,Hg、Cd构成的风险较大。     

滇中高山丘陵区土壤重金属来源及影响因素——以武定县为例

以武定县为例,探明土壤重金属的来源及影响因素,以期为高山丘陵区土壤重金属污染防治提供理论依据。笔者分析了武定县重金属含量和空间分布特征,运用多元统计分析方法,结合地质特征综合分析土壤重金属来源和影响因素。结果表明,表层土壤重金属的空间分布特征与深层土壤具一致性。除Cd、Pb、Zn外,表层与深层土壤重金属含量无显著差异。受区内断裂带控制,重金属主要富集在铁铜、铅锌多金属成矿带上。在垂向分布上,Cd受人为因素影响较大,Cr、Ni受自身理化性质的控制,As、Cu、Hg、Pb、Zn可能由地质背景控制。8种重金属均来源于成土母质,Cd、Pb、Zn受矿产开采的影响较大,Cr、Ni主要来源于成土母质,As、Cd、Cu、Hg、Pb、Zn来源于多金属成矿带高背景值成土母质与矿产开采的共同影响。不同土壤类型和土地利用类型中重金属含量不同,土壤重金属含量也与有机碳、铁锰氧化物、粘土矿物、养分元素、pH具有较显著的相关关系。     

冷水江锑矿区重金属污染林地土壤环境质量评价

为了锑矿区土壤生态修复、造林树种选择和快速恢复植被提供科学依据,采集了冷水江锑矿区受重金属污染的林地土壤样品,运用原子吸收分光光度法对土壤中6种重金属元素进行了测定,并对锑矿区受重金属污染的森林土壤环境质量进行了全面评价,结果表明：锑矿区三地点土壤中Sb、As、Pb、Hg、Cd、Zn含量有极显著差异。七里铺点土壤中以Sb、Hg、Cd、Zn含量最高,长龙界点土壤中以As含量最高,联盟点土壤中以Pb含量最高。随着土层厚度的增加,土壤中Sb、As、Pb、Hg、Cd、Zn含量呈递减的趋势。联盟点、长龙界点重金属污染的大小顺序是：Sb>Cd>Hg>As>Zn>Pb。七里铺点重金属污染的大小顺序是：Sb>Cd>Hg>Zn>As>Pb。依据内梅罗污染指数评价标准,冷水江锑矿区存在着严重的Sb、As、Cd、Hg和轻度的Zn、Pb复合污染。从不同土层重金属污染的内梅罗污染指数及重金属含量的分布特征分析,Sb、Hg在土壤中具有较大的迁移性,Zn具有中等的迁移性,而As、Pb、Cd则具有较小的迁移性。     

污泥在土地利用中的潜在生态风险评价

为评估污泥在土地利用中的潜在生态环境风险,笔者对比分析了污泥施用区和对照区土壤样品中As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn共7种重金属的含量,并采用地积累指数法和潜在生态危害指数法对污泥施用区重金属污染进行了分析和评价。研究结果表明：除Ni和Pb外,其他重金属平均含量较背景值均有所增加;污泥施用区重金属含量与对照区存在显著差异,但其平均值含量均在土壤环境质量II级范围内;从平均地积累指数来看,土壤环境总体上处于无污染状态;重金属元素的潜在生态危害指数除Cd外均处于低度污染,元素Cd有部分处于中度以上污染。可得出结论：潜在生态危害指数由于考虑外源重金属富集和不同重金属生物毒性系数的影响,其评价结果更加精确。     

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。     

郑州市郊农田土壤重金属污染评价

为了解郑州市郊农田土壤的重金属污染状况,通过野外调查和室内分析,对该区域农田（小麦田、蔬菜地、休闲地）土壤重金属Pb、Cu、Cr、Zn、Cd的含量进行总量检测。采用单因子污染指数法、内梅罗(N. L. Nemerow)综合污染指数法、潜在生态危害指数法对土壤重金属污染做出综合评价。结果表明,各元素单因子污染指数小于1,属于土壤未污染,按照单项污染指数进行排序,其大小顺序为：Cd>Zn>Cr>Cu>Pb;就小麦田、蔬菜地和休闲地而言,内梅罗综合污染指数均小于0.7,土壤处于清洁水平,污染等级为安全;用潜在生态危害指数法获得各元素的潜在生态危害系数和各样点的潜在生态危害指数,判断土壤重金属为低生态风险水平。总之,郑州市郊农田土壤环境质量良好。     

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。     

株洲霞湾港典型植物重金属分布状况研究

为了给重金属污染区域的植物恢复提供参考依据,采集了株洲市霞湾港14种典型植物及其土壤,研究了植物中重金属的分布、污染、迁移和积累规律,发现不同典型植物在重金属污染区域的生存特点,并采用潜在生态风险指数法,评价土壤重金属污染状况,根据富集系数和转移系数研究了植物中重金属的分布和转移规律。结果表明,多数土壤重金属元素含量都明显偏高,潜在生态危害依次为Eir(Cd)>Eir(Pb)>Eir(Cu)>Eir(Zn),其中以Cd污染最严重。植物根茎叶中的重金属含量因重金属元素的不同而不同,在根茎叶3个部位中,均是Zn的含量最高,其次是Pb。商陆、苦楝和葛藤对Cu、Cd、Pb、Zn的富集能力很强,可以作为治理此4种重金属污染土壤的富集植物;牛皮消和藜对Cu、Pb、Zn的治理能有一定效果;马兜铃和臭牡丹则能够作为Cd、Pb、Zn重金属污染生态治理的参考植物。