白银市污灌区土壤-小麦系统镉赋存特征及其健康风险评价

为探明白银市有色冶炼污灌区土壤镉(Cd)形态、空间分布特征及小麦中Cd含量对人体健康的影响,采用连续分级提取法和地理信息系统(ArcGIS)空间插值方法,研究污灌区表层土壤和不同污染程度典型土壤剖面Cd赋存形态及其空间分布差异,阐明污灌区Cd在不同生育期春小麦不同器官中分布和富集特征,并利用健康风险模型计算Cd的健康风险水平并进行空间区划。结果表明,表层土壤Cd不同形态平均含量依次为碳酸盐结合态>可交换离子态>铁锰氧化物结合态>残渣态>有机结合态,占全量比例依次为碳酸盐结合态>残渣态>可交换离子态>铁锰氧化物结合态>有机结合态,其空间分布与Cd总量分布相似。Cd的五种形态均与pH呈显著负相关,与土壤有机质(SOM)呈显著正相关。除残渣态外,其他四种Cd形态和阳离子交换量(CEC)呈显著正相关。0～60 cm土壤剖面Cd形态以碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态为主,可交换离子态随污染程度降低而降低,残渣态随污染程度降低而增加。春小麦不同器官的Cd含量随春小麦生长总体表现为根>叶>茎>籽粒。Cd健康风险分布与土壤Cd总量、土壤可...     

污染水稻土中重金属的形态分布及其影响因素

通过BCR3步提取法研究了江西省贵溪铜冶炼厂污染区水稻土中重金属的形态分布。研究表明,废渣场渗滤液污染区域(渣场区)的污染较污水灌溉污染区(污灌区)严重,渣场区土壤中Cu、Pb、Cd的含量高于污灌区,而污灌区土壤Ni含量较高。在表层(0～20cm)水稻土中,Cu以可氧化态为主,Pb以可还原态和可氧化态为主,Cd以酸溶态为主,Ni以残渣态为主,不同重金属元素的有效态所占总量百分比大小顺序是Cd>Cu>Pb>Ni。土壤重金属不同形态之间也呈现一定的相关性,说明Cu与Pb、Cd、Ni之间具有同源性。土壤pH主要影响了污灌区中Cu的形态分布,以及渣场区土壤酸溶态Ni的分布。土壤有机质含量对各重金属形态分布的影响不明显。     

土壤中Cd高浓度污染背景下小麦幼苗富集Cd特征

为了研究土壤中高浓度Cd污染对小麦幼苗富集Cd的影响,取样分析了新乡市长期采用Ni-Cd电池生产废水灌溉的土壤和小麦幼苗中Cd含量。结果表明,污灌区土壤中Cd的含量为10.69～173.64 mg kg-1,平均含量为74.24 mg kg-1,是国家土壤环境二级标准的123.74倍。污灌区土壤Cd主要以有机结合态、碳酸盐结合态和可交换态存在,其生物有效性较高。小麦幼苗根部和茎叶部Cd含量显著高于对照样品,Cd在小麦幼苗分布规律是根部>茎叶部。由于小麦幼苗根和茎叶中Cd含量与土壤Cd含量和迁移性最强的可交换态含量呈极显著正相关(P<0.01),小麦子实中Cd大量富集超标,平均含量为2.55 mg kg-1,是国家食品卫生标准(GB 2715-2005)的25.5倍。     

不同种植作物对污灌区土壤铜形态的影响

为弄清在污灌区农田种植玉米、大豆、高粱、向日葵、菊花5种作物对土壤中铜形态的影响,采用Tessier五步连续提取法对种植前后不同形态铜含量进行测定。结果表明:种植5种作物后土壤可交换态铜的含量均有增加,玉米土壤增加率最高,达到25.67%;碳酸盐结合态铜、有机结合态铜含量大致都呈降低趋势,菊花土壤降低率最高,分别达到57.95%和58.6%;铁锰氧化物结合态铜的含量在种植玉米、大豆、向日葵后均有所增加,而种植高粱和菊花后有所降低;残留态铜的含量总体呈降低的趋势。在垂直深度上,可交换态铜的含量在不同土层均表现为增加,其中种植玉米后增加最明显;碳酸盐结合态铜和残留态铜在种植作物后均表现为降低,降低率随土层加深而增加;铁锰氧化物结合态铜和有机结合态铜的变化率在不同土层没有明显的规律性。     

施污土壤与污泥中Cu、Pb、Cd、Zn的形态分布

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。施污土壤和污泥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污水污泥和施污后的西红柿地土壤中Cu、Pb、Cd、Zn的形态分布状况。施用污泥堆肥10t hm-2后的土壤中Cu、Pb、Cd、Zn的全量与各种形态含量无明显增加,Cu、Pb、Zn含量远低于国家土壤环境质量标准。土壤中Cu的各种形态分布关系是:残渣态>可还原态=可氧化态>可交换态和弱酸溶解态,Cu在土壤中的存在是以最稳定的残渣态为主。堆肥污泥与干化污泥相比,残渣态Cu的比例明显增加。土壤中Pb的各种形态分布关系是以残渣态和可还原态为主,但可氧化态的分布比例最小。土壤中Cd的可交换态、可还原态和残渣态各占据相等的含量,但可氧化态Cd的含量几乎为零。Zn在土壤中的各种形态分布关系是:可交换态和弱酸溶解态>可氧化态>可还原态>残渣态,Zn在土壤中的存在是以最易迁移的可交换态和弱酸溶解态为主。这些金属元素在土壤中的相对稳定性顺序为:Cu>Pb>Cd>Zn。Zn在土壤中的移动性要远高于Cu。     

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。     

新乡市寺庄顶污灌区土壤中重金属的形态分布及生物有效性研究

对长期电池废水灌溉的新乡市寺庄顶污灌区和对照区土壤重金属进行取样分析,结果表明,对照区土壤中Cd,Ni,Zn,Cu和Cr含量都能达标,污灌区土壤中Cr含量能达标,Cd,Ni,Zn和Cu的含量超标,其平均含量分别为65.31,1 196.64,2 799.25,145.78 mg/kg,是国家土壤环境质量二级标准的108.85,19.94,9.33和1.46倍。形态分析结果表明,污灌区污染最严重的Cd主要以铁-锰氧化物结合态存在,所占比例平均为56.84%;Ni主要以铁-锰氧化物结合态和残余态存在,所占比例平均为37.44%和39.55%;Zn主要以残余态存在,所占比例平均为78.24%;Cu主要以有机结合态存在,所占比例平均为57.70%;Cr主要以有机结合态和残余态存在,所占比例平均为45.55%和34.18%。与对照相比,污灌降低了Cd,Ni,Zn,Cu和Cr残余态所占比例,提高了重金属迁移能力和生物有效性。在4种超标重金属中Cd可交换态所占比例最高,平均为24.54%,由于其生物有效性最高,Cd迁移能力和植物毒性最值得关注。     

一种准确测定土壤空气汞浓度的采样方法研究

自然源汞释放对全球大气汞的贡献和循环具有重要影响,地表过程释汞是大气汞重要的自然源,土壤空气汞浓度与大气汞浓度差决定着土壤/大气汞的交换通量。基于目前测定土壤空气中汞浓度的缺点,建立了一种新的测定土壤空气汞浓度的方法。本研究在南京六合循环农业生态区采集了水稻土壤剖面空气,并对样品总汞浓度进行了分析。利用本实验装置,真空泵在低流量下连续抽取土壤剖面空气并预富集于金管上,并结合冷原子荧光法(CVAFS)测定。实验结果显示方法检出限为0.023 ng m-3,水稻土壤空气汞浓度变化范围在6.0~18.9 ng m-3。平行实验装置在同时测定实验室大气和农田土壤空气汞浓度时,相对标准偏差(RSD)均小于15%,同时对比实验证明没有采集土壤表层大气。实验装置简单,野外操作方便,能准确和精确的测定水分不饱和土壤空气中汞浓度。     

冶炼厂污灌区土壤-水稻系统重金属积累特征的研究

冶炼厂对周围的农田土壤造成了污染,其中Cu的污染最严重,100m处的全量和提取态Cu分别是182.45mg/kg和81.91mg/kg,是对照的10.3倍和35倍。污灌区水稻各器官重金属Cu、Zn的分布规律:Cu为根>茎叶>籽粒;Zn为茎叶>根>籽粒,Zn在水稻体内的移动能力大于Cu,Cu主要累积在水稻的根部;水稻茎叶中Cu的浓度和土壤中Cu的浓度密切相关。     

土壤矿物对汞的吸持特性研究

吸附热力学与动力学试验研究结果表明 ,5种土壤矿物对Hg的吸附容量与吸附强度均表现为MnO2 >Fe2 O3 >膨润土 >高岭土 >CaCO3 。MnO2 对Hg吸附容量大且固持能力强 ,CaCO3 则与之相反。各土壤矿物结合汞的形态分布特征表明各土壤矿物结合汞在不同环境的稳定性及相应数量比例。挥发试验结果表明各土壤矿物结合汞的环境活性 (挥发活性 )大小受土壤矿物对Hg吸附容量与吸附强度制约 ,并与矿物结合汞的形态分布特征相关 ,水溶交换态和酸溶态比例越高则土壤矿物结合汞挥发活性越强 ,碱溶态和残渣态比例越高则土壤矿物结合汞挥发活性相应越弱     

三种有机物料对稻田土壤汞甲基化及水稻汞积累的影响

施用有机物料是水稻生产过程中提高产量的一条重要途径，明确有机物料的施用对糙米Hg积累的影响，对于Hg污染稻田的安全利用具有重要的指导意义。本研究采用盆栽实验，设置等量（3%，w/w）的油菜秸秆、猪粪和水稻秸秆生物炭，对比分析3种有机物料的施用对水稻产量及其对Hg在稻田系统的迁移转化的影响。结果表明，3种有机物料的施用均显著提高了水稻产量，但对土壤Hg甲基化和糙米Hg的积累影响则并不一致。油菜秸秆、猪粪和水稻秸秆生物炭处理下水稻产量分别提高17.6%、33.0%和39.9%。与相同水平土壤Hg处理相比，施用猪粪提高了土壤Hg的生物有效性，促进了土壤MeHg的生成，提高了糙米THg的富集系数，使糙米THg和MeHg的含量分别提高了34.5%和30.3%；施用油菜秸秆降低了土壤Hg的生物有效性，抑制了土壤Hg甲基化过程和水稻对Hg的富集，糙米THg和MeHg的含量分别降低了34.6%和36.2%；施用水稻秸秆生物炭降低了土壤Hg生物有效性和糙米THg的富集系数，糙米THg和MeHg的含量分别降低了46.9%和48.4%。因此，在Hg污染稻田中应慎重施用猪粪，可选择施用水稻秸秆生物炭和油菜秸秆，达到提高产量和阻控糙米Hg积累的双重效果。     

旱改水对砂姜黑土中锌含量的影响研究

本文用连续分级浸提法,研究了旱改水对砂姜黑土中锌的含量、赋存形态和有效性的影响。砂姜黑土中的锌绝大部分以残留态存在,晶态铁结合态约占１０％,其余形态锌一般小于＃％。这些形态锌可以分为三类;一类为土壤锌的强度因子,即代换态锌,另一类是土壤锌的容量因子,即有机态、无定形铁结合态的晶形铁结合态锌;第三类为残留态 有效态锌主要来自代换态。旱改水后,晶形铁结合态锌向有机态和无定形铁结合态锌转化,使得土壤中锌     

Distribution and Accumulation of Mercury Derived from Gold Mining in Marine Environment and Its Impact on Residents of Buyat Bay, North Sulawesi, Indonesia

Buyat Bay (BB), North Sulawesi, Indonesia, was a submarine tailings disposal (STD) site for an industrial gold mine that extracted mercury (Hg)-containing ores from 1996 to 2004. To evaluate the distribution and influence of such a Hg release into the environment, particularly into BB, we quantified the total mercury (THg) and methyl mercury (MeHg) in the surface sediments (beach, river estuary, and marine) and biota of the bay, as well as the scalp hair of residents in the adjacent community. A nearby body of water, Totok Bay, polluted by Hg from artisanal gold mining, and a reference area of the Bajo Coast (Bajo) free of any anthropogenic sources of Hg were also sampled. Both THg and MeHg were detected in all samples measured showed concentrations to be highest at the artisanal mining site, intermediate at the STD site and at their lowest in the control area. THg and MeHg concentrations in marine biota and human hair increased with trophic levels and were significantly higher at the STD site than among the controls. Besides examining the source and distribution of Hg, its accumulation in biota, and its potential impact on humans, we also studied the role of the mine management so as to provide a recommendation for future actions.     

石灰与生物炭配施对不同浓度镉污染土壤修复

通过室内培养试验,研究生物炭与石灰不同用量配施对镉污染土壤pH和镉赋存形态的影响。结果表明,生物炭与石灰配施能够明显提高污染土壤pH,且随着施入量的增加pH提升效果显著。随着石灰和生物炭配施用量的增加,土壤交换态镉降低比例逐渐增大。培养60天后,镉污染浓度为5mg/kg的土壤交换态镉含量同对照处理相比依次减少36.80%,49.12%和57.38%;而土壤镉污染浓度为20mg/kg的土壤交换态镉含量较对照相比分别降低29.27%,31.68%和39.03%。2个浓度中土壤碳酸盐结合态镉、铁锰氧化物结合态镉和有机结合态镉均有所增加,残渣态镉虽有所增加,但在不同浓度之间存在差异。总体来看,本试验用量条件下,石灰和生物炭配施对污染浓度为5mg/kg的土壤镉钝化效果优于污染浓度为20mg/kg的土壤。     

Biodegradation of Synthetic Dyes—A Review

The upper Great Egg Harbor River watershed in New Jersey’s Coastal Plain is urbanized but extensive freshwater wetlands are present downstream. In 2006–2007, studies to assess levels of total mercury (THg) found concentrations in unfiltered streamwater to range as high as 187 ng/L in urbanized areas. THg concentrations were <20 ng/L in streamwater in forested/wetlands areas where both THg and dissolved organic carbon concentrations tended to increase while pH and concentrations of dissolved oxygen and nitrate decreased with flushing of soils after rain. Most of the river’s flow comes from groundwater seepage; unfiltered groundwater samples contained up to 177 ng/L of THg in urban areas where there is a history of well water with THg that exceeds the drinking water standard (2,000 ng/L). THg concentrations were lower (<25 ng/L) in unfiltered groundwater from downstream wetland areas. In addition to higher THg concentrations (mostly particulate), concentrations of chloride were higher in streamwater and groundwater from urban areas than in those from downstream wetland areas. Methylmercury (MeHg) concentrations in unfiltered streamwater ranged from 0.17 ng/L at a forest/wetlands site to 2.94 ng/L at an urban site. The percentage of THg present as MeHg increased as the percentage of forest + wetlands increased, but also was high in some urban areas. MeHg was detected only in groundwater <1 m below the water/sediment interface. Atmospheric deposition is presumed to be the main source of Hg to the wetlands and also may be a source to groundwater, where wastewater inputs in urban areas are hypothesized to mobilize Hg deposited to soils.     

施氮和不同品种水稻对紫色水稻土钾素形态的影响

通过盆栽试验研究了施氮水平和不同品种水稻对四川盆地 3种典型紫色水稻土 5种钾形态的影响以及各种土壤钾形态对水稻钾素营养的贡献。结果表明 ,4个紫色水稻土供钾能力均属中下水平 ,全钾含量为 1.29%～2.62% ,其中矿物钾量平均占 96.82% ,速效钾和非交换性钾仅平均占 0.62%和 2.56% ,土壤供钾能力以中性紫色水稻土 石灰性紫色水稻土 酸性紫色水稻土。施氮 (N 0～ 150mg/kg)促进 4个紫色水稻土钾素的释放 ,提高水稻对非交换性钾和矿物钾的吸收利用 ,使矿物钾和非交换性钾的贡献占植株吸钾的 80.3% ,速效钾仅为 19.7%。中性紫色土供试 4个品种水稻的吸钾能力为开优 5号 汕优 63Ⅱ优 6078引佳 1号。施氮后4个品种水稻吸自非交换性钾和矿物钾量平均占植物吸钾量的 66.9% ,以施中氮 (N 150mg/kg)时植株吸钾量最高 ;而低氮或高氮水平都不利于植物对钾的吸收和土壤钾的释放     

Mercury Concentrations in Lake Sediments – Revisiting the Predictive Power of Catchment Morphometry and Organic Matter Composition

Lake sediments are a potential source of mercury (Hg) for aquatic biota. Here, we investigated the predictive power of (a) key parameters for lake catchment morphometry and (b) organic matter composition of sediments in an effort to account for observed variations of total (THg) and methyl (MeHg) mercury concentrations in lake sediments. Using regression models we demonstrate that the morphometric parameters lake depth as well as inclination of catchment soils and lake bottoms can significantly predict variations of THg concentrations, but not MeHg, at profundal lake sediments. Although THg and MeHg concentrations in sediments could not be predicted by specific organic matter sources, as elucidated by atomic C/N ratios, our data suggest that wetland-derived total organic carbon (TOC) contained less THg concentrations than TOC derived from mostly forested watersheds. However, TOC concentrations could significantly predict MeHg concentrations and the proportion of methylated Hg at all sediment stations. Finally, from an ecotoxicological point of view, we propose that concentrations of TOC at surface lake sediments, rather than parameters of catchment morphometry, may predict dietary sources of MeHg for benthic consumers and consequently perhaps for organisms at higher trophic levels.     

生物炭对红壤和褐土中镉形态的影响

【目的】重金属对环境危害的大小主要取决于其形态分布,尤其是生物有效态镉 (Cd) 的含量和存在比例。添加生物炭可以降低Cd超标土壤中生物有效态Cd的含量,本文研究了施用生物炭后红壤和褐土中Cd形态的变化及其与生物炭施用量的关系,以加深对生物炭修复Cd污染土壤机理的认识。【方法】选择红壤 (pH 5.21) 和褐土 (pH 7.75) 两类土壤进行了室内培养试验。将两个过2 mm筛的自然风干土壤各40 kg,分别装于20 L塑料盒中,加Cd(NO₃)₂溶液使土壤外源Cd含量达到5 mg/kg,保持70%田间最大持水量,于25℃条件下平衡两周;之后,在每1000 g土内,分别添加生物炭0、5、10、20 g,均匀混合后,室温培养50 d;在培养1、4、7、14、21、35、49 d时分别取样,测定土壤pH和有机碳含量,利用Tessier分级法测定土壤Cd形态。【结果】红壤pH随生物炭施用量的增加显著升高,培养14天后,生物炭施加量为2%时,土壤由酸性变为弱碱性,生物炭对褐土pH的提高作用不显著。红壤和褐土有机碳含量均随生物炭施用量的增加而升高。培养49天后,红壤可交换态Cd含量的降幅较大,降幅为0.31～0.82 mg/kg,且处理2%的可交换态Cd含量最低,为1.24 mg/kg,生物炭施用量2%的红壤碳酸盐结合态Cd含量最高,为1.06 mg/kg,施用生物炭的红壤碳酸盐结合态Cd和Fe、Mn氧化物结合态Cd所占比例增加了3.14%～14.21%、8.20%～23.96%,施用生物炭的褐土碳酸盐结合态Cd和Fe、Mn氧化物结合态Cd升高了0.94%～2.61%、0.80%～7.90%。褐土的土壤有机碳含量和生物炭施用量与土壤可交换态Cd呈极显著负相关关系,与土壤碳酸盐结合态Cd,土壤Fe、Mn氧化物结合态Cd和土壤有机结合态Cd呈极显著正相关关系;红壤pH、有机碳含量和生物炭施用量均与土壤可交换态Cd呈极显著负相关关系,与土壤其他四种形态Cd呈极显著正相关关系。但在红壤中土壤有机碳和生物炭施用量与各形态Cd的相关系数均大于在褐土中的相关系数。【结论】综合分析两种类型土壤中Cd形态的变化,发现生物炭对红壤的修复效果优于对褐土的修复效果,因此生物炭可以作为Cd污染的酸性土壤的一种修复改良材料。     

盆栽蔬菜土壤中汞的形态变化

以四九黄菜芯作为供试蔬菜,采用盆栽试验和连续化学萃取法-氢化物原子吸收光谱法,研究了种植蔬菜前后土壤Hg形态分布特点及蔬菜生长对Hg形态变化的影响.结果表明,外源Hg进入土壤后,在种植蔬菜前后的土壤中均主要以残渣态形式存在,蔬菜的生长明显影响土壤中的Hg存在形态.种植蔬菜后的土壤Hg形态变化表现为水溶态和腐植酸络合态明显减少,而强有机质结合态显著增加,随着外源Hg量的增加,土壤Hg形态由残渣态、强有机质结合态向交换态和碳酸盐铁锰氧化态转化,Hg的生物活性增强,蔬菜的生物量下降.除强有机质结合态和残渣态外,土壤中各形态Hg含量和总Hg量与蔬菜根、茎叶中Hg含量呈显著正相关.     

生物炭与沸石混施对不同污染土壤镉形态转化的影响

采用室内培养模拟了低(1.0 mg/kg)、高(10 mg/kg)镉污染的土壤,通过向镉污染土壤中添加0.4%,2%,10%的1∶1的生物炭和沸石的混合物,探究了生物炭及沸石混施对不同程度镉污染土壤的pH和镉形态变化的影响。结果表明:2种不同程度镉污染土壤的pH均较CK有所提高,且随钝化剂用量的增加而增大。随着培养时间的延长,低污染土壤pH呈现降低趋势,而高污染土壤pH先升高后降低最后趋于稳定。培养后期,低污染和高污染土壤在混合物添加量分别为2%和10%时有效态镉降低比例最大,降低比例分别为56.78%和27.33%。各处理土壤随生物炭和沸石混合物添加量的增加交换态镉降低比例逐渐增大,培养后期,低污染土壤的交换态镉较CK分别降低8.35%,13.81%,20.65%,高污染土壤的交换态镉较CK分别降低10.02%,22.34%,33.01%。各处理的钝化剂能够明显的降低交换态镉的含量,增加碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机结合态和残渣态镉的含量,低污染土壤的有机结合态明显高于高污染土壤。由此可见,生物炭与沸石混施能够降低土壤重金属的生物有效性,为农田土壤修复奠定了理论基础。