典型矿冶周边地区土壤重金属污染及有效性含量

对湖南长沙、株洲、衡阳、郴州等地区的典型矿冶污染土壤进行了采样分析与有效性含量提取,结果表明,土壤中重金属污染严重,矿区土壤主要污染元素为Pb、Zn、As、Cr、Cu,而冶炼业周边污染土壤中主要是Zn、Pb、Cr、As、Cu、Cd,其污染程度均远远高于国家环境质量二级标准;Pb、Cd和Zn污染主要来源于采矿、冶炼活动而As污染可能还与农业生产有关。不同浸提液对土壤中Pb、Zn、Cd、As、Cu有效性质量分数的提取能力(设其符号为u)依次为u(NH4NO3)>u(HCl)>u(CaCl2);而对有效性Cr,HCl提取量为最高;盐基离子,尤其是NH4、NO3效应和酸效应(H+)大大促+-进了土壤中重金属离子的环境危害行为。

长期施用有机肥对稻田土壤重金属含量及其有效性的影响

以湖南省7个稻田长期定位试验为基础，分析了无肥对照（CK）、化肥（NPK）、中量有机肥＋化肥（MOM）和高量有机肥＋化肥（HOM）4个处理下0～20cm土壤重金属Zn，Cu，Cd和Pb全量及其有效态含量的变化。结果表明：长期施用有机肥加大了稻田土壤受重金属污染的风险。仅施化肥对土壤Zn，Cu，Cd和Pb全量、有效态含量及活化率的影响均较小，而中、高量有机肥处理明显提高了土壤Zn，Cu，Cd的全量、有效态含量及活化率，只对土壤Pb的影响较小。且高量有机肥处理下其增幅最大，土壤Zn，Cu，CA全量分别比对照增加了6．1％，18．7％和8．3％，有效态含量分别比对照增加了87．3％，65．8％和41．4％，活化率分别比对照增加了77．5％，32．0％和29．8oA。有机肥的“激活”效应是导致土壤有效态重金属含量大幅提高的主要机制。各试验点土壤全Cd含量均大大超出了土壤环境质量二级标准（0．30mg／kg），表明各试验点稻田土壤都存在着不同程度的Cd污染问题。

水分及干燥过程对土壤重金属有效性的影响

土壤水分变化可显著改变土壤性质进而影响土壤重金属有效性。本试验通过测定土壤溶液和采用薄层凝胶梯度法(DGT)表征的Zn、Cd、Cu、Ni浓度,研究土壤含水量变化对重金属有效性的影响。结果表明,不同水分处理显著影响土壤溶液中可溶性有机碳(DOC)含量和土壤中重金属的有效性;随土壤水分降低DGT表征的Zn、Cd、Cu和Ni浓度和土壤溶液中Cu和Ni浓度呈下降趋势,且随干湿交替次数增加而降低;与长期风干土壤相比,经干湿交替后风干土壤重金属有效性降低或显著降低;与土壤溶液法相比,DGT法能反映水分变化对土壤固相金属缓冲补给能力的影响,能更好地表征土壤金属有效性的变化。在农业生产中可通过适当水分管理措施降低重金属的有效性,从而缓解重金属的毒害作用。

华北平原地区某铅冶炼厂附近土壤重金属有效性研究

为研究华北平原地区某铅冶炼厂对附近农田土壤和居民点内土壤重金属有效性的影响,在距离冶炼厂烟囱1000m和2500m处设置A1和A2两个采样断面(两断面间有一居民点),采取0～20cm土样,测定DTPA-Ni、Cu、Pb、Zn和Cd含量.结果表明,A1断面DTPA-Ni、Cu、Pb、Zn和Cd平均含量均低于A2断面.A1断面土壤DTPA-Pb和Cd变化范围分别为7.18～37.8和0.250～0.950mg·kg-1,平均值分别为25.2和0.580mg·kg-1;A2断面DTPA-Pb和Cd变化范围分别为14.7～133和0.280～2.35mg·kg-1,平均值分别为59.9和1.16mg·kg-1.所有样品的DTPA-Ni、Cu和Zn含量均小于5.5mg·kg-1.随着采样点距离冶炼厂烟囱距离的增加,土壤中DTPA-Ni、Cu、Pb、Zn和Cd含量呈非线性下降,可用幂方程(Ni、Cu和Pb)或对数方程(Zn和Cd)拟合.用Pb和Cd的拟合方程计算得到的研究区内居民点中心位置土壤DTPA-Pb和Cd含量分别为30.0和0.731mg·kg-1,高于地带性土壤背景值.DTPA-Ni、Cu、Pb、Zn和Cd的含量之间均存在极显著线性正相关关系(p<0.01).以上结果表明,冶炼厂造成研究区内土壤Pb和Cd有效性远高于正常水平,并导致Ni、Cu和Zn有效性有一定程度的升高,附近居民点内居民受到土壤高铅和高镉有效性的威胁;土壤铅和镉升高的范围达到距离冶炼厂烟囱2.8km以外区域.

用幼苗法指示污泥和土壤中重金属的植物有效性

利用小麦幼苗与黑麦幼苗研究了污泥和土壤中重金属的植物有效性,并对二者进行了比较．结果表明,在两种污灌区土壤、四种污泥以及一种污泥施用于两种清洁土壤中,黑麦和小麦测定的Ｃｄ,Ｐｂ,Ｃｕ,Ｚｎ,Ｎｉ五种重金属有效性的顺序,以及有效性大小的数量级上是一致的;除了在污泥中,二者的茎Ｐｂ,Ｎｉ及根Ｚｎ相关不显著,以及在土中施用污泥后,两种植物各部位相关不好外,在污泥及污泥施于赤红壤各处理中黑麦与小麦相关均为极显著．上述结果表明,应用小麦幼苗可以替代黑麦幼苗指示土壤中重金属的植物有效性,但同时也应考虑不同植物间的差异。

苏州河底泥重金属形态和生物有效性分析

为深入了解重金属污染物的毒理性和生物有效性，研究了苏州河7个不同断面底泥SEM／AVS的沿程分布及5种同步提取的重金属Cu、Zn、Pb、Cd、Ni的化学形态分布。结果表明，各采样点SEM／AVS比值均在0．17～079范围内，没有表现出很强的毒理性，但上游底泥重金属的生物有效性普遍低于下游河段；底泥中与挥发性硫化物结合较多的重金属有Ni、Zn，Cd却很少与挥发性硫化物结合；重金属Zn在SEM总量中所占的比例最大；Zn与SEM／AVS之间负相关性系数高达-0．61916，是影响底泥重金属生物有效性的重要影响因素，然后依次为Ni、Pb、Cu、Cd。藻类实验表明，苏州河的表层底泥（浮泥层）也没有表现出明显的生物毒性，且富含某些有利于藻类生长的营养物质。

生物炭对不同酸化水平稻田土壤性质和重金属Cu、Cd有效性影响

针对南方稻田土壤酸化严重,导致养分流失有毒重金属活化,严重影响稻米质量安全的重大现实问题。以水稻秸秆和谷壳等农业废弃物为原料制备生物炭(分别记为RSC和RHC),研究不同原料生物炭对酸化土壤改良及其对重金属有效性的影响。设置3个生物炭用量(0,20,50 g/kg,分别记为CK、C1、C2),4种土壤酸化水平(pH 4.01,4.25,4.33,4.58,分别记为L1、L2、L3、L4),生物炭与重金属污染土壤共同培养60天后测定土壤pH、全氮、有机质、有效磷、速效钾和有效态Cu、Cd含量。结果表明:RSC对酸化土壤pH的改良效果明显优于RHC,且施炭量越高提高幅度越大,RSC的C2处理使4种酸度水平的土壤pH分别提高了0.68,0.97,1.29,1.71个单位。2种生物炭均能提高土壤的全氮、有效磷、速效钾和有机质含量,其中各施炭处理有机质显著提高,尤以速效钾的增幅最为显著,RSC对4种养分的提高均优于RHC。RHC对土壤有效态Cu含量无显著影响;RSC的C2较C1处理更能降低土壤中有效态Cu含量,使4种酸度水平的土壤分别降低了13.62%,6.57%,4.36%,7.88%。RHC处理的L3、L4土壤中有效态Cd含量显著降低,最大分别降低了13.79%,19.23%。RSC使4种酸度土壤有效态Cd含量最大分别降低了20.00%,25.81%,20.69%,19.23%。相关分析表明,土壤pH与有效态重金属含量呈显著负相关关系。水稻秸秆炭用于改良酸化土壤、降低重金属Cu和Cd有效性的效果更佳,且降低污染土壤中Cd的有效性较Cu好;生物炭对酸化程度越低的土壤pH和有效磷含量的提高以及有效态Cd含量的降低效果较好,而有效态Cu含量的降低效果则在酸化程度越高的土壤中表现更佳;土壤pH是生物炭调控重金属Cu、Cd有效性的主要影响因素。

玉米芯基和污泥基生物质炭对盐碱土壤理化性质及重金属有效性的影响

为了解玉米芯基和污泥基生物质炭应用于盐碱土壤改良的可行性,以玉米芯和剩余活性污泥为原料,在300℃～500℃条件下热解制备生物质炭,通过扫描电镜对其微观结构进行分析,并通过培养试验研究不同温度制备的生物质炭对盐碱土壤基本理化性质及重金属有效性的影响。结果表明:玉米芯、污泥碳化后微观结构更发达,比表面积更大;添加混合生物质炭能够显著增加盐碱土壤中有机碳含量,是对照土壤的3.66～10.13倍,而土壤中总氮、总磷、有效磷、速效钾含量变化幅度较小,水溶性盐含量降低明显,最大降低5.06 g·kg^(-1),且加入生物质炭后大幅度提高了土壤阳离子交换能力,提高了3～9.25倍,但混合生物质炭对土壤p H值影响不大;生物质炭能够有效降低土壤重金属有效态含量,且随着施用量增加而显著降低。

复合添加剂对污泥堆肥化重金属形态及生物有效性的影响

通过添加不同比例粉煤灰(0%、5%、15%、25%、35%)和生石灰(0%、1%)进行污泥堆肥试验,并将堆肥产品应用于玉米幼苗盆栽试验,研究不同处理对污泥堆肥产品重金属(Zn、Cu、Cd、Ni)形态分布和生物有效性的影响。研究结果可为粉煤灰和生石灰复合添加剂在城市污泥堆肥中的应用提供基础资料和科学依据。结果表明,(1)污泥堆肥过程中,p H值整体呈现上升-稳定下降-稳定的变化规律,重金属Zn、Cu、Cd、Ni含量因稀释效应呈现轻微下降;添加35%粉煤灰和1%生石灰处理,重金属Zn、Cu、Cd、Ni含量达到最小值,分别为611.20、226.18、1.49、68.74 mg?kg^(-1)。(2)Zn、Cd、Ni主要以残渣态形式存在,Cu主要以有机结合态形式存在。随着粉煤灰添加量增加,残渣态、有机结合态、铁锰氧化态Zn、Cd和残渣态、有机结合态Ni含量逐渐增大,交换态、碳酸盐态Zn、Cd、Ni含量逐渐减小,重金属生物有效性下降。(3)施用添加25%粉煤灰和1%生石灰的污泥肥料后,玉米地上部分干重最大为21.2 g,玉米重金属Zn、Cu、Ni、Cd含量均达到最小值19.44、13.73、0.08、0.45 mg?kg^(-1),基质重金属Zn、Ni分别达到最小值79.44、0.75 mg?kg^(-1)。以上结果说明,添加粉煤灰和生石灰进行污泥堆肥化对重金属总量影响不大,但能有效改变重金属形态,降低重金属生物有效性。其中,添加25%粉煤灰与1%生石灰污泥堆肥产品,有利于重金属由不稳定态转变成稳定态,也最有利于玉米幼苗生长。

鸡粪罐式好氧堆肥过程对重金属有效性的影响

通过120 m^(3)发酵罐快速堆肥,分析了鸡粪(CM1)和鸡粪+菌渣(CM2)两组堆肥过程理化因素和重金属Cd、Pb、Cr有效性的变化,并利用SPSS对理化因素与酸可交换态(Ext)Cd、Pb、Cr的占比进行Pearson相关性分析。CM1和CM2组的温度由第1 d的26.30℃和29.13℃分别上升至第3 d的66.13℃和72.23℃,并在此阶段维持了约2~4 d;两组样品中含水量,有机质(OM),总碳(TC),总氮(TN)和致病菌E.coli与Sal的含量均明显降低;pH,EC和腐殖酸(HA)含量上升。CM1中Ext-Cd、Ext-Cr和Ext-Pb的占比分别降低了14.79%,42.31%和49.78%;而CM2中Ext-Cd、Ext-Cr和Ext-Pb的占比分别降低了64.90%,77.94%和53.22%,这表明好氧堆肥过程对Cd、Pb和Cr的分布状态产生明显影响,其中C/N、HA和OM与Ext-Cd、Ext-Cr和Ext-Pb的占比呈负相关,较高的C/N更有利于降低Cd、Pb和Cr的生物有效性,这进一步说明堆肥过程添加菌渣能够促进重金属Cd、Pb、Cr的固定化。

施硫磺对Pb、Cd、Cr复合污染土壤基本性质与重金属有效性的影响

通过设置对照、重金属、硫磺、硫磺-重金属4个处理的土壤培养试验,研究了不同处理对土壤养分、酶活性、微生物数量和重金属生物有效性的影响。结果表明,与对照相比,重金属处理土壤pH值、有机质、碱解氮、有效磷含量显著降低,而硫磺-重金属处理上述各指标显著高于重金属处理。硫磺-重金属处理土壤过氧化氢酶、碱性磷酸酶活性最高,重金属处理这两种酶活性最低;对照处理土壤脲酶活性最高,硫磺-重金属处理活性最低。添加重金属、硫磺、硫磺-重金属使得土壤细菌、真菌、放线菌数量显著降低。不同处理之间,硫磺处理土壤有效态Pb、Cr含量与对照相比明显降低,硫磺-重金属处理土壤有效态Pb、Cr含量与重金属处理相比明显降低。从各指标之间的相关性来看,土壤pH值与有效态重金属含量呈极显著负相关,有效磷与有效态重金属呈负相关,重金属含量与微生物数量之间呈显著或极显著负相关;脲酶活性与有机质、碱解氮呈显著或极显著负相关,与有效钾呈极显著正相关。总之,施用硫磺可以改善重金属污染对土壤性质造成的不良影响。

微生物代谢物中的低分子有机酸对土壤中重金属生物有效性的影响

低分子量有机酸是一种带有一个或多个羧基功能团的低分子量碳氢氧化合物,广泛存在于土壤环境,尤其是根际土壤中,且其在植物-土壤系统中具有重要的生态功能,尤其是对土壤中重金属生物有效性的影响。因此特点,有机酸强化植物修复重金属污染土壤得到了研究者的广泛重视。因此,本文介绍了微生物代谢产物有机酸对重金属生物有效性的影响,以期推动今后在微生物强化植物修复重金属污染土壤的机理与实践研究。

城市污泥堆肥过程中腐殖酸及重金属形态的变化

堆肥是有机物质腐殖化的过程,堆肥过程中形成的腐殖质可以有效地降低重金属的有效性和迁移性。本研究以H2O、Na4P2O7+Na OH连续浸提污泥堆肥过程中堆体的腐殖酸以及与其结合的重金属,分析腐殖酸及其结合的重金属随时间变化的规律。结果表明:堆肥过程形成的腐殖质中主要以胡敏酸(HA)为主,HA的含量在堆肥过程中先降低后升高,堆肥结束时其含量与堆肥初始差异不显著,而富里酸(FA)的含量有所降低,堆肥结束时,胡敏酸与富里酸比值(H/F)由堆肥初始的3.1增至4.2;与堆肥前相比,堆肥结束时HA结合态Cr、Pb、Zn、Ni、Cu占各重金属的比例增加14.1个百分点、20.0个百分点、1.2个百分点、23.3个百分点和2.3个百分点,重金属的迁移性与有效性较低。

蚯蚓粪作为土壤重金属污染修复剂的潜力分析

随着工农业的发展,重金属对土壤和农作物的污染问题越来越突出,对土壤重金属的修复研究也越来越重要。蚯蚓作为土壤环境中最常见的无脊椎动物在生活过程中的摄食、做穴、移动、排便等行为都会对土壤重金属产生影响。通过对蚯蚓粪作为土壤重金属污染修复剂的潜力进行总结、分析,对蚯蚓粪修复土壤重金属污染的研究方向提出了建议与展望。

施用玉米秸秆对铅锌尾矿速效养分和重金属活性的影响

铅锌尾矿极端贫瘠、重金属含量高,不利于植物生长,难以进行生态修复。该研究通过玉米秸秆改良铅锌尾矿室内培养实验,研究不同秸秆施加量在不同阶段对铅锌尾矿速效氮、钾以及重金属有效性的影响。结果表明,施加秸秆能够增加铅锌尾矿速效氮、钾含量,随着施加浓度的增加改善效果增强;秸秆腐解对Pb、Zn、Cu和Cd 4种金属有不同程度的活化作用,4种金属对秸秆活化作用敏感顺序表现为Cd>Zn>u>Pb。随秸秆施加浓度的增加,秸秆对尾矿重金属的钝化作用逐渐大于活化作用。同时考虑不同用量秸秆对铅锌尾矿速效氮、钾改善效果以及4种金属有效性水平,研究认为秸秆施加浓度为2%时效果较优,有利于促进生态修复。

上海奉贤区土壤理化性质与重金属含量的关系

通过对土壤的理化性质和土壤中重金属含量进行相关性分析,得到土壤中Cu、Zn、Ni、Pb、Cr和Cd等重金属元素的行为和有效性,研究结果表明:奉贤区土壤为粉壤土,有机物含量较低;重金属含量与粘土含量、阳离子交换度、有机质、总磷含量等土壤的理化性质呈显著相关;Cu、Zn、Ni和Cd间的相关性以及Pb和Cr间的相关性极显著,说明重金属间可能有同源关系。这些发现对土壤修复、施肥调整以及植物生长等具有重要的意义。

烟秆炭修复重金属污染土壤的效应及对烟草生长的影响

为了评估烟秆炭修复重金属污染土壤上种植烟草Nicotiana tabacum的可行性,以烟秆炭作为土壤修复剂,以重金属污染土壤为研究对象,利用盆栽实验研究了不同烟秆炭施加量(0,20,40,80 g·kg^(-1))对重金属污染土壤肥力、重金属生物有效性、土壤酶活性指数及烟草产量、烟叶重金属质量分数的影响。结果表明:施用烟秆炭可以显著提高重金属污染土壤pH值、土壤肥力和土壤酶综合活性指数,显著降低污染土壤重金属生物有效性。与对照相比,添加80 g·kg^(-1)的烟秆炭对土壤肥力的改善、酶活性指数的提升和对土壤中镉的钝化效果最好,土壤有机质和有效磷质量分数分别显著(P<0.05)提高了2.0倍和3.4倍,土壤酶指数显著提升了24.8%;但施用施加40 g·kg^(-1)的烟秆炭已能使铜、铅的钝化效果达到最佳,与对照相比分别显著(P<0.05)下降了33.7%和29.5%。另一方面,施用烟秆炭能显著(P<0.05)增加烟草有效叶数和叶片的宽度,烟叶鲜质量在炭施加量为40 g·kg^(-1)时达到最高,比对照显著(P<0.05)提高了近50.0%,同时烟叶中铜、镉质量分数降至最低。综合分析当烟秆炭施加量为土壤总质量的4%时,其对重金属污染土壤的修复效果最好。因此,利用烟秆制成的生物质炭修复重金属污染土壤种植烟草是可行的。

模拟酸雨条件下浙江省金华市城市灰尘重金属的解析状况探究

通过网格采样法,采集了金华市一环线以内地区的20个城市灰尘样品,然后利用原子吸收分光光度计测定了城市灰尘重金属Zn、Cu、Cr和Pb在不同pH的模拟酸雨溶液浸提下的析出值,并采用地积累指数法对各重金属有效性的状况做出了评价。结果表明,研究区域内,城市灰尘重金属Zn、Cu、Cr和Pb在酸雨背景下的析出值分别处于清洁水平、轻污染水平、中等污染水平和偏中等污染水平,该区城市灰尘有效Cr和有效Pb的污染程度较高,值得关注与采取措施进行预防与整治。

基于发明专利的重金属钝化技术的文献计量分析

降低环境基质中重金属含量及其生物有效性,使重金属从活性较高的形态向活性较低的形态转化,是当前中国农牧业生产及资源利用中亟待解决的一个关键问题。专利文献是技术信息最有效的载体,本文以国家专利局公开的95项重金属钝化专利为依据,对钝化技术发明专利开展了文献计量分析。重金属钝化技术的专利申请数量呈持续增长趋势,并于2014年之后进入快速增长阶段。该技术主要应用领域有土壤、城市污泥和畜禽粪便3种,多数研究属于盆栽试验或批次堆肥实验。无机钝化材料主要通过化学反应和调节土壤中的pH来降低重金属在土壤中的有效浓度;有机钝化技术通过与重金属经化学作用形成不溶性金属-有机复合物,来增加土壤阳离子交换量,以降低重金属的水溶态及可交换态组分,进而降低其生物有效性和可迁移性;而微生物的钝化修复作用还与氧化还原环境有关。不同钝化剂对不同重金属的钝化效果不同,且不同钝化剂优化组合对重金属形态也具有很大影响,在实践中大面积应用面临着较大的困难。借助于材料科学,对高效吸附剂的筛选和分离技术仍需进一步研究和完善。

施加污泥对铅锌尾矿中重金属稳定效果研究

铅锌尾矿极端贫瘠且通常含有较高的有毒重金属,难以进行生态修复。该研究以剩余污泥作为改良剂施加于铅锌尾矿中,通过室内动态平衡实验,研究污泥在4种不同施加剂量(0.5%、1%、2%、5%)条件下,在不同时期对铅锌尾矿中重金属有效性的影响情况。结果表明,剩余污泥施加剂量为5%时能够明显降低尾矿中Pb、Zn、Cu、Cd有效态浓度,施加剂量为2%时可明显减低Zn、Cd有效态浓度。剩余污泥能显著增加尾矿中速效氮及速效钾含量。结果表明,剩余污泥有助于降低铅锌尾矿中重金属有效性;相对于0.5%、1%和2%的施加剂量,剩余污泥用量为5%时对尾矿重金属的稳定效果较好。