土壤中砷的形态及其连续提取方法研究进展

连续提取法(Sequential extraction procedure,SEP)是研究土壤中重金属等元素赋存状态的重要手段,对土壤环境风险的评估具有重要意义。砷在土壤中的迁移转化规律与其他重金属明显不同,因此针对不同形态土壤重金属的连续提取法并不完全适用于土壤中不同形态砷的提取。本文综述了土壤砷的化学提取形态、土壤砷形态连续提取方法中的提取剂、土壤砷形态连续提取方法及发展过程,并分析和总结了Wenzel法、Shiowatana法、Keon法和Drahota法等多种常用提取方法的优缺点,最后对土壤中砷形态仪器分析技术与土壤砷形态连续提取方法的联用进行了展望。

西南三个典型锑矿区锑砷赋存形态与污染特征

锑(antimony,Sb)是一种“新兴”的全球性环境污染物。为评估长期暴露的矿区主体中Sb、As共污染程度和采矿活动相关的生态效应,通过原子荧光法和Wenzel连续提取法对西南3个典型锑矿区Sb、砷(arsenic,As)全量和赋存形态进行了系统分析,采用地累积指数法(I_(geo))、次生相与原生相比值(RSP)、沉积物污染指数(SPI)和潜在生态风险指数法(RI)进行污染状况和生态风险进行评价。结果表明:①Sb和As全量均超过《土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB 36600−2018)中第二类管制值;Sb全量分布表现为采矿区>冶炼区>尾矿区>对照区,As全量分布表现为尾矿区>采矿区>冶炼区>对照区;Sb和As的CV值均大于90%,具有广泛变异性。②Sb和As化学形态总体表现为残渣态(F5)>无定型铁铝氧化物结合态(F3)>晶质铁铝氧化物结合态(F4)>专性吸附态(F2)>非专性吸附态(F1);Sb在采矿与尾矿区主要以F3形态赋存,冶炼区主要以F5形态赋存;As主要以F3形态赋存。③Spearman相关性和冗余分析(RDA)显示,pH、SOM(土壤有机质)含量、EC和E_(h)在不同程度上影响Sb、As及其化学形态的赋存。④线性回归分析表明,外源Sb、As全量的增加引起了可提取态Sb[Sb(F1+F2+F3+F4)]含量和可提取态As[As(F1+F2+F3+F4)]含量的增加。⑤锑矿区整体I_(geo)与RSP值均大于2,属于偏重至严重污染;各功能分区RI均大于80,其中采矿区和冶炼区RI平均值达到了极强生态风险,表明西南锑矿区Sb、As共污染现象严重,其中Sb的贡献率最大,应优先进行管控;SPI与RI评价结果一致,污染程度表现为采矿区>冶炼区>尾矿区>对照区。研究显示,西南锑矿区Sb的潜在生态风险不容忽视,治理过程中应充分考虑Sb的化学赋存特征并制定分类施策、分区管控、分级治理的管理模式。

湖南省某锑矿区土壤砷形态与剖面分布特征

该研究为了明晰锑冶炼场地土壤中砷在不同区域和土壤剖面各形态分布特征,选取了锑矿区5个区域采集剖面土壤进行室内分析,并按Wenzel改进连续提取法对各土层进行分级提取.结果表明,在锑矿区不同区域中土壤总砷含量和各形态砷存在明显差异,总砷含量从高到低为:选石坪(60.53 mg/kg)>居民区(42.07 mg/kg)>尾矿区(36.69 mg/kg)>冶炼区(31.84 mg/kg)>农田区(15.05 mg/kg).残渣态砷占总砷的51.82%~79.00%,且残渣态砷随土壤深度的增加分布相对稳定;与含水Fe/Al氧化物结合较好的砷(定型Fe/Al氧化物结合态),占总砷的11.31%~42.81%;与含水Fe/Al氧化物结合较差的砷(非定型Fe/Al氧化物结合态)占总砷的2.03%~18.40%;而可交换态和表面吸附态这两种形态占总砷的1.14%~5.91%;总砷和各形态砷在土壤剖面中表现为先上升(0~40 cm土层)后下降至稳定的趋势,土壤总砷和5种形态砷主要分布在0~40 cm土层,其中选石坪为修复重点区域.

甘肃陇南锑矿区污染及微生物群落结构特征

锑(Sb)是有色金属矿山开采和加工中对环境造成严重威胁的重点污染物,与砷(As)的硫化物和氧化物共存.微生物对土壤中重金属的迁移转化及修复具有重要意义.目前,锑矿不同功能分区(采矿区和冶炼区)中重金属有效态对土壤微生物群落结构的生态效应仍知之甚少.为掌握不同功能分区中重金属污染特征及重金属有效态与土壤微生物群落之间的相互作用关系,采用Wenzel连续提取法和16S r DNA高通量测序技术测定了Sb和As的化学形态及微生物信息.结果表明,Wenzel连续提取后Sb和As的化学形态分布占比大小为:无定型铁铝氧化物结合态(F3)>晶质铁铝氧化物结合态(F4)>残渣态(F5)>专性吸附态(F2)>非专性吸附态(F1).潜在生态风险指数(RI)和地累积指数(Igeo)显示,Sb污染程度大小为:冶炼区>采矿区>对照区,冶炼区为严重污染,采矿区为中度至重度污染;As污染程度大小为:采矿区>冶炼区>对照区,采矿区和冶炼区均为中度至重度污染.16S r DNA高通量测序显示:Proteobacteria是采矿区与冶炼区中相对丰度最高的门,Kaistobacter、Pseudomonas、Sphingomonas和Lysobacter是采矿区与冶炼区中相对丰度最高的属;Geobacter和Luteolibacter在采矿区有较高的LDA得分,Thiobacillus在冶炼区具有较高的LDA得分.Spearman相关性、方差分解(VPA)和随机森林预测(RF)表明,Sb、As、有效态锑[Sb(Bio)]和有效态砷[As(Bio)]是影响锑矿不同功能分区中微生物群落结构的主要因子;冗余分析(RDA)显示,对属水平微生物群落结构的影响大小为:As(Bio)>Sb(Bio)>Sb>As,Sb及Sb(Bio)和Nitrospira呈现显著负相关关系,和Thiobacillus呈现显著正相关关系(P<0.05).通过深入研究重金属污染特征及重金属有效态对微生物群落结构的生态效应,可为锑矿区生态修复和生态环境管理提供参考.