两种标准曲线法测定土壤中10种重金属元素

采用混合酸+王水的湿法消解模式,对土壤和水系沉积物的标准物质进行消解,利用电感耦合等离子体质谱仪测量标准物质中10种重金属元素(Ba、Ce、Co、Cs、Cu、La、Ni、Pb、Sc、Sr)的含量,选用103 Rh、185 Re作为内标元素补偿基体效应和灵敏度漂移.结果表明:测量结果与标准值相符,以标准物质绘制标准曲线所测结果的准确度范围为0.0002～0.05,精密度范围为0.46～8.72,以标准溶液绘制标准曲线所测结果的准确度范围为0.0003～0.049,精密度范围为1.56～9.64,测量结果符合国家标准要求.测定北京地区的土壤样品,所测样品中10种重金属元素浓度的下限值和上限值范围分别为:Sc 6.26～16.9 mg·kg-1、Co 7.84～22.9 mg·kg-1、Ni 15.8～51.8 mg·kg-1、Cu 18.6～64.7 mg·kg-1、Sr 63.6～450 mg·kg-1、Cs 0.96～8.74 mg·kg-1、Ba 354～979 mg·kg-1、La 21.9～48.1 mg·kg-1、Ce 44.0～88.1 mg·kg-1、Pb 6.78～231 mg·kg-1.两种测试方法测定结果相对偏差的最大值均小于25％.     

金昌市铜镍矿区周围土壤中重金属的迁移特征

对金昌矿区不同区域土壤5~20 cm层中重金属各化学形态及活性态的迁移行为进行了研究,结果表明：土壤中重金属不同化学形态迁移率不同,弱酸提取态、可还原态、可氧化态和残渣态平均迁移率分别为0.13、0.51、0.30和0.54。重金属总量和活性态（包括弱酸提取态、可还原态、可氧化态）迁移率也表现出很大差异,尾矿区土壤Cr总量迁移率较高为0.65,而其活性态迁移率较低为0.26,Ni与Cr迁移特征完全相反,总量迁移率为0.26,而活性态迁移率为0.67;农田土壤中Pb总量迁移率低而活性态迁移率高,Ni与Zn特征相似,总量迁移率高而活性态迁移率相对较低;大棚地土壤中重金属迁移率均较低,Cu和Ni活性态几乎未发生向下迁移。可见,重金属的迁移与其化学形态分布关系密切,与重金属总量的迁移率相比,活性态迁移率能够更有效地反映出土壤中重金属的迁移特征和潜在危害性。     

河北平原农田土壤重金属元素Pb、Hg地球化学行为的影响因素

土壤重金属元素地球化学行为是目前国内外研究的热点。研究显示重金属元素地球化学行为与土壤理化性质有密切关系。本文选择河北平原农田为研究区,采集了325个根系土样品,测定了Pb、Hg有效态含量,并探讨了影响其地球化学行为的主要因素。研究表明:(1)Pb、Hg水溶态和离子交换态与土壤p H值呈显著负相关关系,土壤酸化使Pb、Hg有效性增加,直接导致农作物中Pb、Hg含量增加,保持土壤p H值在弱酸性至弱碱性范围,防止土壤酸化,可以降低重金属危害。(2)土壤中有机质含量与Pb、Hg全量呈显著的正相关性,但与水溶态和离子交换态呈负相关。所以土壤中有机质的增加可以降低Pb、Hg元素水溶态和离子交换态含量。(3)随着土壤黏粒的增加,Pb、Hg水溶态和离子交换态含量降低,说明黏粒可以吸附一定量的重金属离子,与重金属元素Pb、Hg地球化学行为存在一定关系。土壤p H值、有机质、黏粒是控制重金属元素Pb、Hg地球化学行为的重要因素。     

南宁市郊周边农田土壤-农作物系统重金属元素迁移特征及其影响因素

通过采集南宁市郊农田中玉米、蔬菜、水稻可食部分及其根系土150组,研究重金属元素在不同土壤-农作物系统中迁移特征及其影响因素,结果表明:根系土中Hg、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn平均含量分别为0.116、0.202、56.76、22.12、14.49、25.18和56.28 mg·kg-1。农作物对应平均含量分别为0.001 1、0.037、0.054、1.153、0.205、0.011和9.37 mg·kg-1。根系土富集因子表明Cd受到不同程度人为活动影响,Cr和Ni主要受地质背景控制;不同作物系统元素富集因子表明Pb在土壤-农作物系统中迁移能力最低,Zn迁移能力最强。Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn在土壤-水稻系统重迁移能力显著高于蔬菜和玉米。根系土中pH、CaO、有机质、Fe2O3、K2O、MgO与重金生物富集系数呈显著性负相关,但在土壤-叶类蔬菜系统中根系土中K2O、MgO与Hg生物富集系数呈显著正相关。      

岩溶区原始林土壤微量元素含量与有效特征

以贵州茂兰、海南俄贤岭、云南西双版纳勐远仙境国家公园和绿石林自然保护区内具有典型岩溶地貌特征的原始林为研究对象,调查岩溶原始林地土壤4种微量元素（Cu、Fe、Mn、Zn）全量和有效态含量。结果表明,岩溶区原始林地土壤全铜、全铁、全锰和全锌含量分别为0.03~0.08 g·kg-1、35.6~57.4 g·kg-1、0.74~5.83 g·kg-1和0.13~1.03 g·kg-1,均超过国家背景值的平均值。研究区土壤Cu、Fe、Mn和Zn有效态含量分别为1.09~3.51 mg·kg-1、11.6~62.9 mg·kg-1、48.3~173 mg·kg-1和4.17~37.6 mg·kg-1,根据土壤微量元素有效态评价标准,4种微量元素有效态含量均处于较高水平。原始林地土壤Cu、Fe、Mn和Zn的活化率均值分别为5.48%、0.10%、6.44%、4.19%,表明岩溶区森林土壤Cu、Mn和Zn供素水平高,Fe供素水平低。4个原始林地土壤微量元素有效性综合指数（Et）为茂兰（21.0）>绿石林（12.8）≈勐远（12.7）>俄贤岭（5.15）,且Et与全氮和有机碳含量呈显著的正相关。      

不同方法评价喀斯特煤矿区农田土壤重金属生态风险比较

采用TCLP法、内梅罗综合污染指数、嵌入Igeo综合污染指数法等方法对贵州织金县某煤矿区周边农田土壤重金属进行评价。土壤中Cd、Cr、Cu、Ni、Hg和Zn的含量范围分别为0.79～2.08 mg·kg-1、144.20～464.40 mg·kg-1、91.63～187.50 mg·kg-1、48.13～104.47 mg·kg-1、0.14～2.33 mg·kg-1、144.35～265.89 mg·kg-1,所有土壤样点的Cd、Cr、Cu和Ni含量均已超过国家土壤环境质量二级标准,部分土壤样点的Hg和Zn含量超过二级标准。TCLP法评价结果所有土壤样点均未受到重金属污染;内梅罗综合污染指数法评价结果为农田土壤重金属生态风险处于安全水平;嵌入Igeo综合污染指数法评价结果表明,90%的土壤达到中度污染以上,其中65%的土壤处于中度污染,25%的土壤受到中度至重度污染;潜在生态危害指数法评价表明,所有土壤样点重金属均处于轻微生态风险水平。针对不同评价方法得出的结果存在差异的情况,在评价土壤重金属污染状况时,应根据评价目标的差异选择合适的评价方法。      

金属矿区土壤重金属污染的植物修复研究现状

受矿业活动影响,金属矿区及周边土壤重金属污染已成为严重的环境问题之一。植物修复技术是近年来发展起来的清除土壤中重金属的一种有效、经济的生态技术。重金属污染土壤植物修复技术主要有植物固定、植物挥发和植物吸收等方式,植物固定技术是利用植物阻隔土壤中重金属的迁移,而植物挥发和植物吸收则是将土壤中的重金属移除。本文系统总结了迄今在金属矿区土壤重金属污染的植物固定和植物吸收修复技术研究方面的现状与进展,包括矿区超富集植物筛选、超耐受性植物筛选、提高重金属生物有效性的高效活化剂以及降低重金属迁移能力的化学钝化剂研究等。提出了当前相关领域研究中存在的主要问题,并提出了进一步研究的主要方向。     

小秦岭金矿区土壤重金属生物有效性与影响因素

土壤中重金属生物有效性与影响因素分析是土壤重金属风险管控的关键问题。通过实地调查、现场采样、实验测试、综合分析等方法,分析了研究区100km2内Hg、Pb、Cd、Cr、As、Cu、Zn七种重金属元素的有效态含量特征,研究了这些重金属有效态含量之间、有效态含量与全量、有效态与土壤pH、有机质含量、粒度等基本理化参数之间的相关性,分析了重金属污染来源。结果表明,土壤中Hg、Pb、Cd、Cr、As、Cu、Zn七种重金属有效态的平均含量分别为2.29mg/kg、594mg/kg、2.52mg/kg、6.30mg/kg、2.16mg/kg、48.14mg/kg、50.21mg/kg,其变异系数大小为:HgPbCuZnCdAsCr。Hg的变异系数最大,是由于金矿选矿活动采用混汞法提金排放的尾矿堆(库)分布不均。Hg、Pb、Cd、Cu、Zn有效态量与全量之间均存在显著的相关性;土壤有机质与重金属有效态之间存在显著的相关性;土壤pH与有效态重金属之间存在显著的负相关性;土壤粒度对重金属有效态的累积影响不明显。     

重金属铅、铬在土壤中的迁移特征——以泉州市为例

泉州市地处福建省东南部,工农业均比较发达。随着经济的发展,工矿企业遗留下来的污染问题也愈发突出。选择重金属Pb和Cr为研究对象,通过土柱实验和Hydrus-1D软件模拟,研究其在红壤和风沙土中的迁移特征。结果表明:重金属Cr在土壤剖面中的迁移速率和迁移量变化明显,尤其是风沙土,重金属Cr可以在两个月左右迁移至土壤剖面底部(80cm土层厚度)进入地下含水层;而重金属Pb在土壤剖面中的迁移速率很慢,迁移量也不大,污染源产生的污染物绝大多数在研究期内均被表层土壤吸附。因此在场地污染调查、评价和修复时,重金属Pb主要应该针对污染场地表层土壤层,而重金属Cr主要应考虑地下水,尤其是风沙土区域的地下水,且应于污染初期进行污染控制。     

山东烟台金矿区及城镇周边土壤重金属化学形态分布及转化

土壤中不同形态重金属及其转化的影响因素研究对于了解重金属的地球化学行为具有重要意义。以山东烟台金矿区及城镇周边典型土壤为例,探讨了土壤中不同形态重金属与土壤有机质、黏粒、磁化率和pH值的关系及其生态危害性。结果表明:土壤中大多数重金属以残渣态和铁锰氧化态存在,而Cd以离子交换态为主;土壤酸化可使Ni、Zn、Cd、Hg的活动态含量增加;对于Pb污染严重的土壤,使土壤pH维持在中碱性环境,可以降低Pb危害;防止土壤盐碱化是消除土壤As污染的有效措施;土壤有机质含量增加可明显降低Pb、Hg、Ni等活动态含量,随黏粒含量增加,Pb、Zn等离子交换态含量占总量的比例略有减小;土壤磁化率对了解土壤酸化的状况和土壤污染程度有较好的指示作用。     

The high contents of lead in soils of northern Kosovo

A soil-based geochemical survey was carried out in an area of about 350 km² in northern Kosovo around the Zve?an Pb-Zn smelter. The concentrations of As, Cd, Co, Cr, Cu, Ni, Pb, Sb, Tl, Th, U, Zn were determined in 452 topsoil and 82 subsoil samples. High contents of Pb, Cd, As, Sb, Zn and Cu were found in topsoil over a vast area including the Ibar and Sitnica river valleys. The highest concentrations were usually measured close to the Zve?an smelter. In some zones, the lead contents in surface soils exceeded 5000 mg/kg. Arsenic and antimony levels were usually more than 200 and 50 mg/kg, respectively, while cadmium contents were in the range 5-20 mg/kg. South of the Zve?an area, lead, antimony and cadmium pollution was strong in the densely populated urban area of Kosovska Mitrovica and along the agricultural alluvial plain of the Sitnica River. Depending on the chemical element, the pollution extended 15-22 km north and south of the Zve?an smelter. There was a progressive decrease of heavy element concentrations with increasing distance from the smelting plant. The contents of Pb, Zn, Cu, As, Cd, Sb significantly decreased with soil depth; in fact, the pollution only affected the upper 50 cm of soil. Crops were affected by soil pollution and many food-stuffs exceeded the EU standards. Suggestions for soil remediation are given.     

不同耕作方式下川芎对土壤中铅、镉含量的富集特征

以彭州川芎种植区的菜园土、稻田翻耕土、稻田免耕土和旱地(未种过川芎和蔬菜)四种土壤为研究对象,探讨了不同耕作方式下川芎对土壤中Cd、Pb的富集特征。结果表明:在四种耕作方式下,菜园土中Cd、Pb含量显著高于其他三种土壤,分别为1.10mg·kg-1和29.78mg·kg-1;土壤Cd综合污染指数和Hacanson系数分别为3.76和133.07,处于重污染和强生态危害状态。稻田翻耕土、稻田免耕土和旱地三种类型土壤在Cd含量上差异显著,依次为稻田免耕土(0.86mg·kg-1)稻田翻耕土(0.59mg·kg-1)旱地(0.37mg·kg--1),在Pb含量上三者差异不显著。川芎植株对Cd的富集在菜园土中显著高于其他土壤,表现为菜园土稻田免耕土旱地稻田翻耕土;川芎植株对Pb的富集以在稻田免耕土中最大,依次为稻田免耕土旱地稻田翻耕土菜园土。在四种土壤中,川芎叶片对Cd、Pb的富集能力均大于根茎,其中川芎叶片对Cd的富集能力是根茎的1.37倍,对Pb的富集能力是根茎的1.42倍,二者对Cd的富集能力在菜园土中差异最大(叶/根为1.56),对Pb的富集能力在稻田免耕土中差异最大(叶/根为1.98)。川芎对Cd、Pb的富集主要受轮作作物种类和耕作措施的影响。     

浙西典型石煤矿山周边耕地富硒土壤地球化学特征及影响因素

为系统研究石煤矿山周边耕地富硒土壤地球化学特征及影响因素,在浙江省常山县辉埠石煤矿山周边耕地采集了表层土壤样品144件、农产品甘蔗样20件、土壤垂向剖面土壤样6件、岩石样5件和地表水样3件。通过样品Se、有机质、As、Cd、Cu、Pb、Zn、Ni、Hg、Cr等元素含量指标测定和统计,探究了该区富硒土壤地球化学特征。结果表明:区内表层土壤硒含量主要集中于0.47~1.34 mg/kg之间,平均含量0.87 mg/kg,远高于浙江省平均值,且硒含量高值区与辉埠石煤矿的走向一致;硒含量随着土壤深度增加而逐渐下降;89.58%的土壤样品和65%的甘蔗样品达到富硒标准,但存在土壤和农产品Cd等主要重金属元素含量超标的生态风险。土壤硒含量均值在寒武系下统荷塘组最高(1.31 mg/kg),奥陶系中—下统最低(0.64 mg/kg);旱地硒均值略高于水田,但差异不显著(p>0.05);硒含量均值高低变化为粗骨土>石灰岩土>水稻土>红壤。研究认为,土壤硒含量受地质背景、土壤类型和有机质等因素的影响,含石煤层黑色岩系和碳酸盐岩等富硒地层是形成富硒土壤的主要因素,小部分与矿山开采等人类活动有关。     

安徽省宣城市南部地区土壤重金属元素地球化学特征

利用1∶25万土地质量地球化学调查数据分析和研究了安徽省宣城市南部地区土壤中As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn 8种重金属元素的地球化学特征以及重金属异常来源。调查发现地质背景是土壤元素含量的主控因素,调查区表、深层土壤重金属元素含量空间分布特征与地质背景、沉积环境表现出显著的空间一致性,重金属高含量成土母岩(荷塘组、皮园村组、蓝田组等地层)是土壤重金属元素高异常的主要影响因素,此外矿山开采、大气干湿沉降也是土壤重金属高异常的影响因素之一,土壤中Pb、Hg、Cd、Cr元素具有大气干湿沉降的输入来源。调查区土壤重金属污染风险主要影响指标为Cd,土壤Cd超过农用地土壤污染风险管制值的样品比例为2.56%,形态分析结果显示土壤Cd以离子交换态为主,结合农作物调查发现在土壤Cd高异常区存在一定的生态风险。     

福建铁观音茶园生态地球化学特征

东南沿海是铅等重金属的地球化学高背景区。该地区广泛分布酸性红壤,酸雨沉降、不适当施肥导致土壤酸化以及由此引发土壤重金属生态风险令人关注。以福建省铁观音主产区为研究区,采集了79个茶园的表层和亚表层土壤样、茶叶样品,测定了重金属元素以及土壤常量元素和理化指标。研究表明,福建铁观音茶园土壤中Hg、Pb、Se、Zn高含量主要由地质背景所引起,土壤常量组分、有机质、酸碱度等理化条件对土壤元素含量有一定的影响;铁观音茶树老叶中As、Cd、Cr、Hg、Se、Pb、F等非植物营养元素含量明显高于嫩叶,显示这些元素随植物生长逐渐累积的特征,而嫩叶中植物生长必需的营养元素Cu、(Ni)、Zn则高于老叶,反映出微量营养元素在茶叶生长部位相对富集的特征;多数情况下土壤与茶叶间元素含量相关性差,说明茶树对土壤元素的吸收累积受到多种复杂因素的影响。研究表明茶叶与土壤Pb、Cr具有显著正相关性,为建立铅污染土壤生态效应预测评价模型提供了基础依据。     

发扬地学学科优势,形成具有国土资源部门特色的土壤修复理论与技术体系

岩石圈是土壤重金属元素的根本来源,是其迁移转化和生物-地球化学循环的场所,也是重金属元素的最后归宿,因此地质学、岩石学、矿物学和地球化学在重金属污染土壤修复中具有基础性的重要指导意义。国土资源部门已经在土壤重金属调查、溯源和风险评价上发挥了重要作用,还可以在探索研究灾害链的组成、影响因素和阻断途径的基础上,形成有地学特色的修复理论和技术。目前,国土资源部门的修复理论研究成果主要集中在缓变型地球化学灾害理论和地球化学工程学方面,在所属研究机构已经形成了若干种土壤修复剂,通过小试、中试和典型示范,验证了这些修复剂具有优异的修复性能与效果,是落实"土十条"和生态文明建设的一支重要力量。     

Investigation of heavy metal uptake by three types of ornamental plants as affected by application of organic and chemical fertilizers in contaminated soils

Accumulation of heavy metals in soil media is considered as a serious environmental problem, which is hazardous to human and animal health. There have been several methods for the removal of these toxic metals. One of the commonly used methods is the use of plants, especially ornamental plants to remove heavy metals from soils. In this regard, the study has been conducted on the soils contaminated with Mn, Pb, Ni, and Cd using factorial experiment in a completely randomized design with two factors including three types of soil (soil A for the highest level of contamination, B for the lowest level of pollution, and C for the non-contaminated soil) with different contamination levels as well as three types of ornamental plants, gladiolus, daffodils, and narcissus with four replications. In another part of the study, soil A and gladiolus were used in a completely randomized design with three replications, and also three types of fertilizers, such as municipal solid waste compost, triple superphosphate and diammonium phosphate, were added to this soil. In addition, the availability of heavy metal was studied in gladiolus as influenced by the application of organic and chemical fertilizers. The results showed that heavy metal pollution caused reduction in the dry weight of gladiolus and tulips compared to the control sample, while there was no significant effect of pollution on the dry weight of narcissus. The uptake of Mn, Pb, Ni, and Cd by all three plants has been increased with enhancing the pollution levels of heavy metals. The highest concentration of Pb in the shoots of plants was observed in soil A with an average amount of 61.16 (mg kg^?1), which revealed a substantial difference relative to the treatment of soil B and C. The most and least amount of Ni in the plants shoots were related to soil A and soil C with an average of 2.35 and 0.89 mg kg^?1, respectively. The uptake of Pb by shoots of all three plants was nearly similar to each other, while more Pb was absorbed by the bulbs of gladiolus compared to the bulbs of other plants. Increment in the pollution levels led to the decrement in enrichment factor (EF); however, there was no effect of pollution levels on EF of Mn and Pb. Moreover, there was no effect of increasing pollution levels on translocation factor of these elements. In gladiolus, after application of organic and chemical fertilizers, it was observed that the concentration of heavy metals was far more in the bulbs compared to the shoots. In conclusion, the cultivation of these ornamental plants is highly recommended due to not only their decorative aspect but also their ability for bioremediation as well as being economical.     

承德伊逊河钒钛磁铁矿小流域土壤重金属地球化学基线及生态风险累积效应

以承德市伊逊河红旗钒钛磁铁矿小流域为例,通过参比元素标准化法、垂向剖面似背景值法确定小流域矿集区土壤12种重金属的地球化学基线,并与不同空间尺度流域的重金属地球化学基线进行对比;采用确定的基线值结合地累积指数法、地统计学、生态风险指数法和GIS叠加法对流域土壤重金属潜在生态风险和累积程度进行了评价。结果表明:钒钛磁铁矿矿致异常元素地球化学基线值具有明显的流域尺度效应,其值随着流域空间尺度的缩小而升高;在已开采矿集区小流域土壤重金属污染生态风险评价时,可选取其上一级流域地球化学基线值作为标准。伊逊河红旗矿集区小流域V、Ti、Co、Ni和Cr元素基线值高于滦河流域,As、Pb、Zn和Cd元素基线值与滦河流域相近,Mn和Hg元素基线值略低于滦河流域,Cu元素基线值略高于滦河流域。表层土壤重金属污染累积程度由强至弱为:Cu>Cr>Ti>Cd>Co>V>Ni>Zn>As>Hg>Mn>Pb;表层土壤重金属综合潜在生态风险指数RI范围为65.89~237.70,总体生态风险水平属低风险水平。深层土壤重金属总体污染累积程度和综合潜在生态风险总体弱于浅层土壤。流域土壤重金属综合潜在生态风险累积程度空间分布与流域地貌特征具有明显的耦合关系,重金属空间迁移主要受水力作用驱动控制,土壤重金属污染来源主要为矿业活动,同时受岩石风化和土壤侵蚀等自然因素影响。     

渤海西部表层沉积物中重金属的环境地球化学特征

为探讨渤海西部在多重环境因素变化下沉积物中重金属的环境地球化学行为,分析了渤海西部44个站位表层沉积物样品中8种重金属元素含量,研究了重金属元素的分布特征、环境影响因素及其生态风险。结果表明,渤海西部表层沉积物中As、Cu、Cd、Cr、Hg、Ni、Pb、Zn的平均含量分别为117 mg/kg、255 mg/kg、014 mg/kg、689 mg/kg、0037 mg/kg、303 mg/kg、223 mg/kg、757 mg/kg;Cu、Cr、Ni、Zn含量与有机碳含量、小于63 μm细粒沉积物呈显著正相关,其在表层沉积物中的分布明显受到有机质含量和沉积物粒径的控制,而As、Hg分布没有明显受到有机质含量的影响。富集系数显示,Cr、Ni、Pb和Zn为无富集,Cu、As为轻度富集,Cd和Hg为中度富集。与多种背景值和一致性沉积物质量基准相比较,渤海西部表层沉积物Pb、Cd的含量超出背景值,而Cu、Zn、Ni、Cr、As、Hg含量也存在一定的异常,但其含量水平引发有害生物效应的可能性不大,尽管重金属元素含量偏高,但生态风险较小。