多年冻土区土壤多环芳烃污染研究进展

多环芳烃（polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs）是一种难降解、毒性强的致癌性污染物,其广泛分布于各环境介质中,陆地环境中90%的PAHs累积在土壤中。随着资源的开发,由油品泄漏、垃圾渗滤、污水排放等行为造成的多年冻土区PAHs土壤污染问题日益突显,并且在气候变化背景下,多年冻土中的PAHs具有重新释放而造成二次污染的风险,多年冻土区土壤多环芳烃污染分布特征和迁移规律研究对评估多年冻土区生态环境风险,防治土壤持久性有机物污染,保障广大多年冻土居民生命健康安全具有重要意义。通过回顾目前国内外多年冻土区土壤中PAHs污染的相关研究,分析发现多年冻土区未受污染的土壤中PAHs的污染水平远低于中低纬度人口密集区域,可代表地球土壤中PAHs的背景值;高纬度或高海拔的地理位置以及严寒的气候使得冻土区土壤中PAHs一个普遍且最重要的来源是大气远距离传输;活动层的冻融作用主要通过改变土壤理化性质和控制水分运移方向影响PAHs在多年冻土区土壤中的垂向分布特征,多年冻土的低渗透性具有阻碍PAHs垂向迁移的作用。综合分析已有研究成果,表明目前冻土区土壤PAHs污染研究还是大量集中于表层土壤中的污染分布调查和来源解析,而关于PAHs在活动层和多年冻土层中的垂向迁移研究还仅限于对其在土壤剖面中分布状况的解释性分析,冻融作用对PAHs在土壤中的迁移、转化和归宿的影响机制还不清楚。未来多年冻土区土壤中PAHs的研究将集中于迁移转化机理与污染治理技术两方面,针对PAHs在多年冻土区土壤中迁移行为的模拟模型亟待研究开发,以实现PAHs污染储量和迁移通量的定量预测;此外,多年冻土区土壤污染问题的深入研究还需要紧密联系多圈层、多界面、多介质、多要素以及多目标污染物而开展。     

运城盆地土壤中氟运移规律动态试验研究

针对运城盆地氟污染重点区域取土,借助土柱物理模型试验装置,进行了氟污染物在土壤中的迁移规律研究。得到了不同质地的土壤在连续输入不同污染物浓度条件下,土壤中氟离子浓度随时空变化的过程。结果表明,氟离子化学性质活泼,在土壤中迁移过程比较复杂,氟吸附过程中伴随羟基OH-的释放,故实验过程中土壤溶液pH值由中性过渡到碱性。由于受吸附和解吸作用的影响,表现在氟离子穿透曲线对称性不好,各测点浓度峰值沿程逐渐衰减,拖尾现象严重,垂向迁移距离非常有限,因此运城盆地土壤中的氟离子很难直接垂向淋滤到浅层地下水中,这与实测资料结果一致。     

煤矸石中微量元素的地球化学行为

以兖州矿煤矸石中微量元素的淋滤作用及析出含量为例,分析了微量元素在洗选过程和淋滤作用下的分布、迁移规律等地球化学行为。在用不同的pH值酸性溶液作淋滤实验时发现,pH值对微量元素的析出影响很大。研究还发现土壤中微量元素的富集量随着距矸石堆距离的增加呈明显的下降趋势。      

城市土壤中有机和无机组分相关性研究初探

以我国东部某城市城区表层土壤环境指标为研究对象，采用一元线性回归和主成分分析的方法研究了城市土壤中六六六（HCHs）、滴滴涕（DDTs）、多环芳烃（PAHs）、有机质含量，含水量，重金属含量，土壤pH值等指标间的相关性，确认长期的工业活动是导致土壤重金属和多环芳烃污染的主要来源，城市绿地施用农药是土壤六六六和滴滴涕污染的主要来源。     

表层岩溶带土壤中多环芳烃分布特征及来源解析

利用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)对表层岩溶泉域土壤中的16种优控的多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons, PAHs)含量进行了分析,并对其组成、污染水平和来源进行了探讨。结果表明,16种优控PAHs在表层岩溶泉域土壤中的检出率为100%,其含量介于439.19~3329.72ng/g之间,平均值为1392.44ng/g,7种致癌性PAHs占总量的26%。PAHs的组成特征受地形的控制,随着海拔升高,低环PAHs所占比例升高,高环PAHs比例降低。同分异构体比值分析表明,研究区土壤中的PAHs主要来自于煤、生物质和石油的燃烧排放。研究区土壤中16种PAHs的TEQcarc值介于18.65~501.13ng/g,平均值为140.57ng/g。7种致癌性PAHs占总TEQcarc的比例达到96.8%。研究区表土中,后沟泉域的污染程度最大,次之是兰花沟泉域和柏树湾泉域,水房泉泉域的污染程度最小,但由于柏树湾泉域松针落叶中BaP、PAHs含量较高,松针落叶中PAHs含量分别高达36.36ng/g和2370.1ng/g,土壤生态风险评价中应考虑松针落叶层的潜在影响。      

成都经济区黄壤土壤剖面Pb形态分布特征及其影响因素

土壤剖面中不同形态铅迁移转化及其影响因素的研究对于了解Pb的土壤地球化学行为具有非常重要的意义。以四川省成都经济区农田生态系统黄壤剖面中不同形态Pb分布特征为例,探讨黄壤剖面中不同形态Pb的迁移转化影响因素及其生态危害性。结果表明:在黄壤剖面中,Pb总量表现为表层富集、深层稳定的特点;弱有机结合态含量表现为表层富集、深层稳定的特点,其他形态Pb含量剖面分布特征不明显;土壤中的Pb主要是以铁锰氧化态和残渣态为主,其他形态Pb含量所占比例较小;成土过程中,随着Pb总量的增加,稳定态Pb含量增加,而活动态相对减少;土壤pH值对各形态Pb含量分布影响较大,尤其是对碳酸盐结合态的影响显著;土壤总有机碳也是影响土壤中各形态Pb含量分布的重要因素之一,尤其是对有机结合态Pb含量影响显著;而随着土壤熟化程度的增加,黄壤剖面中的活动态含量增加,稳定态减少;剖面中的Pb迁移系数和生物可利用系数均较小,说明Pb不易向下迁移,容易在表层富集,对植物及人类有一定的危害。     

水体悬浮颗粒物的扫描电镜与X射线能谱显微分析

通过对湖州地区74个土壤样品多环芳烃含量的测定,分析了湖州市不同土地利用类型土壤中多环芳烃(PAHs)的含量特征及污染水平。结果表明,湖州地区PAHs各组分的含量均有检出,各种土地利用类型表层土壤均受到一定程度的PAHs污染,但均小于荷兰土壤修复标准;湖州市区耕地中PAHs的含量最高;从PAHs低环/高环比值小于1以及芘/苯并(a)芘比值小于2,反映了湖州地区土壤中PAHs主要是由燃煤和生活污染产生的。     

广东云浮含Tl硫酸冶炼堆渣场土壤Tl污染的元素-Pb同位素示踪研究

利用元素总量和Pb同位素示踪技术对广东云浮硫酸厂含Tl黄铁矿冶炼堆渣场周围土壤中Tl的污染程度和迁移行为进行了研究。研究发现堆渣场周围土壤中Tl污染物主要集中于表层土壤约16．5cm深度内,并且表现出沿垂直方向向下迅速下降的特点。堆渣场周围土壤中Tl与Pb呈显著线性相关,表明自然条件下田与Pb在土壤中的迁移相似性,并且都以横向迁移为主。堆渣场固结层周围土壤至少44cm范围已经受到废渣中Tl释放的影响,Tl污染物平均下渗速率达到2．75cm／a。酸性雨水的淋滤作用及废渣自身不断酸化的特性是废渣中．Tl迁移释放入土壤的主要因素,土壤铁氧化物胶体及有机质是土壤对Tl产生吸附的主要载体。     

广东云浮含T1硫酸冶炼堆渣场土壤T1污染的元素-Pb同位素示踪研究

利用元素总量和Pb同位素示踪技术对广东云浮硫酸厂含T1黄铁矿冶炼堆渣场周围土壤中T1的污染程度和迁移行为进行了研究.研究发现堆渣场周围土壤中T1污染物丰要集中于表层土壤约16.5 cm深度内,并且表现出沿垂直方向向下迅速下降的特点.堆渣场周围土壤中T1与Pb呈显著线性相关,表明自然条件下T1与Pb在土壤中的迁移相似性,并且都以横向迁移为主.堆渣场固结层周围土壤至少44 cm范围已经受到废渣中T1释放的影响,T1污染物平均下渗速率达到2.75 cm/a.酸性雨水的淋滤作用及废渣自身不断酸化的特性是废渣中T1迁移释放入土壤的主要因素,土壤铁氧化物胶体及有机质是土壤对T1产生吸附的主要载体.     

成都平原区水稻土成土剖面Cd形态分布特征及影响因素研究

成土过程中不同形态镉(Cd)迁移转化的影响因素研究对于了解Cd的地球化学行为具有非常重要的意义。以四川省成都平原区农田生态系统水稻土剖面中不同形态Cd分布特征为例,探讨成土过程中不同形态Cd的迁移转化影响因素及其生态危害性。结果表明:总量Cd、离子交换态Cd和碳酸盐Cd均表现出表层富集,深层含量稳定的特征;岷江流域和沱江流域水稻土Cd含量的背景值分别为0.147,0.215mg·kg-1。外源输入耕层土壤中Cd主要为活动态,其增加量占Cd总量增加量的60.71%~90.52%,向下垂向迁移能力非常弱。成土过程随着土壤中Cd总量增加,稳定态Cd含量显著增加,而活动态Cd含量明显降低。土壤的pH值主要对碳酸盐态Cd含量有影响,pH值越大,其含量越高;随着土壤成熟度增高,粉粒和粘粒含量增加的同时,残渣态Cd含量显著降低,而有机结合态Cd含量显著增高。耕层土壤中Cd的生物有效性系数高达0.59~0.65,已经严重地影响到农作物安全。     

Vertical transport of polycyclic aromatic hydrocarbons in different particle-size fractions of sandy soils

Vertical transport of selected polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in different particle-size fractions of sandy soils was investigated by simulation experiments in soil columns. Tested soil samples were fractionized into three particle-sizes including sand, coarse silt and fine silt (2,000–50, 50–20 and <20 μm). Rainfall simulations were conducted in artificially PAHs contaminated soil columns with 30 cm length and 5 cm diameter in 40 days. PAHs were extracted from soil samples and determined by high performance liquid chromatography (HPLC). Results showed that the residue level of PAHs in fine silt fraction reached 35.85 mg/kg, which was significantly higher than those in sand and coarse silt fraction (16.28 and 11.80 mg/kg, respectively), probably because PAHs in macroporous fractions were prone to volatilize or degrade compared with that in microporous fractions. Linear relationship between the residue levels of individual PAH (R _PAHs) and the value of partition coefficient (log K _oc) was regressed as R _PAHs = 1.55 × log K _oc − 5.86, R ² = 0.91, n = 9. These results indicated that vertical transport of the mixed PAHs in soils were controlled both by the nature of PAHs (i.e. log K _oc, molecular weight), soil particle size and soil organic contents, which could influence the transport of PAHs.     

多环芳烃在水稻籽粒中的分布及其与环境介质含量的关系

介绍了江西南昌某郊区采集的成熟期(2008年9月)和收割期(2008年10月)的水稻籽粒中多环芳烃(PAHs)的富集情况,并与同时期的环境介质(土壤、空气气相以及颗粒物)中多环芳烃的含量及分布情况作了相关性分析。结果表明,研究区水稻籽粒中16种多环芳烃(∑PAHs)总量平均为(74.8±13.6)ng/g,水稻土壤中∑PAHs含量平均为(203.7±14.3)ng/g,空气气相样品中∑PAHs含量平均为68.25 ng/m3,以3环和4环多环芳烃为优势化合物;颗粒物样品中∑PAHs含量平均为42.28 ng/m3,以4环、5环和6环多环芳烃为优势化合物。各介质多环芳烃含量在国内同类地区中均位于中等偏下水平。将多环芳烃在水稻籽粒和各个介质之间的生物富集系数与化合物的辛醇分配系数KOC、KOA作对数变换后比较,发现水稻籽粒中多环芳烃的分布与水稻土和空气颗粒物中的多环芳烃没有太大关系;而与空气气相中的多环芳烃关系较明显,证实了前人得到的气相化合物对植物体内化合物的分配起着主要贡献的研究结论。     

徐州土壤多环芳烃的环境地球化学迁移特征

选择江苏徐州黄棕壤进行不同深度层位多环芳烃含量的定量分析,研究并探讨了多环芳烃在土壤深度剖面中的地球化学迁移特征。研究结果显示,多环芳烃在徐州土壤剖面中主要集中在地表0~20 cm内。其中低环多环芳烃化合物的迁移能力较强,4~6环等高环化合物相对较难迁移,主要残留于地表生态系统环境中。     

Uptake, accumulation and translocation of polycyclic aromatic hydrocarbons by winter wheat cultured on oily sludge-amended soil

The purpose of this study is to comparatively investigate the plant uptake, accumulation and translocation behaviors of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) as priority pollutants in soil contaminated with oily sludge. The influence of different oily sludge application doses on the uptake of contaminants was studied together with the profile of individual PAH in roots, straws and leaves of winter wheat. Pot experiments were conducted using oily sludge application doses of 0, 5, 10, 15 and 20 percent, respectively. The total PAHs contents of control soil and oily sludge were 16.96 and 3504.66 μg/g, respectively. Analysis for the contents of the 16 PAHs was carried out with a HPLC-UV using plant tissue samples obtained at the 265th day of growth. The total PAHs contents in treated winter wheat were 9.02-334.81 ng/g for roots, 8.45-336.52 ng/g for straws and 10.70-406.32 ng/g for leaves. In addition to 5% of oily sludge dose, the total PAHs content in leaves was always highest under other doses of oily sludge application. With respect to individual PAH, the content did not show a significant plant tissue related trend. However, both the total content and individual content of PAHs in treated winter wheat tissues did increase with increasing oily sludge application dose. Another analysis for the control soil indicates that the degradation rate of PAHs was significantly enhanced by winter wheat after 265 days of growth based on the residual concentrations of PAHs in planted and unplanted soils.     

土体参数对扩底墩竖向承载性状影响的数值分析

为了分析不同土体参数对扩底墩竖向承载性状的影响,利用有限单元法,建立了均匀地基中不同土体模量、内摩擦角、粘聚力的三维有限元模型,模拟分析了土体模量、内摩擦角和粘聚力变化时扩底墩的竖向承载性状。分析表明,扩底墩基础以端阻力为主,土体模量和内摩擦角对其竖向承载性状的影响较大,粘聚力影响较小。因此扩底墩持力层应选择土体模量和内摩擦角大的坚硬土层。     

可液化场地碎石桩复合地基地震动力响应分析

采用砂土液化大变形弹塑性本构模型分析可液化砂土,采用模量随应力与应变变化的等效非线性模型增量形式分析碎石桩,应用FLAC3D有限差分软件对地震动力作用下可液化场地碎石桩复合地基进行三维动力响应分析。模拟分析了在地震作用下碎石桩刚度效应和排水效应对加固处理可液化场地的抗液化效果,从初始小变形到液化后大变形的变形发展,超静孔压累积与消散,及桩与土的变形与应力分配变化等。结果表明,所用模型与方法可合理描述可液化场地碎石桩复合地基在地震作用下场地的动力响应特性和抗液化效果;在地震作用下可液化场地中桩周土体与碎石桩体的竖向应力与水平向剪切应力向碎石桩体集中,竖向有效应力比可降至约1/6～1/3;桩周土体与桩体为非协调变形,剪应变比可达7～10;碎石桩抗液化影响范围约为2.5～3倍桩径,对超过3.5倍桩径范围影响较小;碎石桩与砂土渗透系数比大于100时对降低砂土中超静孔隙水压影响明显;碎石桩对场地的加密效应可显著降低超静孔隙水压力,而碎石桩刚度则对超静孔隙水压力变动影响较小,但有助于减低地面加速度响应峰值。     

平朔露天煤矿复垦区土壤中多环芳烃分布特征、来源解析及风险分析

原煤的开采、储存、运输及其加工利用过程是多环芳烃(PAHs)污染的主要来源。由于缺乏相关系统调查数据,其对煤矿复垦区土壤环境质量的影响尚不明确。平朔煤矿复垦土地主要作为耕地利用,了解其PAHs污染状况直接关系粮食安全和人体健康。该研究通过野外实地调查,开展了平朔煤矿复垦区表层土壤中多环芳烃(PAHs)的毒性风险分析研究。在整个平朔煤矿45 km2范围内,以500 m×500 m间距为基准,按照不同用地类型,采集了0~20 cm深度土壤样品179个,再按照1 km×1 km单元格组合后分析。使用安捷伦高分辨气相色谱低分辨质谱进行目标物的检测。加入代用标准2氟联苯(2 FBP)以进行回收率控制。研究结果表明：土壤中16种EPA PAHs的含量范围为213.60~2 513.20 ng·g-1,均值为717.09 ng·g-1。PAHs成分特征显示主要以3~4环为主(52%),5~6环次之(42%),2环所占比例最低(6%)。使用相关分析法判定,主要污染来源为原煤。毒性风险分析结果显示,平朔煤矿土壤PAHs存在一定生态风险,当土地重新作为农田加以利用时,需要加以关注。     

水溶性有机质对土壤中污染物环境行为影响的研究进展

水溶性有机质(DOM)作为有机配位体,含有羧基、羟基、羰基和甲氧基等活性功能团,可以通过与土壤中的污染物发生离子交换、吸附、络合、螯合、凝絮、氧化还原等一系列反应,进而影响它们在土壤中的形态、迁移转化和最终归宿。本文概述了DOM在土壤中的吸附,系统总结了近年来国内外关于水溶性有机质对土壤中污染物影响的研究进展,阐述了水溶性有机质能提高重金属的溶解度及其对重金属、农药、PAHs吸附解吸、迁移等环境行为所起的作用,最后指出今后应该进一步研究的问题。