土壤中Cd、Pb、Hg离子的地球化学行为模拟实验

研究了山西省3种不同质地的土壤对Cd2＋、Pb2＋、Hg2＋的吸附、解吸和3种离子在土壤中的运移特性。结果表明,Cd2＋、Pb2＋和Hg2＋在粘粒土壤中的吸附能力大于在砂粒土壤中的吸附能力,且3种土壤对Pb2＋都有很强的吸附能力,吸附的Pb2＋很难在土壤中解吸下来。3种土壤对3种金属离子的吸附能力为Pb2＋＞Cd2＋＞Hg2＋,解吸能力正好相反,这主要与土壤的不同性质和3种重金属离子的水合离子半径、离子的水合能密切相关。Cd2＋在3种土壤中的等温吸附符合Freundlich和Langmuir方程,Pb2＋在3种土壤中的吸附特征符合Henry方程,而Hg2＋在3种土壤中的吸附符合Langmuir方程。土柱淋滤实验表明,Hg2＋在土壤中的穿透性很强,Cd2＋次之,Pb2＋在土壤中的穿透性最慢,其在长达20天的淋滤过程中仍然没有穿透土柱。3种不同质地的土壤对Cd2＋、Pb2＋和Hg2＋的迁移能力都表现为：大同土壤＞临汾土壤＞太原土壤。     

土壤中Cd离子地球化学行为模拟实验 ——以山西的典型土壤为例

土壤样品分别采于山西省大同、太原和临汾3个地区。实验分成吸附解吸、竞争吸附和运移实验3个部分。其中吸附实验又分成砂粒土壤和粘粒土壤2个粒级分别实验。结果表明：在常温常压下,3种土壤对Cd的吸附用Langmuir模式来拟合较合适,土壤粘粒的吸附能力大于土壤砂粒的吸附能力。Zn^2＋与Cd^2＋共存时,Cd的吸附受到抑制,在本实验浓度下,腐殖酸对土壤吸附Cd的抑制作用不明显。解吸过程显示土壤对Cd离子的解吸与有机碳、阳离子代换量成负相关。Cd在土壤中的穿透曲线是Cd在土壤中吸附、解吸、络合、迁移等作用的综合体现．Cd在各种土壤中的运移时间顺序为：大同土壤〉临汾土壤〉太原土壤,从而得出Cd在壤质砂土中运移得最快、在粉土中运移得最慢的结论。     

土壤中Pb离子地球化学行为模拟实验 ——以山西的典型土壤为例

土壤样品分别采于山西省大同、太原和临汾3个地区。实验分成吸附解吸、竞争吸附和运移实验3个部分。其中吸附实验分成砂粒土壤和粘粒土壤2个粒级分别进行。结果表明：在常温常压下,Hery模式更适合描述3种土样砂粒部分和粉粘粒部分对Pb^2＋的吸附。吸附实验结果表明,土壤对Pb有很强的吸附作用,吸附过程受CEC的影响很大。在竞争吸附实验中,Pb的存在减少了土壤对Cd的吸收;腐殖酸对土壤吸附Pb^2＋表现出抑制作用。解吸实验结果表明,Pb在土壤中以专性吸附为主,吸附的Pb很难解吸下来。运移实验结果显示,在长达20天的淋滤过程中Pb^2＋仍没有穿透土柱,说明土壤对P^2＋的吸附能力极强,Pb迁移非常缓慢。     

影响向海湿地草根层土壤吸附铅、镉能力的因素

利用向海湿地采集的草根层土壤进行吸附铅、镉的热力学实验,结果表明草根层土壤吸附铅、镉的过程符合Langmuir和Freundlich等温吸附曲线(n=8,p=0.01).吸附铅、镉存在干扰吸附现象,吸附铅的能力约是吸附镉的能力的3倍.而且草根层土壤吸附铅、镉的最大吸附量与土壤中的有机质和铁、锰氧化物含量存在着正相关性.土壤的理化性质是影响土壤吸附铅、镉能力的内在主要因素;pH等是影响草根层土壤吸附铅、镉能力的外部主要因素.     

土壤中Hg离子地球化学行为模拟实验 ——以山西的典型土壤为例

土壤样品分别采于山西省大同、太原和临汾3个地区。实验分成吸附解吸实验和运移实验2个部分。其中吸附实验分成砂粒土壤和粘粒土壤2个粒级分别进行。结果表明：3种土壤对Hg的吸附量随着加入Hg离子溶液浓度的增加而增加。用4种吸附模式来拟合3种土样对Hg的吸附可以得出,Freundlich模式和Langmuir模式能较好地拟合3种土壤对Hg吸附的实验数据。3种土壤对Hg都有一定的吸持固定作用。解吸率由大到小依次为大同土壤〉临汾土壤〉太原土壤。当Hg^2＋的浓度为300mg/L时,Hg在大同土壤中的穿透速率最快,在太原土壤中穿透速率最慢。从而得出Hg^2＋在壤质砂土中运移速度最快、在粉壤土中运移速度最慢的结论。     

基于悬液Wien效应研究离子与土壤黏粒之间的能量关系及其应用

金属离子与土壤黏粒之间的相互作用决定了金属离子在土壤中的移动性和生物有效性等,一直是土壤化学研究的重点之一。近年来,基于悬液Wien效应发展了一种测定离子与土壤黏粒之间能量关系的新方法,相较以往基于吸附等温线或者离子活度计算离子与土壤黏粒之间能量关系的方法,悬液Wien效应方法具有测定简便、能够直接计算能量等优点。悬液Wien效应是指悬液电导随场强增加而增加的现象,从悬液Wien效应原理、仪器设备研发、悬液Wien效应应用等角度综述了过去10多年的主要研究进展。发现不同价态的离子在土壤黏粒上的结合能和吸附能不同,主要表现为二价一价;由于三价离子(Cr~(3+)和La~(3+))易于水解,三价离子的结合能和吸附能小于二价离子;相同离子在不同土壤类型上的结合能和吸附能表现出不同差异,与土壤性质如土壤有机质和土壤氧化铁含量有关。研究结果推动了传统土壤化学关于金属离子非专性吸附机理的认识,在理论和方法学方面深化了土壤学的基础研究内容。     

1,2-二氯乙烷和1,2-二氯丙烷在某污染场地包气带的吸附-解吸特性

1,2-二氯乙烷(1,2-DCA)和1,2-二氯丙烷(1,2-DCP)是某污染场地地下水中检出最高的挥发性有机污染物。文中采用批试验方法,研究污染场地包气带中三种不同深度土壤样品对1,2-DCA和1,2-DCP的吸附-解吸特性。结果表明:土壤中有机质决定其吸附行为,三种土壤对1,2-DCA和1,2-DCP的吸附符合Henry线性等温方程,分配系数在20.49～22.43L.kg-1,1,2-DCA和1,2-DCP在三种土壤中分别具有相似的吸附能力;同一土壤中两种目标污染物的吸附能力为Kd(1,2-DCA)>Kd(1,2-DCP),但差别不大。1,2-DCA和1,2-DCP在三种土壤中的解吸可用Freundlich等温方程拟合,解吸的难易程度与土壤中黏粒含量相关,黏粒含量越高,目标污染物的解吸越困难,第三层(地下4.9～5.1m)土壤的防污能力较强;两种污染物在三种土壤中的解吸都存在明显的滞后效应,1,2-DCP的滞后指数比1,2-DCA的大。     

北京地区潮土对土霉素的吸附特性研究

北京近1/4区域土壤属于潮土,潮土对四环素类抗生素的吸附特性还鲜有报道。采用OECD Guideline 106的方法,研究土霉素在北京地区潮土上的吸附特性。结果表明,土霉素在潮土中的吸附动力学过程符合Elovich方程,土霉素初始浓度会影响吸附速率,2 mg/L时最大,10 mg/L时最小。吸附百分比随着初始浓度的升高,先增大后减小。温度和平均吸附速率呈负相关。实验浓度下,吸附等温线符合线性等温方程和Freundlich方程,吸附是自发的吸热反应。潮土对土霉素的吸附量和粉粒及黏粒含量之和呈正相关。土霉素在潮土中的吸附受初始浓度、温度、土壤性质等因素的影响,深入了解其作用机理,有助于防治土霉素污染,保护土壤安全。     

土壤中铅铜锌镉的吸附特性

以徐州王庄矿（WZK）、奎河（KH）、背景-1（BG-1）和背景-2（BG-2）等4个土壤样品为供试对象，加入不同浓度梯度的铅、铜、锌、镉离子，通过静态实验研究了铅、铜、锌、镉的吸附特性。结果表明，土壤对4个重金属的吸附量与加入到土壤中的重金属离子浓度呈正相关性，它们之间大部分满足线性相关关系。在4个土壤样品中加入铅、铜、锌、镉离子的初始浓度比为10：10：10：1时，平衡浓度为Czn〉Ccu〉CPh〉Ccd，吸附量为Scd〉SPh〉Scu〉Szn，4个土壤样品对铅、铜、锌、镉离子的吸附能力依次为WZK〉KH〉BG-2〉BG-1。在所选实验条件下，土壤对铅、铜、锌、镉的吸附能力受土壤中铅、铜、锌、镉的含量、土壤有机质含量、阳离子交换量、土壤饱和含水量和土壤的pH值影响较大。     

溶液pH对自然水体中多种固相介质吸附铅、镉、铜影响的比较

采用实验室内模拟吸附方法,研究不同溶液pH下沉积物、悬浮颗粒物和生物膜吸附重金属的热力学特征。结果表明：在不同pH下,Langmuir方程均可以很好地描述自然水体三种固相介质吸附重金属的热力学过程。在相同pH条件下,三种固相介质对重金属的吸附能力从大到小依次为悬浮颗粒物、生物膜、沉积物,它们对重金属的吸附能力为铅>铜>镉;这三种固相介质对重金属的吸附能力都随着pH值的升高而增大,其中悬浮颗粒物对重金属的吸附能力受溶液pH影响最大;另外,相对于铜和镉,三种固相介质对铅的吸附受溶液pH影响较大。     

水稻土中重金属元素Cd、Pb的竞争吸附——以长株潭地区水稻土为例

对中国南方的3个水稻土样品进行了Cd、Pb单一离子和混合离子吸附特点的研究。结果表明,3个水稻土样品中Cd、Pb的吸附特点都相似,Langmuir等温方程可很好地描述Cd、Pb的吸附等温线。3个土壤样品中,有较高pH值和较低有机物、CEC浓度、粘土含量、高岭石含量的2个土壤样品对Cd、Pb有较大的吸附量,且其等温吸附拟合的最大吸附量（B）也较大。在两组分混合溶液中,尽管共存离子的存在影响了土壤对单一离子的吸附,同时土壤对Cd的吸附在一定程度上受影响的程度大,但3个土壤样品都表现出对Pb有强的吸附能力。在3个土壤样品中,Langmuir等温方程中Pb的健合能常数（K）都大于Cd的健合能常数（K）,混合溶液中的K值高于单一溶液的K值,表明2种金属离子对吸附位点的竞争提高了特定吸附位点的保持力,使金属离子在土壤中特定位点的吸附更加坚固。     

水稻土中重金属元素Cd、Pb的竞争吸附 ——以长株潭地区水稻土为例

对中国南方的3个水稻土样品进行了Cd、Pb单一离子和混合离子吸附特点的研究。结果表明,3个水稻土样品中Cd、Pb的吸附特点都相似,Langmuir等温方程可很好地描述Cd、Pb的吸附等温线。3个土壤样品中,有较高pH值和较低有机物、CEC浓度、粘土含量、高岭石含量的2个土壤样品对Cd、Pb有较大的吸附量,且其等温吸附拟合的最大吸附量(B)也较大。在两组分混合溶液中,尽管共存离子的存在影响了土壤对单一离子的吸附,同时土壤对Cd的吸附在一定程度上受影响的程度大,但3个土壤样品都表现出对Pb有强的吸附能力。在3个土壤样品中,Langmuir等温方程中Pb的健合能常数(K)都大于Cd的健合能常数(K),混合溶液中的K值高于单一溶液的K值,表明2种金属离子对吸附位点的竞争提高了特定吸附位点的保持力,使金属离子在土壤中特定位点的吸附更加坚固。     

Physical partitioning of mercury in till: an example from central British Columbia, Canada

The physical partitioning of Hg into different grain size fractions of till is predominantly controlled by the primary bedrock mineralogy, the distance of glacial transport, and the relative stability of cinnabar (HgS) in the soil weathering environment. At sites located short distances down-ice from bedrock cinnabar mineralization, the highest Hg concentrations in unoxidized till were measured in the sand- and granule-sized fractions reflecting the abundance of cinnabar in those size ranges. Similar partitioning was measured in oxidized till as cinnabar was found to be relatively resistant to postglacial weathering. Discrete clay-sized cinnabar grains obtained from the unoxidized till were viewed under the scanning electron microscope and suggest that the terminal grade of cinnabar is in the clay-sized range. In till collected from areas barren of cinnabar mineralization, the highest Hg levels were found in the clay-sized fraction which is attributed to the high adsorption of Hg by clay minerals.     

上海某区域低效工业用地土壤重金属含量特征及生态风险分析

为探明上海低效工业用地土壤重金属含量特征及生态风险状况,在某区域选取3种典型低效工业用地地块,分别检测As、Cd、Cr、Cu、Pb、Ni、Zn、Hg八种重金属。结果表明:区域内土壤重金属因人类活动呈现出富集现象,其中个别点位Cd、Hg、Ni超标,大部分点位重金属均超过背景值。Pearson相关性分析研究发现:Hg与Cd可能主要来源于生活垃圾及周边电镀等工业企业;Cu、Pb、Ni、Zn和Cr可能主要来自于生活污水、工业废气、汽车尾气,污染气体中的重金属通过干湿降落后渗入土壤;As可能主要受成土母质的影响。潜在生态风险评价及生态风险预警结果表明:以上海市背景值为参照,Hg和Cd处于中等至高等风险水平,其它重金属皆为低风险水平。     

洞庭湖平原土壤铅活动性影响因素研究

为了系统地探讨洞庭湖平原土壤铅(Pb)活动性特征及其影响因素,本次研究在常德市、益阳市、株洲市共采集了110件水稻根系土样品,讨论了土壤Pb活动态含量和活动系数与有机质、pH值、阳离子交换量(CEC)等土壤理化性质的相关性,并据此建立了Pb活动态含量和活动系数的预测模型。研究结果表明:土壤Pb含量、pH值、有机质含量、CEC和风化程度都是影响Pb活动态含量及活动系数的主要因素。pH值、CEC和有机质含量都会影响土壤缓冲能力,进而影响Pb的活动性。土壤Cd含量和Zn/Pb值也与Pb活动态含量有显著相关性;在不同的浓度梯度内,Cd与Pb的交互作用不同;土壤具有较高的Zn/Pb 值时,Pb活动态含量较低。采用逐步回归法建立了土壤Pb活动态含量以及活动系数的预测模型,土壤Pb活动态含量用土壤pH、Pb含量、CEC和Na₂O/K₂O值进行预测,活动态系数用pH、CEC、SiO₂/Al₂O₃值进行预测,预测效果均较好。     

浙江省东部土壤元素地球化学特征及意义

为了研究土壤和稻米元素地球化学分布特征及影响稻米中重金属质量分数的主要因素,对浙江省东部农田根系土-稻谷样品进行了采集和分析。结果表明：各研究区均有重金属元素质量分数高于区域地球化学背景值,尤其是温州南郊地区的Hg、台州泽国地区Cd、绍兴北郊地区的Hg,其质量分数分别是背景值的6倍、5倍及9倍;7个研究区中,只有嘉兴新胜地区的As质量分数超过背景值。其原因是这些地区工业化进程迅速,人为活动频繁,污染较严重。绍兴北郊、嘉兴新丰、嘉兴新胜和桐乡崇福地区稻米中As、Cd、Cr、Hg、Se和Pb质量分数均未超过标准限值。稻米对重金属元素的吸收富集主要受土壤有机质、pH、土壤阳离子交换量和黏粒组成等土壤理化性质的影响：土壤有机碳越丰富越有利于稻米对As、Cd、Cr和Ni的吸收;稻米对As、Cd、Mn和Ni的富集系数随着pH上升而下降;土壤阳离子交换量和黏粒组成与水稻As、Cu、Hg、Mn、Pb、Se和Zn的富集系数呈显著负相关。     

沈阳细河沿岸土壤中重金属垂直分布特征与形态分析

研究了沈阳细河沿岸翟家、彰驿和黄腊坨地区13个土壤剖面样品中重金属的垂直分布特征,对土壤环境危害较大的3种重金属元素Cd、Hg、As进行了重点分析。采用改进的Tessier连续萃取法研究了5个表层土壤中7种重金属元素的形态分布。研究表明土壤重金属元素形态分布具有以下特点:As、Cu、Cr、Zn和Pb主要以残渣态存在;Cd主要以离子交换态存在,残渣态所占的比例较低,表明表层土壤中Cd的活动性较强,容易迁移进入生态食物链。大部分样品中Hg以残渣态为主。除Cd外,土壤中其余6种重金属的可交换态含量都比较低。7种重金属的潜在迁移能力顺序为:CdHgPbZnCrCuAs。     

Sorption and distribution of adsorbed metals in three soils of India

The mobility and bioavailability of heavy metals depends on the metal retention capacity of soil and also on the geochemical phases with which metals are associated. Laboratory batch experiments were carried out to study the sorption and distribution of Cd, Ni and Pb in 3 soils differing in their physicochemical properties from India: Oxyaquic Haplustalf (SL1), Typic Haplustalf (SL2) and Typic Haplustert (SL3). The heavy metal adsorption was studied by isotherms and the distribution coefficient (K_D) for each metal was obtained from the linear regressions of the concentration of metal remaining in equilibrium solution and the amount adsorbed. In general, the sorption capacity for all the metals decreased in the order: SL3>SL2>SL1. Among metals, the sorption capacity in all the soils decreased in the order: Pb>>Ni>Cd. Distribution of sorbed metals at various equilibrating concentrations was studied by sequential extraction. Results showed significant differences in the distribution of metals in these soils. At higher additions (such as 200 μM l⁻¹) most of the metals were extracted in their more mobile fractions, exchangeable and/or inorganic in contrast to their original partitioning in soils, where they were preferentially associated with the less mobile residual fraction. Largest percentages of metals extracted in the exchangeable fraction corresponded to those soil–metal systems with smaller K_D values, e.g. Cd, Ni and Pb in SL1 and Cd and Ni in SL2. In neutral and alkaline soils (SL2, pH=7.1, and SL3, pH=8.6) Pb was predominantly extracted from the inorganic fractions and this corresponded to higher K_D values for Pb in these soils. The predominance of metals associated with the exchangeable fraction together with low K_D values indicates higher mobility of metals retained in the acidic soil (SL1, pH=5.2) compared with the others.     

福州市主要蔬菜基地土壤重金属的影响评价

采集了福州市不同区、县(市)主要蔬菜基地的土壤样品与蔬菜样品,分析其中Pb、Cr、Cd、As、Hg等重金属含量特征,应用数理统计方法研究和比较了各种蔬菜的重金属富集能力.研究结果表明,福州城郊区蔬菜基地的土壤与蔬菜中重金属含量高于其他区域.叶菜类蔬菜中的重金属含量相对高于其他种类的蔬菜,蔬菜对重金属的富集能力为叶菜类＞花菜类＞根菜类＞瓜果类＞茎菜类;不同重金属元素富集顺序为Cd＞Hg＞Cr＞As＞Pb.