矿区土壤中重金属形态分布的地球化学机制北大核心CSCD

酸性矿山废水(AMD)的持续输入除了增加土壤中重金属的含量和明显改变土壤理化性质外,还会导致土壤微生物群落的改变和新矿物相(黄钾铁矾、施氏矿物、金属硫化矿物等)的形成,这些都将引起重金属形态分布的变化。重金属在土壤中的形态分布决定其地球化学行为和生物可利用性,因此其形态分布变化的影响机制是矿区土壤重金属污染研究中一个重要的基础科学问题。本文从土壤组分的变化、重金属在各形态间迁移的路径和动力学等方面探讨AMD影响下矿区土壤中重金属形态分布变化的地球化学机制,以期为认识矿区土壤重金属的环境行为与重金属污染土壤修复提供理论基础。     

烟台市土壤环境质量现状及重金属元素分布迁移规律

烟台市是山东半岛蓝色经济区核心城市之一。通过对山东省烟台市生态地球化学资料的系统整理,发现土壤主要污染因子是Cd、As、Hg、Cu、Pb、Zn等重金属元素,工矿三废排放是土壤重金属的主要来源;过量施用化肥和工矿污染形成的酸雨使区内土壤明显酸化,土壤根系土中镉等元素在酸性环境中活化迁移能力明显增强,有毒重金属镉等通过土壤-水-植物活化迁移量大,经食物链向人体中转移危险性增大。土壤重金属污染和土壤酸化成为烟台市域内两项重大的生态环境问题,为土地污染防治提供了科学依据。     

北京平原区两年内土壤中五种重金属元素化学形态变化及生物有效性

为了监测北京市平原区2015年和2016年土壤中5种重金属As、Cd、Hg、Pb、Zn化学形态的变化趋势,运用Tessier连续提取法对土壤重金属进行了形态分析,并对影响重金属元素生物有效性的因素进行研究。结果表明,2年内研究区表层土壤重金属元素的形态变化微弱,有效态含量以Cd元素最高,达到45.67%,故潜在生态危害性最大;其次为Zn元素,达12.16%,其中碳酸盐结合态占比虽大,但由于研究区土壤呈偏碱性,Zn元素的迁移能力较弱,潜在危害性较小;As、Hg、Pb均以难迁移态存在,故潜在危害性也较小。土壤重金属元素的生物活性系数及迁移系数分别为:CdZnPbAsHg和CdAsZnPb=Hg,其中Cd元素2年的生物活性系数和迁移系数最高,展现出较强的生物活性和迁移能力,其余重金属元素的活性系数和迁移系数较低,潜在危害性较弱。影响重金属元素生物有效性的因素较复杂,以重金属元素全量为主,p H、有机质、CEC等理化性质次之。     

土壤中重金属形态分析方法研究

介绍了一种重金属形态分析连续多级提取新方法,用国家一级标样进行试验研究,并用国际标样做对比研究,表明该方法具有分组合理、更接近自然状态、操作简便易行、数据稳定可靠的特点,可为土壤环境中的重金属形态的研究及其环境危险评价提供更精确的元素信息。     

山东省烟台地区土壤重金属的生态效应——以砷为例

烟台市是山东半岛蓝色经济区核心城市之一,通过对山东省烟台市生态地球化学资料的系统整理,研究土壤重金属污染现状与分布迁移规律,发现土壤主要污染因子是As、Cd、Hg、Cu、Pb、Zn等重金属元素污染,工矿三废排放是土壤重金属污染的主要原因;主要致污因子砷是环境中毒性最大的有害元素之一。土壤-苹果树体系中As迁移及形态转化规律为:植物根系吸收土壤中的砷,并在根部发生了AsⅤ→AsⅢ的还原作用,由植物的根部向上迁移过程中,AsⅢ的比例逐渐降低。砷在根系土-植物体系中的分布为:根系土>根>叶子>茎>苹果。     

土壤重金属生态危害评价：以典型金矿区为例

通过对典型矿区土壤重金属污染现状与分布规律研究,发现土壤污染的主要因子是Cd、As、Hg、Cu、Pb、zn等重金属元素污染,金矿三废排放是土壤重金属污染的主要来源。一号金矿区Hg、Cd、As三种元素对土壤危害的贡献率之和达到94％,其中仅Hg元素的贡献率就达到了77％。二号金矿区Hg、Cd、As、Pb、Cu五种元素对土壤危害的贡献率之和达到97％,其中仅Hg元素的贡献率就达到了61％。金矿区土壤重金属元素潜在生态危害强、很强的土壤样品数量占总数的66．54％,占金矿专题研究区控制总面积的79．51％,土壤潜在生态危害严重,本成果为金矿区土壤污染防治提供了科学依据。     

城镇及其周边土壤重金属元素异常成因机理

普遍出现在城镇及其周边地区土壤中的重金属元素异常受到广泛关注,但是目前对此类异常的生态危害还没有明确的结论,原因之一是对异常的成因机理缺乏深入研究和客观认识。这里研究结果发现,城镇周边地区的土壤重金属元素异常,与燃煤(或金属矿石选冶)过程中释放出的“微球粒“物质和黄铁矿、磁铁矿等重矿物具有成因联系,因此为确认此类异常的成因机理提供了证据,对异常的生态效应评价以及预警预测研究具有直接意义。     

再生铅工业园周边土壤重金属分布特征及来源解析

通过对安徽再生铅工业园周边0～20 cm深度的表层土壤及0～300 cm深度的剖面土壤中重金属含量、分布特征、赋存形态的研究及来源解析,发现土壤中Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu、Ni及Zn含量平均值分别为300.4 ng/g、39.45 ng/g、12.22 mg/kg、42.5 mg/kg、75.4 mg/kg、28.5 mg/kg、33.5 mg/kg、74.1 mg/kg,富集元素主要有Cd、Pb及Hg,其中土壤Cd、Pb富集明显受工业活动影响,Hg富集与工业活动无关。土壤Cd明显富集面积为21 km²,影响深度为65 cm。土壤Pb明显富集面积为12 km²,影响深度为20 cm。土壤Hg普遍为中度富集,富集深度为0～65 cm。土壤中Cd以碳酸盐结合态为主,其次为铁锰氧化物结合态,Pb以残渣态、铁锰氧化物结合态为主。Cd的碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态、Pb的残渣态和铁锰氧化物结合态均与其全量呈显著正相关。研究区土壤环境质量较好,仅有9.5%样点Cd含量与5.4%样点Pb含量超过了《GB 15618—2018土壤环境质量农用地土...     

基于形态学分析铅锌矿不同功能区土壤重金属元素的分布特征及污染评价

为掌握尤溪铅锌矿区土壤重金属元素分布特征和污染现状,通过采集尤溪铅锌矿不同功能区0~20cm表层土壤样品,测定土壤中Pb、Zn、Cd、Cu、Cr 5种重金属元素的总量及其化学形态,分析不同功能区土壤重金属污染及分布特征,同时采用次生相与原生相比值法(RSP)进行污染评价。结果表明,尤溪铅锌矿不同功能区土壤中Pb、Zn、Cd含量均超过国家土壤环境质量三级标准,废弃冶炼区土壤Cd、Cu、Pb、Zn含量均最高,分别为标准值的14.78、1.13、3.73、1.34倍,采矿区Cr含量最高,但未超过标准限值。重金属形态结果表明,相比其他元素,Cd弱酸提取态所占比例最高,Cu可交换态比例最高,Pb、Zn、Cr以残渣态为主。RSP法评价表明,不同重金属的污染程度表现为:Cu(1.15)Cd(0.80)Pb(0.59)Zn(0.57)Cr(0.54);不同功能区土壤重金属污染表现为:尾矿库区冶炼区废弃冶炼区采矿区。SPEF法评价表明,尤溪铅锌矿区受人为污染明显,采矿区和尾矿库区Zn污染最为严重,冶炼区和废弃冶炼区Pb污染最为严重,功能区污染顺序为:尾矿库区冶炼区废弃冶炼区采矿区。     

贵阳城市土壤重金属元素形态分析

选取贵阳市62个代表性的表层土壤样品,分析了其重金属元素的含量和存在形态.结果表明,贵阳城市土壤中5种重金属元素(Cr、Cu、Pb、Zn和Cd)的含量较高,且变化较大.表层土壤中Cr、Cu、Zn主要以残渣态形式存在,Pb主要以可氧化态形式存在.Cd可还原态含量高达47.5%,残渣态含量最低,说明Cd较活泼,具有潜在的环境影响能力.     

山东烟台环境介质中重金属元素富集特征及与酸化土壤的关系

利用山东省烟台市生态地球化学调查及相关专题研究所取得的分析测试数据,通过高灵敏度的识别系统和多参数地球化学评价体系的建立,揭示了在重金属污染区内酸化的土壤环境中Cd、Hg、Pb、As等重金属元素活化迁移的地球化学机制、影响因素,以及浅层地下水和玉米等主要粮食作物籽实中重金属超标的原因及生态危害。与全国土壤基准值和背景值对比,研究区内Cd、Cr、Ni、Pb等元素的基准值相对偏高,Cd、Cr、Pb、Cu、Ni元素的背景值相对较高。As、Cd、Cr、Ni、Hg、Pb等存在于Ⅲ级及Ⅲ类以上土壤,是主要致污因子。典型金矿污染区内浅层地下水和玉米籽实中均检出超标重金属元素,影响浅层地下水环境质量的主要指标是Pb。达到Ⅲ类及以上水质标准的采样点数占研究区总采样点数的3.47%;玉米中的Cd含量相对较高。表层酸性、弱酸性土壤占土壤总面积的55.29%,土壤酸化趋势明显。随着土壤酸化程度的加深和范围扩大,导致土壤耕作层可给性营养元素的损失及某些毒性元素(Cd、Pb等)的释出和活化,提高了土壤中主要污染因子Cd、Hg、Ni、Pb、As等重金属的活化迁移能力;富含有机质的土壤中有利于对Cu、Zn、Pb、Cd的吸收,固重金属元素于土壤中,降低了土壤重金属污染的环境风险水平。研究结果为土壤修复、降低土壤重金属毒性提供了重要的科学依据。     

典型铜镍矿区周围环境介质中重金属及其化学形态分布特征

重金属污染是金属矿山开采和冶炼所引起的主要环境问题。对甘肃省典型矿业城市金昌市周围农田土壤、废渣堆表面风化物及降尘、尾矿坝尾矿砂和尾矿坝旁排污沟沉积物中Cr、Cu、Ni、Pb、Zn含量及其化学形态进行分析。结果表明:不同区域环境中重金属呈现不同程度累积,其中以Cu、Ni最为显著,含量由高到低依次为尾矿坝排污沟>尾矿坝>废渣堆>农田土壤;尾矿砂和沉积物中重金属分布以Ni含量显著高于Cu含量为特征;而农田土壤和风化物及降尘中重金属分布以Cu含量高于Ni含量为特征,前者Cu、Ni主要来源于尾矿,后者与冶炼烟尘排放有很大关系;样品中除Cr、Zn以残渣态为主外,Cu、Ni、Pb化学形态分布有较大差异,Cu以可氧化态和残渣态为主,Ni以可还原态为主,其次为弱酸提取态,Pb以可还原态为主,其次为残渣态。土壤理化性质是影响重金属化学形态分布的重要因素。     

长江武汉段冲积土壤中重金属的环境地球化学特征

长江沿江全流域的重金属元素镉异常带引发了人们对沿长江流域城市的镉及其他重金属元素的环境地球化学特征及生态效应的关注。本文以长江流域具有重要的经济发展战略意义的武汉为研究区,对长江武汉段沿岸的冲积土壤中主要重金属元素镉、铜、铅、镍、铬的含量和以BCR法分步提取的弱酸提取态、可还原态、可氧化态和残渣态等4种形态的分量进行了较系统的分析,同时,配套分析了蔬菜样品中的重金属元素镉、铜、铅、镍、铬的含量,以便了解重金属元素的环境地球化学特征。结果显示,长江武汉段沿岸的冲积土壤中,重金属镉含量超标;铅、铜、镍元素含量接近国家土壤环境质量标准二级指标,基本上对植物和环境不造成危害和污染,满足一般农田、蔬菜地、茶园、果园、牧场等土壤环境标准;铬元素含量较低,接近其背景值。长江武汉段沿岸的冲积土壤中重金属元素的含量和活动性强的弱酸提取态分量随着采样点位置距离武汉钢铁厂越近而增大,显示重金属污染的部分原因可能是工业生产造成的。重金属元素在表层土壤中存在积累效应,表现为表层土壤中重金属元素含量高于对应深层的含量。重金属元素的形态分布特征与各自的地球化学性质有关,活动性强的弱酸提取态镉和铅分量高,具有潜在的环境危害。这些土壤中种植的蔬菜中,重金属元素镉含量普遍明显超标,部分蔬菜中铅元素含量超标,铜、镍、铬元素含量正常。     

土壤修复过程中重金属形态的研究综述

重金属污染土壤的修复是现阶段污染土壤治理中的难点之一,在土壤修复过程中对重金属的形态研究已在多个领域中开展,并且在重金属形态及其与生物有效性和毒性等研究领域取得了一定的成果。本文综述了现阶段在污染土壤修复过程中对重金属形态研究的主要领域,分析研究重金属形态的必要性,总结出土壤修复过程中重金属形态方面应当从重金属在土壤与植物中的存在形态入手,研究重金属元素在不同界面间的迁移转化规律,通过阻断重金属元素在污染源、土壤、生物之间的传递链条,以阻止重金属对生物体造成危害,从而为土壤重金属污染的治理修复提供理论基础。     

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。     

某矿区土壤重金属分布特征及来源解析

为探究赣南某矿区土壤重金属污染状况及来源,以该矿区内40个土壤样品为研究对象,分析了土壤中Cu、Pb、Zn、Cr、Ni、Cd、As和Hg等8种重金属元素的含量,并采用频率直方图、相关性分析、主成分分析等多种统计方法探究了土壤重金属含量的分布特征及来源。研究结果表明:(1)研究区8种重金属中有7种不同程度地超过了江西省土壤重金属元素背景值;(2)Pb、Zn、As和Hg的含量接近正态分布,而Cu、Cr、Ni和Cd的含量则呈现出右偏分布的趋势,这可能与研究区矿山开采活动及土地利用类型等因素有关;(3)矿区土壤重金属相关性分析表明,Cu、Cr、Ni的同源性较高,可能具有相同的污染源,而Pb、Zn、Cd等元素与Cu、Cr、Ni相比,其来源可能存在一定的差异;(4)主成分分析结果显示,矿区内土壤中8种重金属元素含量可以由2个主成分来解释,所代表的实际意义按贡献率排序分别是成土母质和人为采矿活动;(5)矿区内土壤重金属污染物主要为Pb、Zn、Cd,人为采矿活动是这三种重金属污染的主要来源。     

太湖沉积物中重金属的地球化学形态及特征分析

用连续提取法分析了太湖沉积物5种重金属的地球化学形态,对地球化学形态的组成和地理特征进行了分析研究.重金属地球化学形态配分的共同特点是可交换态最低,残渣态最高.两种形态中Cd的可交换态最高,Cr的残渣态最高,可交换态最低.Cd的碳酸盐态较高,Cr的最低;Pb、Cd的Fe-Mn氧化态较高,Cu的偏低;Cu的有机态最高,Cd的最低;Zn的地球化学形态比例大都处于中间.地域上变化较大的元素是Cd和Cu,变化不明显的元素有Pb和Zn.化学成分中Fe2O3、MnO与重金属地球化学形态的相关性最好,TOC与Cu的形态相关系数最高.综合对比分析表明,太湖沉积物重金属的生物有效性以Cd为最高,其次为Pb.     

煤及其转化产物中重金属形态分布研究

参考Tessier形态分析程序,对煤及其转化产物中的Mn、Mo和Pb的存在形态进行了实验研究,为原煤使用形态转化中的环境效应评价提供参考。结果表明,Mn、Mo和Pb在原煤、煤焦、气化灰、燃煤灰中的形态变化依次为：可交换态、碳酸盐结合态比例下降,铁锰水合氧化物结合态比例上升;各元素的可交换态和碳酸盐结合态含量之和在原煤、气化灰、燃煤灰中依次减少;对原煤和煤焦中的有机态重金属的重复及高提取剂浓度提取是有效的。     

土壤—作物系统中重金属元素的地球化学行为

对我国部分土壤和作物中重金属元素的分布特征作了概括性的论述，指出重金属元素的富集或贫化与成土母质、土壤环境等因素密切相关。母质母岩中元素含量高则相应土壤中该元素富集；土壤偏碱性或氧化条件下，重金属元素的有效性低；重金属元素通常富集于土壤表层0-20cm层位。不同种类的粮食、蔬菜对土壤中重金属元素具有不同程度的吸收和富集能力，叶类菜比茎类菜对重金属具有更强的吸收和富集能力，粮食作物的根比籽粒含重金属更多。对已污染的土壤大多采用生物修复和生态修复方法。