干旱区绿洲土壤共存重金属元素形态变化及生物有效性实验分析——以Cd、Zn、Ni元素为例

采用盆栽试验,初步研究了干旱区绿洲土壤—胡萝卜系统中镉、锌、镍3种重金属的形态变化特征及其生物有效性问题。结果表明:供试绿洲土壤原状土中,Cd、Zn、Ni均以稳定的残渣态形式存在,而处理土壤中重金属被钝化的量有限,Cd的存在形式主要以碳酸盐态为主,Zn、Ni则主要以铁锰氧化态为主;3种元素的活性大小依次为Cd>Ni>Zn。根据回归分析,元素Zn对胡萝卜块茎和茎叶吸收Zn量贡献最大的分别是Zn的碳酸盐结合态和铁锰氧化态;元素Ni对胡萝卜各部位吸收贡献最大的均为Ni的铁锰氧化态。     

北京城区土壤中Hg、Pb、Cd、Cu及Zn化学形态及环境效应

为弄清北京城区土壤中Hg、Pb、Cd、Cu及Zn五种重金属元素的化学形态分布特征,系统采集了126件城区表层土壤样品,采用连续提取法对重金属元素各化学形态含量进行了测定。结果表明:土壤中土壤中Hg、Pb、Cd、Cu、Zn含量差异显著。Hg元素以残渣态和强有机结合态为主,Cd元素离子交换态、碳酸盐结合态、残渣态、铁锰氧化物结合态含量较高,Pb、Cu、Zn元素以残渣态、铁锰氧化物结合态为主。Hg元素的有效态含量最低(不足1%),现情况下不会对环境造成污染;Cd元素的有效态含量最高(40%),生物有效性和潜在生态危害性较大,运用植物修复技术对其治理为经济有效的方法;Pb、Cu、Zn有效态含量较低(约10%),生物有效性和潜在生态危害性均有限。各元素形态与全量之间相关程度虽有差别,但基本呈正相关关系。     

西藏多不杂矿区土壤重金属特征及环境问题防治

在矿产开发前,充分了解矿区的土壤重金属环境特征对矿产绿色开发和合理开采具有重要意义。位于西藏改则县的多不杂矿床是多龙矿集区内的重要矿床之一,目前已探明铜资源量达234. 44万吨。本文以多不杂矿区为例,在地表选取4条剖面采集了37件土壤样品,开展了重金属元素(Cu、Pb、Zn、As、Cd、Cr、Hg)含量和pH值测试,对其中10件样品进行了重金属形态特征分析。采用单因子污染指数和内梅罗综合污染指数法分析研究了多不杂矿区内地表土壤重金属的含量、污染指数和形态特征,探讨了重金属元素来源及其对环境的影响程度。结果表明,多不杂矿区地表为碱性土壤,7种重金属元素中,Cu在所有样品中的含量均超过GB15618 1995Ⅲ级标准;Zn、Cd仅有最大值超过Ⅲ级标准;Pb、As、Cr、Hg含量均不超标。单因子污染指数呈现出Cu>Zn>As>Cd>Cr>Pb>Hg的分布特征,综合指数平均值为11. 60,表明重金属对环境的综合影响程度较高。Cu主要以铁锰氧化态和残渣态存在,分别占48. 40%和14. 73%,Pb、Zn、As、Cr主要以残渣态形式存在,分别占90. 27%、71. 48%、79. 59%、86. 12%。Cd主要以铁锰氧化态和碳酸盐态形式存在,分别占40. 05%和22. 42%,Hg主要以残渣态和腐殖酸态存在,分别占40. 16%和22. 54%。7种重金属元素来源主要有3类：Cu、Zn、Cd、Hg源于黄铜矿的氧化淋滤;Pb、As源于黄铁矿的氧化;Cr源于岩石的自然风化。针对重金属相关的环境问题,提出了针对性的防治建议。     

根际环境锌镉镍的形态变化与植物有效性

以抚顺西露天采场60平盘5种修复植物根际与非根际土为研究对象，运用顺序提取实验和数理统计分析方法研究了根际与非根际土中Zn、Cd、Ni的形态分布与植物有效性。结果表明，Zn、Ni在根际与非根际土中主要以硫化物态存在；而Cd在非根际土中以硫化物态为主，在根际土中以可交换态和松、紧有机态为主。与Ni相比，非根际土中Zn的紧有机态、氧化物态和Cd的紧有机态、氧化物态、可交换态比例明显偏大；与非根际土相比，根际土中Zn的铁锰氧化物态和硫化物态含量增加，碳酸盐态含量降低，松有机态、紧有机态和可交换态Zn在不同植物根际变化不同。Cd的硫化物态降低，可交换态、松有机态、碳酸盐态、氧化物态和紧有机态含量在不同植物根际变化不同。Ni的紧有机态显著增加，可交换态、碳酸盐态和硫化物态明显降低，松有机态在不同植物根际变化不同；根际Cd的碳酸盐态增加和氧化物态降低有利于植物Cd的吸收；碳酸盐态Zn的减少可促进植物Zn的增高。     

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。     

深港西部通道填海区淤泥重金属化学形态分析

以深港西部通道填海区淤泥为研究对象,研究了重金属的化学形态特征,分析了填海工程活动带来的填海区地下水物理化学条件变化对重金属各个形态的影响。结果表明:除残留态外,填海区重金属存在形态主要为铁锰结合态、碳酸盐结合态和硫化物及有机结合态,其中,Pb和Ni以铁锰氧化物结合态和碳酸盐结合态为主,Cu以碳酸盐结合态和有机结合态为主,Zn以有机结合态和铁锰氧化物结合态为主,而Cd则以碳酸盐结合态为主。各金属在深港西部通道填海区淤泥的潜在迁移能力序列如下:Pb(39.68%)>Cu(31.59%)>Zn(20.49%)>Cd(12.80%)>Ni(10.98%)。     

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 km~2,影响深度为65 cm。土壤Pb明显富集面积为12 km~2,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壤污染风险管控标准(试行)》规定的污染风险筛选值。     

鄱阳湖水系重金属元素地球化学特征及入湖通量

江西省多目标区域地球化学调查显示,鄱阳湖流域河流两岸土壤(河漫滩沉积物)中存在明显的重金属异常带。为揭示河流两岸河漫滩沉积物(土壤)中重金属元素的来源、输送通量及其沉积历史,分别于丰水期和枯水期系统采集了鄱阳湖流域赣江、信江、饶河、抚河、修水及鄱阳湖湖水、悬浮物等样品,分析As、Cd、Pb等元素含量。研究表明：As、Pb、Cu、Zn等元素在研究区河流中的含量普遍较高,不同时期河水中的元素含量有较大的差异;各重金属元素在研究区河流迁移形式有很大的差别,As和Cd主要以离子态形式迁移,但Cd悬浮态迁移形式所占比例也很大;Pb、Zn、Cu和Ni主要以悬浮态形式迁移;重金属在河流水体和悬浮物两相中的分配受水体pH值、温度和悬浮物浓度等因素影响,不同的元素受这些因素的影响程度有很大的差别;按各支流输送通量,赣江和信江对湖区重金属元素输入通量的贡献最大,是鄱阳湖Cd等重金属元素的最主要来源。     

湖南洞庭湖水系As和Cd等重金属元素分布特征及输送通量

土壤地球化学调查显示,长江沿岸,尤其湖南洞庭湖流域存在以镉为主的重金属高值带。为进一步确定As和Cd等重金属元素在河流中的存在形式、迁移方式和通量等地球化学特征,本研究在洞庭湖水系主要干支流的关键位置布置采样点,分夏季丰水期和冬季枯水期两次,采集了原水、0.45μm过滤水和0.20μm过滤水等水样品,以及悬浮物固体样品,分析了水和悬浮物样品中As和Cd、Pb等重金属元素含量。结果发现,As元素在湘江、资水、湘江上游支流西河和耒水中含量最高,耒水、西河及湘江的Pb、Zn含量相对偏高,Cd在湘江、耒水及汨罗江的含量也明显高于其他河流;研究区河水中As、Ni、Cd和Zn等元素在水中离子态比例较大,其溶解态含量受河水pH和温度的控制,湘江、西河、耒水和汨罗江中悬浮物As、Zn、Cu、Cd、Pb和Cu等元素含量远高于其他水系悬浮物,这与这些流域内存在多金属矿区密切相关;不同元素在河水中迁移途径有很大差别,As以溶解态和胶体态为主要迁移形式,Pb、Zn、Cu、Cd和Ni等重金属元素以悬浮物形式迁移的比例最大;主要入湖河流中,湘江输入洞庭湖的As、Zn、Cu和Cd总量最大,年通量分别为961.43 t、478.90 t、101.67 t、59.58 t。     

大型金属矿山不同环境介质中重金属元素化学形态分布特征——以甘肃金昌市和白银市为例

重金属元素在环境介质中的存在形态及各形态比例是决定其迁移性和生物可利用性的重要因素.采用BCR法连续提取过程对大型金属矿山周围土壤和水体沉积物中Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn化学形态的分析结果表明,土壤和水体沉积物中不同重金属元素化学形态分布有很大差异.总体而言,Cd以弱酸提取态为主(约占60%),Cr以残渣态为主,占90%以上,Cu以可氧化态为主(约占60%),Ni和Pb以可还原态为主,分别约占50%和60%,Zn以残渣态为主,约占45%.不同区域土壤中重金属元素各形态质量分数之和依次为厂区外围>尾矿坝旁>农田,各形态分布也与总量具有相似的变化趋势.金昌市矿山环境介质中重金属以Cu和Ni为主,白银市以Cd、Cu和Pb为主,重金属元素的生物可利用态和潜在可利用态质量分数高,平均约占各金属,总量的60%～90%,对周围环境具有很大的潜在生态危害性.     

云南沘江流域农田土壤重金属Pb、Zn、Cd、As的地球化学特征

以流经中国铅锌矿储量最大的兰坪金顶铅锌矿区的澜沧江支流——沘江周围农田土壤为研究对象,通过实地调查采样、室内实验测定和统计分析等方法,测定分析了土壤中Pb、Zn、Cd、As的含量及其化学形态分布,以探讨矿产开发对农田土壤重金属含量的影响。结果表明:(1)沘江流域农田土壤中的重金属蓄积量大,以国家《土壤环境质量标准》(Ⅱ级)衡量,Pb、Zn、Cd、As含量超标率分别为66.667%、91.667%、100%、16.667%,污染程度为Cd﹥Zn﹥Pb﹥As;(2)土壤中Pb和Cd的化学形态均以水溶态为主,活性大,迁移能力强,水溶态元素能够直接进入生态链,通过植物吸收进入食物链将给人类健康造成一定的威胁。而Zn和As化学形态分别以铁锰氧化物结合态和残渣态为主,这两种形态在一般环境条件下较稳定,迁移能力弱;Pb和Cd的环境有效态(水溶态、离子交换态、碳酸盐结合态、腐殖酸结合态之和)含量较高,如果发生酸雨或酸性矿山废水的排出,它们的环境有效态会大量增加,对流域具有潜在的危害;(3)土壤中Pb、Zn、Cd、As含量分布和化学形态分布,整体上均为随着与矿区的距离增大而降低的趋势,分布曲线分为单峰状、双峰状两类。另外,Cd、Pb、Zn的化学形态分布与总量分布趋势基本一致,As的腐殖酸结合态、残渣态与总量分布一致。     

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。     

西南重金属高背景区农田系统土壤重金属生态风险评价

西南地区是我国典型重金属高背景区,在重金属高背景区开展生态风险评价对保障粮食安全有重要意义。采集云南省重金属高背景区土壤表层(0～20 cm)样品242件,农作物及对应的根系土样品74件,分析土壤和农作物样品中8种重金属(Cd、Cr、As、Hg、Pb、Cu、Zn、Ni)含量以及土壤中重金属赋存形态。研究发现,受地质背景因素影响,Cd、Cr、Cu、Hg、Ni和Zn含量平均值均超过云南省土壤背景值,Cd、Cu和Ni含量平均值均超过农用地土壤污染风险管控标准规定的筛选值,土壤pH值多呈酸性,有机质含量较低。土壤中As、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn主要以残渣态形式存在,生物有效性低,是由地质背景引起的;Cd残渣态占比较低,生物有效组分较高,Cd元素的地累积指数分布显示,Cd受人为污染和地质背景交互叠加的影响,是研究区污染风险最高的重金属元素。Hg来源较为复杂,全量较低,污染风险较小。研究区大宗粮食作物(马铃薯和玉米)重金属含量均不超标,生物富集系数(BCF)均小于0.03,粮食作物较安全,生态风险较低。黄烟中Cd含量远远超过目前初步制定的安全限量标准,BCF为3.13,说明烟草特别能富集Cd,存在一定的生态风险。表层土壤重金属潜在生态风险指数(RI)统计结果显示,土壤重金属RI贡献降序依次为Cd(73.71)Hg(57.40)Cu(25.25)Ni(8.76)As(7.39)Cr(4.15)Pb(4.04)Zn(2.0),Cd和Hg是研究区最重要的风险元素,但均以中等生态危害为主,很强生态危害分布面积较小,研究区生态风险整体较低,风险可控。     

滇西沘江流域水体中重金属元素的地球化学特征

通过测定流经兰坪金顸铅锌矿区的沘江水体中Pb、Zn、Cd、As的含量和底泥中重金属元素的化学形态的含量,分析了重金属元素的分布和化学形态的变化。结果表明,沘江水遭到了Cd污染,底泥已经成为重金属元素的蓄积库,以国家土壤环境质量标准（Ⅲ级）衡量,Pb、Zn、Cd和舡分别超标3．4倍、15．8倍、106倍和2．6倍。沘江水中重金属元素含量的峰值在矿山附近的下游,而底泥中重金属元素的峰值在矿山下游30-50km的地方,矿业活动、水流变缓、pH等水体环境条件的变化都能影响水和底泥中重金属元素的含量。底泥中的Pb以碳酸盐结合态为主,Zn和Cd以铁锰氧化物结合态为主,而As以残渣态为主。Pb、Cd、Zn三种元素的环境有效态含量比较高,对沘江流域生态环境具有潜在的巨大的危害。     

雄安新区西南部耕层土壤重金属的地球化学分布特征及评价

为查明雄安新区西南部耕层土壤的重金属元素污染状况,以唐河-唐河新道、清水河-府河流经区域的农田土壤为研究对象,采用野外采样和室内分析相结合的方法,调查研究耕层(0~20 cm)土壤As、Cu、Zn、Ni、Pb、Cr、Cd和Hg元素的质量分数和分布特征,分析评价重金属元素的污染状况及潜在生态危害风险等级。调查表明,除Cd外,其它重金属元素的平均值均低于土壤风险筛选值,有55%的Cd元素样本超出筛选值,其平均值超出筛选值约26.67%;土壤中As、Cu、Zn、Pb和Cd元素均有不同程度污染,污染程度排序为Cd＞Cu＞As(Zn)＞Pb,其中Cd的污染风险区大面积分布在研究区的中东部,具有典型面状污染特征,Cd元素重度和中度污染的比例分别为3.09%和12.74%;8种重金属元素潜在的生态危害程度排序为Cd＞Hg＞As＞Pb＞Cu＞Ni＞Cr＞Zn,其中Cd的生态危害为强、很强和极强的超标率分别为32.43%、31.27%和4.63%;RI值为强生态危害及其以上的比例占38.61%,平均值为287.39。综上表明,雄安新区西南部耕层土壤整体存在重金属元素的污染,重金属的潜在危害程度为中等风险。     

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.     

天津城郊污染区土壤Cd的赋存形态及其对蔬菜的影响

介绍了天津城郊污染区土壤Cd元素的赋存形态,探讨了Cd的赋存形态对蔬菜的影响。研究区土壤中Cd的污染程度高,以蔬菜种植为主,水溶态、离子交换态和碳酸盐态这几种容易(或在一定条件下容易)被作物吸收的Cd含量占65.2%;而有机态结合态、铁锰氧化物结合态和残渣态等难被作物吸收的Cd含量低,仅占23.3%。污染区大白菜、芹菜和油麦菜3种蔬菜中的Cd与土壤中Cd的全量、Cd的多种形态都呈较明显的正相关。油菜、芹菜和油麦菜样品存在超标现象。     

黄山城市土壤重金属污染及其潜在生态风险评价

提要：以黄山市城区（屯溪区、徽州区、经济开发区）和城郊的表层土壤为研究对象,采用地积累指数法和潜在生态危害指数法对区内表层土壤重金属（As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn）污染进行了分析和评价;应用SPSS处理软件,采用因子分析法对表层土壤重金属元素含量数据进行分析研究。结果表明：研究区土壤重金属污染总体处于0~2级,8种重金属的污染程度由强至弱依次为：Hg＞Cd＞Cu＞As＞Zn＞Cr＞Pb＞Ni;各种重金属的潜在生态危害由强至弱依次为：Hg＞Cd＞As＞Cu＞Pb＞Ni＞Cr＞Zn;潜在生态危害综合指数平均值为211.80,表明黄山市土壤总体处于中等危害程度,其中Hg对潜在生态危害指数RI值的贡献最突出,其次是Cd;总体上讲,黄山土壤重金属污染及其潜在生态危害主要是由城镇区域和耕地区域内的日常生活和生产活动所致,如农业施肥、污水灌溉、工厂排污、生活垃圾局部泛滥、燃煤排放等。     

福建龙海土壤重金属含量特征及影响因素研究

为有效预防土壤重金属生态风险,以福建龙海市表层土壤为研究对象,应用经典统计分析、随机森林等方法,研究重金属元素含量特征及其影响因素。结果表明：(1)第四纪冲洪(海)积成因水稻土中多数重金属元素含量较高;(2)燕山期中酸性岩风化形成的残坡积红壤中重金属元素活动态含量较高;(3)As、Cu、Ni形态含量与全量相关性较好,而Cd、Cr、Hg的多数形态含量与全量相关性较差;(4)除元素全量外,土壤有机质对弱有机结合态重金属(不包括Ni、Pb元素)以及离子交换态、碳酸盐结合态Cd、Zn有重要影响,阳离子交换量对各形态Ni,(Fe×Al)/Si对各形态Cu具有重要影响,而土壤成因、土壤类型对重金属形态组成的影响较小。研究表明土壤重金属形态组成及其富集区与其全量不尽一致,土壤重金属生态风险评价应考虑土壤重金属形态分布特征。     

三峡库区澎溪河消落带土壤中重金属形态分布与迁移特征研究

消落带是水域与陆地的过渡地带,对水环境有着至关重要的影响。本文以三峡库区消落带面积最大的澎溪河流域作为研究区域,采集消落带土壤及其沿岸土壤样品,分析重金属形态分布特征,并使用地质累积指数法和风险评价准则(RAC)对重金属污染程度及生态风险进行评价。研究表明,消落带土壤中Pb、Cu、Cr、Cd、Zn和Ni平均含量分别为68.70、36.96、55.10、0.68、108.26、31.68 mg/kg,污染程度依次为CdPbZnCuNiCr,以Cd和Pb污染较为突出,普遍高于长江干流土壤,远高于重庆地区土壤。Cd的RAC值为20.62%,呈中等环境风险;其形态稳定性最差,以可还原态和酸提取态为主。Pb、Cu、Cr、Zn、Ni的RAC值为5.45%~10.0%,环境风险较低;且均以残渣态为主,占总量的54.69%~83.05%。以消落带沿岸土壤为对照,消落带形成后土壤中各重金属总量均有不同程度升高,且不同重金属在其增量部分的形态存在差异,Cr和Ni的增量部分以残渣态为主,Cd、Pb、Zn的增量以非残渣态为主。研究发现,由于受到水域与陆地污染源的双重影响,澎溪河流域重金属具有由沿岸向消落带沉积富集的趋势。