淄博市区大气颗粒物重金属元素分布特征及其来源分析

为科学认识淄博市区大气颗粒物污染状况,探讨颗粒物的污染水平和元素在颗粒物中的分布与分配特征,对颗粒物中元素的来源进行分析。于2015年冬季和夏季期间分别布设45个和16个采样点采集悬浮颗粒物（TSP）、PM₁₀及PM_2.5样品,分析了颗粒物和18种元素（或化合物）的质量浓度。结果表明：1）大气颗粒物中冬季TSP、PM₁₀及PM_2.5的质量浓度均值高于夏季;PM₁₀和PM_2.5质量浓度均超过国家标准,其中冬季PM_2.5质量浓度是标准限值的1.96倍。2）不同粒径的颗粒物中元素质量分数差别显著,As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn等多数重金属元素主要富集在PM_2.5中,且PM_2.5约占PM₁₀的65%（冬季）和73%（夏季）。3）颗粒物PM_2.5中Al₂O₃、CaO、Fe₂O₃、K₂O、MgO等氧化物主要受土壤扬尘控制;As、Cd、Hg、Pb、Se、Zn等元素主要源于人为污染;Se的富集因子最高,反映了PM_2.5污染主要来源于燃煤;Co、Cu、Ni、Na₂O受土壤扬尘和人类活动的共同作用,而Cr具有混合污染的特点。     

某金属矿山周边土壤重金属污染评价

为查明我国西北地区某金属矿山周边的表层土壤（0 ~ 20 cm）重金属污染特征及其影响范围,采集并分析了314 个样品中Cu、Pb、Cd、As、Hg、Zn、Cr、Ni 等重金属元素含量,并采用污染指数法和潜在生态危害指数法评价其生态风险程度。研究结果表明：（1）Cd、Pb、Zn、Cu、As均高出区域背景值,Cr、Ni 主要来自成土母岩;Hg元素污染较集中,受人为活动影响强烈;（2）重金属元素污染程度由强到弱依次为Cd> Cu > Zn >As> Pb ＞Cr＞Ni＞Hg;（3）重金属元素潜在生态危害指数的平均值由大到小依次为Ei (Cd)＞ Ei (As)＞ Ei (Cu) ＞ Ei (Pb) ＞ Ei (Hg) ＞ Ei (Zn) ＞ Ei (Ni) ＞ Ei (Cr);（4）区内土壤重金属污染水平为重度污染,综合潜在生态风险程度为中等危害。     

内江市双桥乡土壤重金属含量及风险评价

以四川省内江市双桥乡为研究区域,调查分析各类土壤中重金属（Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、As、Hg、Ni）含量情况。采用单因子污染指数、内梅罗综合污染指数和富集因子评价方法,对土壤重金属污染状况进行评价。研究结果表明,该地区Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn元素平均含量高于成都经济区、四川省、中国土壤背景值,有一定程度的Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn富集,Hg元素有个别样点含量偏高,并且单因子重金属的污染程度依次为：Cd〉Ni〉Zn〉Cu〉Cr〉Pb〉As〉Hg,Cd在绝大部份区域存在轻微污染,由内梅罗污染指数和富集因子评价得出区域综合污染程度为轻度。     

豫西成矿带潭头盆地金矿区农田土壤重金属污染及来源解析

为查明豫西成矿带潭头盆地金矿区农田土壤重金属污染特征及污染来源,在该盆地农田中系统采集土壤样品,分析土壤中的重金属含量,采用聚类分析和主成分分析/绝对主成分分数(PCA/APCS)受体模型对污染源进行解析并计算污染源贡献率。结果显示:研究区农田土壤重金属Hg、As、Cr、Ni、Cu、Pb、Zn、Cd含量平均值均低于农用地土壤污染风险筛选值,整体土壤污染风险较低,仅部分样品Hg、As、Cu、Pb、Zn、Cd含量超过风险筛选值;Pb、Zn和Cd主要呈区域性污染,其他重金属元素主要呈孤立点状污染。Hg、Cd、Pb变异系数达到强变异水平,表明潭头盆地农田土壤中Hg、Cd、Pb元素受人类活动干扰比较强烈。综合聚类分析、主成分分析及空间分布特征,8种重金属主要来源于4类污染源:Cu、Pb、Zn和Cd污染来源于交通源(PC1);Cr和Ni污染来源于自然源(PC2);As污染来源于与金矿开采和尾矿堆存相关的矿业源(PC3);Hg污染来源于与小作坊汞溶解炼金相关的矿业源(PC4)。     

典型矿冶城市土壤重金属累积驱动因子研究和概率风险评估

明确土壤重金属来源及其健康风险是有效开展土壤污染风险管控的重要环节。本研究以某典型矿冶城市作为研究案例,采用地累积指数法(I_geo)评价8种重金属(As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn和Hg)的污染特征,结合相关分析和正定矩阵因子分解(PMF)模型分析土壤重金属的潜在来源,进一步应用冗余分析探索土壤重金属累积的环境驱动因子,借助健康风险评估模型量化土壤重金属的风险水平。I_geo结果显示,Cd污染处于中度污染水平,Cu、Pb和Zn污染处于轻度污染水平。依据PMF模型确定研究区域土壤重金属存在4个可能的污染来源,结合相关分析和区域特征,判断污染来源包括铅锌矿采选和冶炼源(Cd和Pb)、自然源与铜矿采选和冶炼的混合源(Cr、Ni、Cu和Pb)、有色金属冶炼排放源(Hg)、金矿采选和冶炼源(As),其中自然源和铜矿采选、冶炼的混合源是最主要的来源(70.10%)。冗余分析进一步明确,阳离子交换量、含水率和企业距离是土壤重金属累积的关键驱动因子。从健康风险评估结果来看,研究区域土壤重金属对儿童存在不可接受的致癌风险(概率为15.21%),对成人的致...     

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。     

重金属污染土壤修复的Pb2+钝化产物稳定性

自然状态下土壤中重金属元素是否稳定存在是重金属污染固化修复技术中的核心问题。本文以常见重金属离子Pb²⁺为例,分析土壤中重金属离子与常见离子基团结合的稳定性。将第一性原理应用于Pb的存在形态和稳定性的分析,计算了PbCO₃、PbSO₄、PbCl₂、Pb₃（PO₄）₂、PbAl₂O₄和Pb₃Fe₂（PO₄）₄的自由能、能带和态密度。首先推断Pb²⁺和CO₃^2-、SO₄^2-、Cl^-、PO₄^3-等土壤中常见阴离子的结合稳定性,再判断加入金属阳离子Al³⁺和Fe³⁺对体系稳定性的影响。结果表明：铅化合物自由能从高到低趋势为PbCl₂、PbAl₂O₄、PbCO₃、PbSO₄、Pb₃（PO₄）₂、Pb₃Fe₂（PO₄）₄,其相应的结构稳定性顺序从大到小为Pb₃Fe₂（PO₄）₄、Pb₃（PO₄）₂、PbSO₄、PbCO₃、PbAl₂O₄、PbCl₂。通过对能带和态密度的分析,首先确定了SO₄^2-和PO₄^3-的引入能够增强含Pb体系的稳定性,进一步加入金属阳离子Fe³⁺会使体系更稳定。推测SO₄^2-、PO₄^3-为治理Pb²⁺污染合适的官能团,应选择容易释放SO₄^2-、PO₄^3-的物质作为合适的钝化剂。在实际应用中可选择磷酸二氢钠、无水硫酸钠、脱硫石膏等作为钝化剂。     

江西于都某钨矿区土壤重金属特征及生态风险评价

金属矿产资源的持续开发活动通常会导致矿区土壤重金属含量累积,厘清土壤重金属环境污染特征并评价其生态风险,可为监测土壤环境质量和预防土壤污染提供依据。选择江西于都某百年开采钨矿山,采用单因子污染指数法、内梅罗综合指数法和Hakanson潜在生态风险指数法,对其周边土壤中Cr、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb、As、Hg污染特征及潜在生态风险进行调查评价。评价结果表明,研究区土壤受到Cu、Zn、Cd、Pb、As等重金属的污染,单因子污染指数分别为6.74、3.72、45.1、3.36、8.88;综合污染评价表明,Cd是主要污染贡献因子,其次为As、Cu、Pb、Zn;土壤综合潜在生态风险指数平均值高达2065,属很强生态风险;强生态风险及以上区域主要分布在矿山周边及矿山下游河道附近,分布面积约占研究区总面积的43.89%;研究区土壤重金属相关性分析表明,Cu、Zn、Cd、Pb之间具有显著的相关性。综合研究结果可知,该区域土壤Cd具有一定的潜在生态风险,应引起充分重视,矿山开发利用可能是导致Cu、Zn、Cd、Pb污染的主要原因。     

应用毒性淋溶提取法评价天津市某工业用地及周围农田土壤中重金属生态风险

毒性淋溶提取法(TCLP)是美国法定的一种生态环境风险评价方法,通过提取土壤中的重金属有效态判断土壤重金属污染状况和评估污染区域生态风险。本文应用TCLP法提取天津市某工业园区内及周围农田土壤中的有效态Cu、Pb、Zn、Cd,采用电感耦合等离子体质谱法和原子吸收光谱法分别测定重金属全量和有效态,结合单项污染指数和内梅罗综合污染指数评价了重金属生态风险。结果表明:研究区Zn是首要污染物,主要来源于镀锌厂、金属制品厂和电镀厂,其次是Pb和Cu污染,Cd无污染;Pb、Zn可能具有同源性或伴生关系;大部分土壤处于安全水平,重金属污染率不到30%,但农田土壤出现了Zn的轻度污染。重金属全量是影响重金属有效态含量较大的因素,当Zn全量大于环境质量标准限值(300 mg/kg),Pb全量大于80mg/kg时,有效态Zn、Pb与其全量均呈正相关。因此,可以使用TCLP法将土壤重金属全量与有效态进行量化评价重金属生态风险。     

重金属污染评价及方法对比——以福建浅海沉积物为例

应用地质累积指数法、内梅罗综合污染指数法及生态危害指数法,对福建浅海沉积物461个底泥样品中7种重金属（Hg、Pb、Cr、Zn、Cu、Cd、As）进行了污染评价对比.结果表明：①各主要海湾浅海沉积物中超标重金属为Cr、Cu（Cr占24.1%,Cu占15.0%）,其次为Pb、Zn（Pb占6.3%,Zn占5.0%）;②九龙江口潜在生态危害最大,Cd潜在生态风险最高,地质累积指数超标的Cr、Cu、Pb、Zn潜在生态风险并不大;③三种评价方法各有侧重点和优缺点,各具合理性和局限性,若能结合应用,可较为合理地对重金属污染状况进行系统评价.     

MICP技术联合多孔硅吸附材料对锌铅复合污染土固化/稳定化修复的试验研究

近年来,工业和科技的快速发展使得重金属污染土固化/稳定化的修复研究成为热点。运用微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)技术联合吸附材料对锌铅复合重金属污染土进行固化/稳定化的修复,通过无侧限抗压强度试验、毒性浸出试验,评价处理前后污染土的固化效果与重金属的稳定化效果,结合扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等检测手段,揭示MICP技术处理锌铅重金属污染土的修复机制。研究结果表明,采用MICP技术对锌铅重金属污染土进行固化/稳定化之后,可以有效降低污染土中有害重金属的浸出性。当矿化时间为10d时,试样无侧限抗压强度为942.5k Pa;铅的浸出浓度为4.20mg/L,比未处理时降低了44.81%;锌的浸出浓度为4.31mg/L,比未处理时降低了46.19%,效果显著。在此基础上,添加10%的多孔硅吸附材料后,试样无侧限抗压强度可达到1 021 kPa,强度提高了8.3%;铅的浸出浓度为2.45mg/L,与未经处理时相比,降幅达到了67.81%,与单纯MICP方法处理时相比,铅浸出浓度被二次降低了41.67%;锌的浸出浓度仅为2.93 mg/L,与未经处理时相比,降幅达到了63.4%,与单纯...     

碱改性凹凸棒石对土壤中镉化学形态及环境风险的影响

凹凸棒石进行碱改性后性能的提高,为其钝化修复重金属污染土壤提供重要基础.本文采用不同比例的氢氧化钠对凹凸棒石进行改性,利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和傅里叶变换红外光谱法(FTIR)分析改性前后凹凸棒石理化特性的变化,并在人工配制的重金属Cd污染土壤上进行钝化实验,研究氢氧化钠改性凹凸棒石对污染土壤中Cd...     

氨基膨润土对铜镍镉污染土壤的钝化修复研究

采集土壤,加入铜、镍和镉制成重金属污染土壤。以四乙烯五胺改性膨润土和膨润土原土作为修复剂,通过模拟酸雨和混合提取剂提取有效态重金属,评价膨润土和氨基膨润土对土壤中铜、镍、镉的钝化效果。结果表明:p H=3. 5的模拟酸雨对各污染土壤中重金属离子的提取率均在0. 1%以下。混合提取剂对污染土壤中有效态金属的提取能力比模拟酸雨强很多。添加膨润土原土和氨基膨润土均能钝化土壤中的铜、镍和镉,氨基膨润土上嫁接的氨基对金属有络合作用,因而比膨润土原土对铜、镍和镉具有更强的钝化能力。综合评价表明氨基膨润土是一种对铜、镍和镉污染土壤具有应用前景的钝化修复材料。     

Remediation technologies for metal-contaminated soils and groundwater: an evaluation

Metals including lead, chromium, arsenic, zinc, cadmium, copper and mercury can cause significant damage to the environment and human health as a result of their mobilities and solubilities. The selection of the most appropriate soil and sediment remediation method depends on the site characteristics, concentration, types of pollutants to be removed, and the end use of the contaminated medium. The approaches include isolation, immobilization, toxicity reduction, physical separation and extraction. Many of these technologies have been used full-scale. This paper will review both the full-scale and developing technologies that are available. Contaminants can be isolated and contained to minimize further movement, to reduce the permeability of the waste to less than 1×10⁻⁷ m/s (according to U.S. guidelines) and to increase the strength or bearing capacity of the waste. Physical barriers made of steel, cement, bentonite and grout walls can be used for isolation and minimization of metal mobility. Another method is solidification /stabilization, which contains the contaminants in an area by mixing or injecting agents. Solidification encapsulates contaminants in a solid matrix while stabilization involves formation of chemical bonds to reduce contaminant mobility. Another approach is size selection processes for removal of the larger, cleaner particles from the smaller more polluted ones. To accomplish this, several processes are used. They include: hydrocyclones, fluidized bed separation and flotation. Addition of special chemicals and aeration in the latter case causes these contaminated particles to float. Electrokinetic processes involve passing a low intensity electric current between a cathode and an anode imbedded in the contaminated soil. Ions and small charged particles, in addition to water, are transported between the electrodes. This technology have been demonstrated in the U.S. full-scale, in a limited manner but in Europe, it is used for copper, zinc, lead, arsenic, cadmium, chromium and nickel. The duration of time that the electrode remains in the soil, and spacing is site-specific. Techniques for the extraction of metals by biological means have been not extensively applied up to this point. The main methods include bioleaching and phytoremediation. Bioleaching involves Thiobacillus sp. bacteria which can reduce sulphur compounds under aerobic and acidic conditions (pH 4) at temperatures between 15 and 55°C. Plants such as Thlaspi, Urtica, Chenopodium, Polygonum sachalase and Alyssim have the capability to accumulate cadmium, copper, lead, nickel and zinc and can therefore be considered as an indirect method of treating contaminated soils. This method is limited to shallow depths of contamination. Soil washing and in situ flushing involve the addition of water with or without additives including organic and inorganic acids, sodium hydroxide which can dissolve organic soil matter, water soluble solvents such as methanol, nontoxic cations, complexing agents such as ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA), acids in combination with complexation agents or oxidizing/reducing agents. Our research has indicated that biosurfactants, biologically produced surfactants, may also be promising agents for enhancing removal of metals from contaminated soils and sediments.

In summary, the main techniques that have been used for metal removal are solidification/stabilization, electrokinetics, and in situ extraction. Site characteristics are of paramount importance in choosing the most appropriate remediation method. Phytoremediation and bioleaching can also be used but are not as well developed.     

褐土中有效态镍提取剂及提取条件的选择

土壤的活性组分能够反映土壤实际污染状况及对环境的危害,选择适当的土壤浸提剂是准确评价土壤活性组分的关键技术,已有的提取剂局限于不同元素和不同土壤类型,提取步骤繁琐,实验周期长,重现性不高。本文研制了一种提取土壤中活性组分的新型提取剂——AIE,提取剂组成为0.25 mol/L醋酸-0.25 mol/L醋酸铵-0.005 mol/L DTPA-0.2%对苯二酚混合溶液。国家标准物质提取实验表明,AIE提取剂能够有效提取土壤中多种元素的活性组分（有效态磷、有效态钾、有效态锰、有效态铜）,具有很好的通用性。AIE提取剂与三种通用提取剂（Mehlich 3、AB-DTPA、盐酸）的实验比较表明,AIE对作物营养组分盐基离子（K、Na、Ca、Mg）的提取效果高于AB-DTPA和盐酸,与Mehlich 3的提取量变化规律基本一致;对Fe、Mn、P和重金属元素的提取值70%高于或相当于其他三种提取剂。应用AIE提取土壤的活性组分,适用于提取作物营养组分和重金属元素,既可提取有效态又可提取缓效态,且样品无需针对不同元素做分别处理,多种元素提取方法一致,比已有的提取剂实验周期缩短3~5倍,有利于大批量样品的分析测试;AIE实际应用的重现性较好,大多数元素提取量的相对标准偏差低于8%;AIE的缓冲能力强,提取液的pH值升高幅度（0.07~0.9）均未超过缓冲溶液的缓冲范围,可同时适用于酸性和碱性土壤。总体上AIE通用性优于Mehlich 3和AB-DTPA提取剂,是已有提取分析方法的补充和完善。     

凹凸棒石-双交联水凝胶微球钝化修复镉污染土壤研究

为研究凹凸棒石-双交联水凝胶微球(SA/PVA/ATP)对镉污染土壤钝化修复的效果,将SA/PVA/ATP添加到镉浓度为3.72 mg/kg的土壤中进行淹水培育,采用模拟酸雨、二乙烯三胺五乙酸(DTPA)和三乙醇胺(TEA)混合提取剂(DTPA提取剂)提取土壤有效态镉;采用欧共体标准局顺序提取方法(BCR)提取土壤中不同形态镉;讨论了SA/PVA/ATP添加量、土壤有效态镉和各形态镉的相关性;计算了钝化容量、修复效率和重金属风险评价指数,探究了SA/PVA/ATP对土壤镉的钝化机理。结果显示,随着SA/PVA/ATP的增加,DTPA提取剂和酸雨提取的有效态镉含量分别从1.72 mg/kg和0.024 mg/kg下降到0.66 mg/kg和0.004 4 mg/kg;土壤中的弱酸可提取态镉和可还原态镉含量分别从1.40 mg/kg和0.81 mg/kg下降到1.01 mg/kg和0.41 mg/kg,而可氧化态镉和残渣态镉含量分别从0.86 mg/kg和0.63 mg/kg增加到0.95 mg/kg和1.27 mg/kg。材料添加量与土壤中有效态镉、弱酸提取态镉和可还原态镉含量呈极显著负...     

生物炭修复重金属污染土研究进展

随着城市化进程的加快及工业生产的迅速发展,土壤重金属污染日益加剧,对生态环境造成严重的危害。生物炭是缺氧或限氧条件下加热生物质制得的高度芳香化富含碳的固态物质,其在重金属污染土修复方面具有显著效果,受到广泛关注。基于近些年来国内外围绕生物炭修复重金属污染土所取得的研究成果,分别从生物炭的制备及性质、修复效果及其影响因素、修复机理等方面总结了该领域的研究现状及进展,取得如下主要认识:（1）生物炭具有价格低廉,修复效率高,改良土壤、环境友好等优势;（2）生物炭的理化性质主要受原材料和热解温度的影响,采用活化、磁化、氧化和消化等方法能改善生物炭的性质,提高修复效率;（3）生物炭对土壤中重金属迁移性和生物有效性的影响包括两个方面:固定重金属减少生物有效性或者迁移重金属增加生物有效性,后者可通过改性方法来降低重金属的迁移性和生物有效性;（4）生物炭对土体的固化效果一般,但可与其他固化材料共同使用,以改善土体的力学性质;（5）生物炭修复机理固定重金属的效果为:沉淀作用>络合作用>静电作用,离子交换>物理吸附。最后,针对该领域的研究现状,提出了未来的研究重点和方向,主要包括:建立划分生物炭的统一标准;探讨生物炭对多种重金属共同污染的修复效率;阐明生物炭吸附重金属的机理及其贡献率;扩大研究尺度;开展基于生物炭的固化试验及力学性质研究。     

Mg-Fe云母化学成分的解释和分类(Ⅰ)——基本置换和黑云母平面

中国东部花岗岩类141个Mg-Fe云母的化学成分将近90%的变化属于八面体层内的类质同象置换,置换矢量Mg ₁Fe⁺²和Fe_-3⁺²(R_Ⅵ⁺³)_-2□_Ⅵ组成了天然黑云母平面,大约80%的变化应当解释为基本置换8Mg ₁Fe⁺²+Fe_-3⁺²(R_Ⅵ⁺³)₂□_Ⅵ.这些是Mg-Fe云母在广泛的自然条件下表现出来的最主要的晶体化学关系。文中还提出了置换矢量的长度、分量和以及电价和三个参数,用以识别矿物化学成分变化的类质同象置换特征。     

Sludge weathering and mobility of contaminants in soil affected by the Aznalcollar tailing dam spill (SW Spain)

As a result of the collapse of the Aznalcollar mine tailings dam, a large extension of the Guadiamar valley in SW Spain was covered with a layer of pyrite sludge. Although most of the sludge was removed, a small amount remains in the soil, constituting a potential source of water pollution. A column experiment was carried out in order to determine the rate of sludge oxidation in the soil, and the existence of metal retention processes. The column was filled with a mixture of sludge and a sandy soil common in the region. At different time intervals, the column was leached with water and the resulting solution analysed.

The pH of the water dropped to values around 2 after 260 days and then remained constant due to the buffering role of silicate dissolution. The concentration of Zn, Cd and Co in the leachates matched the expected values from flow-through experiments at atmospheric oxygen pressure. This indicates that oxygen diffusion in the pores was complete. Moreover, no efficient processes existed for retaining Zn, Cd and Co, which formed soluble salts and were entirely incorporated into the infiltrating water. During the first 2 months of the experiment, when pH was higher than 4.5, the concentrations of Fe and Al were very low. Saturation indices showed that the solution was in equilibrium with amorphous Fe(OH)₃ and Al(OH)₃. Subsequently, at lower pH values, jarosite [(Na,K)Fe₃(SO₄)₂(OH)₆] formed. This solid phase was identified by X-ray diffraction (XRD) and Scanning Electron Microscopy (SEM). Jarosite was also responsible for the depletion of As, Pb, Sb and probably Tl in the water resulting from infiltration.