陕西潼关金矿区土壤Pb和Cd生物有效性的影响因素及其意义

土壤中重金属形态与其赋存条件之间的关系是评估土壤重金属风险的关键问题。以受金矿开发影响的土壤中Pb、Cd为研究对象,采用动力学方程分析了土壤有机质、粘粒、pH、Eh等对Pb、Cd生物有效性的影响。结果表明,研究区影响Pb、Cd生物有效性的主要因素有土壤有机质、pH及Eh;有机质与土壤中的Pb、Cd总量呈现正相关性;但当有机质含量增加时,Pb、Cd的水溶态和离子交换态含量反而降低;土壤粘粒对Pb、Cd生物有效性的影响不甚明显;虽然较低的土壤pH值会加剧重金属离子的活性,增强其生物有效性,但过高的pH值又会提高Cd碳酸盐态、铁锰氧化态的含量;Pb、Cd生物有效性随着土壤氧化—还原电位的降低而减弱。研究发现,对于Pb、Cd污染的土壤,通过增施有机肥可提高农产品的安全性;保持土壤处于弱酸—弱碱有利于降低农产品风险;在农作物成熟期实施淹水灌溉,降低土壤氧化—还原电位,可抑制Pb、Cd在籽粒中的累积。     

浙西水田土壤镉形态与有效性研究

土壤镉(Cd)的生物有效性受多种因素影响,化学形态分布是决定其有效性的重要因素。为查明浙西水稻土Cd的生物有效性,分析土壤形态Cd与稻谷Cd含量关系,采集了32个田块土壤样及其中15个田块水稻样品,测试了土壤pH值、Cd总含量及各形态Cd含量和稻谷Cd含量,讨论了不同酸碱度及成土母质条件下土壤Cd形态分布特征及其生物有效性,研究了稻谷Cd含量与土壤不同形态Cd含量的相关性。结果表明,研究区水稻土Cd以离子交换态为主(约占全量的35%),水溶态Cd含量最小(约占全量的1%),其他形态Cd介于二者之间。酸性(pH 5.0～<6.5)条件下,土壤中离子交换态Cd含量最高,Cd生物有效性也最高。不同母质形成的土壤Cd形态分布特征不同,灰岩类风化物形成的土壤Cd形态分布特征与其他成母质区土壤差异明显,不同母质区的Cd污染应采取不同的治理措施。相关分析表明,稻谷Cd含量与土壤离子交换态Cd含量呈极显著相关性(P<0.01),而与其他形态Cd相关性不显著。     

土壤中砷的形态分析和生物有效性研究进展

土壤砷污染是当今全球十分严重的环境与健康问题之一。土壤砷形态及生物有效性研究是开展污染诊断、评估环境健康风险及开展砷污染土壤修复的重要依据。目前土壤砷形态的研究方法包括化学选择性提取操作定义法、溶剂提取仪器测定或吸附材料选择性分离法和同步辐射X射线近边能谱（XANES）直接测定法,这些方法相互结合在土壤砷的形态转化研究中发挥着重要作用。目前关于生物有效性研究存在多种方法并存的局面,化学提取法相对经济、方便,但存在很大的局限性,往往不能真实反映土壤砷的有效态含量,只能作为环境危害程度识别的参考;植物指示法需选择敏感性植物方能有效地指示土壤砷对环境与健康的潜在危害;土壤动物与微生物指示法代表了未来开展砷污染早期预警的发展方向,具有广阔的应用前景。模拟肠胃液提取法(In Vitro Gastrointestinal Method)比较接近动物或人体对土壤砷污染的真实吸收状态,在环境健康风险评价中发挥着重要作用。目前国外已发展出采用兔、仔猪和猴的动物模型以研究经口摄入的生物有效性砷,但尚不清楚哪种动物模型更能准确反映砷对人体的生物有效性。     

陕西潼关金矿区土壤Pb和Cd生物有效性的影响因素及其意义

土壤中重金属形态与其赋存条件之间的关系是评估土壤重金属风险的关键问题。以受金矿开发影响的土壤中Pb、Cd为研究对象,采用动力学方程分析了土壤有机质、粘粒、pH、Eh等对Pb、Cd生物有效性的影响。结果表明,研究区影响Pb、Cd生物有效性的主要因素有土壤有机质、pH及Eh;有机质与土壤中的Pb、Cd总量呈现正相关性;但当有机质含量增加时,Pb、Cd的水溶态和离子交换态含量反而降低;土壤粘粒对Pb、Cd生物有效性的影响不甚明显;虽然较低的土壤pH值会加剧重金属离子的活性,增强其生物有效性,但过高的pH值又会提高Cd碳酸盐态、铁锰氧化态的含量;Pb、Cd生物有效性随着土壤氧化—还原电位的降低而减弱。研究发现,对于Pb、Cd污染的土壤,通过增施有机肥可提高农产品的安全性;保持土壤处于弱酸—弱碱有利于降低农产品风险;在农作物成熟期实施淹水灌溉,降低土壤氧化—还原电位,可抑制Pb、Cd在籽粒中的累积。     

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

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。     

黄土高原水蚀风蚀交错区土壤剖面水分动态的数值模拟研究

利用SWAP(Soil-Water-Atmosphere-Plant)模型对黄土高原水蚀风蚀交错区坡地土壤-植被-大气系统中的水循环进行数值模拟。结果显示,SWAP模型很好的模拟了不同土地利用方式条件下的土壤水循环过程。根据模拟结果,水蚀风蚀交错区的丰水年份,农地和种植第一年的紫花苜蓿地季末土壤水分稍有盈余,谷子和紫花苜蓿的日蒸散量分别为1.2~2.6mm和1.2~2.5mm。     

煤矸石堆积区土壤重金属形态组成与生物有效性的空间变化特征

煤矸石地表堆积是我国东部煤矿区生态环境破坏的典型形式,造成堆积区土壤重金属污染的防控已成为当前研究热点。以河北峰峰矿区某在用煤矸石山周边(方圆300 m以内)浅层土壤(垂直深度40 cm以浅)为研究对象,采用Tessier连续提取法和电感耦合等离子体发射光谱仪,测定Cu、Cr、As、Pb这4种土壤重金属的有效态、铁(锰)氧化物结合态、有机结合态和残渣态含量,基于生物活性系数(MF)和生态风险评价编码法(RAC)计算与评价4种土壤重金属生物有效性及生态风险,剖析4种土壤重金属形态组成与生物有效性的空间变化特征。结果表明:(1) 煤矸石的堆存具有提高周围土壤中Cu、Cr、As、Pb有效态质量分数和降低残渣态质量分数的效应,且与距煤矸石山的水平距离成反比,当水平距离达到或接近300 m时,该效应基本消失。(2) 土壤总有机碳(TOC)质量分数与4种重金属有效态质量分数的相关系数均超过0.6,达到显著正相关水平(p<0.05),是影响研究区土壤重金属有效态含量空间变化特征的主要因素。(3) 4种土壤重金属生物有效性的空间变化特征可分为2个类型,Ⅰ类为“MF值一般大于3,且具有显著的空间异质性”;如 Cu、Cr,Ⅱ类为“MF值一般小于3,且具有显著的空间同质性” ,如As、Pb。(4) 当距煤矸石山水平距离分别小于80和40 m时,土壤重金属Cu、Cr的 MF平均值超过中等风险水平阈值的60%,应予以重视。建议综合考虑煤矸石山存续状态、土壤重金属累积效应及生物有效性空间变化特征等因素,制定煤矸石堆积区土壤重金属污染精准防控及安全利用策略。      

印染污泥中重金属形态分析及生物有效性

选取上海某印染厂的印染废水处理后的活性污泥样品,通过盆栽土培试验,用黑麦草对印染污泥进行修复,运用Tessier A连续提取法研究修复后黑麦草根际和非根际印染污泥中铅、铜、镍、锌、镉5种重金属形态的变化,以及重金属的生物有效性与植物中有效态含量之间的关系。结果表明,栽培后根际与非根际环境中各重金属元素具有典型的形态分布特征:铅主要以离子交换态和残渣态存在;铜主要以碳酸盐结合态和残渣态存在;镍由紧结合态(铁锰氧化物结合态+有机结合态)向离子交换态转移;锌的有机结合态和碳酸盐结合态有所增加;镉主要以离子交换态和铁锰氧化物结合态为主,说明镉元素较活泼,具有潜在的环境影响能力,应该给予更多的关注。印染污泥中重金属的生物有效性与重金属元素的性质有关,铜、锌的生物有效性较高,其次是铅,最低是镍、镉。     

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。     

Selection of better extractants to indicate Pb bioavailability in lead-contaminated agricultural soils of Zhejiang Province

The accumulation of Pb in the food chain is one of the great concerns as it can cause chronic health problems and the available Pb is easily absorbed by crops. To shed light on Pb bioavailability in lead-contaminated agricultural soils of Zhejiang Province, a series of plant growth experiments were performed in a greenhouse to select more suitable extractants from five commonly used extractants (0.1 M HCl, 1 M NH4OAc, 0.1 M CaCl2, DTPA-TEA and Mehlich 3). The results showed that 1 M NH4OAc can extract Pb best, indicating the Pb bioavailability, then, DTPA-TEA and 0.1 M HCl in the tested soils. In case 1 M NH4OAc was used as an extractant, the critical Pb concentrations in soils were 50.19 mg/kg, 21.16 mg/kg and 114.00 mg/kg (1 M NH4OAc extracted Pb) in silty loam, yellowish-red soil and purplish soil, respectively. When the values exceed the above ones, the contents of Pb in Chinese cabbage leaves will exceed the Chinese Tolerance Limit of Lead in Foods (GB14935-94), as a result, potential ecological risk and hazard to human health via the food chain will appear.     

土壤Cd污染对甘蓝光学显微成像特征的影响

在不同浓度CdNO_3的土壤中栽培甘蓝,应用光学相干层析成像系统(OCT)对甘蓝不同生长时期的叶片进行检测。结果显示:土壤中Cd含量较低时OCT值有降低的趋势,表明Cd对甘蓝植物的种子萌友与生长有一定的促进作用;而Cd浓度高于100mg/kg时,OCT值持续升高,表明Cd对甘蓝植物的种子萌发与生长均起到强烈的抑制作用,并且后期的累积作用对甘蓝叶片组织造成一定的损害。     

石嘴山地区碱性土壤硒地球化学特征及生物有效性

以石嘴山地区碱性土壤为研究对象,全面采集了石嘴山地区表层土壤样品,分析了土壤中硒及有效硒等地球化学指标.结果 表明:研究区土壤硒的主要来源为贺兰山区黑色岩系,其次为引黄灌溉淤积;研究区硒的生物有效性处于较高水平,有效硒富集及以上的区域占全区的79.2％,面积约为777.2 km2;硒不同形态含量依次为残渣态＞强有机结合...     

北京城近郊区土壤中Cd的释放、形态转化与演变趋势

在对北京城近郊区主要类型土壤(潮土和褐土)中Cd形态分析的基础上,研究pH与土壤中Cd的释放量及其形态转化的关系。结果表明:潮土和褐土中Cd的释放量曲线都呈下凹的弧形,在pH=6～7之间释放量最低。pH对土壤中Cd释放的影响,其本质是土壤中Cd的化学形态发生了变化,各形态间的转化以水溶态为中介体。所有的形态转化中,pH对交换态和碳酸盐结合态影响最大,且这两者之间的转化对生物有效量起决定性作用。进而根据北京城近郊区土壤中生物有效Cd的分布状况,结合北京市近12年监测的大气pH值,对北京城近郊区土壤Cd污染进行预警。     

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。