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。     

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.     

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。     

土壤pH对镉存在形态影响的模拟实验研究

通过模拟实验,研究了土壤pH对水稻土、紫色土和黄壤的水溶态、可交换态、碳酸盐态、铁锰氧化态、有机结合态和残渣态Cd含量的影响。结果表明:在中碱性条件下,水溶态Cd质量分数比值小于3%,但pH<6.5时,水溶态Cd含量随着pH 减小迅速增加, pH 为4. 57 时,水稻土水溶态Cd 质量分数比值最高达48 39%;可交换态Cd含量在碱性条件下,随着土壤pH值增大迅速下降,在酸性区域内,可交换态Cd含量随pH增加呈上升趋势;碳酸盐态和铁锰氧化态Cd含量随土壤pH增大而增加;有机结合态Cd含量随土壤pH增加而增大,但变化幅度不大。对Cd污染的土壤进行治理时,控制土壤pH大于6.5以及增施有机肥等是减少Cd对生态系统危害的关键。     

土壤中碘的赋存形态及迁移转化研究进展

查明土壤中碘的赋存形态及土壤中碘的迁移转化规律,对于评估碘的生物地球化学行为以及预防人类碘缺乏病具有重要意义。本文基于前人研究,阐述了土壤中碘的来源,并总结了土壤中碘的含量、形态及其影响因素。大气的干湿沉降、土壤母质岩石的风化作用以及植物的吸收与释放是土壤中碘的主要来源。国内外土壤中碘的平均含量约为1~5mg/kg,且主要以有机碘形态存在,有机质则是影响土壤中碘的含量及形态变化的重要因素。吸附是土壤碘迁移转化的主要过程。酸性条件下土壤矿物表面的羟基基团以质子化形式存在,有利于对碘的吸附。由于土壤中成分复杂,建立一个完整的土壤碘数据库是探究土壤碘有关方面的基础;需要进一步寻求更优的土壤碘的分析方法;研究土壤对碘的吸附作用机理以及有机质与微生物对土壤中碘的产生的作用机理也是未来研究的重要方向。     

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。     

基于小麦籽粒降Cd率及土壤Cd形态变化评价蚯蚓对Cd污染土壤的修复效果

本研究基于小麦籽粒降Cd率、土壤中Cd生物可利用态(DTPA-Cd)含量和土壤Cd移除率评价蚯蚓(赤子爱胜蚯蚓)对两种Cd污染农田土壤(河南潮土及河北褐土)的修复效果。研究结果表明：两种土壤中,添加0.5%和1.0%(蚯蚓鲜重/土壤干重)蚯蚓均能够明显降低小麦对Cd的富集,改变Cd在小麦植物器官中的分布,显著降低小麦籽粒中Cd含量(P<0.05),籽粒降Cd率达到31.1%~43.5%,促使小麦籽粒生物量增加35.5%~62.7%。添加0.5%和1.0%蚯蚓可显著降低土壤中生物可利用态Cd(DTPA-Cd)含量(P<0.05),DTPA-Cd含量下降29.1%~40.8%,有利于促进土壤中生物可利用态Cd向生物不易利用的形态转化。0.5%和1.0%蚯蚓添加使土壤中Cd移除率达到6.05%~11.88%,明显高于对照组(P<0.05),说明蚯蚓具有很好的Cd污染农田土壤修复潜力。在低Cd污染农田土壤中,蚯蚓可以降低土壤中Cd含量,减少小麦对Cd的富集,同时降低小麦籽粒Cd含量,这一研究结果对于修复低Cd污染农田土壤、保证农产品安全和实现“边生产边修复”具有重要意义。     

吉林省黑土区土壤--作物系统Cd元素转化积累研究

在吉林省黑土区系统的野外调查和土壤及玉米籽实样品采集、测试的基础上,采用地球化学分析方法及SPSS技术,研究了Cd元素的土壤地球化学特征,及其在土壤和作物籽实中的含量特征和相关性,用以揭示Cd元素在土壤--作物系统中的转化累积特征及影响因素,为粮食安全服务。研究表明:吉林省黑土区Cd元素全量高于吉林省及全国土壤背景值,但不存在污染,籽实中Cd含量低于国家安全标准。土壤中Cd元素有效态转化程度较高,受其全量控制,同时Zn、Cu及P元素有效量对Cd转化的作用明显,偏酸性土壤更利于Cd元素的转化。玉米籽实对Cd吸收程度较低,主要取决于其自身的生物特性,Zn元素缺乏可能导致玉米籽实对Cd元素吸收增加。     

成都平原土壤中Cd的空间分布与成因探讨

通过样品采集和室内分析,研究了成都平原区土壤中Cd高含量区的区域分布特征和形成原因。在绵远河、石亭江流域冲积物中存在Cd含量高值区。Cd高含量区域分布Ⅰ、Ⅱ级阶地-Ⅲ级-Ⅳ级或Ⅴ级阶地冲击物中Cd含量逐渐降低。发育与龙门山的河流(绵远河、石亭江)沉积物Cd含量显著高于其他水系沉积物。Cd高含量分布区与不同级次的阶地相吻合的特征表明其控制因素显著,属于地质作用的产物。这一结论与多数研究者认为的人为因素引起的具有根本区别。     

广西象州与横县碳酸盐岩分布区土壤中Cd形态分布特征及影响因素

广西壮族自治区碳酸盐岩分布面积为96 372 km2,约占全区陆地国土面积的407%。由碳酸盐岩风化形成的土壤中Cd、Pb、Hg等重金属元素普遍富集。初步评价发现,农作物籽实对Cd的吸收量与土壤Cd含量无对应关系,农作物Cd超标多出现在土壤Cd含量较低的地区。进一步研究发现,Cd高含量的土壤中普遍含有铝土矿、Fe Mn结核等颗粒。为了探索土壤中Cd存在形态及其影响因素,选择了含铝土矿和铁锰结核的横县土壤和无铝土矿与铁锰结核的象州土壤,系统研究了土壤Cd形态差异及其影响因素。结果表明：(1)象州土壤中Cd主要以活动态形式存在,生物可利用性高,横县土壤中Cd主要以稳定态形式存在,生物可利用性低。(2)pH值为60是象州土壤Cd活动态含量的突变点,pH值在60处含量达到最大值;而在横县,pH降低使活动态Cd比例增加。(3)象州土壤中活动态Cd随有机质增加而增加,表明Cd被有机质弱吸附;而横县土壤有机质含量与Cd形态无明显相关性。(4)由铝土矿导致的土壤高Cd含量,多以残渣态形式存在,不会对动植物造成危害。     

北京郊区土壤中DDT（滴滴涕）残留调查及评价

北京郊区农田表层土壤中DDT（滴滴涕）有不同程度的检出,∑DDTs含量介于2．7008～292．4021μg／kg之间,平均值为41．6227μg／kg。总体而言,DDT及其代谢物的残留量处于较低水平。样品中p,p′DDE和p,p′-DDT是DDT的主要残留物,p,p′-DDD／p,p′-DDE质量比为0-1．2730,大部分小于1,说明DDT主要降解为DDE类化合物,由此推断北京郊区的土地利用较多处于好氧环境中。（DDE＋DDD）／DDT的比值在0．1044～1．4688之间,均值之比为0．3557,母体DDT含量占优势,DDT农药施用时间很短。经初步分析,北京郊区土壤中DDT的风险较低,但从食物链角度的风险评价结果来看,土壤中的DDT仍有一定的风险。     

树木年轮与其根部土壤化学元素含量的相关性

运用树木年轮学方法研究了北京南郊土壤环境中元素含量随时间序列演变的规律.依据吸收系数研究了相同土壤类型上生长的不同树种对12种化学元素的吸收状况,结果表明不同树种对元素的吸收情况不同.Zn、Cd和P 3个元素吸收系数较高.对杨树年轮及其根部土壤中9种化学元素(Na、K、Cu、Zn、As、Sr、Cd、Ba、Pb)的相关性研究结果表明,年轮中元素的含量与其根土中对应元素的含量呈正相关.采用对数线性相关模式(lgC'=α lgC+b),根据逐年年轮中Cu、Zn、As、Cd、Ba、Pb 6种化学元素的含量,反演6种元素在土壤中的逐年(1982-2004年)演变状况.本技术方法能为追溯近代城市化几十年以来的环境污染变迁历史、预测未来污染演变趋势提供更为丰富和科学的信息.     

树木年轮与其根部土壤化学元素含量的相关性

运用树木年轮学方法研究了北京南郊土壤环境中元素含量随时间序列演变的规律。依据吸收系数研究了相同土壤类型上生长的不同树种对12种化学元素的吸收状况,结果表明不同树种对元素的吸收情况不同。Zn、Cd和P3个元素吸收系数较高。对杨树年轮及其根部土壤中9种化学元素(Na、K、Cu、Zn、As、Sr、Cd、Ba、Pb)的相关性研究结果表明,年轮中元素的含量与其根土中对应元素的含量呈正相关。采用对数线性相关模式(lgC'=algC+b),根据逐年年轮中Cu、Zn、As、Cd、Ba、Pb6种化学元素的含量,反演6种元素在土壤中的逐年(1982—2004年)演变状况。本技术方法能为追溯近代城市化几十年以来的环境污染变迁历史、预测未来污染演变趋势提供更为丰富和科学的信息。     

用矿物学方法评价浙江土壤中Cd污染的状况

利用土壤中重金属环境质量矿物学评价的方法,对浙江省土壤中不同土类(或亚类)表层、不同母质表层和剖面上的Cd元素进行了环境质量评价。评价结果表明,土壤中Cd的实测含量和土壤对Cd的固持量决定了土壤中Cd的环境质量,浙江省土壤中Cd的污染度均为负值,土壤中Cd均没有达到产生污染危害的含量水平,土壤对Cd的固持量较高。研究结果揭示,土壤中的矿物对Cd具有较强的固定与容纳能力,土壤中的Cd不易进入食物链,也不会对地表水和地下水水体造成污染。这一旨在揭示土壤中重金属与各种矿物之间环境平衡关系的方法,可为评价土壤环境质量提供科学依据和技术支撑。     

Competitive adsorption of Cd,Cu, Pb and Zn by different soils of Eastern China

Simultaneous competitive adsorption behavior of Cd, Cu, Pb and Zn onto nine soils with a wide physical–chemical characteristics from Eastern China was measured in batch experiments to assess the mobility and retention of these metals in soils. In the competitive adsorption system, adsorption isotherms for these metals on the soils exhibited significant differences in shape and in the amount adsorbed. As the applied concentration increased, Cu and Pb adsorption increased, while Cd and Zn adsorption decreased. Competition among heavy metals is very strong in acid soils with lower capacity to adsorb metal cations. Distribution coefficients (K _dmedium) for each metal and soil were calculated. The highest K _dmedium value was found for Pb and followed by Cu. However, low K _dmedium values were shown for Zn and Cd. On the basis of the K _dmedium values, the selectivity sequence of the metal adsorption is Pb > Cu > Zn > Cd and Pb > Cu > Cd > Zn. The adsorption sequence of nine soils was deduced from the joint distribution coefficients (K _dΣmedium). This indicated that acid soils with low pH value had lower adsorption capacity for heavy metals, resulting in much higher risk of heavy metal pollution. The sum of adsorbed heavy metals on the soils could well described using the Langmuir equation. The maximum adsorption capacity (Q _m) of soils ranged from 32.57 to 90.09 mmol kg⁻¹. Highly significant positive correlations were found between the K _dΣmedium and Q _m of the metals and pH value and cation exchange capacity (CEC) of soil, suggesting that soil pH and CEC were key factors controlling the solubility and mobility of the metals in soils.     

Levels and distribution of total nitrogen and total phosphorous in urban soils of Beijing, China

Urban soil nitrogen and phosphorus have significant implications for the soil and water quality in urban areas. The concentrations of total nitrogen (TN) and total phosphorus (TP) of soil samples collected from six types of land use, which included residential area (RA), business area (BA), classical garden (CG), culture and education area (CEA), public green space (PGS) and roadside area (RSA) of Beijing urban area, were investigated. Results showed that the geometric mean of TP (857 mg/kg) in urban soils was slightly higher than that (745 mg/kg) in rural soils of Beijing. The concentration of soil TP was higher in the center of the city, and showed an increasing trend with the age of the urban area. The TP concentrations in the six types of land use followed the sequence of CG > BA > RSA > RA > CEA > PGS, which were affected by the use and disposal of phosphorus-containing materials in each type of land use. However, the geometric mean of TN (753.8 mg/kg) in urban soils was much lower than that (1,933.3 mg/kg) in rural soils. TN level in urban soils of Beijing had no correlation with the city’s urbanization history, and was influenced by the coverage of natural vegetation and human activities in each type of land use. This study suggested that the city’s urbanization history and land use were the main factors affecting the distribution of nitrogen and phosphorus in urban soils.     

北京市城近郊区地下水的环境同位素研究

应用环境同位素方法,研究北京城近郊区地下水演化规律。沿北京市永定河冲洪积扇地下水流动方向取样15组(D、18O、T、14C及全分析),对所取水样进行D、18O、T、14C分析,并确定地下水同位素年龄。运用地下水14C和T含量在垂向和水平方向变化的结果,验证了地下水的流向并计算了地下水的流速变化范围为5·02~62·63m/a,从山前至平原浅层地下水径流速度逐渐变小,反映了地下水水平径流强度逐渐减弱,地下水交替逐渐变差;浅层孔隙水以垂向交替为主,深层孔隙水以水平径流为主。对地下水D、18O之间的关系进行分析,从而判断地下水的补给来源等。     

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。