绿洲土Cd、Pb、Zn、Ni复合污染下重金属的形态特征和生物有效性

通过模拟基于干旱区绿洲土壤Cd-Pb-Zn-Ni复合污染下的油菜盆栽试验,采用Tessier五步连续浸提法探究了重金属复合污染对油菜生长的影响及其各形态的转化归趋和生物有效性.结果显示,随着Cd-Pb-Zn-Ni复合胁迫水平的升高,油菜的干重先增加后减小,根系的生长由促进作用转变为抑制作用;对照土壤中4种重金属元素均以残渣态为主要赋存形态,可交换态的含量均很小;随着外源重金属的添加,油菜种植土壤中4种重金属元素的各形态含量随之增加,Cd、Pb、Zn的可交换态和Ni的碳酸盐结合态对外界胁迫响应强度最大,Cd、Pb、Zn、Ni的活性增加,且Cd、Pb的主要赋存形态迅速转变为碳酸盐结合态和铁锰氧化态,Zn的主要赋存形态由残渣态和碳酸盐结合态过渡到碳酸盐结合态和铁锰氧化态,Ni的主要赋存形态为碳酸盐结合态;Cd、Zn在茎叶中的含量大于根系,Pb、Ni反之,油菜能将Cd、Zn更多的运输至茎叶,Pb、Ni则主要积累在根系;油菜茎叶吸收Cd和油菜各部位吸收Zn的主要贡献形态为可交换态,根吸收Cd的主要贡献形态由可交换态转变为有机结合态,根吸收Pb和油菜各部位吸收Ni的主要贡献形态为碳酸盐结合态.     

模拟酸雨对污染土壤中Cd、Cu和Zn释放及其形态转化的影响

研究了模拟酸雨连续浸泡下污染红壤和黄红壤中重金属释放及形态转化．结果表明。随着模拟酸雨pH值下降,污染土壤中重金属释放强度明显增大;Cd、Zn释放量与酸雨pH值呈线性极显著负相关．Cu与酸雨pH值呈线性显著负相关．模拟酸雨作用下,污染红壤和黄红壤中Cd均以交换态为主;Cu则以有机结合态和氧化锰结合态为主;Zn在污染红壤中以残留态和交换态为主．在污染黄红壤中以残留态和有机结合态为主．土壤有机质含量和阳离子交换量对Cd、Cu、Zn的释放产生一定的影响并影响Cd、Zn的形态转化,但对Cu形态转化影响不明显,随着模拟酸雨酸度增大,污染红壤和黄红壤中重金属Cd、Cu的生物可利用态明显增多,但难解吸态Zn向生物有效态转化效应不明显．     

根瘤菌对土壤铜、锌和镉形态分配的影响

以湖南郴州红壤和河北巩义褐土为供试土壤。制备Cu、Zn、Cd污染土壤。接种大豆根瘤菌(Rhi-zobium fredii)HN01,用连续提取法浸提土壤中不同形态的重金属．结果表明。褐土接种根瘤菌后固相结合态Zn总量降低10％。专性吸附态、氧化锰结合态和有机结合态Zn减少达9％～26％．红壤中结合态Zn的总量变化不显著,但专性吸附态和氧化锰结合态Zn含量显著减少。交换态Zn含量显著增加．褐土中接种根瘤菌抑制了Cu向土壤溶液的释放,固相结合态Cu总量增加18％,可交换态、专性吸附态、氧化锰结合态和有机结合态的Cu增加20％～54％．接种根瘤菌对土壤中Cd的溶解没有明显的抑制或促进作用,但改变了红壤中各形态Cd的含量高低顺序．Cd污染红壤中可交换态和有机结合态Cd含量分别增加22％和11％,专性吸附态和氧化锰结合态Cd分别减少14％和29％．根瘤菌对不同类型重金属及不同土壤中重金属形态影响的差异主要与土壤pH降低有关．     

稻麦轮作下水稻土重金属形态特征及其生物有效性

在成都平原稻麦轮作下86个土样中重金属全量和各形态含量分析的基础上,采集分析相应点位上种植的主要粮食作物小麦和水稻籽粒的重金属含量,通过描述性统计分析、相关性分析及线性回归方程的模拟,研究了土壤中重金属的形态分布特征及其生物有效性。统计分析结果表明：土壤中Cr、Cu、Pb、Zn各形态含量的分配顺序为：残渣态〉有机物结合态〉铁锰氧化物结合态〉碳酸盐结合态〉可交换态,而Cd各形态含量的分配顺序为：铁锰氧化物结合态〉残渣态〉碳酸盐结合态〉有机物结合态〉可交换态。若以活性态（非残渣态含量）而论,Cd的活性最高,Cr的活性最低。除Cr外,各元素全量与各活性形态之间的关系较为密切。土壤中全Cd含量与4种活性形态Cd含量间的相关性均达极显著水平;Cu、Zn全量分别与其铁锰氧化物和有机物结合态含量,Pb全量分别与其可交换态和铁锰氧化物含量间的相关系数达显著或极显著水平。用卫生部颁布的食品中重金属限量卫生标准评价稻麦籽粒重金属累积情况,其结果表明,小麦籽粒（旱作）中的Cd、Cr、Cu、Pb分别超标14.71%、8.70%、6.50%和17.40%,而水稻籽粒（水作）仅有Pb和Cd含量超标10.90%和8.70%。不同形态重金属对水稻和小麦籽粒中重金属累积的影响效应不同，从多元线性回归方程的回归系数来看：稻一麦籽粒中Cd含量受到土壤中各活性形态Cd含量的影响。除铁锰氧化态Cd和有机物结合态Cd含量分别对小麦和水稻籽粒中Cd的累积表现出负效应外，其余均为正效应。可交换态Cu含量对稻-麦籽粒Cu累积的效应最大，其次受碳酸盐结合态Cu含量的影响。稻一麦籽粒Pb含量的累积受土壤各活性态Pb含量影响效应的差异不甚明显。稻-麦籽粒Zn含量与土壤各活性态Zn含量间无显著线性关系。     

河北主要土壤中Cd、Pb形态与油菜有效性的关系

当今土壤重金属污染日趋严重而表征土壤污染程度 的指标不够完善、相关性亦较差。为此,采用网室盆栽试验,研究了河北平原主要土壤类型潮土和潮褐土上Cd、Pb的化学形态特征及其与油菜植株干物重、油菜吸收重金属含量的关系。结果表明Cd对油菜的毒害作用大于Pb。总量及各形态Cd、Pb含量与油菜可食部分干物重呈负相关,对油菜干物重影响最大的是交换态Cd、Pb。而对油菜吸收Cd、Pb贡献最大的形态是碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态。深入研究重金属形成与植物有效性间的关系,可为进一步揭示重金属的生物有效性,为更准确评价土壤重金属污染程度提供理论依据,具有重要的理论意义和实际应用价值。     

Cd、Pb投加浓度对其在黑土中化学形态分布及油菜生长和吸收Cd、Pb的影响

采用室内模拟实验和连续形态分级方法研究了Cd、Pb投加浓度对其在黑土中化学形态分布及油菜生长和吸收Cd、Pb量的影响.结果表明:随Cd、Pb投加量的增加,土壤中Cd交换态含量增幅较大,Pb碳酸盐结合态、Fe-Mn氧化物结合态含量增幅较大;外源Cd在土壤中的存在形态以交换态和残留态为主,Pb的交换态比例相对较低,其存在形态主要为残留态;土壤Cd、Pb投加浓度较低时,促进了油菜的生长,投加浓度较高时,对油菜生长的抑制作用较为明显;地下部分Cd、Pb含量远高于地上部分,与Cd相比,Pb向地上部的迁移率相对较小;土壤中Cd、Pb各形态含量与油菜地下、地上部分吸收的Cd、Pb量均呈显著正相关,与干质量呈负相关;交换态Cd、Pb对油菜干质量影响最大,碳酸盐结合态对油菜吸收Cd、Pb的贡献最大.     

乙草胺对东北黑土铅形态及生物有效性的影响

通过清洁黑土和污染黑土的形态分级分析和黑土铅对乙草胺的响应实验,对东北黑土铅形态及其乙草胺使用的生物有效性响应进行了研究．结果表明,清洁和污染黑土中的铅均主要以有机质-硫化物结合态铅和残渣态铅这2种生物有效性低的形态为主,而水溶态铅和可交换态铅这2种具生物学活性的铅含量则相对较低．与清洁黑土相比,污染黑土中具生物学活性的铅含量所占总铅含量的比例有所上升．随着农业活动中施入高剂量的乙草胺这一除草剂,黑土中具生物学活性的水溶态和可交换态铅的含量则大幅上升．据分析,其原因是铅在与乙草胺交互作用过程中来自有机质．硫化物结合态铅释放对有效态铅的贡献．     

施用污泥对土壤重金属形态分布和生物有效性的影响

采用盆栽技术和BCR连续浸提法研究了污泥的添加对土壤Cd、Pb、Cu和Zn形态分布的影响及重金属在黑麦草-施污泥土壤中迁移转化规律.结果表明:污泥的添加使土壤中生物有效态的Cd和Zn含量显著增加,生物有效态Pb含量显著降低,残渣态Pb的比例较CK增加了33.3％～74.5％,而可交换态和可还原态Cu含量在污泥与土壤添加比为1∶1时,仅占总量的0.7％和0.2％.污泥的添加能促进黑麦草对Cd、Cu和Zn的吸收,抑制对Pb的吸收.多元线性回归分析结果表明,黑麦草体内Cd、Zn和Cu含量分别与土壤中可还原态Cd、Zn和可氧化态Cu含量存在正相关,草体中Pb的含量则受土壤中可交换态和可氧化态Pb含量共同影响.种植黑麦草后根际土中可氧化态Cd和Cu分别向可交换态Cd和残渣态Cu转化,可交换态和可还原态Zn向可氧化态Zn转化,Pb的生物有效性基本未受影响.     

有机物料对滨海盐渍土重金属根际效应的影响 Ⅰ.土壤内源Zn形态分布

研究了排水条件下施用腐熟有机物料、种稻改良滨海盐渍土内源Zn形态分布。结果表明,单淹水使土中各形态Zn一定程度上向生物有效性较低的Zn形态转化,有效态Zn降低。土壤盐分量不同,明显影响无定形氧化铁结合态、紧结有机态以及硅酸盐矿物态Zn变化。种稻不施有机物料,根际交换态和硅酸盐矿物态Zn亏缺;碳酸盐结合态、氧化锰结合态和无定形氧化铁结合态Zn富集。根际Zn形态转化强度大于非根际,其有效态Zn量接近临界值并高于非根际。有机物料利于根际内外土壤中硅酸盐矿物态Zn的转化,低盐土壤根际更强烈。随有机物料用量增加,促使根际硅酸盐矿物态、碳酸盐结合态及氧化锰结合态Zn向交换态、紧结有机态和无定形氧化铁结合态Zn转化,低盐土壤较明显。     

贵州省丹寨县某铅锌矿区土壤重金属污染生态风险评价

对贵州省丹寨县某铅锌矿及周边土壤重金属污染进行调查,分析了铅锌矿区土壤中6种重金属的总量和形态,用潜在生态指数法、次生相与原生相比值法对重金属的生态风险进行评价。结果表明,0～10 cm土壤中Pb、Zn、Mn、Cu、Hg和Cd含量是贵州土壤背景值的5.69、3.91、0.80、0.58、9.64和1.50倍。与《土壤环境质量农田用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB 15168—2018)相比,尾矿堆积区土壤中Pb、Zn和Cd含量均高于风险筛选值; 10～20 cm土壤中Pb、Zn、Hg和Cd含量高于贵州省土壤重金属背景值,尾矿堆积区、尾矿堆积区的农田和尾矿附近河流区下游土壤中Zn和Cd含量超过风险筛选值。形态分布主要以残渣态为主,可交换态以Exc-Pb占比最高(20.9%);碳酸盐结合态以CARB-Zn占比最高(26.2%);铁锰氧化物结合态以RED-Mn占比最高(31.8%);有机结合态以OM-Mn占比最高(48.7%)。生物可利用态表现为ZnPbHgCdCuMn,潜在生物可利用态表现为MnPbCdHgZnCu。潜在生态指数评价表明,尾矿堆积区的农田、尾矿堆积区下游村寨和尾矿附近河流区下游的单项潜在生态风险处于高生态风险等级,Hg对潜在生态危害指数的贡献率达60.9%;次生相与原生相比值法评价显示,土壤中Mn和Cd的生态风险最大。     

污染条件下VAM玉米元素积累和分布与根际重金属形态变化的关系

为了了解重金属Cu、Zn、Pb、Cd在土壤－根际－植物系统中的行为,揭示VAM植物减弱土壤中过量重金属对植物生理毒的抗性机理,采用原子吸收光谱测定Cu、Zn、Pb、Cd在污灌土壤中生长的VA菌根玉米和无菌根玉米中的积累和分布,并用连接形态分析技术分析了菌根际中Cu、Zn、Pb、Cd的形态分布和变化趋势,结果表明,Cu、Zn、Pb、Cd在菌根玉米中的积累量比非攻根中积累量分别减少10％、18％和29％,Cd积累量没有改变,生长7周后,菌根玉米是非菌根玉米生物量的1．5倍,与对照土壤相比,根际中除Cu交换态显著增加外,Zn、Pb、Cd各形态相对改变量显著大于非菌根,且菌根根际上中Cu、Zn、Pb有机结合态增加量显著大于非根际土,说明菌根际金属向稳定状态转移的程度显著大于非菌根际,同时,讨论了根际金属形态对金属有效性的影响,及其与菌根植物金属抗性机理的关系。     

芜湖钢铁厂周边土壤及油菜籽中镉、铜、锌、铅含量和形态分布研究

研究了污染土壤、油菜籽中Cd、Cu、Zn、Pb含量、形态分布特征和重金属富集状况及可能存在的生物毒性.结果表明,土壤中Cd、Zn、Pb以铁锰氧化物结合态、Cu以残留态占5种形态最高比例,分别为31.81%、39.83%、53.79%、46.24%;Cd、Pb交换态比例较高,为23.47%、16.32%,Cu、Zn的交换态比例较小,为3.14%、0.54%;土壤中不同重金属与各重金属形态相关关系有差别,5种重金属形态转化为有效态重金属难易程度不同;油菜籽和油菜籽壳中不同重金属累积趋势有差异,Cu易在油菜籽壳中累积,Cd、Zn、Pb易在油菜籽中累积;油菜籽中不同重金属累积率不同,Cd累积率最高,为0.56.油菜籽中重金属累积率与土壤中重金属总量呈显著负相关关系(P<0.05),土壤中重金属的形态、转化差异是此种负相关关系的主要原因;油菜籽中Cd、Cu、Pb以氯化钠态为主,分别为32.50%、22.94%、34.69%,Zn以EDTA态为主,为45.97%.油菜籽中重金属形态可能影响其毒性,但其毒性的人类膳食风险还需进一步研究证实.油菜籽中重金属形态与油菜中重金属总量相关性不好.     

城市垃圾堆肥对Cr污染土壤的修复效应

通过模拟土培试验和盆栽试验 ,研究垃圾堆肥对Cr污染土壤的修复效应 .结果表明 ,垃圾堆肥对于土壤中有效Cr含量的影响是通过有机质含量、Eh、pH、<0 0 1mm粘粒含量等理化因子的变化来实现的 ;有机质含量变化和Eh变化分别是旱地土壤和淹水土壤中的主要影响因素 ,对有效Cr的效应分别占贡献的 73 4 %、5 5 5 %;垃圾堆肥施入土壤后 ,土壤渗透性得到改善 ,土壤中的Cr因被还原、吸附而固定 ,迁移量减少 ;垃圾堆肥施入可以减少植株对Cr的吸收 ,旱地土壤中 ,施加垃圾肥可使生物产量增加 35 9%,植株体内Cr含量下降 48 9%,在淹水土壤中 ,这种效应更加显著 ,生物产量比旱地土壤高 86 3%,Cr含量低 2 3 8%;垃圾堆肥施入后 ,植株体内的其他重金属含量未超标 ,垃圾肥可以安全用于Cr污染土壤的修复 .     

Cadmium and zinc in plants and soil solutions from contaminated soils

In an experiment using ten heavy metal-contaminated soils from six European countries, soil solution was sampled by water displacement before and after the growth of radish. Concentrations of Cd, Zn and other elements in solution (K, Ca, Mg, Mn) generally decreased during plant growth, probably because of uptake by plants and the subsequent redistribution of ions onto soil exchange sites at lower ionic strength. Speciation analysis by a resin exchange method showed that most Cd and Zn in non-rhizosphere solutions was present as Cd2+ and Zn2+, respectively. The proportion of free ions was slightly lower in rhizosphere solutions, mainly due to an increase in dissolved organic carbon during plant growth. Solution pH increased during plant growth, although the bulk soil pH generally remained constant. Cd concentrations in leaves and tubers were more closely correlated with their total or free ionic concentrations in rhizosphere solutions (adjusted R2 0.90) than with their concentrations in soils (adj. R2 0.79). Cd concentrations in non-rhizosphere solutions were only poorly correlated with Cd concentrations in leaves and tubers. In contrast to Cd, there were no soil parameters that individually predicted Zn concentrations in leaves and tubers closely. However, multiple correlation analysis (including Zn concentrations in rhizosphere solutions and in bulk soils) closely predicted Zn concentrations in leaves and tubers (adj. R2 = 0.85 and 0.70, respectively). This suggests that the great variability among soils in the solubility of Zn affected the rate of release of Zn into solution, and thus Zn uptake. There was no such effect for Cd, for which solubility varied much less. Furthermore, the plants may have partly controlled Zn uptake, as they took up relatively less at high solution concentrations of Zn.Free ionic concentrations in soil solution did not predict concentrations of Cd or Zn in plants better than their total concentrations in solution. This suggests that with these soils, analysis of Cd and Zn speciation is of little practical importance when their bioavailability is assessed.     

菌根植物根际环境对污染土壤中Cu、Zn、Pb、Cd形态的影响

采用根垫法和连续形态分析技术,分析了生长在污灌土壤中菌根小麦和无菌根小麦根际Ｃｕ、Ｚｎ、Ｐｂ、Ｃｄ的形态分布和变化趋势。结果表明,下对照土壤相比,菌根际土壤中交换态Ｃｕ含量显著增加,交换态Ｃｄ呈减少的趋势;与非菌根际相比,Ｃｕ、Ｚｎ、Ｐｂ的有机结合态在菌根根际中显著增加,而４种测定金属２的碳酸盐态和铁锰氧化态都没有显著改变,该结果表明,植物根系能影响根际中金属形态的变化,且菌根比无菌根的影响程度大     

Heavy metal accumulation in plants grown in heavily polluted soils

In a polluted area, samples of soils and plants were collected and analyzed in order to assess the mobility and accumulation of Cd, Pb and Zn in plants as influenced by the of different metal forms in soil. Metals were accumulated in roots. Metal mobility in plants decreased in the order Zn>Cd>Pb; it was generally lower in heavily polluted areas. The content of all the three metals in plant roots correlated with topsoil concentration of their 2 mol/L HNO₃-extractable forms. Besides, Cd and Zn correlated with exchangeable and Zn also with the organic form content. The concentration factor as a measure of metal mobility from soil to plants decreased with increasing level of contamination. Presented at the 4th Mini-Symposium on Biosorption and Microbial Degradation, Prague, Czech Republic, November 26–29, 1996.     

柠檬酸、草酸和乙酸对污泥中镉、铅、铜和锌的去除效果

研究了柠檬酸、草酸和乙酸对污泥中Cd、Pb、Cu和Zn等重金属的去除效果，并分析了污泥中重金属的形态变化和生物有效性.结果表明，随着反应时间和酸浓度的增加，污泥中重金属（Cu除外）的去除率也相应增加.污泥加入柠檬酸溶液反应7 h即可去除污泥中52.0%的Pb和74.2％的Zn, 24 h后可去除76.0%的Pb和92.5%的Zn，草酸和乙酸对重金属的去除率较低.柠檬酸去除的Pb和Zn主要以稳定态存在，并导致污泥中不稳定态重金属的比例上升，其中可交换态重金属浓度有不同程度的增加.虽然有机酸对Cd和Cu的去除率较低，但反应后可交换态Cd和Cu的浓度仍有小幅增加.