利用乙二胺四乙酸淋洗修复重金属污染的土壤及其动力学

通过室内模拟试验,采用振荡淋洗的方法研究了乙二胺四乙酸(EDTA)浓度、pH、淋洗时间对重金属去除效果的影响.利用一级反应动力学模型对试验数据进行拟合,并测定了EDTA处理前后土壤中重金属形态的变化.结果表明,EDTA溶液在浓度为0.1 mol·L^-1、pH 7、淋洗时间1 d的条件下能达到对污染土壤重金属的最大去除率,去除率分别为Cd 89.14%、Pb 34.78%、Cu 14.96%、Zn 45.14%.模型拟合结果表明,Cd的质量转移系数最大,其次是Zn、Pb和Cu.说明在土壤淋洗过程中,Cd和Zn最先达到质量转移的平衡状态,然后是Pb和Cu.形态分级结果表明,EDTA能有效地去除交换态、碳酸盐结合态和氧化物结合态重金属,而对有机态和残余态部分重金属作用效果不明显.     

选择性化学萃取对自然水体生物膜上微生物的影响

用平板计数法、显微镜直接计数法及培养法分别研究了选择性萃取剂对自然水体生物膜上细菌、原生动物和藻类的影响.结果表明,随着选择性萃取剂萃取能力的增强,生物膜上存活下来的微生物数量呈减少趋势.经001 mol·L^-1 NH₂OH·HCl+0.01 mol·L^-1 HNO₃、0.4 mol·L^-1 Na₂S₂O₄ (pH 6.0)和0.2 mol·L^-1草酸氨(pH 4.0)萃取后存活的微生物总量分别下降到原膜的27.6%、14.1%和0.01%;经15% HNO₃萃取后,膜上只有极少数的细菌存活;而经H₂O₂/HNO₃萃取后则无细菌存活、原生动物和藻类存活,说明选择性化学萃取剂的使用影响生物膜的活性.比较萃取前后生物膜吸附痕量重金属的能力发现,随着生物膜上微生物数量的减少,生物膜吸附痕量重金属的能力逐渐降低.     

二氧化氮对樟树幼苗生长及光合作用的影响

采用开顶式人工熏气装置,对1年生樟树幼苗进行了为期2个月不同体积分数NO₂(0.1、0.5和4.0 μl·L^-1)熏气试验,研究其对幼苗生长及光合作用的影响.结果表明:0.5和0.1 μl·L^-1 NO₂处理促进了樟树幼苗生长,而4.0 μl·L^-1 NO₂处理则抑制其生长.各处理樟树幼苗叶片净光合速率(P_n)日变化呈不对称的双峰型曲线,存在光合“午休”现象;在光合日进程中,0.5 μl·L^-1 NO₂处理使叶片P_n提高,最大值达8.542 μmol CO₂·m^-2s^-1,4.0 μl·L^-1NO₂处理的大多数时段使P_n降低,而0.1 μl·L^-1 NO₂处理对P_n的影响则依时段而不同;0.5和4.0 μl·L^-1 NO₂处理提高了叶片气孔导度(G_s)和胞间CO₂浓度(C_i)的最大值和最小值,0.1 μl·L^-1 NO₂处理提高了C_i的最大值和最小值,降低了G_s的最大值和最小值.熏气处理中、后期,0.5μl·L^-1 NO₂处理叶片的日均净光合速率显著高于其他处理.在熏气处理前期,0.5和4.0 μl·L^-1 NO₂处理使叶片最大PSⅡ的光能转换效率(F_v/F_m)显著下降;在熏气处理后期,4.0 μl·L^-1 NO₂处理的叶片F_v/F_m仍显著低于对照.     

一种菊酯类复合剂对黑胸散白蚁体内CarEs和Ca-ATPase活性的影响

以黑胸散白蚁Reticulitermes chinensis Snyder为试验材料,研究了一种白蚁防治复合剂中的主要成分对白蚁体内羧酸酯酶（CarEs）和钙 腺苷三磷酸酶（Ca-ATPase）的影响。结果表明：氯菊酯在终浓度为1.66×10^-4 mol·L^-1以下时,对羧酸酯酶无明显抑制作用;八氯二丙醚和壬基酚聚氧乙烯醚在此浓度下都对羧酸酯酶表现出明显抑制作用,其IC₅₀分别为7.1148×10^-5 mol·L^-1和7.3373×10^-4 mol·L^-1;氯菊酯对Ca-ATPase表现出较强抑制作用,IC₅₀为5.11×10^-7 mol·L^-1。认为Ca-ATPase是黑胸散白蚁体内拟除虫菊酯类杀虫剂作用的主要靶标之一。     

铜尾矿库区土壤与植物中重金属形态分析

对铜陵铜尾矿区土壤和植物中重金属形态进行了研究.结果表明,尾矿库区种植地极端贫瘠,有机质含量仅2.6～.8 g·kg^-1,而土壤Cu、Cd、Pb、Zn含量皆高于对照土壤,其中Cu含量达809.30～1 39.4 mg·kg^-1,Cd含量达3.2～6.3 mg·kg^-1,达到对照土壤30～60倍.结缕草和三叶草体内重金属含量与土壤重金属交换态及有机结合态含量成正相关,与碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态成显著或极显著负相关,与矿物态含量相关性不显著.在两种优势植物中,Cu、Zn、Pb均以活性较低的醋酸提取态、盐酸提取态和残渣态为主;Zn在根系和茎叶中,NaCl提取态占有较大比例,而Cd均以NaCl提取态为主.     

露地栽培向设施栽培转变对菜田土壤重金属含量及形态的影响

为了研究露地栽培向设施大棚栽培转变对土壤重金属含量的影响,对武汉市郊区露地和设施塑料大棚两种栽培条件下菜田土壤重金属Cd、Cr和Pb各形态含量及分布特征进行了研究。结果显示,露地和大棚栽培条件下土壤重金属元素Cr和Pb各种形态含量之间没有明显差异,但Cd各种形态含量间有显著差异;从露地到大棚,土壤中Cd酸可提取态含量从露地的0.62 mg/kg上升到大棚的1.19 mg/kg,其次是Cd残渣态、有机结合态、氧化态和碳酸盐结合态;Cd总含量从露地的0.79 mg/kg升高到大棚的1.58 mg/kg,显著超过土壤环境质量标准中的Cd含量标准值(0.3 mg/kg),达到严重污染水平。Cd碳酸盐结合态和氧化态占总量的比例有所降低,而酸可提取态占总量的比例有所升高。说明从露地到设施大棚栽培,促使了土壤中部分Cd碳酸盐结合态和氧化结合态向酸可提取态转变,提高了土壤中Cd的生物有效性。因此,在设施大棚栽培快速发展的情况下,要加强重金属Cd对土壤污染的治理,减少重金属Cd对蔬菜的毒害。     

施污土壤重金属有效态分布及生物有效性

以城市污泥为研究对象,将城市污泥与土壤按照一定的质量比配成污泥混合土壤.采用6种不同性质提取剂(0.05mol/L EDTA、0.1 mol/L CH3 COOH、0.01 mol/L CaC12、1 mol/L CH3COONH4,0.05 mol/L NaHCO3和0.05 mol/L Tris-HCl)分别对污泥混合土壤中重金属(Cd、Pb、Cu和Zn)的螯合态、酸溶态、中性交换态、中性结合态、碱性交换态和蛋白质结合态进行提取,考察污泥的添加对土壤中不同形态重金属的消长规律.通过黑麦草盆栽试验,探究污泥混合土壤中不同形态重金属的植物可利用性.结果表明:污泥混合土壤中重金属螯合态比例较大,占总量的20.3％-40.0％;其次为酸溶态和中性结合态,而中性交换态、碱性交换态和蛋白质结合态的含量较低.污泥的添加促进了黑麦草对Cd、Cu和Zn的吸收,在污泥添加率为44.4％时根部对其吸收量达最大,分别较CK处理增加了0.3、2.3和6.5倍.抑制了对Pb的吸收,在污泥添加率为37.5％时,根部对Pb的吸收较CK处理下降0.4倍.Pearson相关系数分析结果表明:污泥混合土壤中以螯合态、酸溶态和中性结合态存在重金属可被黑麦草吸收利用.     

镉和锌在皖景天细胞内的分布及化学形态

运用差速离心法和化学试剂逐步提取法,分析了Cd和Zn在皖景天根、茎和叶的亚细胞分布及其化学形态.结果表明:10 μmol·L^-1 Cd处理下,Cd在皖景天细胞内的主要分布位点是其可溶部分;在100 μmol·L^-1 Cd处理下,Cd在根中主要分布在细胞壁、茎中主要分布在细胞壁和可溶部分、叶中超过90%的Cd分布在可溶部分.高Cd浓度处理时,皖景天根、茎和叶的细胞壁中Cd分布比例增加,而可溶部分Cd分布比例相对减少.在1和800 μmol·L^-1 Zn处理条件下,Zn在皖景天根、茎和叶的主要分布位点是可溶部分;高Zn浓度处理时,皖景天叶、茎和根的可溶部分和细胞壁中Zn的分布比例无明显变化.细胞器中Zn和Cd分布都很少.Cd在皖景天根、茎和叶内主要以氯化钠提取态和水提取态存在,Zn在皖景天根、茎和叶内以多种化学形态存在.     

褪黑素对水稻镉积累及其化学结合形态的影响

研究了添加外源褪黑素对水稻幼苗中Cd积累以及水稻体内Cd化学形态分布的影响.结果表明: Cd胁迫显著降低水稻幼苗地上部和根部的生物量,并且显著降低水稻叶片的叶绿素含量.适宜的外源褪黑素添加能明显提高Cd胁迫下水稻的地上部和根部生物量,降低水稻地上部和根部Cd含量.当Cd胁迫浓度为5 μmol·L^-1时,添加20 μmol·L^-1褪黑素使水稻地上部和根部Cd含量分别比对照处理降低48.4%和16.9%,添加100 μmol·L^-1褪黑素水稻地上部和根部Cd含量分别降低67.5%和47.9%.添加外源褪黑素也显著降低了水稻体内Cd的转运效率.当Cd胁迫浓度为20 μmol·L^-1时,添加20 和100 μmol·L^-1褪黑素使水稻Cd的转运效率分别比对照降低24.4%和46.8%.通过逐步提取法对水稻幼苗Cd的化学结合形态进行分析发现,添加外源褪黑素使水稻体内氯化钠提取态Cd的比例提高,而水溶态Cd、乙醇提取态Cd的比例明显降低,说明添加褪黑素可促进水稻体内移动性较强的Cd形态向移动性较弱的Cd形态转移,从而降低水稻对Cd的吸收和转运.     

水溶性有机质对土壤吸附菲的影响

研究了来源于稻草腐熟物的外源水溶性有机质(DOM)和土壤本身固有的内源DOM对有机碳含量不同的3种土壤吸附菲的影响.结果表明,不同处理土壤对菲的吸附曲线均为线性,其吸附系数(K_d)与土壤有机碳含量(f_oc)正相关.去除内源DOM后,黄棕壤、红粘田和黑土吸附菲的K_d值增加了7.08%～21.4%,增加量(ΔK_d)和增加幅度与f_oc正相关,表明土壤中存在的内源DOM抑制土壤对菲的吸附.而外源DOM对土壤吸附菲的影响与其浓度密切相关.在供试浓度范围(0～106 mg DOC·L^-1)内,红粘田吸附菲的K_d值随加入外源DOM浓度的提高先增大后减小.外源DOM浓度为28 mg DOC·L^-1时,红粘田吸附菲的K_d值增加了19.5%;而当外源DOM浓度≥52 mg DOC·L^-1时,则明显抑制菲的吸附.内源和外源DOM对土壤吸附菲的影响,主要与DOM和菲在溶液中的结合作用、在土壤中的累积吸附效应等有关.     

土壤中重金属形态分析及其环境学意义

介绍了土壤重金属的形态及各种分析方法,重点说明了土壤中重金属形态分布及影响因素;讨论了影响土壤环境中重金属形态转化的因素,重金属形态与重金属在土壤中的迁移性、可给性、活性的关系,重金属污染土壤修复与重金属形态分布的关系.形态分析在一定程度上反映自然与人为作用对土壤中重金属来源的贡献,并反映重金属的生物毒性.重金属可以因形态中某一个或几个方面不同而表现出不同的毒性和环境行为.     

重金属污染土壤毒性的发光菌法诊断

应用明亮发光杆菌T3(Photobacterium Phosthoreum)对重金属污染土壤的毒性进行诊断,确定了实验室中采用人为定量投加污染物的情况下,土壤的最佳平衡时间为24h,最佳浸提时间为2h,最佳浸提剂为0.1mol     

有机肥连续施用对菜田重金属行为的影响——基于地球化学模型研究

2017年起,农业部连续多年出台化肥减量增效行动工作方案,要求适当增加有机肥投入,发展循环农业。但连续施用的有机肥进入土壤后,会对土壤pH、有机质和重金属含量等产生影响,改变土壤重金属行为。科学评估有机肥料施用的影响至关重要。仅通过总含量评估重金属污染风险被认为是片面的,不同化学提取剂提取的重金属含量不能完全代表实际污染状况。地球化学模型具有良好的适用性,比传统的提取方法能够更全面地解释重金属的行为。在集约化农业种植区黄淮海平原,多次施用不同比例的粪源有机肥于旱地菜田,并引入地球化学模型,结合pH依赖性浸出试验,明确连续施肥对菜田土壤重金属行为的主要影响机制。研究发现,有机肥中的铜锌含量远高于土壤中的含量,施用后,它们在土壤中的淋溶浓度随着施用比例增加而显著增加,最多可超过十倍以上,并且活性大大增加,与施肥后溶解性有机物含量的升高呈正相关。不同处理条件下的土壤重金属浸出趋势相似：在中性pH下浸出浓度最低,然后逐渐向强酸和强碱增加,呈现出V型变化。地球化学模型LeachXS展示出较好的模拟结果,其模拟值与实测浓度具有良好的相关性(71.02%)。模拟结果显示,有机肥的施用不会明显改变重金...     

Bioavailability of Cd in a soil–rice system in China: soil type versus genotype effects

Human exposure to toxic heavy metals via dietary intake is of increasing concern. In this regard, the bioavailability of heavy metals in the soil–crop system is considered to be a key factor controlling plant uptake and, therefore, public health risk through food chain transfer [J. Environ. Sci. Health B 34(4) (1999) 681]. In 2002, a pot experiment was conducted to elucidate the relative significance of soil types and rice genotype on the bioavailability, uptake and partitioning of Cd by two rice cultivars with distinct affinity for Cd. The results indicated that the total uptake of Cd and accumulation in grain was dependent on both soil type and genotype effects. Cd spiking enhanced high Cd uptake and partitioning in grain. Inherent differences in soil type effecting Cd bioavailability were less significant under the Cd spiking regime as compared to non-Cd spiking. In the case of Soil-P, with low Cd bioavailability as indicated by the comparatively lower MgCl₂ extractableCd, differences in metal affinity between genotypes dominated uptake. Conversely, inherent differences in soil type affecting Cd bioavailability dominated uptake in the low metal affinity cultivar treatments. Under the experimental conditions evaluated, the positive interaction between soil type and genotype results in elevated levels of Cd in rice grain with the Cd values exceeding the Chinese food guideline limit of 0.2 mg kg^–1. The results indicated that Cd bioavailability and plant uptake is dependent on soil chemical and physical properties affecting Cd mobility, rice genotype and soil pollution status. The results further suggested that caution should be paid to rice production with the new high metal affinity genotypes on soils with inherent Cd bioavailability as with acidic Red Soils of Jiangxi Provinces, China.     

Variation of Cu and Zn Fractionation and Mobility in Mine Tailing Soil Due to Experimental Leaching

The aims of this paper were to assess the variation of heavy metal (Cu and Zn) fractions and mobility in abandoned metal mine soil due to batch experimental leaching. Four solutions with different pH levels were used in the experiments. The total and fractional concentrations of heavy metals in untreated and leached soils were determined. The Kruskal–Wallis test was applied to verify the differences in the Cu and Zn distribution in soils before and after leaching. In order to assess the mobility of heavy metals, mobility factors (MFs) were calculated. The research results showed that the original/untreated soil was mainly of a sandy texture and acidic in character. After batch leaching for 7 days, the distribution of heavy metals was dominant in the residual fraction (F5). Heavy metal fractions in F1, F2, F3, and F5 showed a decreasing trend, but an increasing trend in F4 was observed. Among the solutions applied having different pH values, HCl (pH 3) illustrated the strongest effect on decreasing heavy metals in short-term mobile fractions (F1 and F2). The MF of Zn decreased more than that of Cu after 7-day batch leaching.     

Bioavailability and mobility of heavy metals in soil in vicinity of a coal mine from Huaibei,China

This study investigated the concentrations of Co, Cr, Cu, Mn, Ni, Pb and Zn in surface soil and corn cob samples collected from agricultural fields near a coal mine from Huaibei, China. Meanwhile, the mobility and availability of heavy metals in soil samples were evaluated by a modified three-step The European Community Bureau of Reference (BCR) sequential extraction procedure. The total concentrations of metals in soil pose no ecological threats to the local plants. Transfer factors of essential metals, Cu and Zn, as well as those of non-essential metal Pb, were higher than those of the remained metals. The results of BCR fractionation analysis revealed that the acid soluble, reducible and oxidizable fractions of the Mn, Pb and Zn were higher than those of the residual fraction, suggesting that these elements may be more bioavailable. The pH and organic matter contents of soil were significant parameters affecting speciation of metals in soil samples. Hierarchical cluster analysis indicated significant correlations between metal levels in corn grains and more available (acid soluble and reducible) fractions in soil, indicating that heavy metals in the first two fractions were more available for corn crops. The elevated mobility and bioavailability of Pb in soil are of great concern in the study area.     

基于同步辐射技术研究土壤铁氧化物固定重金属分子机制的进展

铁氧化物在土壤中广泛赋存,因其比表面积大,对重金属具有很强的吸附固定能力,深刻影响着土壤重金属的形态转化过程.因此,研究土壤铁氧化物对重金属的固定机制,对于深入理解重金属在土壤系统中的环境化学行为以及评估污染土壤重金属生物有效性具有重要意义.然而,采用传统的吸附模型和化学提取法研究土壤铁氧化物固定重金属的机制具有明显的局限性,无法从分子水平上阐明其固定机制.同步辐射技术在环境土壤学的应用显著推进了在分子水平上认识土壤铁氧化物吸附重金属及其受典型环境因子影响的分子机制.本文主要从同步辐射技术的发展历程、模拟系统和实际土壤系统中铁氧化物在多种因素影响下对重金属固定的分子机制等方面进行了综述,同时对同步辐射技术的未来发展趋势及其在该研究领域的应用进行了展望.     

Enhanced Soil Washing for the Remediation of a Brownfield Polluted by Pyrite Ash

Soil from an abandoned/disused fertilizer plant polluted with pyrite ash containing heavy metal(loid)s (As, Cu, Pb, and Zn) was treated by means of physical and chemical washing. We first performed an exhaustive characterization of the soil-pollutant interaction, which allowed us to determine the chemical nature (complex oxyhydroxides), potential mobility and bioavailability of the pollutants (very low), as well as the grain size fractions of preferential accumulation (silt-clay fraction comprises more than 60% of the material and revealed contents well above 2.000 ppm of Cu, Zn and Pb). Soil/ash samples were subjected to a number of chemical washing trials, including leaching with 2 M HCl, 2 M NaOH and acidic process water (pH around 0). The fraction below 63 µm was mechanically separated and exposed to additional leaching tests e.g. chloridizing roasting with NaCl plus water leaching. Of all the tested procedures, the latter proved the most effective, particularly with regard to Cu and Zn recovery (recoveries up to 40% and 34%, respectively). The information gathered offers an insight into the modes and rates at which metals can be leached from pyrite ashes after chloridizing roasting as a prelude to more extensive soil washing feasibility studies focused on potential metal recovery.     

重金属污染对土壤有机质积累的影响

采用田间采样分析与室内培养试验相结合的方法,研究了不同重金属污染土壤中有机质积累的差异及重金属污染强度对土壤有机质矿化动态变化的影响.结果表明：污染土壤中重金属的大量积累可减弱有机物质的矿化速率,增加土壤有机质的积累.土壤中颗粒态有机质及其占总有机碳的比例随重金属积累的增加而增加;而微生物生物量碳占总碳的比例却随土壤重金属污染水平的提高而下降.污染土壤中颗粒态有机质对重金属有显著的富集,这可能是影响土壤有机物质进一步矿化的原因之一.重金属污染可改变土壤有机质的矿化速率,影响土壤有机质的积累与分配.