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31.1%、39.3%、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.     

黑土中几种重金属的化学形态

在自然界中,重金属元素的总浓度不能正确反映出它们对生物的效应和地球化学的过程。重金属的毒性在很大程度上取决于它们存在的化学形态。重金属进入土壤这个有机、无机复合体后,通过溶解、沉淀、凝聚、络合、吸附等各种反应,形成重金属的不同化学形态,并表现出不同的活性。东北地区的黑土,其主要特征是富含有机质,为了探索土壤有机质含量与土壤重金属的亲合力及其在土壤中存在的各种形态,我们用A.Tesser等提出的连续浸提法,作了重金属元素在黑土中存在形态的研究,这对进一步研究土壤净化功能与土壤环境容量具有一定意义。     

污染土壤重金属形态分析及其影响因素研究进展

土壤重金属形态分析是污染土壤修复的关键｡基于现阶段土壤重金属污染的研究成果,在指出土壤中重金属形态研究的必要性基础上,对土壤重金属存在的形态和分析方法进行了论述,接着着重对土壤重金属形态分布的主要影响因素进行了深入分析,最后指出本领域研究中存在的问题并提出研究展望｡为深入了解土壤重金属的赋存形态､形态分布的影响因素以及提出切实可行的重金属污染土壤修复方式提供理论指导参考｡     

食品中重金属的存在形态及其与毒性的关系

简要介绍了近年来有关食品中重金属形态及其毒性关系的研究进展,归纳了食品中重金属的化学形态特征、不同类型食品中重金属的存在形态、食品中重金属形态与生物有效性和毒性的关系,以及该领域中急需研究解决的问题．     

重金属对土壤微生物的生态效应

通过分析重金属对土壤微生物生化过程与数量、种群及群落的影响、影响重金属对土壤微生物毒性的因素、重金属对土壤微生物毒性的评价指标、微生物对重金属的耐性与适应性以及重金属毒性的差异 ,综合评述了重金属对土壤微生物的生态效应 .     

土壤重金属生物毒性研究进展

世界范围内土壤重金属污染不断加重,由污染所带来的问题以及如何治理污染已经受到人们越来越多的关注.土壤重金属将对土壤生物产生影响,而土壤生物在重金属的胁迫下也会产生不同的响应.综述了国内外近年来土壤重金属生物毒性的研究进展,介绍了土壤重金属污染对陆地生态系统中植物、动物和微生物生长的影响;土壤重金属生物毒性的影响因素;土壤重金属生物毒性的研究方法;土壤重金属生物毒性的预测模型,最后提出了问题和展望.     

硫对土壤重金属形态转化及植物有效性的影响研究进展

生源要素硫在土壤中的化学循环不仅会直接影响土壤重金属元素的环境行为,也可通过调控植物根际微环境间接影响植物对重金属元素的吸收累积.土壤中的硫被植物根吸收后在植株中合成的有机硫化合物如植物螯合素(PCs)和金属硫蛋白(MTs)可与重金属形成毒性较低的络合物,构成植物重金属解毒的重要机制之一.我国部分土壤缺硫现象严重,为保证作物高质高产,硫肥的使用逐渐被重视,而硫与重金属的交互作用机制也逐渐成为研究热点.本文综合相关研究,介绍了硫在土壤中的生物化学转化,探讨了土壤硫的化学转化对土壤重金属形态转化及植物有效性的影响,并对今后硫在土壤重金属控制的应用提出展望.
     

异化铁还原诱导次生铁矿对土壤重金属形态转化的影响

土壤重金属具有残留时间长、毒性大、难迁移等特点,其形态转化又是影响重金属毒性和迁移的关键因子。同时,不同形态土壤重金属通过迁移进入到作物、水、大气循环中,对人类的健康构成极大威胁。厌氧条件下,土壤中丰富的铁含量和微生物异化铁还原过程为自然环境中不同晶型次生铁矿的形成提供了有利条件。微生物诱导生成的次生铁矿物有独特的形态和特征,如纳米颗粒、高表面积和高反应活性,这些矿物特征对土壤重金属形态转化起到重要作用。本文重点介绍在异化铁还原微生物驱动下次生铁矿形成过程对土壤重金属形态转化的影响效应及机制。次生铁矿物形成过程直接影响土壤中微量金属污染物的迁移转化及归宿,因此在重金属污染场地修复等方面具有很重要的应用前景。     

重金属土壤微生物的生态效应

通过分析重金属对土壤微生物生化过程与数量、种群及群落的影响、影响重金属对土壤微生物毒性的因素、重对土壤微生物毒性的评价指标、微生物对重金属的耐性与适应性以及重金属毒性的差异,综合评述了重金属对土壤微生物生态效应。     

不同老化时间对土壤中外源Zn的形态转化及生态毒性阈值(ECx)的影响

选取了6种不同性质土壤,添加7个浓度水平的Zn,研究了不同老化时间(14、90、180、360和540 d)对土壤中外源性Zn有效形态及毒性阈值(ECx)的影响,并对Zn老化过程的主要影响因子进行分析.结果表明:土壤中0.01 mol·L-1 CaCl2提取态Zn含量随着老化时间的增加先快速下降,随后变化减缓,到540 d时基本达到平衡.随着老化时间的增加,土壤中Zn对小白菜生长的毒性阈值(ECx,x=10、50)逐渐增加,毒性显著降低(P＜0.05).Zn老化因子(AF) AF10和AF50分别为1.077～1.743和1.174～1.441,老化因子随老化时间增加而增大.土壤中Zn的平衡浓度(C∞)与土壤pH、阳离子交换量(CEC)、有机碳含量呈显著负相关关系,其中pH是决定Zn老化速率最重要的因素,其次是CEC和有机碳含量,高pH下土壤中Zn达到平衡所需的时间较短.基于土壤老化因子与主控因子建立土壤中Zn的毒性阈值预测模型,所得预测值与实测值之间有较好的相关性.研究结果将为不同土壤中外源性Zn毒性阈值的归一化处理及生态风险基准值的制定提供理论依据.     

污染土壤重金属的生物有效性和移动性评价：四种方法比较

重金属在土壤中的积累可增加土壤对生态环境的危害,而这种危害与土壤中重金属的活性有关.本文以植物体重金属浓度和地表径流重金属浓度为依据,比较研究了总量法、化学形态分级法、有效成分提取法和淋洗法4种方法评价污染土壤中重金属的生物有效性和移动性的可行性.结果表明,不同方法的评价结果有较大的差异.由于不同土壤的重金属组成有很大的差异,总量法难以反映土壤重金属的生物有效性和移动性;化学形态分级法中的交换态重金属可较好地反映土壤重金属的生物有效性和移动性,有机质结合态和碳酸盐结合态的某些重金属与其生物有效性和移动性也有一定的联系,而氧化物结合态、残余态重金属与重金属的生物有效性和移动性无关;用淋洗方法溶出的重金属量可很好地反映地表径流中重金属的浓度,也可较好地反映重金属的生物有效性;5种化学提取剂提取有效态重金属的结果表明,稀盐(0.01 mol·L^-1 CaCl₂)和1 mol·L^_-1 NH₄OAc提取的土壤重金属量与植物中重金属的积累和地表径流中重金属浓度均显著相关,可较好地表征土壤中重金属的生物有效性和移动性,其中稀盐(0.01 mol·L^-1 CaCl₂)提取的重金属最适于评价重金属的可移动性.     

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。     

模拟酸雨对污泥堆肥中重金属形态转化及其环境行为的影响

通过模拟酸雨淋溶土柱的方法,研究了酸雨（pH=5．0和2．9）作用下污泥堆肥中Zn、Cu和Ni的溶出和迁移性。分析了酸雨对重金属形态分布规律的影响。结果表明,在相同酸雨强度下,淋出液中重金属含量与其在土柱中迁移距离大小次序为Zn〉Cu〉Ni;重金属在相同深度的土层中含量大小次序为Zn〉Ni〉Cu。淋溶液pH的降低和污泥堆肥施加比例的提高均会增加重金属在淋出液和土柱中的含量,但不影响重金属在土柱中的迁移距离。土壤酸化会促使土壤中重金属形态向活性形态转化,而且迁移距离增加。     

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.     

Chemical activity and biological effect of sludge-borne heavy metals and inorganic metal salts added to soils

Summary A greenhouse experiment was conducted in order to evaluate the chemical activity and the uptake by Italian ryegrass (Lolium perenne cv. S24) of Zn, Cu, Cd and Ni added to a sandy and a heavy clay soil in two different forms: as inorganic salts and sludge-borne.The chemical activity of heavy metals as evaluated with different extractants was higher for the inorganic salt treatment and for the sandy soil, indicating that the chemical form of the metal and soil characteristics largely affect their extractability.The different chemical activity was also reflected in plant uptake. For all metals the degree of plant accumulation decreased in the following order: sandy soil-salt sandy soil-sludge> clay soil-salt>clay soil-sludge.These findings indicate that caution must be used when using results of inorganic salt treatments and different soil types to evaluate plant uptake of heavy metals from sludge amended soils.     

Heavy metals in human hair and teeth

Biological samples were collected simultaneously with environmental quality investigations. Studies of metal levels in biological (hair and teeth) and environmental (soil and air) samples were performed in Zwardoń during 1991/1992. Zwardoń is a small mountain resort village, situated on the border pass of Zwardoń, in the close proximity of the southwestern border of Poland. Heavy metal levels in soil, air, and chemical metals forms in the soil were examined. Pearson’s product correlation in soil (for total concentration of heavy metals and each chemical form) in hair and in teeth was calculated to investigate bioavailability of heavy metals in human organism. We received essential correlations simultaneously between: Pb vs Mn in exchangeable form of metal in soil, in teeth and in soil (total); Cd vs Zn and Mn vs Co in organically bound form in soil and in teeth and soil (total); and Cu vs Zn in all investigated samples (teeth, hair, soil total, and organically bound form in soil); Mn vs Co and Cr vs Mn in residual form in soil, in teeth, and in soil (total) and between Co vs Ni for hair, soil (total), and residual form in soil.     

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     

Chemical Extraction of Arsenic and Heavy Metals from Contaminated Soils Under High Temperature and Pressure Conditions in Abandoned Mines in South Korea

The chemical extraction of As and heavy metals from contaminated soils, sampled from the Geopoong and Keumpoong mines in South Korea, was investigated under subcritical conditions. Soil samples from the abandoned mines were heavily contaminated with As, Cd, Cu, Pb, and Zn. The extent of metal removed from the contaminated soils by extractants varied according to the chemical forms of the metals in the soils. When temperature increased, the extraction of As increased accordingly, showing 92-100% removal with 100 mM of NaOH at 300°C. In contrast, the extraction of cationic metals by citric acid and ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) decreased markedly at 200–300°C because their chelating ability was decreased via decarboxylation and dehydration at high temperatures. Furthermore, the extraction of cationic metals was significantly affected by solution pH. Our results suggest that chemical extraction of cationic metals under subcritical conditions may be affected by several factors, including character of metal, type of extracting reagent, existing forms of metal in the soil, temperature, and soil pH.     

Concentrations and chemical forms of heavy metals in agricultural soil near the world’s largest and oldest tungsten mine located in China

Abstract

Tungsten (W) mining has taken place in Ganzhou in China for about 100 years. Such long-term W mining may release large amount of metals to soils and waters around these mines. Twenty soil samples were taken from the area around the W mines and 10 soil samples from an area much farther away. These soil samples were analysed for physicochemical properties, heavy metal content and their chemical forms. Results show that long-term W mining significantly increased both total and labile contents of Cd, Cu, Pb and Zn, but did not, or only slightly, increased the total content of Co, Cr and Ni in the soil near the mine. Average enrichment factor (EF) in the agricultural soils was 4.0, 2.4, 2.2, and 2.0 for Cd, Cu, Pb and Zn, respectively. The labile fraction was dominated by the carbonate-bound fraction for Cd (54.5%) and organic matter-bound fraction for Cu (37.9%), while the major labile fractions for Pb and Zn were associated with carbonates (30.2% and 6.4%), oxides (17.9% and 10.6%) and organic matter (9.2% and 18.8%). Consequently, there is a need to be cautious about Cd in the soils contaminated by W mining.