多环芳烃在不同灌区土壤剖面的分布特征研究

文章在不同类型灌溉用水的三个典型灌区进行土壤精细剖面钻探采样分析,研究16种优控多环芳烃在土壤剖面的分布特征和不同灌溉条件对土壤质量的影响。结果表明:表土是多环芳烃的主要累积层位,污灌区、再生水灌区、清灌区表土的多环芳烃总量分别为726、200、34μg/kg,说明长期进行污水和再生水灌溉均会造成不同程度的土壤污染;受多环芳烃自身理化性质的影响,低环的多环芳烃容易向土壤剖面的深部迁移,在表土以下的层位占绝对优势分布,高环的多环芳烃迁移性很弱,基本只在表层有检出;通过对各灌区剖面的典型多环芳烃含量和土壤理化指标进行相关分析和回归分析,得出TOC是多环芳烃在土壤剖面垂向迁移的主要影响因素。     

山西小店污灌区土壤中多环芳烃的研究

选择典型的山西小店污灌区作为研究对象,采集小店污灌区的地下水样和土壤样,研究经过长时间、高浓度的污灌作用后,多环芳烃类物质是否有向深部迁移的可能性以及多环芳烃各单体的分布特征,并采用潜在危害指数法对污灌区重点监控指标进行筛选,结果表明:芴、菲、苊烯、荧蒽、蒽和芘6种单体易于向土壤深部迁移,这6种单体是地下水污染防治和水质安全保障的重要优控指标。该研究成果可为再生水回灌补给地下水的水质安全提供依据。     

垃圾处理园区周边土壤-地下水重金属分布特征

测定并分析生活垃圾综合处理园区周边剖面土壤-地下水中重金属（Cr、Cu、Ni、Pb、Zn、As、Cd和Hg）的含量结果表明,在土壤水的对流、扩散作用下重金属在各点位土壤剖面中均存在明显的纵向迁移现象,同时土壤介质的吸附、拦截等阻滞作用导致重金属主要富集于150~200cm中层土壤中.该区域土壤中重金属虽有积累但尚未超标,垃圾焚烧飞灰沉降导致上游点位土壤中重金属含量高于另外两个距离更近的下游点位;而园区邻近地下水中Zn、Ni含量相对其他远距离点位明显增加,且Zn含量超出了地下水质量标准,推测是由垃圾渗滤液下渗的影响所致.借助高通量测序手段分析发现,不同深度土壤及地下水之间的微生物群落结构存在显著差异（p<0.01）,由于还存在其他土壤环境要素的作用,土壤中大部分微生物群落受重金属影响较小,而地下水中微生物群落明显受到垃圾渗滤液中重金属Zn、Ni富集的影响.本研究可为垃圾综合处理园区的土壤-地下水系统污染风险评估奠定基础,为其环境安全管理提供科学指导.     

天津地区土壤有机碳和粘粒对PAHs纵向分布的影响

研究了天津地区土壤中有机碳(TOC)和粘粒含量对多环芳烃(PAHs)纵向分布的影响,利用相对富集系数分析了PAHs在不同土壤深度的富集趋势.结果表明,土壤剖面中PAHs含量峰值一般在土壤的表层和次表层,并随着土壤剖面的加深而减少.土壤中有机碳含量、土壤粒度、PAHs性质和扰动、淋溶等均是影响PAHs纵向迁移的重要因素.PAHs相对富集在有机碳和粘粒含量较高的土壤中.高环PAHs主要是以与土壤有机质胶体结合的形式发生迁移,不易迁移到土壤剖面的深部,而低环PAHs则主要是以溶解态形式发生迁移,相对较易发生迁移.      

粤港澳大湾区丘陵地带某电镀场地重金属污染特征与迁移规律分析

粤港澳大湾区电镀企业的数量、生产规模均居全国前列,电镀生产排放的污染物造成该区电镀场地普遍存在土壤和地下水重金属污染现象,调查并分析区域电镀场地土壤和地下水重金属污染特征及迁移规律是粤港澳大湾区该类场地安全再利用的必要工作.在详细调查粤港澳大湾区丘陵地带某电镀场地土壤和地下水重金属污染现状的基础上,定量分析了不同深度土壤、地下水中的重金属空间分布特征,并结合场地水文地质条件探讨了粤港澳大湾区丘陵地带电镀场地土壤和地下水中的重金属迁移规律.结果表明,该电镀场地土壤和地下水已受到不同程度的重金属污染,土壤中Ni、Cr~(6+)和Cu超标率依次为20. 5%、12. 8%和2. 7%;地下水中Ni、Pb和Cr~(6+)超标率依次为41. 7%、33. 3%和33. 3%;场区内重金属污染与电镀厂生产功能分区相对应,说明重金属主要来源于电镀废物泄漏.由于该场区填土层以下为渗透性较差的粉质黏土,不利于重金属污染物向深部迁移,因而重金属污染物主要集中在表层土壤;但是在全风化花岗岩埋深较浅的电镀车间范围内,土层渗透性增大,重金属迁移深度显著增加,其中Cr~(6+)由于酸性土壤的吸附作用较弱,甚至出现了10 m深度的高浓度检出现象.虽然场区浅层含水层渗透性较弱,但是酸性土壤和地下水氧化环境有利于Cr~(6+)和Ni的迁移,因而在地下水位埋深较浅和土壤重金属迁移深度较大的电镀车间出现了Cr~(6+)和Ni超标现象;而粤港澳大湾区花岗岩中Pb含量背景值较高可能是造成场区地下水Pb超标的主要原因.因此,粤港澳大湾区丘陵地带电镀场地的Ni、Cr~(6+)和Cu主要集中在浅层土壤和地下水中,区域广泛分布的低渗透黏土层在一定程度上阻隔了重金属的扩散迁移;但是在土壤酸化和花岗岩埋深较浅的地区,以及地下水以氧化环境为主的丘陵地带,Ni和Cr~(6+)在土壤和地下水中的迁移深度将显著增加.     

典型工业区土壤重金属污染特征及生物有效性研究

该文采集典型工业区土壤及植物样品,研究了典型工业区土壤中重金属污染程度、污染分布,并进一步分析了土壤中重金属污染特征及潜在生态风险。研究结果表明,研究区域表层土壤中中重金属含量依次从高到低为:PbZnCrCuCd,平均含量分别为113.25、92.15、78.63、44.31和0.32 mg/kg。重金属含量均超过兰州市土壤背景值,其中毒性较强的重金属Pb的平均含量超过土壤背景值的5倍,但各采样点土壤中5种重金属的含量均低于土壤环境质量二级标准。土壤重金属纵向分析显示,随土壤深度增加,重金属含量降低,且污染物主要富集在表层0~20 cm。土壤重金属污染特征分析结果表明工业活动及交通对典型工业区的土壤Pb、Cd含量影响较大.采用地积累指数法对土壤质量进行评价,结果显示研究区域内土壤受到Cu、Zn、Pb、Cr轻-中度污染,受到Cd严重污染。土壤中重金属可提取态分析表明,典型工业区土壤中的Zn、Cd及Cu易于通过土壤-植物系统发生迁移,而Pb和Cr比较稳定,不容易发生迁移。植物样品分析结果表明植物中Zn含量较高,植物对重金属的富集能力从高到低依次为ZnCuCrPb。     

多环芳烃在土壤剖面中迁移行为的土柱淋滤模拟研究

京津地区典型土壤剖面分析表明,土壤中PAHs含量和组成均随深度增大而呈现明显的变化.为了揭示PAHs在土壤剖面中的迁移特征与控制因素,开展了室内土柱模拟实验,考察了PAHs的迁移特点及影响因素,特别是土壤有机质含量的影响.采用3种土壤质地和TOC不同的土样装填土柱,以去离子水作为淋滤液对预先加入土柱表层的污染物(包括不同环数PAHs、d-Flu)进行淋滤,当达到淋滤量后分析土柱中PAHs含量及组成.结果表明,不同实验条件下,淋滤后土壤剖面不同层次土壤中PAHs含量均高于原土样中的,且PAHs主要富集在土柱表层,随深度增加其含量明显降低,但不同土柱中降幅不同;不同环数PAHs分布特征存在差异.与原土柱相比,除d-Flu和Flu等低环数芳烃的含量在剖面不同深度均有明显增大外,部分高环数PAHs相对含量在土柱的不同深度也明显增加,说明高环数PAHs也具有一定的迁移能力,但相对于3环PAHs,高环数PAHs在土壤中迁移能力较低.此外,土壤剖面PAHs的富集程度明显受土壤中TOC影响,PAHs总量或单体PAH含量在土柱中迁移的深度随着TOC含量降低而增加.     

基于高密度采样的土壤重金属分布特征及迁移速率

重金属在土壤剖面中的垂直分布特征是土壤自身理化性质和外界条件影响下重金属迁移和积累的综合反映,也是了解土壤重金属污染程度和修复治理的基础.传统的用于农业土壤研究的层次采样技术和方法,只能粗略了解重金属在土壤层次中的分布状况,不足以确定污染物的垂直迁移距离和速度.本研究通过对钢铁厂周边3种不同利用类型土壤进行垂直方向的高密度采样分析,即在0～40cm深度内以2cm间隔,在40～80cm以5cm间隔,80cm以下以10cm间隔采样,对重金属元素Cu、Zn、Pb、Cr、Cd的剖面垂直分布进行了研究.结果表明,在几乎未受人为干扰的林地土壤中,可见重金属在土壤表层明显富集,证实其来源是大气沉降,其中Zn、Pb向下迁移的距离很小,Cu、Cd迁移稍快,Cr向下淋溶迁移的深度没有明显的界限;在受人为影响的旱地和水稻田中,重金属在耕层土壤中被人为扰动混合,但在耕层界面以下仍然有明显的向下迁移.研究表明,垂直方向高密度采样可以比较精确地理解重金属在土壤中的分布模式,通过重金属元素含量与稳定元素Ti含量的比值及其变化,还可以估计在特定时间内污染物的迁移距离和迁移速度,各种重金属具有不同的迁移能力,其相对顺序为Cd>Cu>Zn>Pb.     

Cd、Zn在水体-土壤-双穗雀稗间的迁移模拟研究

以模拟江水-双穗雀稗-土壤构成的有机体系为研究对象,通过动态模拟实验,研究了外源重金属Cd2+、Zn2+单一及复合处理时对双穗雀稗生长及外源重金属在水体、土壤和双穗雀稗中的迁移富集情况。结果表明:较低浓度的水体Cd、Zn对双穗雀稗生长几乎没影响,高浓度时对其生长有抑制作用。双穗雀稗主要通过根、茎富集重金属离子,随着处理浓度的增加迁移富集量逐渐增大,迁移富集量地下部地上部,Cd、Zn在双穗雀稗中的迁移表现出协同效应,而在土壤中Cd对Zn的迁移富集存在拮抗作用,Zn对Cd的迁移富集存在协同作用。双穗雀稗可明显降低水体中外源重金属Cd、Zn的含量,是三峡库区消落带植被重建、修复重金属(Cd、Zn)污染的优良物种之一。     

重金属元素在厦门-漳州土壤剖面中的分布特征及其环境意义

利用等离子体发射光谱法、原子吸收光谱法、X射线光谱法等研究了厦门、漳州两市的9个土壤剖面样品中的Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、Ni、Hg和As共8个重金属元素在剖面上的分布特征,以及Cu、Pb、Zn三种元素的全量与有效态含量在剖面上的变化特征,探讨了重金属元素垂向变化的环境意义。结果表明部分重金属元素在土壤表层有富集现象和相似的迁移和富集规律;Cu、Pb、Zn三元素的有效态与全量的相关性随着深度而变小,这表明Cu、Pb、Zn三元素的全量与有效态含量间的相关性与人类的活动关系较为密切。     

Polycyclic aromatic hydrocarbons in soils of Beijing and Tianjin region： Vertical distribution, correlation with TOC and transport mechanism

The contents and distribution of 20 polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) and heterocyclic aromatic hydrocarbons (HAHs) were investigated in 16 soil profiles of Beijing and Tianjin region. Transport of high molecular weight PAHs (HMWPAHs) and the correlation between total organic carbon (TOC) and their concentrations were also discussed. The results indicated that highly contaminated sites were located at urban or wastewater irrigation areas and pollutants mainly accumulated in topsoil (< 40 cm), with a sharp content decrease at the vertical boundary of 30–40 cm. Total PAHs/HAHs concentrations in soils from Tianjin were markedly greater than those from Beijing. Even the contents at bottoms of soil profiles in Tianjin were higher than those in topsoils of Beijing soil profile. HMWPAHs dominated the PAH profiles, exhibiting a uniform distribution of pyrogenic origin between topsoils and deep layers. Furthermore, the percentages of HMWPAHs remained relative constant with the depth of soil profiles, which were consistent with the distribution of particulate matter-associated PAHs in the local atmospheric environments. Therefore, HMWPAHs transport with particulates might be the predominant source found in soil profiles.     

奎河污灌区的氮、磷污染

田间污灌模拟实验及污灌区和非污灌区土壤,地下水中氮,磷含量的调查和对比分析表明,污水中含量高的氮,磷能显著提高土壤肥力,污灌区作物长势良好,但土壤中积累的氮和磷是污灌区地表水和地下水的潜在污染源,虽然土壤对ＮＨ４离子有很强烈的吸附,截留和转化作用,但含量高的ＮＨ４离子能缓解慢下移,并在上层潜水中积累,污灌和降雨能淋溶土壤中经硝化作用产生的ＮＯ２和ＮＯ３离子,造成地下水的污染,饱和污灌３个月后,浅层     

土壤微生物群落结构对生活源和工业源再生水灌溉的差异化响应

为研究不同来源再生水灌溉对土壤微生物群落结构的影响,以地下水灌溉土壤为对照,采用Illumina MiSeq高通量测序技术对长期利用生活源和工业源再生水灌溉的土壤微生物群落结构进行分析,进一步探究土壤环境因子及其相互作用对微生物群落结构的影响.结果表明,与地下水灌溉相比,长期生活源再生水灌溉可显著提高土壤中TOC、 DOC、 Eh、 NH~+_4-N和TP的含量,长期工业源再生水灌溉导致Cd、 Cr、 Cu、 Pb和Zn在表层土壤大量累积.再生水灌溉显著增加了土壤中Acidobacteria和Planctomycetes的相对丰度,降低了Firmicutes和Tectomicrobia的相对丰度,且不同来源再生水对土壤中功能微生物的影响不同,生活源再生水灌溉可显著增加Chloroflexi和Nitrospirae的相对丰度,而工业源再生水灌溉对Actinobacteria具有显著的抑制作用.db-RDA分析结果表明,生活源再生水灌溉土壤菌群主要受TN、 TP、 DOC和Eh影响(P0.05),工业源再生水灌溉土壤菌群主要受重金属影响(P0.05).长期再生水灌溉可改变土壤环境因子间的相互作用,进而影响微生物群落结构,生活源再生水灌溉土壤中微生物主要受DOC、 TN和TP等营养物质含量的增加和氧化还原条件的改变控制,工业源再生水灌溉土壤中微生物与重金属的积累显著相关.     

浑蒲灌区土壤中多环芳烃的分布及生态响应

因污水灌溉、大气沉降和油井的直接输入可能导致浑蒲灌区土壤中的w(PAHs)升高. 沿灌渠走向选取了8个采样点和1个对照点,分析了不同深度的土壤中w(PAHs)和表层土壤中微生物PLFAs(磷脂脂肪酸)的组成. Spearman分析表明,除了芴和蒽,其他PAHs、2~6环PAHs和总PAHs的质量分数均与土壤深度呈显著负相关. 油井附近的旱田土壤中w(PAHs)较高〔Ⅰ-2U采样点为(645.77±204.21)μg/kg,Ⅰ-6U采样点为(660.39±208.83)μg/kg〕;浑蒲灌区土壤中的PAHs以低环数的菲〔(61.92±13.72) μg/kg〕、蒽〔(39.11±10.68) μg/kg〕和芴〔(31.12±8.14) μg/kg〕为主;由于淋洗作用,水田土壤中w(PAHs)明显低于旱田. 相比对照点,浑蒲灌区土壤中微生物量降低,但微生物多样性增加. 通过对PLFAs的主成分和聚类分析,受油井影响的水田(Ⅰ-1P、Ⅰ-5P采样点)与旱田(Ⅰ-2U和Ⅰ-6U采样点)聚在一起,与对照点距离较远,说明油井附近水田和旱田的微生物结构与对照点存在显著差异,二者同时受到了油田的影响,相应的生态功能也会受到同样的影响. 尽管水田土壤中w(PAHs)明显低于旱田,但其土壤微生物结构也明显受到了石油污染的影响,而且水田地下水健康风险增加,因此建议关注水田风险,并为水田和旱田制订不同的PAHs土壤基准值.      

某焦化场地非均质包气带中多环芳烃(PAHs)来源及垂向分布特征

利用某废弃焦化场地内6眼深层采样孔,样品最大采集深度9. 5～42 m不等,分析包气带剖面上16种PAHs分布特征、污染来源以及影响迁移的因素.结果表明,各钻孔ΣPAHs最大含量介于134. 79～11 266. 81 mg·kg~(-1)之间,主要分布层位为地表以下1～5 m,含量以低环(2+3环)为主,单体以萘含量最高.场地污染主要来自于煤的燃烧源.焦油、沥青及其深加工产物的污染对场地ΣPAHs含量起控制作用.包气带砂卵砾石层作为污染物良好的下渗通道,砂层透镜体通过吸附及截留作用成为PAHs的主要富集层.化产区排放或泄漏的各类油液通过混溶、竞争性吸附等作用增强了PAHs垂向迁移能力,并致使深部包气带受到污染.地表0～1 m土壤受人为扰动、降雨淋滤、降解作用,30 m以下岩层受到地下水溶滤作用,导致低环/高环比例随深度增加呈现先升高后降低的趋势.污染来源、包气带理化指标及水文地质条件等共同作用控制PAHs垂向分布及迁移.     

某市再生水灌区水土环境中PPCPs污染特征分析

为初步了解再生水灌区土壤环境中药物与个人护理品（PPCPs）的污染特征,识别灌区地下水中PPCPs的主要来源,对某市东南郊Y灌区内的淸灌区、再生水灌区以及湿地三种类型的场地进行了精细剖面钻探工作,采集不同深度土壤、灌区地表水及成井地下水样品,分别对其进行了常规指标和15种PPCPs浓度的测试.结果表明,不同场地土壤中PPCPs含量分布存在差异,土壤剖面中PPCPs含量总体表现为再生水灌区 > 清灌区 > 湿地.土壤中PPCPs总浓度平均值为15.6μg/kg,主要以卡马西平CBZ、苯扎贝特BF、吉非罗齐GF、氯霉素CP、吲哚美辛IM为主.灌区地表水中PPCPs总含量明显高于地下水,总浓度平均值分别为272.5ng/L和63.5ng/L,且地表水中,PPCPs含量呈现沿程递减现象.利用Multi-cell基本原理并结合推流的概念刻画PPCPs从地表穿透土壤包气带进入地下水的垂向输移过程,计算结果显示除卡马西平CBZ、甲芬那酸MA和萘啶酸NA外,其余9种PPCPs计算值和地下水中的实测值吻合良好,初步证实再生水是灌区地下水中PPCPs的主要来源.     

淋滤水量对多环芳烃在土壤剖面中纵向迁移的影响研究

为了揭示淋滤作用对多环芳烃(PAHs)在土壤剖面中纵向迁移的影响,选取北京市昌平区一条具有代表性的土壤剖面作为实验样品,进行了PAHs土柱淋滤模拟研究。结果表明:经过淋滤作用后,淋滤水量不同的三个土柱(A1,A2,A3,淋滤水量依次增大)表层土中残留PAHs总量逐渐降低,但不同环数PAHs含量降低幅度存在较大的差别,低环数PAHs受影响程度更大;在淋滤水量相同的情况下,不同环数PAHs的含量均存在随土柱深度的增大而逐渐降低的趋势,但降低程度存在一定差别。由此推测,通过长期淋滤作用,表层土中的PAHs可以向深层土壤迁移,这些认识可以为深层土壤及浅层地下水的多环芳烃污染评价及保护提供合理的理论依据。     

焦化厂土壤中多环芳烃分布特征及淋洗粒级分割点确定

土壤粒径分布和污染物在不同粒级土壤中的分布特征是污染土壤淋洗可处理性的重要依据,淋洗粒级分割点则是淋洗工艺的重要参数.根据土壤异位淋洗的技术要求,在焦化厂污染场地进行了采样,测定了土样的粒径分布曲线及不同粒级土壤中美国EPA优控的16种多环芳烃(PAHs)的初始浓度,并采用Tween 80和Triton X-100溶液对不同粒级污染土样进行了振荡清洗实验.结果表明,16种PAHs在6个粒级中的总浓度在6.27～40.18 mg/kg范围,呈双峰分布模式,单个PAH污染物的最高浓度大多出现在250～500 μm的颗粒中, 50～75 μm的颗粒中污染物浓度最低;PAHs去除率与其初始浓度及土壤特性有关,初始浓度越低,去除率越高,粗颗粒中由于有机碳含量较高,PAHs去除效率反而低于细颗粒.根据清洗效果并从废物减量化角度出发,确定以50 μm作为土壤淋洗的粒级分割点,这样减容率可以达到82.95％.