广州市秋季PM2.5中重金属的污染水平与化学形态分析

采用消解法和连续提取法分析了广州市秋季PM_2.5样品中10种重金属元素的总量和化学形态,对广州市PM_2.5中重金属的污染水平和生物有效性进行了评价.结果表明,广州市PM_2.5和重金属污染非常严重,其中PM_2.5日浓度高达0.083 3～0.190 0 mg·m^-3,为1997年美国EPA相应标准的1.3～2.9倍.PM_2.5中Cd、Pb、Zn、Cu和Mo的富集因子K>10,是典型的污染元素;而Ni、Mn、Co和Fe的K值为1～10,除部分来自人为活动外,主要还是自然作用来源.化学形态分析结果显示,超过80％的Al和Fe分布在有机质、氧化物与硫化物结合态和残渣态,而大部分Zn、Pb、Cd 和Cu分布在可溶态、可交换态、碳酸盐态、可氧化态和可还原态.生物有效性系数(K)分析结果说明,PM_2.5中重金属的生物有效性相对强弱顺序为：Cd>Zn>Pb>Cu>Mn>Mo>Co>Ni>Fe>Al.其中Cd、Zn和Pb的K>0.8,为生物可利用性元素;Cu、Mn、Mo、Co和Ni的K值在0.5左右,为潜在生物可利用性元素;Fe和Al的K<0.2,为生物不可利用性元素.     

西南典型碳酸盐岩高地质背景区农田重金属化学形态、影响因素及回归模型

土壤重金属化学形态是决定重金属生物活性和生物毒性的重要因素,是科学评价西南碳酸盐岩高地质背景区土壤重金属生态风险的关键.为了探明碳酸盐岩高地质背景区土壤重金属化学形态分布情况,选择贵州省典型碳酸盐岩分布区,以第二次全国土壤普查图斑为采样单元,在农田中采集土壤表层样品309件,利用改进的Tessier七步顺序提取法,分析了As、Cd、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn等7种重金属的水溶态（F1）、离子交换态（F2）、碳酸盐结合态（F3）、弱有机结合态（F4）、铁锰氧化物结合态（F5）、强有机结合态（F6）和残渣态（F7）这7种化学形态.结果发现,土壤中重金属As、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn残渣态比例均超过50%,有效组分（F1~F3）比例均小于5%,潜在生物有效组分（F4~F6）比例低于45%,活性较低,生态风险不高.Cd的有效组分和潜在生物有效组分占比分别为55.49%和29.37%,远高于其他重金属,基于土壤重金属形态的生态风险远小于基于土壤总量的生态风险.逐步回归方程可以有效建立Cd、Cu和Pb生物有效组分与影响因素之间的关系.重金属全量和pH值是影响碳酸盐岩高地质背景区土壤重金属化学形态的重要因子,受研究区长期土法炼锌活动和碳酸盐岩风化成土过程中重金属元素倾向于在残渣态中富集的影响,土壤有机质（OM）和氧化物含量对土壤重金属化学形态影响相对较小.     

安溪铁观音茶园土壤重金属赋存形态及生态风险评价

用改进的BCR连续提取法提取安溪铁观音茶园土壤中重金属元素(Li、Fe、Zn、Ba、Sr、Ti、Co、Cr、Cd、Mn、Ni、Pb、V、Mg、Cu)的赋存形态,分析其生物有效性并作出生态风险评价。重金属赋存形态研究结果表明,Cd的形态总体分布为弱酸溶态残渣态可还原态可氧化态,Pb的形态总体分布为可还原态可氧化态弱酸溶态残渣态,Cu的形态总体分布为可还原态可氧化态残渣态弱酸溶态,其余重金属皆以残渣态为主。生物有效性分析结果表明,Pb、Cd、Cu、Mn、Ni、Sr等重金属的潜在生物可利用性较高,其所占百分比分别为90.4%、73.0%、36.6%、32.8%、23.8%、22.9%。对茶园土壤中的重金属作生态风险评价,地累积指数法和潜在生态危害指数法结果均表明,大部分土壤样品是清洁安全的,部分土壤受到Cd元素污染,污染程度达到中度污染级别。     

湖北省铜绿山矿区农业土壤重金属形态及生物有效性

以铜绿山矿区农业土壤为研究对象,采用BCR连续提取法提取并测定了土壤中Cu、Zn、Pb、Cd四种重金属的形态和含量,分析了重金属各形态、土壤p H和有机质之间的相关性;并对重金属分布特征和有效性进行了分析,探究土壤本身性质对矿区农业土壤重金属及其生物有效性的影响因子。结果表明:矿区农业土壤受到重金属不同程度的污染,重金属的污染程度大小为:CuZnPbCd;各重金属之间存在不同程度的相关性,Pb和Zn之间显著相关,二者可能属于同源污染物;四种重金属总量与土壤的p H和有机质不存在相关性;Pb与Cu、Zn和Cd有效态含量之间有显著相关性,表明矿区农业土壤中重金属Pb与Cu、Zn和Cd有效态含量之间相互促进、相互影响的作用较强;矿区农业土壤p H值与Pb_(可还原态)、Cd_(可还原态)、Cd_(弱酸提取态)、Cd_(可氧化态)之间均存在显著相关关系;有机质含量与Pb_(可还原态)、Pb_(残渣态)、Cu_(残渣态)、Cd_(弱酸提取态)、Cd_(可还原态)、Cd_(可氧化态)之间相关性显著,可见土壤的p H值、有机质都会对土壤中重金属的化学形态产生一定的影响;土壤中Pb、Cd的生物有效性主要受其全量、土壤p H和有机质的影响,而Zn和Cu受其全量、土壤p H和有机质的影响较小。     

太湖表层沉积物重金属赋存形态分析及污染特征

为了解太湖表层沉积物中重金属的污染状况,对太湖表层沉积物中4种重金属（Cd、Pb、Cu、Zn）的含量及空间分布分别进行了对比研究,并采用BCR三步分级提取法分析了太湖表层沉积物中4种重金属（Cd、Pb、Cu、Zn）不同赋存形态的含量,评估了这4种重金属的生物有效性,最后采用潜在生态危害指数法对重金属污染程度及潜在生态危害进行了评价.结果表明,太湖表层沉积物中4种重金属元素均有一定程度的富集,其中Cd的富集程度最为严重;赋存形态分析表明4种金属均主要以可提取态形式存在,各元素生物有效性即可提取态含量排序为：Cd〉Pb〉Zn〉Cu;潜在生态危害指数法评价结果表明,元素Cd为太湖表层沉积物中最主要的污染元素,且具有较强的生态危害.其次是Pb,Cu和Zn则较为轻微.4种重金属潜在生态危害由大到小排序为：Cd〉Pb〉Cu〉Zn.     

基于总量及形态的土壤重金属生态风险评价对比:以龙岩市适中镇为例

以龙岩市适中镇为例,在蓝田-洋东一带采集110个表层土壤样品和61件农作物样品,测试了其中重金属元素Pb、Cd、As的总量,分析了土壤中3种重金属的形态分布规律,结合研究区特定农作物吸收重金属的特征,以重金属赋存形态及其生物可利用性为评价指标,根据地球化学统计学分析原理,建立了基于形态的土壤重金属生态风险评价的新方法,利用新方法评价了土壤重金属的生态风险,并与传统的潜在生态风险指数法(RI)的评价结果进行了对比.结果表明,蓝田-洋东一带的土壤重金属是以自然地质成因为主,人为干扰作用较弱的典型区域.全区基本无重金属Pb、As污染,Cd是最主要的污染因子,污染强度较低.Pb、Cd、As主要以残渣态形式赋存,除残渣态以外的4种生物可利用形态的占比排序为Cd(53.28%)Pb(43.28%)As(30.71%).工作区土壤重金属总量-形态-作物吸收量三者之间的相关分析和回归分析表明,土壤重金属的总量与活动性高的离子交换态、碳酸盐结合态等形态的相关度低,甚至表现为非线性相关关系.离子交换态是对薏米和水稻吸收重金属Pb、Cd、As影响最大的形态.从生物可利用的角度来说,基于形态的生态风险评价新方法相比于传统的基于总量的潜在生态风险方法,评价结果更加准确.     

大伙房水库沉积物重金属形态分析及污染特征

采用BCR连续提取法对大伙房水库沉积物中7种重金属元素(Cr,Ni,Cu,Zn,As,Cd和Pb)的赋存形态进行了分析,并结合重金属总量讨论了各元素的潜在环境危害性. 结果表明,Cd主要以醋酸可提取态及可还原态存在,具有很强的环境危害; Pb主要以极高比例的可还原态存在,潜在环境危害较高; Zn,As和Cu存在较大比例的酸可提取态及可还原态,也具有一定程度的潜在环境危害; Cr和Ni以残渣态为主,产生环境危害的可能性极小. 相关分析结果显示,Cu,Zn,As,Cd和Pb各赋存形态含量及总量与沉积物性质之间的相关性均不显著,说明大伙房水库沉积物受到了这5种重金属元素外源输入的影响.      

滇池内湖滨带沉积物中重金属形态分析

采用BCR3步分级提取法测定了滇池内湖滨带沉积物中4种重金属(Pb、Cd、Cu和Zn)不同形态的含量,初步评估了这4种重金属的生物有效性.结果表明,Cd和Zn主要以可提取态存在(即弱酸溶解态、可还原态和可氧化态),而Pb和Cu均以残渣态为主要存在形式.通过计算可提取态含量所占总量百分量大小,可知各金属的生物有效性大小排序为:Zn(53.06%)>Cd(50.84%)>Cu(34.62%)> Pb(28.65%).沉积物中总有机碳(TOC)与各金属不同形态间的相关性分析表明,可氧化态重金属与有机碳结合的趋势远大于弱酸溶解态和可还原态.表层沉积物中可提取态重金属的空间分布特征明显表现为草海>外海,除Cu外,大部分样点的可提取态Pb、Cd和Zn含量均随采样深度增加而减少.     

洞庭湖表层沉积物重金属赋存形态及生态风险评价

为深入了解洞庭湖沉积物重金属污染现状及生态风险,采用欧共体物质标准局提出的BCR提取法分析29个表层沉积物中Cd、Cr、Cu、Pb和Zn的赋存形态,并应用基于重金属形态的RSP（ratio of secondary phase and primary phase,次生相与原生相分布比值法）和RAC（风险评价指数法）评价了沉积物重金属的污染程度与生态风险.结果表明:全湖范围内,Cd主要以弱酸溶解态为主,Cr主要以残渣态和可还原态为主,Cu以残渣态和可氧化态为主,Pb以可还原态和残渣态为主,Zn以残渣态和弱酸溶解态为主;RSP评价结果显示,Cd在全湖范围表现为重度污染,Pb总体表现为中度污染,但在湘、资、沅、澧"四水"入湖口以及东洞庭湖几个采样点表现为重度污染,Cr、Cu和Zn处于轻度污染和清洁水平;RAC评价结果表明,全湖范围内5种重金属生态风险排序依次为Cd > Zn > Pb > Cu > Cr,Cd表现为高等风险,Cu、Pb和Zn表现为中等风险,而Cr表现为低等风险.研究显示,在研究沉积物重金属总量基础上进行重金属形态分析,有助于深入了解重金属对环境的危害.      

典型石油场地周边土壤重金属形态特征及源解析

为研究荆门市某石油场地周边表层土壤重金属形态特征和来源,对研究区土壤中Cr、As、Cd、Sb、Hg、Pb、Ni、Cu和Pb这9种重金属总量和赋存形态进行了调查分析,对土壤中重金属的生态风险和生物有效性进行评价,并且用多元分析方法对重金属的来源进行辨析.结果表明,Cd在土壤中主要是以酸溶态和可还原态为主,含量平均值为0.19 mg·kg^-1,占到4种形态总和的79.86%;Cr、Cu、Zn、As、Sb和Pb主要以残渣态为主,Hg主要以残渣态和可氧化态为主,在土壤中稳定性较好.Cr处于无风险状态,Sb、Pb、Ni和Cu的风险评价结果为低风险.Cd、Hg、Zn和As的风险指数均达到中等风险水平,尤其Cd接近高风险标准,需要引起相关重视.土壤重金属总量和赋存形态的相关性和主成分分析结果表明,As、Cr、Ni、Sb、Hg和Pb等重金属主要来源受自然输入影响较大,重金属Cd受工业生产人为活动的外源性因素影响较为明显.     

广西典型碳酸盐岩区农田土壤-作物系统重金属生物有效性及迁移富集特征

为揭示碳酸盐岩地质高背景区土壤重金属生态风险,选择广西典型的成土母岩为碳酸盐岩的土壤重金属高背景区,采集水稻籽实及对应根系土样品68套,在分析测试土壤、农作物籽实样品中砷(As)、镉(Cd)、铬(Cr)、铜(Cu)、汞(Hg)、镍(Ni)、铅(Pb)和锌(Zn)这8种重金属含量及土壤中重金属赋存形态的基础上,采用统计学、地累积指数、生物富集系数及相关性分析等方法开展土壤重金属生态风险研究.结果表明,研究区土壤中8种重金属平均含量明显高于全国和广西表层土壤的平均水平,其中Cd、As和Cr超过农用地土壤污染筛选值的比例分别达95. 6%、86. 8%和69. 1%,超过土壤污染管控值的比例分别为27. 9%、17. 6%和5. 9%.区内土壤中As、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn主要以残渣态为主(残渣态占比 80%),显示出较低的生物活性; Cd的生物活性相对较高,生物有效态组分占20. 99%,但仍明显低于全国其它非碳酸盐岩地区的土壤; Hg的潜在生物有效态组分占44. 04%,然而土壤中Hg全量较低,因此其潜在生物有效态的绝对含量较低.与土壤相比,研究区水稻籽实中重金属超标率明显较低,仅部分样品中Cd、Cr、Pb超过国家食品限量标准,超标率分别为8. 8%、2. 9%和23. 5%.相关性分析显示,研究区土壤重金属全量与对应的水稻籽实中重金属含量不存在显著正相关关系.水稻籽实重金属生物富集能力普遍较低,8种重金属生物富集系数(BCF)的均值均小于0. 1,其中As、Cr、Hg、Ni和Pb的BCF均值小于0. 05.上述结果表明,对于碳酸盐岩等地质高背景区,相关部门在制定污染土壤管控政策时不能仅以土壤重金属全量作为衡量标准,应综合考虑金属赋存形态、生物活性及农作物超标率等因素.     

污泥堆肥对重金属稳定化过程的影响研究

将重金属(Cd、Pb、Cu、Zn、Ni)溶液添加到污水处理厂脱水污泥中进行堆肥,考察了污泥的堆肥过程对重金属稳定化的影响。分析发现:进入污泥后各重金属中可交换态+碳酸盐结合态的总占比顺序为Cd(72.31%)>Ni(65.83%)>Zn(33.67%)>Cu(19.49%)>Pb(7.40%)。说明Pb、Cu及Zn与污泥化学物质反应较快,而Cd及Ni的反应速率相对较慢。在整个过程中Pb形态达到稳定状态最快,Cu和Ni的形态稳定速度次之,Zn形态变化稍慢,Cd变化最慢。该结论可为污泥堆肥应用于土壤重金属污染治理的研究提供参考。     

工矿型绿洲城郊排污渠沉积物重金属的形态分布规律及风险评价

采用Tessier连续提取法、相关分析、富集因子法(EF)和风险评价编码法(RAC),研究了干旱区工矿型绿洲(以白银为例)城郊排污渠沉积物重金属Cu、Zn、Cd、Pb、Ni、Cr的形态分布规律及潜在环境风险.结果表明,东、西大沟沉积物中各重金属元素平均含量除Cr外,均明显高于甘肃省土壤背景值.富集因子法评价表明,东、西大沟沉积物中Cd富集较为严重,达极强污染水平.形态分析表明,东大沟沉积物中Zn、Ni、Cr以残渣态为主,Cu、Cd以有机结合态为主,Pb以铁锰氧化物结合态为主;西大沟沉积物中Pb以铁锰氧化物结合态为主,其余元素均以残渣态为主.风险评价编码法(RAC)结果显示,东大沟沉积物各重金属的风险等级为:NiCdPbCuZnCr,其中Ni的风险等级最高,处于高风险水平;西大沟沉积物各重金属的风险等级为:PbCdNiCuZnCr.其中Cd、Pb、Ni风险等级最高,处于高风险水平.     

农业区旱地垂直剖面土壤中重金属赋存形态与生态风险评价

用ICP-OES测定了厦门市农业区某旱地垂直剖面土壤中10种重金属元素的含量,并用改进的BCR四步连续提取法分析了垂直剖面土壤中6种重金属的赋存形态。结果表明,剖面土壤中Cd富集较严重,Pb主要以还原态为主,而Mn、Cu、Fe、V、Zn主要以残渣态存在;重金属生物有效性系数排序为Pb(0.514)Mn(0.398)Cu(0.221)Fe(0.165)V(0.100)Zn(0.059 7),Pb和Mn的生物有效性较高,对环境存在较大的潜在生态危害。次生相与原生相分布比值法对重金属潜在生态风险评价的结果表明,Co、Zn、Fe、V、Cu和Mn处于无污染水平,Pb处于中度污染水平。潜在生态危害指数表明,垂直剖面土壤中潜在生态危害顺序为CdCuPbCrZn,Cd的生态危害系数对多元素综合潜在生态风险的贡献最大,即Cd表现为首要的潜在生态风险因子。     

晋江河口柱状沉积物中重金属的赋存形态及生态风险评价

采用改进的BCR连续提取法对晋江河口柱状沉积物中的重金属(Fe、Zn、Ni、Pb、Cu和Cr)进行形态分析。结果表明,在垂向分布上重金属的形态分布基本一致。其中,Fe主要存在于残渣态,Pb、Cu和Ni主要存在于可还原态,Zn主要存在于弱酸溶态,Cr主要存在于可氧化态。各金属总可提取态占总量的比值(即生物有效性)排序为:CuCrPb=Zn=NiFe,Cu、Cr、Pb、Zn和Ni的迁移性和生物有效性均较高,对环境存在较大的潜在危害。运用次生相与原生相比值法对重金属潜在生态风险进行评价,结果表明:Fe处于无污染水平,Zn、Pb、Ni、Cu和Cr均处于中到重度污染水平。     

黑河金盘水库沉积物中重金属形态分布特征及潜在生态风险评价

西安市黑河金盘水库是西安市的重要供水水源地,为了解重金属污染状况,对黑河金盘水库沉积物中重金属Cd、Zn、Cr和Pb的污染特征和潜在生态风险进行了研究。用EDTA铵盐溶液单一提取法和BCR连续提取法分别研究了黑河金盘水库沉积物中Cd、Zn、Cr和Pb的生物有效性和形态分布特征。结果表明:黑河金盘水库沉积物中Cd和Cr含量分别为1.68±0.81 mg/kg和87.05±9.33 mg/kg,高于中国水库底泥重金属含量背景值。沉积物中Cd的单项潜在生态风险系数远大于其它重金属,高达100.8,具有较强的生态危害性;而其它三种重金属只显示出轻微的生态危害性,因此Cd是黑河金盘水库沉积物中重金属的潜在生态风险的主要贡献者。沉积物中Pb主要以可还原态形式存在,Cd的赋存形态除残渣态外,主要以更易从沉积物孔隙水向上覆水体释放的水溶态、可交换态形式存在。各采样点沉积物中Zn和Cr的生物有效态含量与总量之比B/T值均小于5%,潜在环境效应微弱;而Pb的B/T值在50%~60%范围内,Cd的B/T值均大于10%,最高可达76.2%。上述数据表明沉积物中Pb和Cd的生物可利用性程度较高,具有较强的潜在环境危害性。     

典型平原地区生活垃圾焚烧厂周边土壤重金属赋存形态分布特征及生物有效性评价

为考察并掌握典型平原地区生活垃圾焚烧厂周边土壤中重金属Cd、Cr、Cu、Pb、Ni和Zn的污染现状,以上海市某生活垃圾焚烧厂为例,研究其周边土壤中重金属赋存形态分布特征及生物有效性,采用Tessier连续提取法结合电感耦合等离子体发射光谱检测分析表层土壤中目标重金属总量及形态分布,并利用风险评估编码法（RAC）评价其生态风险水平.结果表明:研究区域土壤中Pb和Zn主要以Fe-Mn氧化物结合态和残渣态为主（>80%）;Cr、Cu和Ni则以残渣态为主（>60%）;Cd虽以残渣态为主（>50%）,但与其他重金属相比,其碳酸盐结合态占比相对较高.生物有效性分析结果显示,Cr、Cu和Ni以惰性态为主,生物有效性低,而潜在可利用态Cd、Pb和Zn占比较高,存在较高的释放风险.土壤中各重金属潜在生态风险水平由高到低依次为Cd > Zn > Pb > Cu > Ni > Cr,其中,Cu、Pb和Zn处于低风险水平,Cr和Ni处于无风险水平,而Cd处于中等风险水平.研究显示,该垃圾焚烧厂周边土壤中重金属已存在不同程度的污染累积,其中,潜在可利用态Cd的占比较高,已达中等风险水平,应引起重视.      

淮南矿区土壤重金属Co、Cr、Ni、Pb形态初步研究

本文采用BCR逐级提取的方法对新集矿井区和泉山化工区土壤中的重金属Co、Cr、Ni、Pb化学形态进行研究,探讨重金属元素的迁移的规律,对土壤的生物有效性进行评价。研究结果表明:虽然重金属主要存在于残余态中,但在Fe-Mn氧化态、还原态中的质量分数也很高,说明这些土壤受到煤炭开发利用导致的重金属污染,而且对生物是有一定可利用性。     

江苏某拆船厂船舶压载水舱沉积物重金属形态特征及生态风险评价

采用Tessier连续提取法分析了10艘船舶的压载水舱沉积物中6种重金属的赋存形态,并进行生态风险评价。结果表明,沉积物中Zn含量最高,平均浓度为3915.73×10-6。Cd含量最低,为6.17×10-6。Ni、Pb和Cr主要以残渣态存在,Cd以有机态和残渣态为主,Cu主要为有机态,Zn多为铁/锰态。Hakanson生态风险指数评价各重金属污染程度依次为Cd > Zn > Cu > Pb > Ni > Cr。次生相与原生相比值法分析显示,沉积物中Cr、Ni、Pb污染较轻,Cd和Zn处于重度污染水平,表明船舶压载水舱沉积物重金属的潜在生物毒性较大,应对其加强管理并合理处置。     

Particle size distribution and characteristics of heavy metals in road-deposited sediments from Beijing Olympic Park

Due to rapid urbanization and industrialization, heavy metals in road-deposited sediments (RDSs) of parks are emitted into the terrestrial, atmospheric, and water environment, and have a severe impact on residents' and tourists' health. To identify the distribution and characteristic of heavy metals in RDS and to assess the road environmental quality in Chinese parks, samples were collected from Beijing Olympic Park in the present study. The results indicated that particles with small grain size (< 150 μm) were the dominant fraction. The length of dry period was one of the main factors affecting the particle size distribution, as indicated by the variation of size fraction with the increase of dry days. The amount of heavy metal (i.e., Cu, Zn, Pb and Cd) content was the largest in particles with small size (< 150 μm) among all samples. Specifically, the percentage of Cu, Zn, Pb and Cd in these particles was 74.7%, 55.5%, 56.6% and 71.3%, respectively. Heavy metals adsorbed in sediments may mainly be contributed by road traffic emissions. The contamination levels of Pb and Cd were higher than Cu and Zn on the basis of the mean heavy metal contents. Specifically, the geoaccumulation index (I_geo) decreased in the order: Cd > Pb > Cu > Zn. This study analyzed the mobility of heavy metals in sediments using partial sequential extraction with the Tessier procedure. The results revealed that the apparent mobility and potential metal bioavailability of heavy metals in the sediments, based on the exchangeable and carbonate fractions, decreased in the order: Cd > Zn ≈ Pb > Cu.