铜尾矿库重金属元素的形态分布及生物有效性

态 >有机结合态。 所采集的土壤样品中, Cu和 Zn 元素的可交换态浓度所
占的比例都比较小, 平均占全量铜和锌的 1. 40% 和 7. 56% 。 C u和 Zn的碳酸盐结合态浓度平均占全量铜、锌的 12. 67% 、 9. 15% 。Cu的有机结合态浓度很高, 占全量的 53. 27% , 有 机态是 C u元素的主要存在形态, 这是由于铜有较强的螯合 能力, 可与土壤中各类有机质络合形成可溶态或者难溶态络 合物, 这些络合的 Cu很难释放为植物所吸收[ 5] 。
市, 怀玉山脉孔雀山下, 117 44 E, 28 41 N, 全矿总面积 100 (见表 1)。
km2。矿区内地貌为低山、丘陵, 海拔 65 ~ 500m。矿区属中
表 1 Tessier五步提取法步骤
Table 1 Tessier sequen tial extraction procedure
步骤 Procedu re
题引起了人们的关注。
化性质和重金属含量测定。
目前, 德兴铜矿 4#尾砂库是正在使用的最大尾砂库, 其 1. 2 方法
周围地区生态环境遭遇重金属污染问题一直以来都受到广 1. 2. 1 重金属测定。土壤样品经由浓硝酸 - 浓盐酸 - 氢氟
泛关注。笔者将对该区域表层土壤中 Cu、Zn、Cd 3种重金属 酸 -高氯酸消化解后, 采用日立 Z 2000原子吸收光谱法进
2. 30
10. 00
7. 25
0. 15
9
T9
62. 60
108. 50
0. 90
23. 10
8. 00
0. 17
10
T 10
147. 20
98. 70
3. 50
44. 20
13. 45
0. 38
11
T 11
92. 60
92. 20
3. 10
35. 23
8. 93
0. 23
12
T 12
73. 30
39. 90
96. 80
1. 00
9. 38
13. 58
0. 27
平均值
195. 52
94. 70
1. 96
40. 25
13. 22
0. 19
CV /%
130. 18
35. 87
16 29 4
安徽农业科学
2010年
0. 06~ 0. 38 mg /kg, 其平均值分别为 40. 25、13. 22、0. 19 m g/kg。 HC l提取的重金属 Cu、Zn和 Cd含量所占总量的比例分别为 10. 55% ~ 38. 50% 、8. 15% ~ 66. 21% 、1. 74% ~ 76. 67% 。 2. 2 土壤重金属化学形态 土样中 Cu 各形态含量的分配 顺序为: 有机结合态 > 残渣态 > 碳酸盐结合态 > 交换态; Zn 各形态含量的分配顺序为残渣态 > 铁锰氧化物结合态 > 碳 酸盐结合态 > 有机结合态 > 交换态; C d各形态含量的分配 顺序为: 交换态 > 残渣态 > 铁锰氧化物结合态 > 碳酸盐结合
振荡时间和温度 Oscillation tim e and tem perature
2 h at 25 C 5 h at 25 C 6 h at 25 C 2 h at 85 C 30 m in at 25 C 2 h at 85 C
基金项目
作者简介 收稿日期
973 项 目课题 ( 2004CB619204) ; 全 国优秀 博士 学位论 文作 者专项资 金资 助 项目 ( 200549 ); 自 然 科学 基 金 项目 ( 508 74032 ); 上海市重点学科建设项目 ( B604) 。 王慧萍 ( 1986- ), 女, 上 海松江人, 硕 士, 研究方 向: 环境生 态学。
102. 90
1. 90
21. 65
8. 95
0. 22
13
T 13
29. 60
111. 60
2. 30
3. 55
9. 10
0. 20
14
T 14
15. 80
36. 40
0. 30
8. 30
24. 10
0. 23
15
T 15
49. 70
105. 50
2. 10
10. 50
8. 65
0. 19
16
T 16
2. 30
58. 75
35. 20
0. 06
5
T5
56. 10
108. 40
1. 40
16. 90
8. 85
0. 21
6
T6
59. 30
145. 20
3. 20
14. 40
16. 60
0. 24
7
T7
56. 50
112. 60
1. 90
18. 90
13. 50
0. 26
8
T8
47. 60
109. 20
安徽农业科学, Jou rn al ofAnhu iAgr.i Sc.i 2010, 38( 29): 16293- 16295
责任编辑 周婷婷 责任校对 卢瑶
铜尾矿库重金属元素的形态分布及生物有效性
王慧萍, 王志楼, 柳建设 (东华大学环境科学与工程学院, 上海 201620 )
摘要 [目的 ]研究德兴铜矿尾砂库周边农田土壤中重金属 ( Cd、Zn、Cu)的形态分布特征和生物有效性。 [方法 ]采用 H C l提取和 Tessier 连续提取法研究了土壤中的重金属形态分布及生物有效性。 [结果 ]用 0. 1m o l/L HC l提取重金法测得 Cu、Zn和 Cd含量分别为: 3. 55~ 131. 80、7. 25~ 44. 10、0. 06~ 0. 38m g /kg, 其平均值分别为 40. 25、13. 22、0. 19 m g /kg。 [结论 ] Cu主要以有机结合态形式存在, Zn主要以 残渣态形式存在, 2者均处于相对稳定状态, 而 Cd则主要以可交换态形式存在, 易发生迁移, 对环境潜在影响较大。 关键词 重金属; 形态分析; 生物有效性 中图分类号 S181 文献标识码 A 文章编号 0517- 6611( 2010) 29- 16293- 03
1 2 3 4
5
元素形态 E lem ental specification
交换态 ( EXC) 碳酸盐结合态 ( CAR) 铁锰氧化物结合态 ( OXI) 有机结合态 (ORG)
残渣态 (RES )
试剂 R eagen t
15 m l 1 mo l/ :l M gC l2 ( pH 7. 0 ) 15 m lNaAc ( pH 5. 0 用 HOAc调节 ) 20 m l 0. 04 m ol/ l盐酸羟胺溶在 25% 乙酸 ( pH 2用 HNO3调节 ) 5 m l 30% H 2O2 ( pH 2) , 3 m l 0. 02 m ol/ L HNO3 and 3 m l of 30% H2O2 ( pH 2) 冷却, 加入 20 m l 3. 2 m ol/ l NH4Ac和 20% HNO3 8 m l HNO3, 2 m l HF, 2 m l HC lO4, 2 m lHC l
较高浓度的有毒重金属。随着物理、化学条件的改变, 尾矿 的顺序采集农田土壤表层样品 16份 T1~ T16, 将一部分新鲜
中重金属元素的释放、迁移会对附近土壤等表生环境产生严 土样研磨过 1 mm 尼龙网筛, 装入塑料袋, 置于 4 ! 冰箱内保
重的污染, 因而尾矿库区土壤环境质量监测及生态恢复等问 存。另一部分土样于室内自然风干, 研磨、过筛, 进行土壤理
重金属元素以不同的地球化学形态存在于土壤中, 这些 亚热带季风气候, 年平均温度 17. 0 ! , ∀10 ! 年积温 5 233
形态及其与土壤物质的结合形式是影响其迁移活动性和生 ~ 5 809 ! , 无霜期 248~ 273 d; 年日照时数 1 800~ 2 000 h,
物有效性的主要因素 [1- 2]。从而, 对重金属的形态分析可以 年太阳 辐射总量 466. 75 ~ 468. 43 kJ/ cm2; 年降雨 1 901. 6
提供更多更精确的重金属对土壤污染程度的信息, 特别是它 mm; 年均相对湿度 81. 4% , 年蒸发量 1 303 mm。该地区土壤
们的生物有效性以及污染来源的解析 [ 3] 。尾矿是矿产开采 主要为红壤和山地黄红壤。
活动过程中产生的一种固体废弃物, 这些废弃物中通常含有
德兴铜矿 4#尾砂库坝顶、坝坡以及坝下游按照距离增大
M orphological D istribution and Bioavailability of Heavy M etals in SoilA round CopperM ine Tailings WANG Hui p ing et al ( Co llege of env ironm enta l Science& Eng ineering, Donghua University, Shanghai 201620) A bstract [ Objective] The ami w as to study the m orpholog ical distribution and bioava ilability o f heavy m etals( Cu、Zn、Cd) in farm land around copper m ine ta ilings. [M ethod]The H Cl extraction and T essier successive extractionw ere used for research ing the m orpho log ical distr ibution and bioavailability of heavy m etals. [R esult] The contents of Cu、Zn and Cd were from 3. 55 to 131. 80m g /kg, from 7. 25 to 44. 10m g /kg and from 0. 06 to 0. 38m g /kg. T he average va luesw ere 40. 25、13. 22、0. 19 m g /kg. [ Conlusion] The Cu m ainly existed in the form of organic phase, Zn m ainly ex isted in the form o f residua,l they were re latively stable. Cd wasm ainly in exchangeable form and easy tom igrationwhich had a potential mi pact for the environm en.t Key words H eavy m eta;l M orpho log ical distribution; Bioava iliability
2010 07 30
1. 3 数据处理 测定结果用 Excel 2003和 SPSS 13. 0进行 数据分析。 2 结果与分析 2. 1 土壤重金属含量 如表 2所示, HC l提取的有效态重金 属 Cu、Zn 和 C d含量分别为: 3. 55 ~ 131. 80、7. 25 ~ 44. 10、
表 2 土壤重金属含量及有效态含量
Table 2 Contents of soil heavy m eta ls and bioava ilability of heavy m etals
土样名称
重金属全量 ∃m g/kg H eavy m etals conten t
重金属有效态 ∃ mg /kg Availab ility of h eavy m etals
的形态分布、生物活性及其影响因素进行分析, 旨在为重金 行测定。重金属有效态含量采用 0. 1 m ol/L H C l溶液提取
属污染土壤治理提供一定的理论依据。
(体积质量比, 液 #土 = 5#1)。
1 材料与方法
1. 2. 2 重金属形态分析。通常采用顺序提取法对土壤样品
1. 1 调查区概况及采样 德兴铜矿位于江西省上饶的德兴 重金属元素进行形态分析。该文采用 Tess ier[ 4] 五步提取法
So il nam e
Cu
Zn
Cd
Cu
Zn
Cd
1
T1
452. 40
44. 60
0. 50
47. 75
12. 55
0. 12
2
T2
677. 20
4Baidu Nhomakorabea. 30
2. 30
131. 80
13. 98
0. 08
3
T3
805. 70
52. 00
2. 30
119. 65
8. 85
0. 04
4
T4
462. 80
148. 30