長江口濱海鹽土中重金屬的轉(zhuǎn)化遷移規(guī)律及其環(huán)境效應(yīng)

海岸帶地區(qū)的灘涂圍墾土壤是重要的土地資源，但較少有研究聚焦圍墾農(nóng)作土壤中重金屬等污染物的行為特征。本文以長江口崇明東灘圍墾土壤和潮灘沉積物為研究對象，重點(diǎn)研究了Cu、Cr、Ni、Zn和Pb等重金屬含量、賦存形態(tài)及其空間分布規(guī)律，探討了不同圍墾年代及不同土地利用方式對土壤重金屬環(huán)境地球化學(xué)特征的影響，模擬研究了不同水分條件下潮灘沉積物中鹽分和金屬離子的遷移轉(zhuǎn)化機(jī)制，評價(jià)了崇明東灘土壤和沉積物中重金屬的污染風(fēng)險(xiǎn)，為長江口地區(qū)灘涂圍墾土壤開發(fā)利用和環(huán)境保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。主要研究成果包括： 1）崇明東灘潮灘重金屬含量最高，1998墾區(qū)土壤Cu，Zn和Pb含量較灘地下降；1960墾區(qū)和1990墾區(qū)，土壤中Cu、Cr、Zn和Pb的含量較圍墾前增加；圍墾過程對Ni的影響不大。崇明東灘重金屬的空間分布主要受到重金屬潮灘歷史沉積背景和人類活動的綜合影響。土壤中重金屬的含量分布與細(xì)顆粒物組分、pH值和鹽度等因子密切相關(guān)。 2）不同土地利用方式對土壤重金屬的累積影響顯著，水稻田和旱地土壤中的重金屬含量明顯高于林地土壤。形態(tài)分析表明Cr、Zn、Cu、Ni和As主要以殘?jiān)鼞B(tài)為主，Pb和Cd的非殘?jiān)鼞B(tài)所占比例較高，生物活性相對更高?？傮w上，土壤重金屬活性的變化趨勢為：潮灘>旱地>水旱輪作>林地。灘涂濕地圍墾后，土壤演化過程和圍墾土壤不同利用階段中重金屬的生物可利用性在逐漸下降，其中旱作土壤中重金屬的污染風(fēng)險(xiǎn)相對較高。3）模擬試驗(yàn)研究了長期淹水條件（R1）、干濕交替（R2）和田間持水（R3）等三種水分條件下，潮灘沉積物孔隙水中鹽分離子和金屬離子的變化特征。結(jié)果表明，在三種水分條件下孔隙水中鹽分離子呈明顯降低趨勢。在R2條件下孔隙水中鹽分離子濃度降低速率最快，F(xiàn)e，Mn濃度呈現(xiàn)周期性波動，而Cu、Pb和Zn的含量逐漸降低。在R1下，重金屬Cr、Cu、Zn和Pb的還原態(tài)顯著減少而可交換態(tài)顯著增加。在R2干濕交替條件下，Cr、Cu、Zn 和Pb的可交換態(tài)和還原態(tài)以及Cu的氧化態(tài)呈顯著減少。采取干濕交替的水分條件有利于潮灘圍墾后降低土壤鹽分和降低重金屬有效性。

我國濱海鹽漬土規(guī)模大，是沿海地區(qū)重要的土地資源。隨著長江流域經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，重金屬污染問題日益突出，長江口地區(qū)也面臨巨大的環(huán)境威脅。因此，開展濱海鹽漬土壤中重金屬的環(huán)境行為及其生態(tài)效應(yīng)具有重要的科學(xué)意義。本項(xiàng)目擬重點(diǎn)研究長江口濱海鹽土發(fā)育和演化過程中主要污染重金屬的形態(tài)分布及其轉(zhuǎn)化遷移機(jī)制，旨在闡明不同成土階段、不同土地利用方式下（Zn、Cu、Pb、Cd等）重金屬形態(tài)特征的時(shí)空變化規(guī)律；揭示不同水分條件下濱海鹽土環(huán)境中重金屬、鐵、硫等形態(tài)的動態(tài)轉(zhuǎn)化及其交互影響機(jī)制；模擬研究酸雨降水過程中鹽分離子和重金屬的淋溶遷移規(guī)律；探討城市活性污泥對濱海土壤環(huán)境中重金屬的生物有效性的影響；評價(jià)該地區(qū)鹽漬土壤重金屬的環(huán)境效應(yīng)，為長三角地區(qū)的濱海鹽漬土地資源開發(fā)利用和環(huán)境保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。

本課題以我國垃圾焚燒飛灰為對象，對飛灰中重金屬的宏觀及微觀分布、化學(xué)形態(tài)、穩(wěn)定化/固化機(jī)理、穩(wěn)定化產(chǎn)物長期浸出特性等開展系統(tǒng)研究。掌握焚燒飛灰及其穩(wěn)定化產(chǎn)物中重金屬的分布及遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律，提出飛灰穩(wěn)定化處理可靠性及穩(wěn)定化產(chǎn)物填埋處置長期安全性評價(jià)的技術(shù)方法，為建立我國垃圾焚燒飛灰污染控制及安全處置技術(shù)體系提供科學(xué)依據(jù)。 2100433B

《土壤-植物系統(tǒng)中Cd等重金屬的遷移轉(zhuǎn)化》對重金屬Cd等在土壤-植物系統(tǒng)中的遷移轉(zhuǎn)化機(jī)制及影響因素進(jìn)行了系統(tǒng)研究，主要內(nèi)容包括：土壤-植物系統(tǒng)中的Zn-Cd交互作用對Cd遷移的影響及其生理生化機(jī)制；磷肥、鉀肥陪伴陰離子、磷礦粉、新型生物可降解螯合劑等對土壤-植物系統(tǒng)中Cd等重金屬遷移轉(zhuǎn)化的影響；新型生物可降解螯合劑與AM菌根聯(lián)合在植物修復(fù)Cd等重金屬污染土壤中發(fā)揮的作用；Cd等重金屬污染農(nóng)用地安全利用評價(jià)研究，最后就影響Cd在土壤-植物系統(tǒng)中遷移轉(zhuǎn)化的重要因素及其可能的作用機(jī)理進(jìn)行闡述和總結(jié) 。