锑砷复合污染土壤的风险评价及萃取研究

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锑(Sb)和砷(As)是全球性污染物,由于无序的矿山开采和冶炼导致大量的含锑含砷矿渣进入到土壤环境中,严重威胁到生态环境及人体健康。近年来,土壤中重金属的形态、毒性和对植物的有效性研究越来越受到重视,中国是最主要的锑储量和锑生产大国,更应该关注锑砷复合污染的调查与研究。本研究以锑砷为研究对象,采集锑砷污染土壤,运用不同萃取剂对复合污染土壤进行萃取,分析萃取前后土壤中锑砷的理化性质、结合形态及微生物多样性,探讨锑砷的污染特征;结合化学毒性评价与蔬菜安全种植,对萃取后土壤的风险评价进行探讨,得出以下结论:(1)该矿区土壤锑砷污染非常严重,其中Sb在水稻土(L)、旱土(M)和废矿土(H)中的浓度分别为145 mg kg-1、720 mg kg-1和6876 mg kg-1,As在L、M和H中的浓度分别为18.2 mg kg-1、103 mg kg-1和380 mg kg-1。通过SBET方法提取可知该矿区三种土壤中锑与砷都有较强的生物可利用性。从土壤中的优势细菌门分析来看,本研究区中对锑和其他重金属耐属性最好的细菌门为硬壁菌门(Firmicutes)、绿菌门(Chlamydaie)、古生菌门(Euryarchaeota)和酸杆菌门(Acidobacteria)等细菌门。(2)综合三种土壤中,磷酸二氢钠、柠檬酸和酒石酸对Sb的提取效果均较为理想;而在As的处理中,磷酸二氢钠和柠檬酸的效果明显优于草酸铵和酒石酸,且柠檬酸对土壤理化性质影响最小。不同的萃取剂使得三种土壤中的各组分进行了再分配,其中草酸铵使土壤中Sb和As的易交换态(F1、F2)均增大,柠檬酸使得土壤中Sb和As的残渣态(F8)均减小。从萃取前后土壤中微生物的多样性中观察,酒石酸会使三种土壤中的微生物多样性显著下降。(3)经过毒性风险评价实验可知,酒石酸使土壤中Sb和As的浸出性升高,且四种萃取剂使得Sb和As的迁移性和生物可利用性均升高,表明Sb或As的毒性在萃取后更易被生物体吸收。在蔬菜安全种植实验中,同样,草酸铵和酒石酸萃取后能促进蔬菜吸收Sb,而柠檬酸和草酸铵萃取后能促进蔬菜吸收As。通过HQ与CR指数分析,锑对成人和儿童均产生不利影响,且砷在中、高浓度时也会产生健康风险,长期以此类蔬菜为食存在一定的致癌风险。
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