深圳市不同功能区土壤表层重金属污染及其综合生态风险评价

在综合考虑深圳市城市功能区分异特征的基础上,进行全市表层土壤系统采样,全面监测土壤表层8种重金属元素污染状况,分析不同重金属元素含量的统计学特征,探讨不同城市功能区对土壤表层重金属污染的影响,采用内梅罗指数和潜在生态危害指数评估不同重金属元素和不同城市功能区的生态风险水平,分别进行基于两种方法的全市重金属污染生态风险分区。结果表明: 1)深圳市土壤表层的Mn、Ni、Cr和Pb 4种元素受人为活动的影响程度较低,Cd、Zn、Cu和As 4类元素受人为活动影响较大。地表环境约束因素背景下的高强度城市化和工业化过程,是各种重金属污染区域分异和功能区分异的决定性因素。2)深圳市土壤重金属污染风险较高的重金属元素为Cd、Zn、Cu和Pb,特别是Pb污染问题尤为突出,必须加强管控工作。深圳市总体土壤表层重金属污染风险水平高于国内相关城市,需要引起足够重视。3)内梅罗指数法和潜在生态危害指数法的侧重点不同,在单一重金属元素风险判断、不同城市功能区生态风险的总体评价,以及市域土壤重金属污染生态风险分级评价方面结果差异较大,组合使用效果更好。     

景观格局对农业表层土壤重金属污染的影响

景观格局是决定诸多生态过程的重要因素,但其对农业土壤重金属污染的影响尚未明确.鉴于此,本研究基于珠江三角洲2005年的300个表层土壤As、Pb、Cd、Ni样点数据和土地利用/覆盖图,使用地统计分析、景观格局分析、单因子污染指数和Pearson相关分析,揭示4种农业表层土壤重金属的污染特征及空间分布格局,探讨样点缓冲区内景观格局与农业表层土壤重金属污染的定量关系.结果显示:1)235个农业表层土壤样品中,As、Pb、Cd和Ni超过国家土壤质量二级标准的比例分别为3.8%、0.4%、17.0%和9.4%,高污染区主要位于广州、佛山和中山;2)耕地表层土壤样品中重金属的平均污染水平大于林地和果园,但除了Cd,其他3种重金属污染水平在不同农用地类型上的差异并不显著;3)缓冲区内水体的比例、平均斑块规模、破碎化程度、景观形状复杂度和聚集度/连接度与4种表层土壤重金属污染水平呈显著正相关;缓冲区内城市用地的部分景观格局与土壤Pb和Cd污染水平呈现类似的显著正相关.相反,缓冲区内林地的比例、平均斑块规模和聚集度越大,土壤Pb和Ni污染水平越低(呈显著负相关,P<0.05);4)距离工业用地越近,农业表层土壤Pb、Cd和Ni污染水平越高.景观多样性仅与土壤Cd污染呈显著正相关.研究结果可为珠江三角洲农业土壤重金属污染防治提供理论依据.     

典型区域果园表层土壤5种重金属累积特征

在我国典型果业生产区域的黄土高原、胶东半岛和北京郊区选择11个采样区的99个果园,利用GPS定位仪共采集0—20cm表土样品99份,测定了铅、砷、铜、锌和铬等5种主要重金属的土壤累积数量,并对土壤重金属累积数量的环境安全性、土壤累积差异性以及区域分布特点进行了分析讨论。结果表明:(1)果园表层土壤5种重金属累积浓度未超过国家土壤环境质量标准,处于环境安全状态;(2)不同重金属在果园表层土壤中累积特征不同,重金属铅累积相对明显;其次是铜;再其次是锌、铬和砷;(3)不同区域果园表层土壤的重金属累积情况不尽一样,经济发达、或城市郊区或果园发展历史长的地区,果园表层土壤重金属累积相对显著一些。     

天津市武清区农田土壤和蔬菜中重金属污染特征及来源解析

为评价中国北方典型农田土壤和蔬菜重金属污染特征,从天津市武清区分别采集45个农田表层土壤及对应的叶类蔬菜、32个农用畜禽粪便样品和4组土壤剖面,测定了Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn共6种重金属的含量和形态,并利用相关性分析和主成分分析判断土壤中重金属污染的可能来源。结果表明:表层土壤6种重金属的累积程度依次为CdCrCuZnPbNi,其中26.7%的Cd超过了土壤环境质量二级标准(GB 15618—2018);叶类蔬菜根部存在重金属累积(尤其是Cd),但蔬菜叶片中并不存在重金属超标;研究区所施用的畜禽粪便中Cd的超标率为16%(参照NY 525—2012),其长期施用会造成表层土壤中重金属的累积;同时,表层土壤中高的可交换态Cd、Cu和Zn会增加作物吸收土壤中重金属的风险,是造成当地叶类蔬菜根部和叶片中重金属累积的原因之一。结合主成分分析结果:Cr和Ni主要来自于成土母质; Zn主要受农业活动影响,如畜禽粪便的施用; Cd和Pb主要受工业活动影响; Cu为复合污染,受工业和农业活动共同影响。综上所述,研究区土壤和畜禽粪便中存在Cd超标现象,虽然目前蔬菜叶片中重金属未超标,但应该注意控制或减少农业和工业污染对蔬菜地重金属的影响,以确保农田土壤和蔬菜的安全。     

龙窝湖湿地不同土地利用方式土壤养分和重金属污染特征

为了解人类活动对城市湿地土壤生态环境的影响,本文分析了芜湖市龙窝湖不同利用方式下湿地土壤养分、重金属含量的差异,并采用污染指数法和潜在生态风险指数法对重金属污染特征和潜在生态风险进行了评价。结果表明:不同利用方式下湿地土壤养分和重金属含量差异显著,总体上网围养殖湿地、塘式养殖湿地、垃圾倾倒处下游湿地和沟渠湿地土壤养分和重金属含量显著高于湖泊中心湿地和耕作湿地;龙窝湖不同类型湿地表层土壤均存在较高或严重的Cd污染和中等Cu污染,网围养殖湿地、塘式养殖湿地、垃圾倾倒处下游湿地和沟渠湿地表层土壤存在中等Pb和Zn污染,但网围养殖湿地、塘式养殖湿地和垃圾倾倒处下游湿地表层土壤Cd含量显著超过土壤环境质量标准(二级);综合污染指数显示,垃圾倾倒处下游湿地(27.35)、网围养殖湿地(26.23)和塘式养殖湿地(25.48)存在严重重金属污染,而沟渠湿地(10.49)、湖泊中心湿地(8.56)和耕作湿地(8.49)处于中等重金属污染,其中Cd对各种利用类型湿地土壤重金属污染贡献率达49.0%~76.4%;综合潜在生态风险指数显示,垃圾倾倒处下游湿地(633)、网围养殖湿地(625)和塘式养殖湿地(588)存在很高潜在生态风险,而沟渠湿地(174)、耕作湿地(149)和湖泊中心湿地(144)处于高潜在生态风险,其中Cd对各种利用类型湿地综合潜在生态风险指数贡献率达88.6%~96.2%。水产养殖和垃圾倾倒是龙窝湖湿地土壤氮磷等养分和重金属污染的主要来源,土壤养分与重金属污染存在一定的耦合关系。     

贵州省某土法炼锌点土壤重金属污染现状

对贵州省赫章县新官寨土法炼锌点的土壤重金属含量及空间分布进行了研究,以了解土法炼锌活动停止以后土壤重金属的污染状况.结果表明,当地农业土壤重金属的平均含量分别为Pb 337、Zn 648、Cd 9.0、Hg 0.44、Cu 121和As 17 mg·kg-1,分别是贵州省农业土壤背景值的7.5、7.9、26.4、2.2、4.7和0.8倍.单项污染指数显示,土壤Cd的污染最重,依次为Zn、Pb、As、Hg和Cu.综合污染指数揭示,该土法炼锌点4 km范围内的表层农业土壤严重污染.土壤中的污染物主要累积于表层30 am内,30 cm以下浓度较低.土壤Zn和Cd具有较高的活性和迁移性,峰值已向下迁移15～20 cm.     

青山水库表层沉积物重金属污染特征及生态风险评价

在位于浙江省临安市的青山水库采集了具有代表性的8个样点的表层沉积物样品,分析比较了样品中As、Cr、Cu、Ni、Mn、Pb、Zn等7种重金属总量的差异,采用BCR连续提取法对重金属不同形态(酸提取态、可还原态、可氧化态、残渣态)进行分析.采用地积累指数法(I_geo)和Hakanson潜在生态风险指数法,对青山水库不同采样点表层沉积物中重金属的污染程度和潜在毒性与生态风险进行评价.结果表明: 青山水库表层沉积物重金属污染程度存在明显的空间差异,流经城区和工业园区的青山水库支流入库河口附近的表层沉积物重金属含量明显高于其他采样点.青山水库表层沉积物7种重金属中,Mn主要以酸提取态存在;Cu和Pb主要以可还原态形式存在;As主要以残渣态形式存在.流经城区的支流入库河口附近表层沉积物还原态和酸提取态重金属比例较高,对水生生物有一定的毒性风险.8个样点的表层沉积物7种重金属中,以As污染程度最高,潜在生态风险最大,其次是Cu、Ni、Mn、Pb和Zn,均处于轻度污染状态,而Cr处于清洁水平,潜在生态风险较低.不同采样点比较发现,分别流经城区的锦溪和工业园区的横溪入库河口附近表层沉积物重金属污染程度和潜在生态风险明显高于其他采样点.     

某农药工业园区周边土壤重金属含量与风险评价

以苏南某农药工业园区周边30km2区域为研究区,采用同心圆法采集土壤样品183个,分析了农药工业园区周边土壤Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn、Hg和As8种重金属含量、空间变异性、来源及潜在风险.结果表明:以自然背景值为评价标准,研究区表层土壤Hg、Cu、Cd和Pb平均含量超过自然背景值,其中Hg和Cu含量最高;以国标二级标准为评价标准,土壤Cd、Cr、Ni、Pb、Zn、As6种重金属的单项污染指数平均值均小于1,Hg和Cu分别为1.59和1.05.在农药工业园区周边土壤重金属污染较重的东南方向和西北方向,随着与园区距离的增加,土壤Cd、Ni、Pb、Cr、As、Hg、Zn和Cu含量先上升、后下降、再趋于平稳.通过分析农药工业园区周边土壤重金属综合污染指数发现,距离园区约200～1000m周边土壤污染的风险较大,而1000m以外逐渐达到安全范围.利用地统计学和GIS相结合进行分析发现,8种重金属污染指数有明显的空间变异.依据相关分析与主成分分析结果推测,Zn、Ni、Cr、Pb和As主要来源于成土母质,而Hg、Cu和Cd主要与人类活动有关.     

黄河口盐地碱蓬湿地土壤-植物系统重金属污染评价

以黄河口盐地碱蓬湿地为例,评价了淹水和非淹水区湿地表层土壤As、Cd、Cu、Cr、Pb和Zn 6种重金属的污染程度及其在土壤-植物系统中的迁移、富集特征,分析了不同积水深度和土壤理化性质对研究区土壤重金属含量的影响.研究结果表明,与土壤或沉积物质量标准相比,黄河口盐地碱蓬湿地土壤受As和Cd污染最严重,而其它重金属污染较轻;非淹水土壤Cd、Cr和Zn含量高于淹水湿地,而As、Cu和Pb则较低;而且淹水土壤As含量随积水深度增加而呈下降趋势,但积水深度对其他重金属含量的影响不明显.相关性分析结果表明,按照受土壤关键影响因子的不同重金属(除As外)可以分为两类:第一类为Cd、Cr和Zn,这些重金属含量受土壤pH值和盐分影响较大,且相互间存在显著正相关关系,表明它们可能有相同的来源;第二类为Pb和Cu,它们受土壤pH值、盐分和有机质的影响,且Pb和Cu之间存在显著正相关关系.除Cr、Cu和Zn外,重金属在盐地碱蓬的根系内一般不发生显著富集,但绝大多数重金属都表现出地上部分的含量比根系更高的现象.     

沈阳市住宅区小区与街道灰尘重金属污染评价

城市住宅区是人类活动的重要场所,与居民的日常生活紧密相关。为了解沈阳市住宅区小区与街道灰尘中重金属污染的空间分布,采集了不同住宅区小区与街道的灰尘样品,分析了灰尘中重金属的含量,并使用富集因子和地累积指数评估了其污染程度。结果表明,沈阳市灰尘中重金属Cr、Cd、Cu、Pb和Zn的平均含量均超过辽宁省表层土壤元素背景值。单因素方差分析表明,街道灰尘中重金属Cu、Fe、Mn和Zn的空间分布具有显著性差异,而小区灰尘中重金属Cd、Cr、Fe、Mn和Pb在空间上具有显著性差异。重金属Cd、Zn和Pb的平均污染水平较高,其中小区内Cd和Zn的污染程度高于街道。沈阳市不同方位住宅区灰尘中重金属的污染水平介于轻度污染至中度污染之间。     

西安城市路边土壤重金属来源与潜在风险

应用X-Ray荧光光谱仪对西安城市路边土壤重金属含量进行测定,运用相关分析、主成分分析和聚类分析探讨了路边土壤的重金属来源,并利用潜在生态风险指数法评价了其生态风险.结果表明:西安城市路边土壤中Co、Cr、Cu、Mn、N、iPb和Zn的平均含量均高于陕西土壤背景值.路边土壤中As、Mn和N i主要来自于自然源和交通源,Cu、Pb和Zn主要来自交通源,Co和Cr主要来源于工业源.潜在生态风险评价结果显示,西安城市路边土壤中重金属元素属于中等污染程度,具有中等潜在生态风险.     

苏南村镇耕地景观格局对土壤重金属污染的影响

景观格局容易受人类活动影响,为了精确掌握景观格局对土壤重金属污染的影响,实施更具针对性的防治措施,采用GIS以及地统计分析方法,基于村镇级小尺度,以苏南某镇为例,研究耕地表层土壤8种重金属的含量,揭示8种重金属的污染特征及其空间分布格局,探讨样点缓冲区内景观格局对重金属含量的影响,分析整体景观格局与各行政村重金属综合污染的相关性。结果表明,Cd含量超过国家土壤质量二级标准,重金属污染水平均小于1,99.36%的耕地无污染,0.64%的耕地需要警戒。缓冲区内As、Ni、Pb、Hg、Cd、Zn含量各自与少数景观格局指数有显著相关性(P0.05),Cr、Cu含量与景观格局无显著相关性。斑块连通性/聚集度与重金属综合污染指数呈显著正相关(P0.05),可以较好地解释各行政村耕地重金属的综合污染程度。     

污泥不同利用形式及利用量对土壤生态环境的影响

为评估污泥短期土地利用对土壤环境质量的影响, 对比分析了污泥堆肥、生污泥及化肥对照区土壤表层化学性质, 土壤重金属含量差异, 并利用潜在生态危害指数法对不同处理下土壤环境质量进行评价。研究结果表明: 施用污泥堆肥和生污泥可以提高土壤氮磷及有机质含量, 降低土壤pH 值, 对土壤全钾含量和盐分含量影响较小; 与对照区CK 相比, 污泥土地利用各小区仅增加了土壤中汞含量, 其余各重金属元素与CK 差异不大, 各处理重金属含量均在土壤环境质量II 级范围内, 污泥短期土地利用没有显著增加土壤重金属含量; 污泥土地利用各小区潜在生态风险指数RI 在64.63-127.11 之间, 部分处理土壤重金属污染达到中等污染, 镉是主要的污染因子, 其对潜在生态风险指数贡献比例达到31.73%-53.36%, 其余重金属生态风险指数较低。     

重金属污染对土壤有机质积累的影响

采用田间采样分析与室内培养试验相结合的方法,研究了不同重金属污染土壤中有机质积累的差异及重金属污染强度对土壤有机质矿化动态变化的影响.结果表明：污染土壤中重金属的大量积累可减弱有机物质的矿化速率,增加土壤有机质的积累.土壤中颗粒态有机质及其占总有机碳的比例随重金属积累的增加而增加;而微生物生物量碳占总碳的比例却随土壤重金属污染水平的提高而下降.污染土壤中颗粒态有机质对重金属有显著的富集,这可能是影响土壤有机物质进一步矿化的原因之一.重金属污染可改变土壤有机质的矿化速率,影响土壤有机质的积累与分配.     

葫芦岛锌厂周边农田土壤重金属浓度的空间变异及污染评价

以葫芦岛锌厂为中心在15 km范围内采集农田表层及剖面土,对Cr、Cu、Ni、Pb、Zn、Cd、Hg和As共8种重金属的含量和空间分布进行分析,采用单因子污染指数法、内梅罗综合污染指数法和富集因子法对其污染现状进行评价,分析重金属污染的特征,并通过主成分分析探究其污染源。结果表明,锌厂周围农田土壤重金属呈现不同程度的富集,其中Hg和Cd的污染程度最大,研究区总体处于重度污染水平。土壤重金属污染多以锌厂为中心,距锌厂越远,污染越小。主成分分析表明,第1主成分中Zn、Cd、Cu、As、Pb和Hg负荷较高,结合相关性分析结果,推断上述重金属主要受工业生产、交通运输等人为活动影响;第2主成分中Ni、Cr负荷最高,且Ni、Cr与土壤背景值接近,主要受成土母质及其风化物的影响。     

重金属污染土壤原位化学固定修复研究进展

重金属污染土壤原位化学固定修复是通过添加不同外源物质固定土壤中重金属元素,达到降低重金属迁移性和生物有效性的一种重要方法.由于操作方便和效果快速,使其在污染土壤治理过程中有着不可代替的作用,尤其对于耕作土壤中的面源污染.许多具有俘获土壤中重金属离子能力的自然物质和工业副产品如磷矿石、泥炭土、石灰和有机肥等都可用在实地的固定修复中.采用实验室评价和实地应用评价,一方面可以评估这些固定物质在土壤中对重金属离子的固定效率;另一方面可以评估重金属的溶出、释放和生物毒性等生态风险.本文对原位修复过程中采用的不同固定物质的来源和分类进行了概述,对化学固定过程的机理进行了探讨,同时阐述了重金属污染土壤化学固定修复应用过程中的实验室评价和实地应用评价方法,分析了化学固定修复的局限性并提出了今后的发展方向.     

土壤重金属生物毒性研究进展

世界范围内土壤重金属污染不断加重,由污染所带来的问题以及如何治理污染已经受到人们越来越多的关注.土壤重金属将对土壤生物产生影响,而土壤生物在重金属的胁迫下也会产生不同的响应.综述了国内外近年来土壤重金属生物毒性的研究进展,介绍了土壤重金属污染对陆地生态系统中植物、动物和微生物生长的影响;土壤重金属生物毒性的影响因素;土壤重金属生物毒性的研究方法;土壤重金属生物毒性的预测模型,最后提出了问题和展望.     

豆科植物修复土壤重金属污染研究进展

随着经济的发展, 生态环境污染日趋严重, 其中土壤重金属污染成为一个突出问题。利用植物修复土壤重金属污染是当前环境科学和生态学领域的研究热点之一。采用根瘤菌-豆科植物共生体系修复土壤重金属污染是一种有效的植物修复方法, 它不仅可以利用根瘤菌与豆科植物互利共生的优势来抵抗重金属胁迫, 而且其固氮作用有助于提高土壤养分。通过文献检索分析, 收集整理了我国现已发现的具有土壤重金属污染修复潜力的豆科植物, 并对根瘤菌修复土壤重金属污染的机理以及根瘤菌-豆科植物共生体系修复土壤重金属污染的研究进展进行了综述, 以期为今后利用根瘤菌-豆科植物共生体系修复土壤重金属污染的研究和实践提供参考。     

沿城市化梯度带土壤重金属潜在生态风险

为研究城市化对城市土壤环境的影响,从新疆乌鲁木齐市“城-郊-乡”梯度带采集77个表层土壤样品,测定其中As、Cd、Ni、Pb、Hg、Cu、Zn、V和Co等9种微量元素含量,利用潜在生态风险指数和生态风险预警指数,对比分析沿城市化梯度带土壤重金属污染风险。结果表明：研究区表层土壤中Hg元素在城区、郊区和乡村土壤中的平均含量均超出乌鲁木齐市土壤背景值,As元素在城区和郊区土壤中的平均含量超出背景值,Zn和Pb元素在城区土壤中的平均含量超出土壤背景值,其余元素在梯度带各土壤中的平均含量均低于相应背景值,所有重金属元素在城区土壤中的含量比乡村土壤中的含量高;梯度带上Hg元素呈现极强生态风险态势,其他8种元素呈现轻微生态风险态势;从生态风险预警指数来看,Hg元素在梯度带呈现重警、中警和重警态势,As元素在城区和郊区呈现预警态势,Zn元素在城区土壤中呈现预警态势,其余元素均呈现无警态势。整体上,研究区表层土壤中重金属元素含量及其潜在生态风险沿城市化梯度带呈现较明显的减少趋势。研究区梯度带表层土壤中Hg元素是最主要的生态风险因子,其潜在生态风险值得重视。     

农田表层土壤镉的典型空间插值方法对比研究

空间插值对于土壤重金属空间分布和污染评价具有重要意义, 以广东省广州市某地区农田表层土壤重金属镉的调查监测结果为例, 选取具有代表性的反距离加权、径向基函数、普通克里金、简单克里金、泛克里金5 种空间插值方法, 进行空间插值及土壤等级划分, 比较不同插值方法结果精度, 分析不同插值方法结果差异。研究结果表明: 不同插值方法识别的土壤镉浓度空间分布特征和土壤等级划分存在差异, 主要体现在局部极值向外过渡区域存在较大不确定性, 其中径向基函数精度最高, 克里金插值法对数据存在“压缩”效应较强。因此, 在开展土壤重金属污染调查时应考虑土壤重金属样本数据特征和空间结构特征, 选择合适的插值模型, 并适当加大土壤重金属浓度过渡区域采样密度。