广西中东部9县区农田土壤As输入通量研究

对广西中东部9县区农田土壤中的As输入通量进行了初步研究。综合各方面因素,计算获取了大气干湿沉降、施肥和灌溉水输入通量。结果表明,研究区大气干湿沉降和施肥As输入通量基本相当,平均值分别为9.92 g/(hm^2·a)和7.83 g/(hm^2·a),灌溉水通量最高,平均值为14.98 g/(hm^2·a),三者对土壤As污染的贡献率分别为30.31%、23.92%和45.77%。9个不同县区大气干湿沉降、施肥和灌溉水As输入通量占比略有不同,其中6个县区灌溉水和施肥输入通量占主导地位,另外3个县区大气干湿沉降输入通量比例较高。因此,灌溉水是研究区农田土壤As的主要输入途径,应重视灌溉水水质控制。在未考虑农田土壤As输出通量的情况下,以当前的As年平均输入通量估算得到耕层土壤As的质量分数每年升高0.01 mg/kg。与土壤As含量现状相比,As年增量比例很小,因此判断在短期内,外源输入对土壤As分布现状影响不大。该区土壤p H值较低,铁氧化物含量较高,因此外源输入农田土壤的As生物有效性较低。     

广西中东部9县区农田土壤Se输入通量研究

对广西中东部9县区农田土壤中Se的输入通量进行了初步研究,确定大气干湿沉降是Se的主要输入途径。研究区大气干湿沉降通量平均值为6.36 g/(hm~2·a),灌溉水输入通量次之,施肥输入通量明显较低,三者对土壤Se输入的贡献率分别为70.93%、27.35%和1.72%,其中不同县区三者比例略有不同,但大气干湿沉降贡献比例大部分在50%以上。因此,大气干湿沉降是研究区Se的主要输入途径。研究区Se输入通量与进入农田土壤的As、Cd、Cr~(6+)、Hg、Pb 5种重金属元素总量在各地区间的差异以及三种输入途径所占比例方面表现基本一致,说明外源输入在带入有益元素Se的同时也带入了一定量的重金属元素,因此要严格预防和控制外源输入造成的土壤重金属污染。     

成都经济区农业生态系统土壤镉通量研究

以四川成都经济区农业生态系统中的重金属Cd为对象,对其在土壤中的输入输出通量进行初步探索。综合各方面的因素,确定以大气干湿沉降、灌溉水、化肥为输入途径和农作物为输出途径进行研究。经过计算,经济区大气干湿沉降通量平均值为17.76g/hm2·a,灌溉水和化肥通量明显较低,三者对土壤Cd污染的贡献率分别为86%、10%和4%。对于6个不同的地区,三者比例略有差别,大气干湿沉降所占比例最高达94%,最低也达到了77%。Cd通过农作物收割输出的量相对较小。土壤Cd年净增量主要受大气干湿沉降的制约,因此大气环境质量应是重点监控的对象。以耕作土体为研究介质,经估算,当前的Cd年平均通量可引起土壤Cd的质量分数升高0.006mg/kg。     

农田生态系统区域生态地球化学评价的示范研究:以成都经济区土壤Cd为例

选择成都经济区作为典型研究区,以Cd为代表,在生态地球化学填图的基础上开展农田生态系统生态地球化学评价的示范性研究。布置采集了58个大气干湿沉降、86个化肥、121个灌溉水、276个农作物样品,分析和计算了Cd等重要元素的含量和通量。结果显示,研究区局部地段地表土壤Cd环境质量较深部有恶化之势,部分水稻籽实Cd含量已超过无公害食品标准;大气干湿沉降物输入到农田生态系统中的Cd平均通量为17.76g/(hm2·a),占总输入通量的85.20%,是研究区外源Cd的主要输入途径;下渗水(2.34g/(hm2·a))和作物收割(1.87g/(hm2·a))是Cd的主要输出途径;全区外源输入Cd可使土壤中的Cd含量以0.006mg/kg的年速率递增;在Cd输入-输出通量不变的情况,预测未来20a研究区三级土壤面积将增加2~3倍,适耕土地面积将全面缩小;研究区因酸雨沉降和施肥等因素使土壤pH值下降的平均速率为0.106a-1,其中化肥施用的贡献率为89.62%。预警研究显示,目前研究区95%的水稻生产是安全的,但预测20a后研究区土壤质量退化明显,近70%安全土壤等级降为一般土壤,须报警土壤面积也将由目前的不足4%快速上升至27%。     

北京农田生态系统土壤重金属元素的生态风险评价

2005-2006年期间,分别采集了北京农田生态系统的大气干湿沉降、灌溉水和化肥3种外源输入的样品,共计63件。3种来源样品的年输入通量的定量计算和对比表明,不同地区不同输入途径的重金属元素的年输入通量差异较大,研究区农田土壤中重金属元素的主要输入途径是大气干湿沉降。如果不考虑农田生态系统的外源输出量,按照目前的污染速度,50年后怀柔和大兴地区表层土壤中cd的含量可突破国家土壤环境质量碱性土壤的二级标准。污染情况比较严重,应引起足够的重视。其他地区的外源输入在相当长的一段时间内不会引起表层土壤重金属元素的含量发生质的变化。     

北京平原区元素的大气干湿沉降通量

从2005年11月到2006年11月,采用被动方式同时采集了北京市平原区10个地点的大气干、湿沉降样品共计39件.分析干、湿沉降样品中K、Na、Ca、Mg、Cd、Hg、Pb、As、B、Mo、Mn、Zn、Cu、Cr、Ni元素的含量,分别计算出各元素的年沉降通量.其中,有害金属元素Cd、Hg、Pb、As的年沉降通量的平均值分别为2.36、0.24、219.95、29.00(g/hm2·a).对比后发现,研究区大气Cd和Hg的年输入通量远远低于四川成都经济区,Cd和Hg的大气污染状况相对南方地区较轻,As和Pb的年输入通量相对成都经济区差异较小.研究区元素的大气沉降通量与同点位的土壤元素的相关分析表明,元素的沉降通量并不是农田生态系统中土壤元素的主要输入途径,大气沉降中的元素主要来自远源.     

南京沿江地区大气干湿沉降对农用地土壤重金属含量的影响

为查明大气干湿沉降对农用地土壤环境的影响大小,通过估算干湿沉降通量、计算并分析重金属元素含量及其变化率,探讨了南京沿江地区干湿沉降中8种重金属元素输入对农田土壤重金属累积的影响。结果表明：干湿沉降物中重金属元素含量明显高于周边土壤的重金属元素为Cd,干沉降中的Cd平均含量达0.84 mg/kg,是农用地土壤污染筛选值的2.8倍;As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn的年沉降通量平均值分别为12.1、1.60、89.1、47.9、0.092、46.6、36.6、116 g/(hm²·a);大气干湿沉降物对土壤影响最显著的重金属元素为Cd,大气干湿沉降1年后的增量为5.33 ng/g,年变化率达1.38%,表明大气沉降物为研究区农田土壤中重金属Cd的重要来源之一。     

黑龙江省松嫩平原南部土壤硒元素循环特征

硒(Se)是生态环境中重要的微量元素,其丰缺与人和动植物健康有着密切关系。选择黑龙江省松嫩平原南部,在多目标区域地球化学调查获取的Se元素数据基础上,采集大气干湿沉降、灌溉水、化肥等土壤硒输入端元,以及植物收割、下渗水等输出端元样品,计算土壤Se输入输出通量,研究土壤硒循环特征,并预测土壤Se未来发展趋势。结果发现:研究区总体上为土壤低Se区,Se不足和潜在Se不足面积占总面积的35.20%;土壤Se的主要输入途径为大气干湿沉降,可达总输入量的70%～90%,主要输出途径为土壤下渗水,约占总输出量的73%;研究区土壤Se为净积累状态,预测表明20年后土壤Se不足和潜在Se不足面积将从目前的35.20%下降到31.7%。     

江西省鄱阳湖流域农田生态系统土壤Se元素含量变化研究

以江西省鄱阳湖流域农田生态系统中Se元素为研究对象,以大气干湿沉降、灌溉、施肥、喷施农药为输入途径,以农作物收割、地表径流以及Se升华为输出途径对Se的生物地球化学循环规律进行研究。结果表明,鄱阳湖流域Se元素的大气干湿沉降通量密度平均值为6.90g/(hm2.a),灌溉、施肥、喷施农药通量密度明显较低,它们对土壤Se元素的富集贡献率分别为77%、20%、1%和2%。Se通过升华输出通量密度相对较小,土壤Se年净增量主要受大气干湿沉降的制约。以20cm厚的耕作土体为研究介质,经估算,当前的Se年平均通量密度可引起土壤Se质量分数升高0.007mg/kg。20a后研究区富硒土壤将由目前5 960km2增加至6 672km2。研究中未考虑天降水下渗问题,这对中国南方土壤中元素的地球化学行为有非常重要的影响。     

广西宜州市土壤重金属元素地球化学特征

对广西宜州市土壤重金属元素地球化学特征与富集规律的研究表明,研究区土壤以镉(Cd)污染为主,成土母质是土壤Cd的主要来源,大气干湿沉降、灌溉水、化肥及人类活动等在一定程度上影响了土壤环境质量。全区土壤环境质量综合等级为一等的土壤占比为26.67%,四等和五等的土壤占比达到了47.07%,土壤环境综合质量总体一般。土壤重金属元素形态分析显示:As、Hg、Pb、Cr主要以惰性态为主,而Cd的易利用态和中等利用态分配比率分别占到了21.6%和46.6%,活性很强,是土壤Cd污染的主要内因。     

基于1∶25万和1∶5万土地质量地球化学调查评价的土壤元素累积趋势预测——以广西南宁市西乡塘区为例

土壤重金属元素含量影响土壤环境质量,依据调查数据采用不同模型对土壤重金属元素含量进行预测是研究土壤元素含量及土壤环境质量变化趋势的重要手段。在研究区1∶25万多目标区域地球化学调查和1∶5万土地质量地球化学评价数据基础上,分别采用单时段增量模型和输入输出通量模型预测2027年土壤中5种重金属元素的含量情况,结果显示：两种模型的预测结果有所差异,但变化趋势一致,5种重金属元素含量均有不同程度增加,单时段增量模型的增幅大于输入输出通量模型的增幅;通量模型的各种输入途径中,Cd、Pb主要通过大气干湿沉降进入土壤,As和Cr主要通过施肥进入土壤,Hg主要通过灌溉水进入土壤;对土壤点位的调查数据、预测数据进行土壤环境质量等级划分,优先保护等级的点位数量比例呈现下降趋势,说明土壤环境质量逐年下降。     

安徽旌德-宁国地区大气干湿沉降地球化学特征及评价研究

以安徽旌德-宁国地区大气干湿沉降物为研究对象,共采集6处干湿沉降物样品24件,对大气干湿沉降元素含量特征、通量特征进行对比分析,对干湿沉降元素含量及分布特征加以统计研究,并开展大气干湿沉降环境地球化学评价.结果显示：1）大气干湿沉降元素主要以矿物相形式存在或吸附在固体颗粒上,且受周边环境影响;2）干沉降中Cd、Se的高含量会对研究区土壤污染造成较大影响,湿沉降中部分样点pH超灌溉水水质标准,所有点均达到地表水Ⅱ类环境质量标准;3）区内重金属元素年沉降通量密度为,As年沉降通量低,Hg、Ni、Pb、Cr、Cu、Cd偏低,Zn偏高;4）大气干湿沉降重金属元素通量一般表现为丘陵山区小于城镇及工矿区,主要受燃煤燃烧、尾气排放及人为活动等影响;5）大气干湿沉降物环境地球化学单指标和综合指标评价结果均为一等.     

鲁西南平原区大气干湿沉降元素输入通量及来源浅析:以巨野县为例

大气干湿沉降是农耕区表层土壤中某些元素的主要输入途径,其沉降物质中的重金属等元素对土壤环境质量有着很大的影响。对山东省巨野县大气干湿沉降的调查研究发现,随着近年来区内煤炭开采和化工工业的快速发展,区内大气干湿沉降物质总量有明显升高,显著高于我国其他一些地区。同时,区内重金属元素沉降通量也较高,其中Pb、Cr、Cu、Ni可达我国其他地区的2～3倍。大气沉降物质中Cd、Pb、Hg等的富集程度较高,其富集因子(EF)的高值区与煤炭开采和煤炭化工排放源分布吻合,说明工业区大气干湿沉降是Cd、Pb、Hg等重金属污染元素进入土壤环境的重要途径,工矿业活动对区内大气干湿沉降的增加有重要影响。此外,富集因子显示燃煤尘是大气沉降物及当地土壤S、Se的主要来源,而大气沉降物中Ni、Cr、As主要源自土壤扬尘,Ca和Mg与区内石材开采或水泥制造密切相关。     

太原盆地农田区大气降尘对土壤重金属元素 累积的影响及其来源探讨

通过研究太原盆地大气干湿沉降中重金属元素的含量分布特征及年输入通量,讨论其对土壤中重金属元素累积的影响。同时采用富集因子法探讨降尘物质的来源。研究结果表明,降尘中重金属元素As、Cd主要来源于人为活动,Pb的来源可能是人为源和自然源。而Hg则主要来源于自然源。     

安徽省宣城市南部地区土壤重金属元素地球化学特征

利用1∶25万土地质量地球化学调查数据分析和研究了安徽省宣城市南部地区土壤中As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn 8种重金属元素的地球化学特征以及重金属异常来源。调查发现地质背景是土壤元素含量的主控因素,调查区表、深层土壤重金属元素含量空间分布特征与地质背景、沉积环境表现出显著的空间一致性,重金属高含量成土母岩(荷塘组、皮园村组、蓝田组等地层)是土壤重金属元素高异常的主要影响因素,此外矿山开采、大气干湿沉降也是土壤重金属高异常的影响因素之一,土壤中Pb、Hg、Cd、Cr元素具有大气干湿沉降的输入来源。调查区土壤重金属污染风险主要影响指标为Cd,土壤Cd超过农用地土壤污染风险管制值的样品比例为2.56%,形态分析结果显示土壤Cd以离子交换态为主,结合农作物调查发现在土壤Cd高异常区存在一定的生态风险。     

成都经济区As等元素大气干湿沉降通量及来源研究

2004年8月—2005年8月在四川省成都、德阳等6万km2的农田区进行了为期一年的大气样品采集,共采集干、湿沉降样品28件,分别测试干、湿沉降中B、Mo、Mn、Zn、As、Cd、Hg、Pb、K、Ca、Na和Mg元素含量,计算获得各元素的年沉降通量;其中4种有害元素年沉降通量平均值分别为As2.77mg.m-2.a-1、Cd1.77mg.m-2.a-1、Hg0.10mg.m-2.a-1、Pb45.95mg.m-2.a-1。应用主成分分析对大气干湿沉降中各元素进行区分,取得了相当好的结果。其中第一主成分为Hg、Pb、Zn、Cd、Mo和As;第二主成分为K、Mg、Na、Mn和B;第三主成分为Ca。主成分对原始变量解释度达到94.88%,第一主成分说明Hg、Pb、Zn、Cd、Mo和As是影响大气质量的主要因素。将各干湿沉降接收点元素沉降通量与相应点位土壤元素含量进行相关分析表明,Pb、Hg在两种介质中相关性显著,说明土壤中Pb、Hg积累与大气干湿沉降具有密切关系,其他元素来源则更为复杂。通过不同地区重金属元素沉降通量的比较发现,各地区元素沉降通量差异明显,其中成都和德阳两地As、Cd、Hg、Pb沉降量显著较高,说明沉降中污染元素来源与不同地区工矿企业类型和数量有关。     

浙东沿海某地区大气干湿沉降对土壤重金属 元素含量的影响

基于对浙东沿海某典型固废拆解区重金属元素大气干湿沉降特征的研究,探讨了重金属元素干湿沉降输入对土壤环境的影响。结果表明,研究区露天焚烧等不规范的固废拆解行为造成大气质量恶化,对土地质量造成严重的负面影响。区内干、湿沉降中Cd、Cu、Pb、Zn、Ni等重金属元素的含量均远高于浙江省干、湿沉降平均值和其它相关标准值,并且其年沉降通量在省内居高,尤其是Cu、Zn两种元素每年每平方百米沉降通量分别达7108g、11420g。研究显示,大气沉降能大大增加研究区土壤重金属元素的含量水平,Cu、Zn、Cd、Pb平均年增加量分别达3426ng/g、5819ng/g、6.50ng/g、582ng/g,并且年增加率较大,Pb、Cu、Zn等重金属元素的年增加率达0.5%以上。     

大气干湿沉降: 地下河多环芳烃的重要来源——以广西清水泉地下河为例

为证实大气干湿沉降物是岩溶地下河中多环芳烃(PAHs)的来源,研究选择了某城市典型的岩溶地下河水源地作为研究地点,采用大气干湿采样器、聚氨酯泡沫(PUF)大气被动采样器分别采集大气及其干湿沉降物样品,同时采集地下河水样和分层采集流域土壤,利用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)测定了16种PAHs优先控制污染物。结果表明,地下河流域大气干湿沉降中PAHs的干湿沉降通量为147.26 ng·(m2·d)-1,流域PAHs沉降量为1943.8 g;大气中的PAHs浓度为45.33 ng·m-3;地下河水中PAHs浓度平均值为220.98 ng·L-1;土壤中PAHs浓度为38.72 ng·g-1;大气、降雨和土壤中PAHs组成以2~3环的萘、芴、菲、荧蒽、芘5种为主,地下河水中以芴、菲、荧蒽、芘、苯并[a]蒽、苯并[a]芘6种为主。利用地下河多介质中的16种PAHs成分谱、特征比值结合它们的物理化学性质进行PAHs的源解析,研究显示大气干湿沉降是岩溶地下河水中多环芳烃的主要污染源之一,这归因于岩溶地区防污性能的脆弱性。     

大庆市大气干湿沉降重金属元素通量及来源

大庆市是我国最大的陆上油田和重要的石油化工基地,开展重金属沉降通量及来源研究对于评估土壤重金属的来源及人类活动对土壤环境的影响具有重要意义。于2008年4月至次年4月采用被动采样技术共收集大气干湿沉降样品17份,配套土壤17份。通过AFS-230E原子荧光光度计法和ICP-AES全谱直读电感耦合等离子发射光谱法测试与分析了样品中的重金属含量,计算了沉降通量和富集因子。元素沉降通量与配套土壤的相关分析结果表明:Hg、Cd、As、Cr、Ni、Pb的沉降通量较低,而主要来源于人为污染源的Zn、Pb、As、Cd表现出较强或极强度的富集;土壤Zn、Cd的积累与大气沉降之间具有显著的相关关系。其他元素来源较为复杂,不同地区元素沉降通量之间差异显著。沉降量主要与城市地理位置、气候条件、人口数、工业结构、城市化水平等因素有关。     

利用原子荧光光谱-电感耦合等离子体质谱法研究济南市大气干湿沉降重金属含量及年沉降通量特征

大气降尘是地表土壤重金属元素的重要来源,研究大气降尘中重金属元素的地球化学特征并进行源解析对制定污染防控政策具有重要的指导作用。本文采用原子荧光光谱法、电感耦合等离子体质谱法、X射线荧光光谱法分析济南市大气干湿沉降中8种重金属(砷镉铬铜汞镍铅锌)含量特征;采用相关分析及主成分分析方法对大气干湿沉降重金属进行源解析。结果表明,大气干湿沉降物中镉铬铜汞镍铅锌平均含量分别为2.07 mg/kg、135.9 mg/kg、65.7 mg/kg、218.6μg/kg、110.7 mg/kg、380 mg/kg,显著高于土壤背景值,且富集程度高,明显受人为活动污染。镉铜汞铅主要来源于燃煤,砷铬来源于道路尘,镍来源于土壤,锌来源于交通尘;燃煤和道路尘对大气降尘的贡献率为50.13%,两者是济南市大气降尘污染的主要来源。大气干湿沉降对城区表层土壤中镉汞铬铅锌及砷的含量水平影响显著,其中锌年沉降通量最高(均值148 mg·m-2·a-1),汞年沉降通量最低(均值0.085 mg·m-2·a-1),且镉汞含量增长速率较高;大气干湿沉降对砷铬在土壤中的累积影响显著。