艾比湖流域农田土壤重金属的环境风险及化学形态研究北大核心CSCD

采集土壤样品,测定8种重金属(As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn)的总量及各形态含量,然后采用多种方法并结合土壤背景值进行分析。结果表明:艾比湖流域农田土壤中8种重金属的含量值均未超过国家土壤质量二级标准的限值,8种重金属可以辨识为2个主成分,重金属Cd、Hg、Pb和Zn的较高风险区主要分布在研究区的中部,重金属As、Cr、Cu和Ni的较高风险区主要分布在研究区南部靠近荒漠、山地以及研究区边缘区域,重金属As、Cr和Ni均以残渣态为主,其他形态含量较低。农田土壤中重金属的生物毒性以Cb为最大,Pb和Hg次之。     

东莞市农田土壤和蔬菜重金属的含量特征分析

从东莞市采集118 个农田土壤样品和43 个蔬菜样品, 测试其中Cu、Zn、Ni、Cr、Pb、 Cd、As 和Hg 等8 种重金属元素的含量, 并结合GIS 制图和数据统计, 对农田土壤中重金属 的空间分布和来源、土壤和蔬菜中重金属的富集特征及其潜在风险进行了分析。结果表明, 农田土壤中Cu、Zn、Ni、Pb、Cd 和Hg 等元素含量均高于相应元素的广东省土壤背景值, 其中, Pb (65.38 mg kg^-1) 和Hg (0.24 mg kg^-1) 含量分别为其对应背景值的1.82 和2.82 倍。与我国《土壤环境质量标准》中II 级标准(pH < 6.5) 相比, 土壤中Cu、Ni、Cd 和Hg 含量样本超标率分别为3.4%、5.9%、1.7%和28%, 表现为以Hg 为主的多种重金属共同污染。土壤 中8 种重金属中Cu、Zn、Ni、Cr 和As 等元素主要来源于成土母质, Pb、Hg 和Cd 等元素主要与人类活动有关。空间分布上, Cu、Zn、Ni、Cr、Pb、As 和Hg 等7 种重金属含量呈现出西部高、东部低的特点, Cd 含量在西北部和东南部较高, 西南部较低。与《食品中污染物限量》(GB2762-2005) 等相关标准比较, 蔬菜中Ni、Pb 和As 含量的样本超标率分别为4.7%、16.3%和48.8%。蔬菜中重金属富集系数的顺序为: Cd > Zn > Cu > As > Ni > Hg > Cr > Pb。     

博斯腾湖流域绿洲农田土壤重金属污染及潜在生态风险评价

新疆博斯腾湖流域绿洲采集195个农田土壤样品,测定其中As、Cd、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb和Zn等8种重金属元素的含量,基于地统计法分析农田土壤重金属空间分布规律,采用污染负荷指数（PLI）和潜在生态风险指数（RI）评价农田土壤重金属污染和潜在生态风险程度,并对重金属的来源进行讨论。结果表明：① 博斯腾湖流域农田土壤Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn含量平均值分别超出新疆土壤背景值的1.67倍、1.13倍、1.15倍、1.29倍、2.11倍和1.65倍。② 农田土壤中8种重金属元素空间分布基本呈现岛状分布格局,各金属元素在部分区域出现高值区,表明研究区人类活动对农田土壤环境具有负面效应。③ 农田土壤Pb呈现中度污染,Cd、Cr、Cu、Ni和Zn轻度污染,Mn轻微污染,As无污染。农田土壤重金属污染负荷指数的平均值为1.09,呈现轻度污染态势。④ 各重金属元素单项生态风险指数平均值从大到小依次为：Cd、Ni、As、Cu、Pb、Cr、Zn。综合生态风险指数平均值为18.63,处于轻微生态风险态势。从生态风险程度的区域差异来看,各县生态风险指数从大到小依次为：和硕县、博湖县、焉耆县、和静县。⑤ 农田土壤Cr、Cu、Mn、Ni与Zn主要受到土壤地球化学成因的控制,As、Cd和Pb主要受到人类活动的影响。Cd与Pb是研究区主要的污染因子,研究区农田土壤中Cd与Pb污染必须关注。     

山东省广饶县土壤重金属来源、分布及生态风险

选取山东省广饶县作为研究区,采集300个表层土壤样品（0~20 cm）,测定As、Cd、Co、Cr、Cu、Hg、Mn、Ni、Pb和Zn等10种重金属含量;运用多元统计和地统计分析方法揭示广饶县土壤重金属元素的来源与空间分布特征,最后利用H?kanson潜在生态风险指数法评价重金属的潜在生态风险。结果表明：① 研究区土壤中Co和Pb的平均值低于山东省背景值,其他8种元素的平均值均超过山东省背景值;特别是Cd和Hg的平均含量分别达到山东省背景值的1.86倍和2.50倍,说明在土壤中存在明显的富集。② As、Co、Cr、Cu、Mn、Ni和Zn为自然源,受成土母质控制;Hg为人为源,主要来源于煤炭燃烧和工业排放;Cd和Pb受自然和人为因素共同控制。③ 成土母质控制着As、Cd、 Co、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb和Zn的基本分布格局,不同土地利用类型的土壤Hg含量差别较明显,其高值区集中在城镇建设用地。④ 总体上,研究区为中等生态风险的偏高水平,其中Cd和Hg分别为中等和较高生态风险,其余8种元素处于低生态风险。     

施用不同畜禽粪便土壤剖面中重金属分布特征

针对不同粪便集中施用情况, 选取禹城市3 个畜禽养殖区, 通过采集不同旱地农田土壤剖面样品, 研究典型重金属元素随粪便施用程度的变化、土壤剖面中重金属垂直分布特征以及施用不同畜禽粪便土壤剖面中重金属分布的差异。结果发现,长期施用畜禽粪便土壤剖面中重金属Cu、Zn、Pb、Cr、As的含量要高于未施用畜禽粪便的对照土壤剖面, 其中Cu、Zn 超过对照组较大;偶尔施用畜禽粪便土壤剖面Cu、Zn、Pb、Cr、As 的含量低于长期施用畜禽粪便土壤剖面, 且与未施用畜禽粪便的对照土壤剖面相差不大。牛粪集中施用区土壤剖面中Cu、Pb、Cr、Cd、Ni 等重金属存在较为明显的淋溶下移性, Hg、As两元素存在较为明显的表层或亚表层聚集现象;猪粪集中施用区土壤剖面各重金属除Cr、Ni 外, 都显示出较为明显的表层或亚表层聚集现象;鸡粪集中施用区的土壤剖面Cu、Pb、Cd、Cr、Ni 存在一定的淋溶下移性, 而Zn、Hg、As等3 种元素存在显著表层亚表层聚集现象。长期施用不同畜禽粪便的不同土壤剖面Cr、Ni、Cd、Pb 等含量变化差异明显, 而As、Hg差异性不显著;施牛粪与施鸡粪剖面中的Zn, 施猪粪与施鸡粪剖面中的Cu差异也不显著。     

海南省农产品产地土壤环境质量评价

采用单项质量指数与综合质量指数相结合的方法,对海南省农产品产地的土壤进行了重金属Cd、 Hg、 As、 Pb、 Cr、 Cu、 Zn和Ni含量的抽样调查分析与评价。结果表明,海南省农产品产地土壤重金属的平均含量均低于“HJ 332-2006”（食用农产品产地环境质量评价标准）规定的限值,土壤重金属的单项质量指数均≤0．7,综合质量指数为0．33,土壤环境质量均为1级,属于清洁水平,适宜发展无公害农产品。同时发现,部分产地的土壤中重金属含量有超标现象,海口有部分样品Cd、 Hg、 Cr、 Cu和Ni超标,三亚有部分样品Cd和Hg超标,儋州、澄迈均以Ni超标为主,琼海有部分样品Cr、 Cu和Ni超标。重金属含量之间多呈正相关关系,其中As与Pb、 As与Cu、 Cr与Zn、 Cu与Zn之间的相关性达到了极显著水平, Cd与Hg、 Pb、 Ni, Pb与Cu, Cr与Cu, Cu与Ni之间的相关性达到了显著水平。大部分监测点土壤中重金属含量均高于海南省水稻土自然背景值,表明在监测点土壤中产生了重金属累积。     

大山包黑颈鹤国家级自然保护区湿地土壤重金属污染评价

2014年9~11月,在测定大山包黑颈鹤国家级自然保护区湿地土壤重金属含量的基础上,分析其重金属的来源;采用内梅罗综合污染指数法和潜在生态危害指数法,评价该区土壤重金属污染特征和潜在的生态危害。结果表明,研究区土壤中的Cu、Zn、Cr、Pb、Cd、Ni、As和Hg的平均质量比分别为159.73 mg/kg、133.35mg/kg、16.53 mg/kg、39.6 mg/kg、1.26 mg/kg、34.76 mg/kg、5.19 mg/kg和0.08 mg/kg;其中,Cd和Hg含量都高于云南省背景值,大多数采样点土壤中的As、Cu、Pb和Zn含量也高于云南省背景值,Cr和Ni含量低于云南省背景值;土壤重金属的污染程度由高到低依次为Cd、Cu、Zn、Pb、Ni、Hg、As和Cr污染,重金属的潜在生态危害由强至弱依次为Cd、Hg、Cu、As、Pb、Zn和Cr生态危害。退耕4 a的土壤综合污染程度和重金属的潜在生态危害指数最高,其次为自然土壤的,退耕10 a土壤的最低;研究区土壤潜在生态危害程度为中等至强等危害程度,土壤重金属污染严重,Cd是第一污染物。土壤退耕年限越长,土壤的污染程度和潜在生态危害越低。研究区湿地土壤重金属污染严重,可能会对黑颈鹤(Grus nigricollis)的取食和健康造成危害。     

农田土壤重金属污染评价方法对比分析（英文）

农田土壤重金属污染是突出的环境问题之一。准确评估农田土壤重金属污染水平对农业可持续发展至关重要。从中国新疆博斯腾湖流域采集186个农田土壤样品,分析其中As、Cd、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb和Zn等重金属元素含量,采用污染指数法(P_i)、地质累积指数法(I_(geo))、富集因子法(EF)、生态风险指数法(ER)和环境风险指数法(I_(er)),分析了农田土壤重金属污染水平,并对5种不同评价方法的评价结果进行了比较分析。结果表明,研究区农田土壤中所有元素平均含量均低于国家土壤环境质量标准(GB15168–2018)的限值,但Cd、Cr、Ni、Pb和Zn等元素含量平均值超出了相应的背景值。5种污染评价方法的评价结果之间存在显著差异。大体上,土壤重金属元素的P_i、I_(geo)和EF平均值从大到小依次为:Zn Pb Cd Cr Ni Cu As;ER平均值从大到小依次为:Cd As Cu Pb Ni Cr Zn;I_(er)平均值从大到小依次为:Cd Cu Zn As=Pb Cr Ni。不同污染评价方法得到的污染等级排序为:P_i I_(geo)=EF ER=I_(er)。为了更好地评估农田土壤环境质量,应采用最合适的污染评价方法和相应的农田土壤背景值。本文建议评价农田土壤重金属污染风险时采用EF法和ER法。     

乌鲁木齐市米东区农田土壤重金属含量的空间分布特征

利用地理信息系统（GIS）及地统计学方法,对乌鲁木齐米东区农田土壤中重金属（Hg、Cu、Zn、Pb、Ni、Cd及Cr）的含量进行空间变异性分析。结果表明：除Cu、Zn、Pb和Hg超过土壤背景值外,7种重金属的平均含量均未超过国家环境质量二级标准（GB15618-1995）;7种重金属均具有较好的空间变异结构,可以用指数模型、球状模型和高斯模型拟合,且具有不同程度的块金效应;Cd、Cr具有强烈的空间自相关性,Pb、Ni、Cu、Zn和Hg属中等强度空间相关, 说明其含量受外源污染的影响较大;采用普通克里格插值法得出7种重金属的空间分布图,除Cd空间分布规律不明显外,其它6种重金属均存在显著的空间分布规律。     

长江三角洲地区土壤重金属污染特征及潜在生态风险评价——以江苏太仓市为例

太仓市表层土壤Zn、Cu属强变异强度,呈对数正态分布;Cd、Ni、Hg、As、Cr和Pb属中等变异强度,呈正态分布。Cu、Hg、Zn、As显著高于当地背景值,以As累积指数和超背景值率最高;8种重金属除As自表层向下递增外,其余元素均为表层向下递减。土壤复合污染严重,土壤潜在生态风险达中等水平,黄泥土生态风险高于沙夹垅;重金属生态风险以印染厂最大,其次为电镀厂和养殖场,产生潜在生态风险为Hg、Cd,而As、Cu、Zn、Cr、Ni、Pb等多属轻微水平。     

东莞市农田土壤和蔬菜重金属含量分析(英文)

A total of 118 of agricultural soil and 43 of vegetable samples were collected from Dongguan City,Guangdong,China. The spatial distribution,sources,accumulation charac-teristics and potential risk of heavy metals in the agricultural soils and vegetables were de-picted in details by three different approaches,including total contents of eight metal ele-ments in soils and vegetables,GIS maps and multivariate analysis of heavy metals in soils in the study. The results show that there are higher accumulation of heavy metals such as Cu,Zn,Ni,Pb,Cd and Hg in agricultural soils,and the contents of Pb (65.38 mg kg-1) and Hg (0.24 mg kg-1) are 1.82 and 2.82 times of the background contents of the corresponding heavy metals in soils of Guangdong Province,respectively. There are about 3.4% of Cu,5.9% of Ni,1.7% of Cd and 28% of Hg in all collected soil samples from all investigated sites which have overran the contents for heavy metals of the China Environmental Quality Standard for Soils (GB15618-1995,Grade Ⅱ ). The pollution characteristics of multi-metals in soils are mainly reflected by Hg. There are different sources to eight metal elements in soils,Cu,Zn,Ni,Cr and As are predominantly derived from parent materials,and Pb,Hg and Cd are affected by anthropogenic activities. The spatial distribution shows that the Cu,Zn,Ni,Cr,Pb,As and Hg contents of agricultural soils are high in the west and low in the east,and Cd contents are high in the northwest,southeast and low in the southwest in Dongguan. The ratios of vegetable samples which Ni,Pb and As concentrations higher than the Maximum Levels of Con-taminants in Foods (GB2762-2005) are 4.7%,16.3% and 48.8%,respectively. The order of bio-concentration factors (BCF) of heavy metals in vegetables is Cd Zn Cu As Ni Hg Cr Pb. It is necessary to focus on potential risk of heavy metals for food safety and hu-man's health from agricultural soils and vegetables in Dongguan City,Guangdong Province.     

Heavy metal concentrations of agricultural soils and vegetables from Dongguan, Guangdong

A total of 118 of agricultural soil and 43 of vegetable samples were collected from Dongguan City, Guangdong, China. The spatial distribution, sources, accumulation characteristics and potential risk of heavy metals in the agricultural soils and vegetables were depicted in details by three different approaches, including total contents of eight metal elements in soils and vegetables, GIS maps and multivariate analysis of heavy metals in soils in the study. The results show that there are higher accumulation of heavy metals such as Cu, Zn, Ni, Pb, Cd and Hg in agricultural soils, and the contents of Pb (65.38 mg kg?1) and Hg (0.24 mg kg?1) are 1.82 and 2.82 times of the background contents of the corresponding heavy metals in soils of Guangdong Province, respectively. There are about 3.4% of Cu, 5.9% of Ni, 1.7% of Cd and 28% of Hg in all collected soil samples from all investigated sites which have overran the contents for heavy metals of the China Environmental Quality Standard for Soils (GB15618-1995, Grade Ⅱ). The pollution characteristics of multi-metals in soils are mainly reflected by Hg. There are different sources to eight metal elements in soils, Cu, Zn, Ni, Cr and As are predominantly derived from parent materials, and Pb, Hg and Cd are affected by anthropogenic activities. The spatial distribution shows that the Cu, Zn, Ni, Cr, Pb, As and Hg contents of agricultural soils are high in the west and low in the east, and Cd contents are high in the northwest, southeast and low in the southwest in Dongguan. The ratios of vegetable samples which Ni, Pb and As concentrations higher than the Maximum Levels of Contaminants in Foods (GB2762-2005) are 4.7%, 16.3% and 48.8%, respectively. The order of bio-concentration factors (BCF) of heavy metals in vegetables is Cd > Zn > Cu > As > Ni > Hg > Cr > Pb. It is necessary to focus on potential risk of heavy metals for food safety and human’s health from agricultural soils and vegetables in Dongguan City, Guangdong Province.     

Comparison and Analysis of Estimation Methods for Heavy Metal Pollution of Farmland Soils

Heavy metal pollution of farmland soils is a serious environmental problem. The accurate estimation of heavy metal pollution levels of farmland soils is very crucial for sustainable agriculture. Concentrations of heavy metal elements (As, Cd, Cr, Cu, Mn, Ni, Pb, and Zn) in farmland soils at 186 sampling sites in the Baghrash Lake Basin, NW China, were determined and analyzed based on the pollution index (P_i), the geo-accumulation index (I_geo), the enrichment factor (EF), the ecological risk index (ER), and the environmental risk index (I_er). The results of these five different estimation methods were compared and discussed. The obtained results indicated that the average concentrations of all the heavy metals in the farmland soils of the study area were lower than the Soil Environmental Quality of China (GB 15168-2018) levels, but the average concentrations of Cd, Cr, Ni, Pb, and Zn exceed the corresponding background values. Significant differences in estimation results existed between the five estimation methods. Based on the identified concentrations, the average P_i, I_geo, and EF values of the heavy metals in farmland soils decreased in the order of: Zn > Pb > Cd > Cr > Ni > Cu > As, whereas the average ER values decreased in the order of: Cd > As > Cu > Pb > Ni > Cr > Zn, and the average I_er values decreased in the order of: Cd > Cu > Zn > As = Pb > Cr > Ni. The pollution class values with different estimation methods were ranked as: P_i > I_geo = EF > ER = I_er. The obtained results suggest that the most appropriate estimation method and soil background values of farmlands should be used for better understanding the environmental quality of farmland soils. Overall, the EF and ER methods are recommended for assessing heavy metal pollution risks of farmland soils.     

日照市土壤重金属来源解析及环境风险评价

选择日照市的东港区和岚山区为研究区,采集了445个0～20 cm表层土壤样品,并测定了10种重金属元素的含量;采用多元统计和地统计分析,揭示了研究区土壤重金属污染的主要来源以及与土地利用、成土母质之间的关系,绘制了重金属的环境风险概率的空间分布图.结果表明:①As、Co、Cr和Cu的平均值低于山东省东部地区土壤背景值,Cd、Hg、Mn、Ni、Pb和Zn的平均值高于背景值,尤其是Cd、Hg的含量分别为背景值的1.85和1.38倍,土壤中重金属累积较为明显.②10种元素可被辩识出4个主成分(PCs),PC1 (Co、Cr、Mn、Ni和Zn)和PC3 (As、Cu)为自然源因子,PC2 (Cd、Pb)为工农业及交通源因子,PC4(Hg)为工业源因子;其中Pb、Zn在PC1和PC3上均有较大载荷,受地质背景和人类活动的共同控制.③Cd、Hg含量在不同的覆被类型有显著差异,在城镇建设用地的含量最高;Co、Cr、Cu、Mn和Ni在花岗岩和变质岩母质的含量高,与冲积与海积物母质有较大差异.④来自于同一主成分的元素及元素组合的环境风险空间格局与相应主成分插值结果基本一致,所有重金属综合环境风险的高值区在西部和东部呈点状分布,主要是由西部的高地质背景和东部的强烈人为干扰的综合作用造成的.     

徐闻南山镇红树林沉积物及红树植物中重金属的累积特征与迁移规律

为探究重金属在红树林沉积物及红树植物中的分布累积及迁移规律，选取了徐闻南山镇红树林为研究对象，通过测定红树林沉积物及红树植物不同部位（根、茎、叶）的重金属质量分数，运用富集因子、生物富集系数、转移系数及相关性分析等方法进行分析。结果表明：1）红树林沉积物重金属质量分数表现为铬（Cr）＞锌（Zn）＞镍（Ni）＞铜（Cu）＞铅（Pb）＞砷（As）＞汞（Hg）＞镉（Cd），为中等变异程度；除了镍（Ni）元素外，其余7种重金属未超过国家一级标准，除了铅（Pb）元素外，其余7种重金属均超过广东省土壤环境背景值，说明研究区沉积物中重金属具有一定的积累效应。2）沉积物中砷（As）、铜（Cu）、锌（Zn）、汞（Hg）、镍（Ni）、铬（Cr）富集因子值均＞1.5，说明受到轻微人为活动影响；各站位镍（Ni）富集因子值均＞5，结合研究区背景，反映了镍（Ni）受到自然和人为输入的共同影响。3）白骨壤体内重金属主要集中在根部，而红海榄体内重金属在根茎叶中分布相对均匀。白骨壤根茎叶部位的大多数重金属质量分数远高于红海榄，说明白骨壤对重金属的吸附能力比红海榄强。汞（Hg）集中分布在植物的叶片部位，且与其他重金属之间相关性不明显；推测汞（Hg）主要通过叶片吸收进入植物体内，与交通运输污染有关。4）不同红树植物对不同重金属富集能力各异，白骨壤对重金属的富集能力表现为：镉（Cd）＞砷（As）＞铜（Cu）＞锌（Zn）＞汞（Hg）＞铅（Pb）＞镍（Ni）＞铬（Cr），红海榄表现为：镉（Cd）＞铜（Cu）＞汞（Hg）＞锌（Zn）＞铅（Pb）＞砷（As）＞镍（Ni）＞铬（Cr）。白骨壤和红海榄对汞（Hg）的运移能力都较强；红海榄对镉（Cd）的富集能力和转运能力都较强，而白骨壤对镉（Cd）富集能力较强，转运能力却较弱，这说明红树植物对重金属元素的富集能力与转运能力不存在正比关系。