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Cd输入通量研究

对广西中东部9县区农田土壤中的Cd输入通量进行了初步研究,确定大气干湿沉降、化肥和灌溉水为Cd的主要输入途径。研究区大气干湿沉降通量平均值为5.01 g/(hm2·a),化肥和灌溉水通量则明显较低,三者对土壤Cd污染的贡献率分别为90.65%、3.02%和6.33%,其中不同县区三者比例略有不同,但大气干湿沉降所占贡献比例均在60%以上,最高达到97.74%。因此,大气干湿沉降是研究区Cd的主要输入途径,大气环境质量监控应该给予足够的重视。如果不考虑农田土壤Cd的输出通量,当前的Cd年平均输入通量可引起土壤Cd质量分数升高0.002×10-6·a。研究区内象州县Cd输入通量最高,并且主要以活动态形式存在于表层土壤中,生物可利用性高。     

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。     

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。     

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。     

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%。     

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。     

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%。     

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。     

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.     

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。     

河北省南部平原区大气降尘来源及分布特征

从2007年11月到2008年11月,采用被动方式在河北省南部平原区域采集了48个点的大气沉降样品,分析了Al、K、Ca、Cr、Cd、Pb、Se、Mo、I、F、S等21种元素的含量。在计算了各元素之间相关性和富集因子的基础上,得出河北南部平原区大气降尘的物质来源以土壤颗粒物为主,在此基础上叠加了燃煤污染。大气降尘输入通量的结果表明,河北省南部平原区的大气质量明显低于北京平原区。省内对比表明,沧州地区绝大多数元素输入通量最大,而邯郸地区最低,省会石家庄以燃煤元素(Cd、Hg、Mo、Se)的输入通量最大为特征。     

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.     

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。     

甘肃省白银市土壤重金属污染地球化学特征及其表生地球化学成因

基于以土壤为主的多介质地球化学测量,对生态环境问题严重的白银市进行土壤环境质量评价,得出研究区重金属元素在全区呈综合表生富集性污染、中度以上农田生态化学污染及潜在生态风险,重金属元素的表生富集是农田生态化学污染及潜在生态风险的主要原因。污染性重金属元素输入源及污染方式为:白银市区工矿企业、机动车辆产生的废气和烟雾形成的干湿沉降;矿渣及岩矿石水岩反应产生重金属物质的水化学迁移分散;工矿企业污水在渠系径流中的重金属元素沉淀。重金属元素经历氧化还原、水解、络合(螯合)、吸附-解吸、溶胶聚沉等土壤和水化学反应,主要经水化学迁移和大气飘移等空间分散过程,并经沉淀、吸附等表生作用而在区内土壤局部集中形成污染。     

江汉平原大气污染源分析

通过选择不同的环境功能区布置大气干湿沉降样点,分析重金属污染元素和有机氯农药的颗粒态与溶解态指标,计算季沉降通量和年沉降总量,了解其随季节变化的规律,分析比较不同地貌条件、不同城市及不同污染源区对其沉降的源贡献。结果表明:大气对江汉平原重金属的输入途径以降水为主;重金属元素颗粒物在平原区的沉降通量略高于岗丘地区;武汉市高于其他城市;工业污染源区明显高于一般农田区;三类污染源区相比,颗粒态为烟尘>化工尘>交通尘,溶解态为化工尘>交通尘>烟尘(个别元素除外),且大气降水中的营养元素N、K、Fe在化工工业区较为富集,而P的沉降在烟尘和化工工业区则受到一定程度的抑制。两种主要有机氯农药不同异构体间的组分关系表明本区环境中近期仍有林丹输入。     

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。     

天津市西郊富硒土壤地球化学特征和成因分析

为了查明天津市西郊富硒土壤的地球化学特征和成因,开展针对土壤-大气-水体-作物的调查研究工作。结果显示:研究区土壤Se元素平均值为0.66 mg/kg,是天津市土壤背景值的2.87倍,有83%为富硒土壤。土壤Se元素被颗粒状有机物质大量固定和吸附,富集于耕层土壤。耕层土壤Se元素与粗砂粒、细砂粒、Pb、Zn、Cd、Cu、Hg、N、P等指标显著正相关,与黏粒、粉粒、Na、K、Mg、As、CEC、pH等指标显著负相关。农民大量持续使用富含Se的有机肥是土壤Se元素显著富集的主要原因,占输入总通量的86.55%;大气沉降是次要原因,占13.35%。研究区土壤Se元素的年增加量为0.019 mg/kg,按2.77%的速度逐年增长。     

长沙、株洲、湘潭三市土壤中重金属元素的来源

为追踪长沙、株洲、湘潭3个城市表层土壤中Cd、As、Pb等重金属元素的来源,分析了土壤、基岩、大气干湿沉降、水、悬浮物等介质之间重金属元素的质量平衡和土壤自身重金属元素含量随时间变化的特点。结果显示,除As外,区内基岩中的重金属元素含量低于克拉克值;残积物中Cd相对基岩贫化,As、Pb、Cu、Hg等重金属元素相对基岩的富集小于3倍;大气干湿沉降重金属元素相对土壤富集了数倍至数十倍;湘江水体主要向沿江潮土提供As、Cd物源:近50年内土壤重金属元素有较高的增加速率。不同介质间重金属元素的质量变化特点支持长沙、株洲、湘潭三市土壤重金属元素富集的主要物源为大气沉降,地表水及悬浮物是沿江湖土重金属元素的主要物源,基岩对土壤提供的物源有限的结论。