江西贵溪冶炼厂重金属环境污染特征及生态风险评价

金属矿物开采、冶炼等活动引起土壤金属污染是世界普遍存在的问题，由此引起的人类健康问题和环境生态的恶化，越来越受到世界各国环境学家关注。本文调查了冶炼厂周围农田重金属元素的纵向分布，并利用连续浸提法分析主要污染元素的化学形态，结果表明，土壤Cu，Zn，Cd和Pb的非残渣态含量远远高于未污染土壤，污染元素的生物可利用性高；同时采用多指标生态评价体系，对铜矿冶炼厂周围农田土壤重金属污染进行综合的潜在生态风险评价。根据风险指标体系和空间分异规律，将冶炼厂周围农田分成 3种生态风险功能区。     

基于多种方法的土壤重金属污染风险评价对比——以江汉平原典型场区为例

以江汉平原典型场区周边农田土壤为研究对象,分析了土壤重金属元素Cd、Pb、As、Hg的总量和赋存形态特征,选用修正单项污染指数法、潜在生态风险指数法、风险评估编码法(RAC)和次生相与原生相比值法(RSP)四种评价方法开展了土壤重金属的污染风险评价,并对评价结果进行了对比讨论。分析结果表明:（1）基于总量的两种方法对比,潜在生态风险指数法优于修正单项污染指数法。（2）基于形态的两种方法对比,RAC法的评价结果比RSP法更为合理。（3）基于总量和形态方法对比,潜在生态风险指数法和RAC法各有其优缺点,潜在生态风险指数法能直观反映重金属在土壤中的富集信息和环境危害性,而RAC法则可以利用形态来阐明重金属在土壤环境中的行为特性和生态活性。因此,在进行土壤重金属污染风险评价时,综合考虑重金属种类、累积程度、生物毒性和生物可利用性等参数指标,才能更加科学准确地评估重金属在土壤中的环境风险。综合上述评价结果,江汉平原典型场区周边农田土壤重金属元素Pb、As污染程度较低,对周边环境无影响;重金属元素Hg累积程度不高,但由于其具有较高的生物毒性,对周边环境存在潜在威胁;重金属元素Cd是研究区最主要的污染因子,对周边环境影响大,亟需采取相应措施减轻Cd带来的风险。     

应用毒性淋溶提取法评价天津市某工业用地及周围农田土壤中重金属生态风险

毒性淋溶提取法(TCLP)是美国法定的一种生态环境风险评价方法,通过提取土壤中的重金属有效态判断土壤重金属污染状况和评估污染区域生态风险。本文应用TCLP法提取天津市某工业园区内及周围农田土壤中的有效态Cu、Pb、Zn、Cd,采用电感耦合等离子体质谱法和原子吸收光谱法分别测定重金属全量和有效态,结合单项污染指数和内梅罗综合污染指数评价了重金属生态风险。结果表明:研究区Zn是首要污染物,主要来源于镀锌厂、金属制品厂和电镀厂,其次是Pb和Cu污染,Cd无污染;Pb、Zn可能具有同源性或伴生关系;大部分土壤处于安全水平,重金属污染率不到30%,但农田土壤出现了Zn的轻度污染。重金属全量是影响重金属有效态含量较大的因素,当Zn全量大于环境质量标准限值(300 mg/kg),Pb全量大于80mg/kg时,有效态Zn、Pb与其全量均呈正相关。因此,可以使用TCLP法将土壤重金属全量与有效态进行量化评价重金属生态风险。     

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。     

扬州江都区邵伯农田土壤环境质量及生态风险评价

选取扬州邵伯地区作为研究区,根据评价标准（GB 15618—2018）对其农田土壤环境质量及生态风险进行评价。研究区农田土壤中8种重金属元素平均含量均低于农用地污染风险筛选值,除Ni外其余7种重金属元素的平均含量均超过江苏土壤平均背景值,其中Hg含量均值为江苏土壤平均背景值的2.16倍;通过对比内梅罗指数法和综合指数法评价结果,认为综合指数法能更客观准确地反映研究区农田土壤环境质量状况,结果显示研究区农田土壤轻度污染以上样本占总样本的2.35%;研究区农田土壤属中度生态风险,综合潜在风险指数平均值为200.56,主要贡献因子是Hg。     

重庆秀山西北部农田土壤重金属生态健康风险评价

为了解矿业活动较多的重庆秀山县西北部农田土壤重金属污染状况,采集了表层土壤样品386件,分析测定As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn、Mn等9种重金属元素,采用地累积指数法、潜在生态危害指数法和健康风险评估模型,对该区土壤重金属污染程度、生态风险和健康风险进行评估。结果表明,该区农田土壤9种重金属平均值都高于重庆市土壤背景值,呈现不同程度的积累;Cd、Hg明显超出国家农用地土壤污染风险筛选值,超标率分别为75.2%和44.6%。土壤中Hg污染较严重,处于中污染或重污染状态,Mn、As、Cd总体呈轻污染,其余重金属基本无污染。生态风险评价显示,Hg、Cd为主要生态危害元素,Hg以强、很强和极强风险为主,Cd以中等风险为主。人体健康风险评价显示,儿童更易受到重金属污染威胁,重金属对成人不具有非致癌风险,对儿童具有非致癌风险,As、Cr是主要非致癌因子;成人致癌风险在可接受范围内,个别土壤样对儿童具有致癌风险,As致癌风险最大。     

中国农田土壤重金属污染防治现状与问题思考

土壤是农业可持续发展的基础。经过近40年的经济快速发展与农业高度集约化生产后,我国农田土壤污染与土壤环境质量下降问题逐渐凸显。当前,中国农田土壤重金属污染形势不容乐观,对农产品的安全生产和食品安全构成威胁。文章首先对我国农田土壤重金属污染现状与污染特点、农田重金属污染来源及修复技术研究现状等进行了总结。结果显示：(1)我国农田土壤重金属污染点位超标率相对较高,但以轻度污染为主;(2)污染土壤中主要以Cd、As、Hg、Pb和Cr这5种健康风险重金属元素为主,尤其以Cd风险最高,而以生态风险为主的Ni、Cu和Zn 3种重金属环境风险相对较小;(3)农田土壤污染分布总体表现为南方重于北方,东部重于西部;(4)农田土壤污染逐渐呈现由工业源向农业源、城郊向农村、土壤向食物链转移的发展趋势。基于文献计量方法对我国近30年来农田土壤污染防治研究的热点与趋势进行了分析。结果表明,我国农田土壤污染防治研究主要始于2000年前后,2009年后进入快速发展阶段,研究热点主要包括重金属污染监测、土壤环境环境质量评价、重金属污染土壤修复技术等,近10年来污染土壤修复技术表现为从单一修复技术向联合修复技术发展态势。此外,文章对我国农田重金属污染修复的一般程序、不同污染程度农田土壤的安全利用技术与高风险污染土壤的管控技术进行了评价,最后,对我国当前农田重金属污染防治过程中出现的问题进行了思考,同时针对我国今后农田重金属污染防治研究进行展望,提出了基于源头控制与风险管控措施相结合的农田重金属污染防治体系,以期为未来我国农田土壤重金属污染防治研究规划以及土壤重金属污染防治技术的创新提供参考与借鉴。     

小秦岭某金矿区农田土壤重金属元素污染的潜在生态危害评价

土壤重金属元素污染的潜在生态危害程度及空间分布是土壤污染防治的前提和基础。为揭示土壤中重金属元素的潜在生态危害程度,在前期土壤污染调查评价的基础上,采用Hakanson的潜在生态危害指数,以研究区西邻无工矿影响的农田土壤重金属元素含量均值作为参比值,对矿区农田土壤进行了重金属元素污染的潜在生态环境危害评价。结果表明,Hg是农田土壤中潜在生态危害最严重的元素,其次是Cd和Pb。Hg、Pb、Cd对土壤污染危害的贡献率之和达97.41%,仅Hg的贡献率就达84.37%。多个重金属元素潜在生态危害很强、极强的土壤样品占样品总数的49.62%,影响面积达74.54%。从西北向东南,土壤重金属元素潜在生态危害程度激增,这种空间分布与目前金矿选冶的布局一致。土壤重金属元素潜在生态环境危害的后果已被前期研究成果所证实。     

小秦岭某金矿区农田土壤重金属污染的潜在生态危害评价

土壤重金属元素污染的潜在生态危害程度及空间分布是土壤污染防治的前提和基础.为揭示土壤中重金属元素的潜在生态危害程度,在前期土壤污染调查评价的基础上,采用Hakanson的潜在生态危害指教,以研究区西邻无工矿影响的农田土壤重金属元素含量均值作为参比值,对矿区农田土壤进行了重金属元素污染的潜在生态环境危害评价.结果表明,Hg是农田土壤中潜在生态危害最严重的元素,其次是Cd和Pb.Hg、Pb、Cd对土壤污染危害的贡献率之和达97.41%.仅Hg的贡献率就达84.37%.多个重金属元素潜在生态危害很强、极强的土壤样品占样品总数的49.62%,影响面积达74.54%.从西北向东南,土壤重金属元素潜在生态危害程度激增,这种空间分布与目前金矿选冶的布局一致.土壤重金属元素潜在生态环境危害的后果已被前期研究成果所证实.     

赣南离子吸附型稀土矿区土壤重金属形态分布特征及生态风险评价

稀土矿的露天开采易造成土壤重金属污染等环境问题。已有研究表明赣南离子吸附型稀土矿区土壤存在以Cd、Pb为主的轻、中度重金属污染。常见环境质量评价以主要污染因子(如重金属总量)作为衡量污染程度的指标,仅能反映重金属的富集程度。为查明赣南稀土矿区土壤重金属的赋存状态、迁移能力以及生物有效性,本文在利用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定土壤重金属各形态含量的基础上,采用地累积指数法、潜在生态危害指数法及RAC风险评价法对赣南稀土矿区土壤重金属的生态风险进行评价。结果表明:(1)研究区土壤重金属主要以残渣态存在,占总量的65.5%。(2)土壤样品中Cd、Pb含量平均值分别是江西省土壤背景值的1.72倍和2.14倍;流域内位于矿山下游河流沿岸农田土壤Cd的平均值、尾矿库附近农田Pb的平均值分别是土壤背景值的2.33倍和3.06倍,22.7%样品的Cd或Pb含量超过风险筛选值,其中可交换态所占比例仅次于残渣态,分别占总量的47.1%和13.5%。(3)地累积指数与潜在生态风险评价结果表明Cd、Pb累积程度及生态风险水平较高,Co、Ni、Cu、Zn较低;RAC风险评价结果显示Cd生态风险较高,Co、Zn、Pb生态风险中等,Cu、Ni生态风险低。(4)针对矿区农田土壤的三种评价方法各有侧重,其评价结果异中有同,均表明研究区土壤Cd具有较高的污染程度和迁移活性,生态风险较高。本研究结果将为识别稀土矿周边农田土壤的潜在环境风险,提出有效的防范、应急与减缓措施提供科学依据。     

干旱区绿洲土壤共存重金属元素形态变化及生物有效性实验分析——以Cd、Zn、Ni元素为例

采用盆栽试验,初步研究了干旱区绿洲土壤—胡萝卜系统中镉、锌、镍3种重金属的形态变化特征及其生物有效性问题。结果表明:供试绿洲土壤原状土中,Cd、Zn、Ni均以稳定的残渣态形式存在,而处理土壤中重金属被钝化的量有限,Cd的存在形式主要以碳酸盐态为主,Zn、Ni则主要以铁锰氧化态为主;3种元素的活性大小依次为Cd>Ni>Zn。根据回归分析,元素Zn对胡萝卜块茎和茎叶吸收Zn量贡献最大的分别是Zn的碳酸盐结合态和铁锰氧化态;元素Ni对胡萝卜各部位吸收贡献最大的均为Ni的铁锰氧化态。     

福建龙海土壤重金属含量特征及影响因素研究

为有效预防土壤重金属生态风险,以福建龙海市表层土壤为研究对象,应用经典统计分析、随机森林等方法,研究重金属元素含量特征及其影响因素。结果表明：(1)第四纪冲洪(海)积成因水稻土中多数重金属元素含量较高;(2)燕山期中酸性岩风化形成的残坡积红壤中重金属元素活动态含量较高;(3)As、Cu、Ni形态含量与全量相关性较好,而Cd、Cr、Hg的多数形态含量与全量相关性较差;(4)除元素全量外,土壤有机质对弱有机结合态重金属(不包括Ni、Pb元素)以及离子交换态、碳酸盐结合态Cd、Zn有重要影响,阳离子交换量对各形态Ni,(Fe×Al)/Si对各形态Cu具有重要影响,而土壤成因、土壤类型对重金属形态组成的影响较小。研究表明土壤重金属形态组成及其富集区与其全量不尽一致,土壤重金属生态风险评价应考虑土壤重金属形态分布特征。     

干旱区绿洲土壤共存重金属元素形态变化及生物有效性实验分析

采用盆栽试验,初步研究了干旱区绿洲土壤—胡萝卜系统中镉、锌、镍3种重金属的形态变化特征及其生物有效性问题。结果表明：供试绿洲土壤原状土中,Cd、Zn、Ni均以稳定的残渣态形式存在,而处理土壤中重金属被钝化的量有限,Cd的存在形式主要以碳酸盐态为主,Zn、Ni则主要以铁锰氧化态为主;3种元素的活性大小依次为Cd＞Ni＞Zn。根据回归分析,元素Zn对胡萝卜块茎和茎叶吸收Zn量贡献最大的分别是Zn的碳酸盐结合态和铁锰氧化态;元素Ni对胡萝卜各部位吸收贡献最大的均为Ni的铁锰氧化态。     

Sorption and distribution of adsorbed metals in three soils of India

The mobility and bioavailability of heavy metals depends on the metal retention capacity of soil and also on the geochemical phases with which metals are associated. Laboratory batch experiments were carried out to study the sorption and distribution of Cd, Ni and Pb in 3 soils differing in their physicochemical properties from India: Oxyaquic Haplustalf (SL1), Typic Haplustalf (SL2) and Typic Haplustert (SL3). The heavy metal adsorption was studied by isotherms and the distribution coefficient (K_D) for each metal was obtained from the linear regressions of the concentration of metal remaining in equilibrium solution and the amount adsorbed. In general, the sorption capacity for all the metals decreased in the order: SL3>SL2>SL1. Among metals, the sorption capacity in all the soils decreased in the order: Pb>>Ni>Cd. Distribution of sorbed metals at various equilibrating concentrations was studied by sequential extraction. Results showed significant differences in the distribution of metals in these soils. At higher additions (such as 200 μM l⁻¹) most of the metals were extracted in their more mobile fractions, exchangeable and/or inorganic in contrast to their original partitioning in soils, where they were preferentially associated with the less mobile residual fraction. Largest percentages of metals extracted in the exchangeable fraction corresponded to those soil–metal systems with smaller K_D values, e.g. Cd, Ni and Pb in SL1 and Cd and Ni in SL2. In neutral and alkaline soils (SL2, pH=7.1, and SL3, pH=8.6) Pb was predominantly extracted from the inorganic fractions and this corresponded to higher K_D values for Pb in these soils. The predominance of metals associated with the exchangeable fraction together with low K_D values indicates higher mobility of metals retained in the acidic soil (SL1, pH=5.2) compared with the others.     

Accumulation and partitioning of heavy metals in mangrove rhizosphere sediments

A field study was conducted to clarify the effect of rhizosphere processes on the accumulation and partitioning of heavy metals (Pb, Zn, Cu, Cr, Cd and Ni) in mangrove sediments. Metals were fractionated by a sequential extraction procedure into three chemically distinct fractions: water soluble, exchangeable and carbonate bound (B1), Fe–Mn oxide bound (B2), and organic and sulfide bound (B3). Results indicate that rhizosphere processes tend to increase the metal concentrations in the rhizosphere sediments. However, plant uptake may result in the decrease of the metal concentrations in the rhizosphere sediments when the metal concentrations are relatively low in the bulk sediments. Compared with the bulk sediments, the rhizosphere sediments have low concentrations of heavy metals in the B1 and B2 fractions and high concentrations in the B3 fraction. Either an increase or decrease in the residual fraction of heavy metals in the rhizosphere sediments may appear, depending on whether the formation of the refractory metal-organic compounds or the activation of the residual fractions dominates. Results also indicate that mangrove plants absorb and store non-essential metals in the perennial tissues, thus reducing the export of non-essential metals via leaf litter transport. Mangrove plants are excellent candidates for phytostabilization of heavy metals in intertidal substrates.     

承德市富硒土壤区镉的地球化学特征及生态风险评价

硒是人体必需的生命元素,开发富硒农产品是提升人体硒摄入的安全有效途径,富硒土地资源是开发富硒农产品的基础。然而,近年来全国开展的多目标地球化学调查发现,富硒土壤中重金属元素镉通常较高,不利于富硒土地开发利用,因此,研究富硒土壤区镉的地球化学特征和生态风险状况对于富硒土地开发具有重要的指导意义。文章对承德市富硒土壤区表层土壤中主要的重金属元素镉的地球化学特征及生态风险进行评价,旨在为承德市富硒土地开发利用提供科学依据。采用“七步提取法”研究了表层土壤镉的形态特征。同时,配套分析了苹果、玉米样品中的重金属元素镉的含量,以了解其生物有效性。结果显示:承德市富硒土壤区表层土壤镉在全区均较富集,在新积土和中性粗骨土、水田中显著富集。研究区圈定了4处镉轻度污染土壤,均在表层土壤镉的高值区。表层土壤镉形态平均含量大小顺序为:水溶态 < 离子交换态 < 强有机结合态 < 腐殖酸结合态 < 铁锰氧化物结合态 < 碳酸盐结合态 < 残渣态,生态风险相对较低。表层土壤镉未对苹果和玉米样品产生影响,苹果和玉米中镉均不超标。承德市富硒土壤区表层土壤镉的生态风险较低,暂不影响承德市富硒土地开发利用。     

Characteristics of distribution and chemical speciation of heavy metals in environmental mediums around Jinchang mining city,Northwest China

Heavy metal contamination was the main environmental problem around the Jinchang Ni–Cu mine area of Gansu, Northwest China. The concentration of heavy metals (Cr, Cu, Ni, Pb, and Zn) in various environmental mediums around the Jinchang Ni–Cu mine area were analyzed using atomic absorption spectrometry (AAS). The different chemical speciation of heavy metals was extracted using BCR (European Community Bureau of Reference) sequential extraction procedure, and the concentration of chemical speciation of each heavy metal was measured by inductively coupled plasma-atomic emission spectrometry. The results showed that Cu and Ni were the most important heavy metal pollutants in various mediums including cultivated soils, dust on slagheap surfaces, tailings, and sediments in waste water drains. In the tailings and sediments, the concentrations of Ni were obviously higher than those of Cu, whereas, in the soil and dust, the concentrations of Cu were higher than those of Ni. Analysis of chemical speciation indicated that Cr and Zn were mainly in residual fraction; Cu was mainly in oxidizable fraction; Ni was mainly in reducible fraction and acid soluble fraction; and Pb was mainly in reducible fraction and residual fraction. The extent of contamination of various environmental mediums was different because the heavy metals were derived from different sources. Furthermore, the mobility of various heavy metals was different because of the different distribution of chemical speciation.     

基于可见—近红外反射光谱的典型农田重金属污染风险分类研究

对于人为因素或自然因素造成的农田土壤重金属元素污染,需要进行大面积的土壤环境质量调查和分类管控,然而传统的采样测试方法存在工作量大、代价高等问题。可见—近红外（Vis-NIR）反射光谱是一种快速低成本获取土壤理化信息的手段。为研究Vis-NIR反射光谱预测模型划分土壤重金属污染风险类别的能力,文章以典型人为污染地区（浙江温岭）和典型地质高背景地区（广西横县）的390份农田土壤为样本,测定8种重金属元素（As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn）的含量和pH值,并测定土壤Vis-NIR光谱。使用偏最小二乘（PLS）和支持向量机（SVM）算法建立回归模型,对土壤重金属含量和pH值进行预测,并基于预测值进行土壤重金属污染风险分类。结果显示,温岭土壤主要污染元素Cd和Cu的光谱模型回归预测偏差（RPD）分别为1.23和1.19,预测机制与有机质有关。横县土壤主要污染元素As和Cd的RPD分别为1.98和1.93,预测机制与铁氧化物和粘土矿物有关。地质高背景土壤重金属与铁氧化物的正相关性普遍较强,使得光谱模型对重金属含量预测准确度较高。温岭和横县土壤pH值的光谱模型RPD分别为1.76和1.68。土壤重金属污染风险光谱分类的总体 准确度分别为75.0%~100%（温岭）和80.0%~100％（横县）。将Vis-NIR光谱与遥感技术相结合,对农田土壤重金属污染风险进行快速分类总体是可行的。     

Distribution and mobility of heavy metals in paddy soils of the Kočani Field in Macedonia

Contamination of soils with heavy metals is widespread and poses a long-term risk to ecosystem health. Abandoned and active mining sites contain residues from ore-processing operations that are characterised by high concentrations of heavy metals. The distribution and mobility characteristics of heavy metals (As, Cd, Cu, Pb, and Zn) in paddy soil samples from Kočani Field (Macedonia) using ICP-EAS and a sequential extraction procedure was evaluated. The results indicate that highly elevated concentrations of As, Cd, Cu, Pb, and Zn were detected in the paddy soil sample from location VII-2 in the vicinity of Zletovo mine and Zletovska river in the western part of Kočani Field, which drains the untreated acid mine waters and mine wastes from the active Zletovo mine. The degree of contamination based on index of geoaccumulation (I _geo) from strong to weak in the paddy soils samples is Pb > As > Cd > Zn > Cu. The mobility potential of heavy metals in all paddy soil samples increases in the order As < Cu < Pb < Zn < Cd. According to the results of the anthropogenic impact on the paddy soils, a further study on the heavy metal concentrations in rice and other edible crops, the remediation process of the paddy soils and a dietary study of the local population are needed.