不同耕作方式对路旁土壤重金属分布的影响——以黄淮平原国道310开封段为例

在G310开封段的杜良和杏花营分别布设采样断面,共采集320个样品。用ICP-MS测定土壤Pb、Cu、Zn、Cd、Cr和Ni含量,用泛克里格插值法分析路旁土壤重金属含量空间分布特征。结果表明,不同耕作方式对路旁土壤重金属含量空间分布影响很大。水旱轮作农田在淹水期间,由于水分的流动性以及土壤Eh下降等原因,加速了重金属的迁移,其分布无明显规律性。旱旱轮作农田的土壤重金属含量呈现出与道路平行的带状分布,其中土壤Cr和Cu含量随着距路基距离增加而递减;土壤Pb、Ni、Zn和Cd含量随着距路基距离增加而先增大然后减小,峰值含量出现在距路基30~50 m间。     

路域农田大型土壤动物对公路运营过程重金属累积的响应

高速公路运营过程汽车尾气中的重金属长期在周围环境累积,使得周围环境处在不稳定的状态,影响路域农田土壤动物群落特征。本文垂直距离京哈高速公路德惠段南侧和北侧5 m、20 m、100 m、200 m和1600 m的玉米田依次划分了5条取样带。5月、8月和10月不同季节进行采集样品。测定了不同样带土壤重金属Ni、Cu、Zn、Cd、Hg和Pb含量,手捡法收集不同样带大型土壤动物。探究了大型土壤动物群落组成,结构对公路运营过程重金属累积的响应。结果表明：① 不同季节样带随着与高速公路距离增加,土壤综合污染指数逐渐减小,公路两侧5 m、20 m和100 m样带土壤动物个体数逐渐增加;② 公路运营过程中的重金属受气候因素和微地形因素影响,对大型土壤动物影响具有季节差异;③ 公路运营过程中的重金属Hg和Ni主要影响公路两侧不同样带大型土壤动物群落结构。     

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。     

粤港澳大湾区某新设水源保护区土壤重金属污染与生态风险评价

为了解某新设水源保护区土壤重金属污染状况,采集了32个表层土壤样品,测定了镉、砷、锌、铅、铜、汞、镍、铬8种重金属的含量,采用地质累积指数法和潜在生态风险指数法评估了土壤重金属污染程度和潜在生态风险。结果表明:研究区镉存在土壤污染风险,其余7种重金属达标。8种重金属平均含量高于广东省土壤背景值,镉处于轻度～极强度污染状态,其余7种重金属处于中等污染状态。镉生态危害极强,汞生态危害很强,其余6种重金属处于低生态风险等级。镉、汞生态风险高,需加以控制。     

农田、退耕还湿地、天然草本沼泽土壤重金属和农药的分布及潜在生态风险评价——以抚远市乌苏镇东兴村为例

为了解三江平原农田、退耕还湿地、天然草本沼泽土壤中重金属含量和农药残留状况,以黑龙江省抚远市乌苏镇东兴村为研究区,采集农田、退耕还湿地和天然草本沼泽土壤样品,分析了这些土壤中重金属含量和农药残留量;采用潜在生态风险指数法和风险商值法,分别评价了土壤中的重金属潜在生态风险水平和农药残留潜在生态风险水平。研究结果表明,研究区土壤中As、Cd、Cr、Ni和Cu的平均含量都低于国家土壤环境质量二级标准(GB15618—1995);农田土壤中的As、Cd、Cr、Cu和Ni平均质量比分别为12.4 mg/kg、0.24 mg/kg、97.06mg/kg、24.08 mg/kg和36.46 mg/kg,退耕还湿地土壤中的Cr和Ni平均质量比为95.13 mg/kg和31.43 mg/kg。农田、退耕还湿地和天然草本沼泽土壤中的滴滴涕残留以4.4'—滴滴伊为主,其4.4'—滴滴伊平均残留质量比分别为6.13 ng/g、6.80 ng/g和4.47 ng/g;农田土壤中检测出阿特拉津平均残留质量比达到了79.32 ng/g;农田土壤中的Cd含量达到了中等潜在生态风险水平;农田、退耕还湿地和天然草本沼泽土壤中5种重金属综合潜在生态风险处于轻度潜在生态风险水平;农田土壤中残留的阿特拉津的污染风险商大于1,说明阿特拉津残留可能有潜在的生态风险。     

大庆市建成区土壤重金属潜在生态危害和健康风险评价

根据大庆市城市功能区划,以表层土壤为研究对象,通过308个样品的采集、测定、分析,采用Hakanson潜在生态风险危害指数法评价土壤重金属元素的潜在生态危害程度。结果表明,表层土壤重金属污染程度较低,潜在生态危害风险较小,汞(Hg)和镉(Cd)是主要的潜在生态危害元素。汞的生态危害风险相对较大,有11.9%的样品处于较重及以上风险级别,镉的生态危害级别虽然较低,但中等危害级别分布范围较广。分别用致癌风险和非致癌风险模型进行了土壤重金属镉和汞对人体健康的风险评价,两种元素的风险指数均处于安全值范围内,不会对当地居民的健康构成风险。     

衡水湖岸带重金属潜在生态风险评价及其对道路径流污染物的截留效应

湿地岸带对地表径流污染物具有显著的截留作用。为探讨湿地岸带对道路径流污染物的截留效应以及湿地岸带的潜在生态风险,测定衡水湖四周道路降尘和岸带土壤的重金属含量,并采用多种指数对岸带的潜在生态风险进行评价。结果表明:道路降尘和岸带土壤重金属含量均低于农用地土壤污染风险值。结合单因子指数、内梅罗指数和地质累积指数可知,衡水湖四周道路存在轻微的铅、镉和锌污染,岸带在靠近道路排水渠的表层土壤存在轻微的镉和锌污染。道路和岸带的潜在生态风险指数均小于150,表明衡水湖道路降尘和岸带重金属的潜在生态风险为轻微。岸带表层土壤的铅、镉、锌和铁含量由公路至水面表现出较明显的下降趋势,下层土壤的镉、锌含量显著低于表层土壤,表明岸带在水平方向和垂直方向对重金属都具有较好的截留效应。     

包头市街道灰尘重金属空间分布及生态风险

采集包头市街道灰尘样品,利用X-Ray荧光光谱仪测定样品中Co、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb、Zn和V的含量,采用ArcGIS空间分析技术研究街道灰尘重金属的空间分布规律,运用地累积指数法和潜在生态风险指数法,评价包头市街道灰尘重金属的污染程度及生态风险。结果表明:包头市街道灰尘中除Ni外,其他重金属元素的平均含量均高于其区域土壤背景值。街道灰尘中Co、Cr、Pb的含量是区域土壤背景值的4.0～10.7、1.8～5.8和1.5～8.7倍。灰尘中重金属元素含量的空间差异较大,Co和Cr的高值区主要分布在工业企业附近;Cu、Zn和Pb的高值区主要分布在交通流量较大的商业中心和家居建材城附近。灰尘中各重金属的污染水平依次为CoCrPbZnCuVMnNi。Co处于中等潜在生态风险,而其他重金属均处于低潜在生态风险。灰尘中重金属总的潜在生态风险属于中等。     

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。     

咸阳市区街道灰尘重金属污染及评价

城市街道灰尘是反映城市环境污染状况的重要指标之一。以咸阳市区为研究地点,在咸阳市交通十字路口采集街道灰尘样品,采用原子吸收光谱仪测定街道灰尘中的Pb、Cd、Cu含量,研究咸阳市街道灰尘重金属的污染含量水平和空间分布特征。采用潜在生态危害指数法对样品中重金属的潜在生态危害进行了评价。结果表明:咸阳市街道灰尘重金属大多数地方超过了陕西省土壤背景值,Cu污染浓度多处于1~5.8倍背景值水平;Cd大多处于0~1.7倍背景值水平;Pb大部分处在0~2.6倍背景值水平。就单个重金属潜在生态危害系数平均值来看,街道灰尘的潜在生态危害最大的是Cd,Cu的生态危害次之,生态危害最低的是Pb。总体来讲,咸阳市街道灰尘的生态危害水平属于轻生态危害。     

昆明市街道灰尘重金属污染及潜在生态风险评价

利用X-Ray荧光光谱仪对昆明市街道灰尘的Cu、Zn、Pb、As、Cr和Ni等元素进行了分析,讨论了街道灰尘中重金属含量的水平和空间分布特征;采用潜在生态危害指数法对灰尘中重金属的潜在生态风险进行了评价。结果表明:昆明市街道灰尘中重金属Cu、Zn、Pb、As、Cr和Ni的平均含量分别为166.6、316.53、97.49、20.56、79.41和21.45 mg/kg,与全国土壤背景值相比有较大积累,其中Cu、Zn、Pb和As都达到相对富集类,污染程度较重;重金属元素在旱季有明显积累趋势,雨季相对降低;重金属在工业区含量最高,其次为交通区,其中内城重金属污染源主要来自于汽车交通污染,外城来源于工业污染。灰尘中重金属潜在生态风险处于轻微生态危害水平,且潜在生态风险系数大小顺序为Cu>Zn>As>Pb>Cr>Ni,其中Cu是最主要的生态风险因子。     

湛江观海长廊红树林土壤-植物体系重金属富集与迁移规律

选取湛江市霞山区观海长廊红树林湿地为研究区域,运用电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）测定红树林表层土壤及红树植物根、枝、叶中重金属（铜Cu、锌Zn、铅Pb、镉Cd、铬Cr、镍Ni、砷As）的质量分数;运用Hakanson潜在生态风险指数评估红树林土壤的重金属污染风险水平,结合相关性分析和聚类分析探讨重金属的影响因素及来源;应用生物富集系数（BCF）、转运系数（TF）分析重金属在土壤-植物中的富集和迁移能力。结果表明：1）研究区表层土壤7种重金属分布规律为Zn（57.48 mg/kg）>Cr（29.31 mg/kg）>Pb（19.23 mg/kg）>Cu（16.62 mg/kg）>Ni（8.18 mg/kg）>As（6.00 mg/kg）>Cd（0.20 mg/kg）。7种元素平均质量分数均未超过《土壤环境质量标准-农用地土壤风险管控标准》（GB15618-2018）（pH≤5.5）风险筛选值;Cu、Zn、Cd和As平均质量分数分别为广东省土壤背景值的2.08、2.74、6.75和1.11倍。2）重金属中Cd的潜在生态风险系数最高,潜在生态风险程度为很强,其余元素潜在生态风险程度为轻微。研究区土壤重金属的潜在生态风险程度为中等。重金属与有机质、黏土、粉砂呈正相关关系,与pH、砂呈负相关关系。3）Zn、Cr和Cu在红树植物体内质量分数较高,Pb、Ni和As次之,Cd质量分数最低。除无瓣海桑Zn的根-叶转运系数＞1外,重金属在桐花树、木榄和无瓣海桑中的生物富集系数和转运系数均＜1,说明桐花树、木榄和无瓣海桑对重金属的富集和转运能力不强,大部分有毒元素主要积累在根部,降低了有毒重金属通过食物链传递的风险。     

Kinetics of Cd Release from Some Contaminated Calcareous Soils

Contamination of soils with heavy metals may pose long-term risk to groundwater quality leading to health implications. Bioavailability of heavy metals, like cadmium (Cd) is strongly affected by sorption and desorption processes. The release of heavy metals from contaminated soils is a major contamination risks to natural waters. The release of Cd from contaminated soils is strongly influenced by its mobility and bioavailability. In this study, the kinetics of Cd desorption from ten samples of contaminated calcareous soils, with widely varying physicochemical properties, were studied using 0.01 M EDTA extraction. The median percentage of Cd released was about 27.7% of the total extractable Cd in the soils. The release of Cd was characterized by an initial fast release rate (of labile fractions) followed by a slower release rate (of less labile fractions) and a model of two first-order reactions adequately describes the observed release of Cd from the studied soil samples. There was positive correlation between the amount of Cd released at first phase of release and Cd in exchangeable fraction, indicating that this fraction of Cd is the main fraction controlling the Cd in the kinetic experiments. There was strongly negative correlation between the amount of Cd released at first and second phases of release and residual fraction, suggesting that this fraction did not contribute in Cd release in the kinetic experiments. The results can be used to provide information for evaluation of Cd potential toxicity and ecological risk from contaminated calcareous soils.     

西溪湿地土壤重金属分布特征及其生态风险评价

测试和研究了杭州西溪湿地土壤中铜(Cu)、锌(Zn)、铅(Pb)、镉(Cd)、汞(Hg)、砷(As)和铬(Cr)的含量与分布特征,采用内梅罗综合污染指数和Hakanson潜在生态危害指数法对湿地土壤重金属污染环境质量和潜在生态风险进行了评价。结果表明,西溪湿地土壤表层7种重金属平均含量的质量比分别为36.8 mg/kg(Cu)、91.5 mg/kg(Zn)、39.2 mg/kg(Pb)、0.23 mg/kg(Cd)、0.19 mg/kg(Hg)、6.3 mg/kg(As)和64.9 mg/kg(Cr)。由于受各种人为作用的影响,与浙江省土壤背景值相比,Cu、Pb、Cd和Zn在湿地土壤中的积累较大,有3个采样点[菜地、芦苇(Phram ites austrlis)滩地和靠马路的居民区]土壤中的Cd含量超过《土壤环境质量标准》(GB15618-1995)标准值的二级标准(pH<6.5)。湿地土壤重金属污染环境质量和生态风险评价结果显示,内梅罗综合污染指数平均值为1.73,多种重金属潜在生态风险指数平均值为114.6,说明总体上西溪湿地土壤重金属污染及其潜在生态风险为轻微级。最后,讨论了西溪湿地公园土壤重金属的可能来源,对比了重金属污染评价中不同评价标准和评价方法的差异性。     

青海湖流域沙柳河下游沉积物中重金属污染风险评价

对青海湖流域沙柳河下游沉积物中As、Cd、Pb、V、Cr、Mn、Ni、Cu和Zn 9种重金属元素的含量进行了分析测定,采用污染系数、富集系数、地累积指数和潜在生态危害指数评估了其污染程度。结果表明：无论在横向还是纵向上,重金属元素含量均低于青海湖土壤背景值;重金属元素污染系数和富集系数均小于2,且大多数样品的值低于1（高于1者多为Cd、Cu、Ni、Zn,且具高值）;地累积指数均为负值（除QB-19中Cd和Cu分别为0.10和0.02）;潜在生态风险因子大多低于30,潜在生态危害指数大多低于70。沙柳河下游沉积物尚未出现重金属污染,具有低的生态风险,但该流域重金属的人为排放确实存在（主要是Cd、Cu、Ni、Zn等）,而且在近代排放更为显著。     

长春市土壤重金属污染特征及其潜在生态风险评价

以长春市区土壤为对象,研究土壤中重金属污染的特征,并采用Hakanson提出的潜在生态危害指数法对土壤中重金属的潜在生态危害进行了评价。结果表明,长春市区土壤重金属污染较重,尤其是铅和镍。污染源的空间差异性引起不同功能区土壤中重金属元素的含量不同。长春市土壤达到轻微生态危害,且铅、铜和锌对土壤生态危害达到轻微生态危害;不同功能区达到生态危害程度的顺序依次是公园>郊区耕地>工业区>住宅区>开发区。     

高位虾池底质重金属富集特性及污染、生态风险评价

为研究高位虾池养殖导致的环境影响,用电感耦合等离子体质谱仪ICP-MS（Agilent7700x型）对海口市东营镇3种类型养殖虾池及其外围沟渠底质中的Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd和Pb质量分数进行检测,用Vario TOC对底质中的TN（总氮）和TOC（有机碳）质量分数进行检测,并对所检测的数值采用单因子污染指数、地积累指数和综合潜在生态风险指数等方法进行分析及评价。结果表明：1）未清洗的虾池底质重金属质量分数呈现L1层向L4层明显递增的规律;2）虾池L1层底质中Cd呈现明显的累积（污染）现象,其质量分数是海南省土壤背景值5.47~35.18倍;3）地积累指数（I_{\mathrm{g}\mathrm{e}\mathrm{o}}）的评价表明,各样地底质中均有2种及以上重金属达到轻度—中等及以上污染程度;4）综合潜在生态风险指数（RI）结果表明,底质RI范围值为176.97~1 090.87,各样地综合潜在生态风险程度均达到中等及以上生态风险,其中Cd是主要的贡献因子;5）Pearson相关分析显示,虾池底质中的饵料残留物及对虾排泄物所含的Cr、Ni、Cu、As、Cd、TOC相互之间具有极显著相关性,相关系数高达0.9以上,表明农户所使用的饵料不同程度地含有以上重金属,同时有机碳是影响底质中重金属富集的重要因素。     

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.