大型金属矿山不同环境介质中重金属元素化学形态分布特征——以甘肃金昌市和白银市为例

重金属元素在环境介质中的存在形态及各形态比例是决定其迁移性和生物可利用性的重要因素.采用BCR法连续提取过程对大型金属矿山周围土壤和水体沉积物中Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn化学形态的分析结果表明,土壤和水体沉积物中不同重金属元素化学形态分布有很大差异.总体而言,Cd以弱酸提取态为主(约占60%),Cr以残渣态为主,占90%以上,Cu以可氧化态为主(约占60%),Ni和Pb以可还原态为主,分别约占50%和60%,Zn以残渣态为主,约占45%.不同区域土壤中重金属元素各形态质量分数之和依次为厂区外围>尾矿坝旁>农田,各形态分布也与总量具有相似的变化趋势.金昌市矿山环境介质中重金属以Cu和Ni为主,白银市以Cd、Cu和Pb为主,重金属元素的生物可利用态和潜在可利用态质量分数高,平均约占各金属,总量的60%～90%,对周围环境具有很大的潜在生态危害性.     

贵阳城市土壤重金属元素形态分析

选取贵阳市62个代表性的表层土壤样品,分析了其重金属元素的含量和存在形态.结果表明,贵阳城市土壤中5种重金属元素(Cr、Cu、Pb、Zn和Cd)的含量较高,且变化较大.表层土壤中Cr、Cu、Zn主要以残渣态形式存在,Pb主要以可氧化态形式存在.Cd可还原态含量高达47.5%,残渣态含量最低,说明Cd较活泼,具有潜在的环境影响能力.     

西南重金属高背景区农田系统土壤重金属生态风险评价

西南地区是我国典型重金属高背景区,在重金属高背景区开展生态风险评价对保障粮食安全有重要意义。采集云南省重金属高背景区土壤表层(0～20 cm)样品242件,农作物及对应的根系土样品74件,分析土壤和农作物样品中8种重金属(Cd、Cr、As、Hg、Pb、Cu、Zn、Ni)含量以及土壤中重金属赋存形态。研究发现,受地质背景因素影响,Cd、Cr、Cu、Hg、Ni和Zn含量平均值均超过云南省土壤背景值,Cd、Cu和Ni含量平均值均超过农用地土壤污染风险管控标准规定的筛选值,土壤pH值多呈酸性,有机质含量较低。土壤中As、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn主要以残渣态形式存在,生物有效性低,是由地质背景引起的;Cd残渣态占比较低,生物有效组分较高,Cd元素的地累积指数分布显示,Cd受人为污染和地质背景交互叠加的影响,是研究区污染风险最高的重金属元素。Hg来源较为复杂,全量较低,污染风险较小。研究区大宗粮食作物(马铃薯和玉米)重金属含量均不超标,生物富集系数(BCF)均小于0.03,粮食作物较安全,生态风险较低。黄烟中Cd含量远远超过目前初步制定的安全限量标准,BCF为3.13,说明烟草特别能富集Cd,存在一定的生态风险。表层土壤重金属潜在生态风险指数(RI)统计结果显示,土壤重金属RI贡献降序依次为Cd(73.71)Hg(57.40)Cu(25.25)Ni(8.76)As(7.39)Cr(4.15)Pb(4.04)Zn(2.0),Cd和Hg是研究区最重要的风险元素,但均以中等生态危害为主,很强生态危害分布面积较小,研究区生态风险整体较低,风险可控。     

安徽铜陵水木冲尾矿重金属赋存状态及污染特征研究

为探讨富硫化物尾矿酸化及重金属污染特征,选择安徽铜陵水木冲尾矿库浅层(0～90 cm)剖面为研究对象,对其结构特点、矿物组成、重金属(Pb、Cd、Zn、Ni、Cr、Mn、Cu和As)含量及赋存形态进行研究。结果表明,该尾矿库浅层出现分层现象,即表层为强硬化层,向下依次为弱硬化层和松散层,且呈酸性;矿物主要以辉石、长石、云母和石膏为主,由浅及深,金属硫化物及碳酸盐型矿物特征峰呈现增强的趋势;重金属呈现两种富集类型:表层(0～30cm,As、Pb)富集和中部(40～60 cm,Cd、Cu、Mn、Ni、Zn和Cr)富集型,其中Cu、Cd、As污染较为严重。由相关性分析可知,部分金属之间存在一定的伴生性,且p H值是影响重金属迁移的重要因素之一。该尾矿重金属主要以残渣态为主,其中Pb的潜在迁移能力最强,As最弱,顺序为Pb Cd Zn Ni Cr Mn Cu As。     

太湖沉积物中重金属的地球化学形态及特征分析

用连续提取法分析了太湖沉积物5种重金属的地球化学形态,对地球化学形态的组成和地理特征进行了分析研究.重金属地球化学形态配分的共同特点是可交换态最低,残渣态最高.两种形态中Cd的可交换态最高,Cr的残渣态最高,可交换态最低.Cd的碳酸盐态较高,Cr的最低;Pb、Cd的Fe-Mn氧化态较高,Cu的偏低;Cu的有机态最高,Cd的最低;Zn的地球化学形态比例大都处于中间.地域上变化较大的元素是Cd和Cu,变化不明显的元素有Pb和Zn.化学成分中Fe2O3、MnO与重金属地球化学形态的相关性最好,TOC与Cu的形态相关系数最高.综合对比分析表明,太湖沉积物重金属的生物有效性以Cd为最高,其次为Pb.     

泉州城市表层土壤重金属的赋存形态及污染评价

本文采用改进的BCR连续提取法研究泉州市区表层土壤中17种重金属的形态分布特征,并运用地积累指数Igeo法、潜在生态危害指数法、次生相与原生相分布比值法(RSP)评价土壤中重金属元素的潜在生态危害。结果表明,Li,Ti,Fe,Sc,V,As,Sb,Sn主要以残渣态存在;Cr,Ni,Cu,Zn,Bi在可氧化态中占有大比例,但仍以残渣态为主;Pb以可还原态为主;Mn,Cd,Co在可还原态和残渣态中占有较大比例。根据地累积指数法和RSP,泉州土壤受到不同程度的Sc,Co,Ni,Cu,Cd,Sb,Pb污染;潜在生态危害指数表明泉州市城区受到轻微生态危害。     

渤海西部表层沉积物中重金属的环境地球化学特征

为探讨渤海西部在多重环境因素变化下沉积物中重金属的环境地球化学行为,分析了渤海西部44个站位表层沉积物样品中8种重金属元素含量,研究了重金属元素的分布特征、环境影响因素及其生态风险。结果表明,渤海西部表层沉积物中As、Cu、Cd、Cr、Hg、Ni、Pb、Zn的平均含量分别为117 mg/kg、255 mg/kg、014 mg/kg、689 mg/kg、0037 mg/kg、303 mg/kg、223 mg/kg、757 mg/kg;Cu、Cr、Ni、Zn含量与有机碳含量、小于63 μm细粒沉积物呈显著正相关,其在表层沉积物中的分布明显受到有机质含量和沉积物粒径的控制,而As、Hg分布没有明显受到有机质含量的影响。富集系数显示,Cr、Ni、Pb和Zn为无富集,Cu、As为轻度富集,Cd和Hg为中度富集。与多种背景值和一致性沉积物质量基准相比较,渤海西部表层沉积物Pb、Cd的含量超出背景值,而Cu、Zn、Ni、Cr、As、Hg含量也存在一定的异常,但其含量水平引发有害生物效应的可能性不大,尽管重金属元素含量偏高,但生态风险较小。     

左江流域崇左段沉积物重金属分布特征及生态风险

为揭示左江流域崇左段沉积物中重金属分布特征及其生态风险,共采集了27个表层水系沉积物样品,对其进行As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn等8种重金属元素含量和有机质(TOC、TN)的测定。结果表明:表层沉积物中重金属含量空间离散性中等,处于较低污染状态,主要为Cd重金属元素的污染,工业区附近点位出现Hg、Pb和Zn的污染;Cd和Hg表现出中等程度的潜在生态风险;Cd、As、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn金属之间及与有机质间呈极显著的正相关,来源基本相似,主要来源是交通污染以及城市生活废水排放,且有机质是影响重金属分布与富集的重要因素。Hg对各金属和有机质相关性较低,Hg的来源与其他组分不同,主要来源于农业灌溉区化肥及农药污染。     

高邮湖底泥及出入湖河口表层沉积物重金属元素分布与潜在生态风险评价

为查清高邮湖底泥及出入湖河口表层沉积物重金属分布特征,评价其潜在生态风险,以湖区及周边25个底泥和沉积物样品为载体,重点研究8种重金属元素,选用单因子污染指数法、内梅罗综合指数法、地累积指数法和潜在生态风险指数法,相似比对重金属污染等级及评价潜在生态风险。测试数据表明,8种重金属元素中,仅Hg含量（平均值）未超过里下河浅洼平原表层土壤重金属元素背景值,As含量（最大值）超过农用地土壤污染风险筛选值。Pearson相关系数矩阵表明,重金属元素Ni与Cr、Pb、Zn、Cu之间具显著同源性;单因子污染指数法与内梅罗综合指数法评价结果显示,污染指数均值排序均为As＞Cd＞Pb＞Cu＞Zn＞Ni＞Cr＞Hg,但对As、Cd评价前者为轻度污染,后者为中度污染;地累积指数Igeo显示,仅As为轻度污染,其余元素均为无污染状态。沉积物单项潜在生态风险指数排序为Cd＞Hg＞As＞Pb＞Cu＞Ni＞Cr＞Zn,仅Cd属中风险,其余元素为低风险;研究区综合潜在生态风险指数RI均值为115.7,表明全区总体生态风险属于低风险状态,重金属有沿入湖河口向湖心区富集趋势。     

石家庄污灌区表层土壤中重金属环境地球化学研究

对石家庄市污灌区上、中、下游3条剖面中的农田表层土壤重金属元素Pb、Hg、cr、Cd、As、Cu、Zn的含量、污染状况、形态等进行了调查与研究.结果发现.研究区表层土壤中的重金属(除As外)在污灌区上、中、下游均有不同程度的富集,其中Hg、Cd含量较高,下游表层土壤中重金属平均含量均高于上、中游.运用Muller的地积累指数法进行了污染评价,结果表明,以河北省土壤背景值计算,As未对研究区表层土壤造成污染,研究区上、中、下游表层土壤受到了Hg、Cd的污染,主要为轻度一中等的污染程度.研究区表层土壤中Pb、Hg、Cr、As、Cu、Zn的形态主要为残渣态,Cd的形态主要为离子交换态和碳酸盐态,Cd具有一定的生物有效性和潜在生态危害性.     

长江口海域表层沉积物重金属元素赋存形态特征

通过长江河口地区水下表层沉积物样品多种化学元素的赋存形态分析测试数据,综合分析重金属元素的赋存形态特征。研究结果显示：镉、汞、铅残渣态所占比例均小于50%,锌、砷、铬、铜、镍残渣态占比均大于50%;8个元素的残渣态与全量呈显著正相关关系。沉积环境和沉积物粒径对重金属元素赋存形态具有重要影响。沉积物的物质来源、矿物组成特征、水动力作用与沉积物粒度和物理化学条件等是长江口地区表层沉积物重金属元素赋存形态的主要控制因素。     

广东汕头市内海湾沉积物重金属环境质量调查与评价

内海湾底泥沉积物的环境质量状况与水生生物的生存和人体健康关系密切。在广东汕头市内海湾两岸23个点位采集了表层(0~20 cm)和深层(100~120 cm)底泥沉积物样品46件,对其pH值和Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu、Zn计7项重金属及K含量进行测试分析,调查底泥中这些重金属的含量特征,并参照农用地水田土壤污染风险管控标准对重金属环境污染质量进行评价。结果表明汕头内海湾底泥沉积物的pH介于7.00~8.82之间,平均值为7.83,在46件样品中41件样品的pH值大于7.5。内海湾底泥中7项重金属元素的含量均明显低于环境污染风险管制值,即对该区底泥重金属环境污染不需要管制。Cd、As、Pb、Cr这4项重金属含量均低于污染风险筛选值,其污染风险可以忽略。2件表层样品的Hg含量值高于污染风险筛选值,18件样品的Cu和Zn含量值高于污染风险筛选值,因此建议对底泥中Cu、Zn、Hg含量进行环境质量监测。K含量介于0.70%~2.59%,平均值为1.54%。基于表层底泥和深层底泥元素含量对比分析,认为该区Hg污染来源应为人为源;Cu、Zn的污染来源一部分为人为源,另一部分可能为人为源、自然源或二者的混合源。     

承德中部土壤-黄芩系统重金属生物有效性及迁移累积特征

土壤重金属含量是影响黄芩产量和质量的重要因素。选取承德市中部金沟屯和五道岭两处黄芩种植示范区为研究区,采集表层土壤样品355件,黄芩样品30件,重金属形态样品15件。在分析土壤Mn、Zn、Cu、Cr、Cd、As、Pb、Ni、Hg、V、Co、Sb和土壤有机质含量（SOM）及pH值,黄芩Zn、Cu、Cr、Co、Cd、Pb、Ni、Hg和As含量基础上,采用描述性统计、地累积指数、主成分和RDA分析、重金属生物富集系数、生物活性系数和迁移系数等方法论述了土壤-黄芩系统重金属生物有效性及迁移累积特征。结果表明:金沟屯和五道岭区土壤各重金属累积程度总体属无-中度累积水平。五道岭Cu和Hg累积程度高于金沟屯区,其它元素累积程度低于金沟屯区。五道岭区表层土壤Cr、Cu和Cd含量超标率分别为2.82%、1.69%和1.13%;金沟屯区土壤Cd、Cr和Ni,五道岭区土壤Zn和Hg含量超标率均为0.56%。五道岭区黄芩Cu元素含量高于金沟屯区,Co和Cu元素生物富集强度高于金沟屯区,其它元素含量和生物富集强度则均低于金沟屯区。土壤Cd和Hg元素生物活性系数相对最高,Ni、Zn和Pb元素次之,Cu、Cr和As生物活性系数相对较低。金沟屯区根系土具有较低的pH值和较高的SOM含量,区内黄芩根部As、Cd、Cr、Ni、Zn和Pb元素BCF平均值高于五道岭区,Cu元素富集强度低于五道岭区。土壤重金属生物有效性和黄芩重金属生物富集强度受土壤pH和SOM含量影响,其中Cd和Cu元素受SOM含量影响最为明显。     

包头市典型工业区表层土壤中重金属污染状况及其潜在生态风险研究

为了解包头市典型工业企业对其所在地土壤中重金属含量的影响及污染现状,利用相关性系数对其表层土壤中7种重金属(Cu、Zn、Pb、Cr、Cd、Mn、Ni)来源进行研究,并采用内梅罗综合污染指数法和潜在生态危害指数对其污染状况进行评价。结果表明,7种重金属含量平均值均高于内蒙古土壤背景值,其中Cd、Mn、Ni超标率已达100%,而Cu、Pb、Zn的超标率分别为97%、93%和93%,只有Cr超标率较低(53%),污染程度依次为CdPbCuNiZnMnCr,其中Pb和Cd为重度污染,Cu、Zn、Ni为中度污染,Cr、Mn为轻度污染;Cu、Zn、Cr、Mn、Ni可能同时来自工业生产和交通运输两个源,而Pb和Cd除上述来源外,燃煤烟气的排放有较大贡献。潜在生态危害依次为CdPbCuNiCrZnMn,其中Cd的潜在生态风险最大,应予以高度重视,其他金属的风险均为轻微。     

Comparison of arsenic and heavy metals contamination between existing wetlands and wetlands created by river diversion in the Yellow River estuary,China

Samples were collected at 71 sites in the Yellow River Delta Natural Reserve in December 2010 to represent soil conditions before and after the Yellow River (YR) diversion. The As, Cd, Cu, Pb, Zn, and Ni concentrations were measured to determine metal contamination levels. Results suggest that Cd concentrations were significantly higher after the YR diversion than before. The As, Cd, Cr, Cu, Ni, Pb, and Zn soil contamination indices did not exceed contamination levels, although the heavy metal content increased after the YR diversion. The mean concentrations of these heavy metals were lower than the Class I criteria. Correlation analysis shows significant correlations between As and Cr, Cu, Ni, Pb, and Zn concentrations both before and after the YR diversion. However, no significant correlations were observed between heavy metal concentration and pH before the diversion, and no heavy metal concentration was correlated with salinity. The principal component analysis indicates that these trace elements, including As, were closely correlated with each other and therefore likely originated from shared pollution sources before the diversion. These results are useful for assessing the heavy metal contamination and proposing feasible suggestions to improve soil quality.     

内江市双桥乡土壤重金属含量及风险评价

以四川省内江市双桥乡为研究区域,调查分析各类土壤中重金属（Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、As、Hg、Ni）含量情况。采用单因子污染指数、内梅罗综合污染指数和富集因子评价方法,对土壤重金属污染状况进行评价。研究结果表明,该地区Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn元素平均含量高于成都经济区、四川省、中国土壤背景值,有一定程度的Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn富集,Hg元素有个别样点含量偏高,并且单因子重金属的污染程度依次为：Cd〉Ni〉Zn〉Cu〉Cr〉Pb〉As〉Hg,Cd在绝大部份区域存在轻微污染,由内梅罗污染指数和富集因子评价得出区域综合污染程度为轻度。     

锦州市土壤重金属污染特征及生态风险评价

以锦州市为研究区,分析8种土壤重金属As、Cd、Hg、Cr、Cu、Pb、Zn、Ni的污染特征,采用单因子污染指数法、地累积指数法、内梅罗综合指数法和Hakanson潜在生态风险指数法确定锦州市土壤重金属污染程度,评价土壤重金属潜在生态风险.结果表明,锦州市土壤重金属Cd和Cr含量高于全国土壤及辽宁省土壤背景值,Cu、Hg、Ni和Pb含量高于辽宁省土壤背景值.采用单因子污染指数评价,Cd为中度污染,Hg、Pb、Cr、Ni和Cu为轻度污染.经地累积指数法评价,Cd为轻中度污染,其他重金属为无污染.内梅罗综合污染指数平均值为2.25,为中度污染等级.研究区综合潜在风险指数平均值为157.34,处于中等生态风险,造成局部地区土壤潜在生态风险较高的重金属为Cd和Hg.     

Multivariate statistical techniques for evaluating and identifying the environmental significance of heavy metal contamination in sediments of the Yangtze River, China

The concentrations of heavy metals (Cr, Co, Ni, Cu, Zn, Pb, Cd, As, Hg, and Fe) in sediments of the Yangtze River, China, were investigated to evaluate levels of contamination and their potential sources. The lowest heavy metal concentrations were found in the source regions of the river basin. Relatively high concentrations of metals, except Cr, were found in the Sichuan Basin, and the highest concentrations were in the Xiangjiang and Shun’anhe rivers. All concentrations, except Ni, were higher than global averages. Principal component analysis and hierarchical cluster analysis showed that Zn, Pb, As, Hg, and Cd were derived mainly from the exploitation of various multi-metal minerals, industrial wastewater, and domestic sewage. Cu, Co, and Fe were derived mainly from natural weathering (erosion). Cr and Ni were derived mainly from agricultural activities, municipal and industrial wastewater. Sediment pollution was assessed using the geoaccumulation index (I _geo) and enrichment factor (EF). Among the ten heavy metals assessed, Cd and Pb had the highest I _geo values, followed by Cu, As, Zn, and Hg. The I _geo values of Fe, Cr, Co, and Ni were <0 in all sediments. EF provided similar information to I _geo: no enrichment was found for Cr, Co, and Ni. Cu, Zn, As, and Hg were relatively enriched at some sites while Cd and Pb showed significant enrichment.