北京某金矿区土壤重金属污染特征及风险评价

使用网格布点法采集144个浅层土壤样品,分析测定As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn共8种重金属元素的含量.通过多元统计方法、土壤重金属含量空间分布及极值点分析,揭示了金矿地区土壤污染特征及污染风险.结果显示,区内浅层土壤重金属含量超过该地区背景值较高的元素为Pb、As、Cd,与背景值接近的元素为Cr与Ni.重金属污染风险较高的区域集中分布在金矿开采区、尾矿库、选矿厂及其下游约1.5 km范围内,主要污染元素为As、Cd、Pb、Cu、Zn,基本不存在Cr、Ni、Hg污染.相关性与主成分分析结果显示,矿山开采及冶炼是土壤重金属污染的主要来源.污染物的主要迁移途径为金矿开采区、尾矿库及选矿厂的废渣和尾矿析出的重金属通过废渣及尾矿堆的孔隙下渗进入底垫土壤,通过地表径流进入下游土壤中.     

北京某金矿区土壤重金属污染特征及风险评价

使用网格布点法采集144个浅层土壤样品,分析测定As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn共8种重金属元素的含量.通过多元统计方法、土壤重金属含量空间分布及极值点分析,揭示了金矿地区土壤污染特征及污染风险.结果显示,区内浅层土壤重金属含量超过该地区背景值较高的元素为Pb、As、Cd,与背景值接近的元素为Cr与Ni.重金属污染风险较高的区域集中分布在金矿开采区、尾矿库、选矿厂及其下游约1.5 km范围内,主要污染元素为As、Cd、Pb、Cu、Zn,基本不存在Cr、Ni、Hg污染.相关性与主成分分析结果显示,矿山开采及冶炼是土壤重金属污染的主要来源.污染物的主要迁移途径为金矿开采区、尾矿库及选矿厂的废渣和尾矿析出的重金属通过废渣及尾矿堆的孔隙下渗进入底垫土壤,通过地表径流进入下游土壤中.     

云南省者竜—嘎洒地区Cr、Ni地球化学特征及土壤污染风险防控建议

依据云南省者竜—嘎洒地区土地质量地球化学调查数据,研究了表层土壤中Cr、Ni地球化学特征及主要影响因素,分析了农产品Cr、Ni含量特征。结果表明,研究区表层土壤中Cr、Ni含量受控于地质背景,光山—和平丫口岩体(σ)发育的土壤中Cr、Ni含量明显高于其他地层发育的土壤;不同类型土壤中Cr、Ni含量差异较大,且土地利用方式也会对土壤中Cr、Ni含量产生一定影响;研究区玉米、柑橘、茶叶、甘蔗、香蕉、核桃等农产品Cr、Ni含量均未超标,仅11件水稻Cr含量超过国家标准,占水稻样品总数的11.3%,区内农产品安全性总体较好;区内农用地(水田、旱地、园地、草地)面积为554.73km²,其中无风险(含量低于筛选值)面积为408.61km²,占比为73.66%,风险可控(含量在筛选值与管制值之间)面积为112.96km²,占比为20.36%,风险较高(含量>管制值)面积为33.16km²,占比为5.98%,土壤环境质量总体较好。针对部分土壤存在Cr、Ni污染风险问题,从水土保持、施肥方式、水旱轮作等角度提出了污染防控措施建议。     

承德市土壤重金属空间结构与分布特征

基于地统计学和GIS相结合的方法,对承德全域表层土壤重金属As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn、微量元素Se正态分布特征、主导分布趋势及相互作用规律进行了分析,确定了不同元素最适宜的地统计插值模型并厘定出其空间分布规律。结果表明:As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn的质量含量平均值分别为8.28,0.200,60.85,24.37,0.034,27.76,26.65,77.10 mg/kg,Cd、Cu、Hg和Pb变异系数分别为385%、143%、350%、118%,分异性强。Zn含量均值受土壤类型影响显著,Cr、Cu、Ni含量均值则受土地利用类型影响显著。经过不同趋势阶数元素插值误差的综合对比,确定As、Cr、Pb、Zn、Ni、Se适宜选择无趋势参数,Hg和Cu适宜选择一阶趋势参数,而Cd适宜选择二阶趋势参数。As的理论模型为指数模型,主要受到结构性因素的影响;Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn、Se的理论模型为线性模型,主要受到随机性因素的影响。通过普通克里格插值图可见区内9种元素具有北低南高的特点,中部地区形成了一条较宽的Pb高值带,与Cd相似。按照含量分布特点,土壤中Cr和Ni、Cu和Hg、Zn和Pb、Se和Cd之间的高值空间展布区具有相似性且来源相同,仅As具有个性,分析结果与传统统计学结果数据保持部分一致性。     

北京市密云区农业土壤重金属元素地球化学特征及生态风险评价

在北京市密云区西南部农业区系统地采集了1 065件表层土壤样品,对其中Ni、V、Cr、As、Cd、Pb、Zn、Hg 8种重金属元素的含量开展了测试分析。采用多元统计分析法及空间分析法,阐明了这些重金属元素的地球平均化学分布特征,并探讨了其可能的主要来源。结果表明,8种重金属元素主要分为3类：第一类为Ni、V、Cr、As,其含量低于北京地区背景值,其分布主要受成土母质等自然因素的影响;第二类为Cd、Pb、Zn,其平均含量高于背景值,且居民区含量最高。除继承成土母质外,此类元素的分布特征受人为活动影响较大,其中Cd受人为活动影响的程度明显高于Pb和Zn;第三类为Hg,推断大气沉降为影响Hg分布的主要因素。主要采用Hakanson法评价了土壤中重金属的生态风险,结果表明该地区潜在生态危害指数较低。     

青岛城区土壤重金属环境地球化学研究

为研究青岛城区土壤的环境地球化学特征,对青岛市南区、市北区、四方区、李沧区、崂山区5区进行了广泛的土壤地质调查。在每1km2一个样品的取样密度下取得表层土样(0～10cm深度)319个,经前期处理后,利用多种仪器如X射线荧光光谱(XRF)、等离子体发射光谱(ICP-OES)和等离子体质谱(ICP-MS)等分析测得所有样品的72种元素的含量,本文探讨了重金属元素Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn及类金属元素As的含量分布。结果表明,人类活动导致表层土壤中元素Cd、Cu、Pb和Zn含量的增加,而元素As、Cr和Ni主要是地质起源,但也会受到人类活动的影响。其中Zn的含量值变化较大,Zn元素含量值增高的地区是工业、交通密集处等人类活动频繁的地区。     

中国西南典型地质背景区土壤重金属分布及生态风险特征

中国西南有22.3%的耕地重金属含量超标,区内广泛分布的峨眉山玄武岩和碳酸盐岩被认为是土壤中重金属的主要母质来源。目前,中国西南地区,尤其是峨眉山玄武岩分布区土壤重金属生态风险的研究程度仍有待提升,不同地质背景区(成土母岩)土壤中重金属含量、空间分布与生态风险缺乏对比。本文选择四川省典型地质背景区采集土壤样品,采用原子荧光光谱法、电感耦合等离子体质谱/发射光谱等方法测定重金属元素(As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn)含量和pH数据,结合地累积指数法和潜在生态风险指数法,研究了重金属元素的含量、空间分布特征和土壤重金属生态风险。结果表明:(1)玄武岩区土壤中Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Zn的含量高于碳酸盐岩区,也高于四川和全国背景值。各元素含量分别为四川背景值的3.25、1.08、5.08、1.72、1.55、1.63倍和全国背景值的2.60、1.40、6.87、1.47、1.87、1.91倍;(2)As、Cr、Pb的高含量区域与碳酸盐岩分布区对应,Cd、Cu、Hg、Ni、Zn的高含量区域与峨眉山玄武岩的空间分布对应;(3)地累积指数表明玄武岩分布区土壤中Cd、Cu、Ni、Zn污染程度高于碳酸盐岩区;(4)研究区内生态危害程度较高的元素为Cd、Cu和Hg;其在玄武岩分布区"强生态危害"及以上的比例比碳酸盐岩区分别高出22.4%、1.15%和26.0%。本研究揭示:(1)研究区内土壤中重金属元素的含量、分布及生态风险与地质背景密切相关;(2)产生这一规律的原因在于母岩中元素含量的差异、成土过程中元素的地球化学行为及元素次生富集等因素综合作用的结果;(3)研究区土壤酸碱度偏低(pH平均值为5.5),需预防土壤进一步酸化引起的重金属活化风险。     

吉林中部黑土区重金属元素生态地球化学特征

基于吉林省中部黑土区地球化学调查数据,分析统计As、Cd、Cr、Cu、Ni、Zn 6种可造成重金属污染的元素在土壤--作物系统中的生态地球化学特征。通过吉林省部分地区土壤样品与玉米籽实样品采样,采用元素有效系数与元素累积系数的方法,计算出采样点的土壤重金属元素全量、有效量和玉米籽实含量特征,从而研究重金属元素生态地球化学特征。结果表明:(1)研究区土壤重金属元素全量虽然较吉林省土壤元素背景值增加明显,但土壤与玉米籽实均未达到污染状态。(2)重金属元素有效系数均值由小到大依次为As Cr Zn Cu Ni Cd,在研究区的空间分布差异性较大;玉米籽实积累系数均值由小到大依次为Cr As Ni Cd Cu Zn,在的空间分布差异性相对较小。(3)吉林省中部黑土区的玉米籽实重金属元素积累程度均较低,在未发生土壤重金属元素污染的清洁土壤中,Cu与Zn对于玉米植株来说,属于必需营养元素范畴;重金属元素中Cd的有效系数大,作物可食部分积累程度较高,应注意其预防与治理工作; As与Cr的有效系数较小,可能是导致其在玉米籽实中积累程度较低的主要影响因素之一; Ni在土壤中有效态转化程度较高,玉米籽实Ni吸收量相对较低。(4)多数重金属元素在玉米籽实中的累积程度与其在土壤中的有效系数呈正相关关系。     

基于土壤重金属污染风险管控的土壤质量评价:以某县级市为例

近年来农用地土壤质量受重金属污染影响进而导致农产品受到威胁的问题愈发严重,然而关于土壤质量评价的研究很少考虑土壤污染状况,忽略了土壤污染风险对土壤质量的影响。本文以某典型制造业县级市为例,在以土壤理化性质为主要指标的土壤肥力状况评价基础上,对研究区土壤重金属进行污染风险管控类型划分。通过建立分段函数将土壤污染风险管控类型划分结果引入土壤质量评价体系,对农用地土壤质量进行评价。结果表明：研究区土壤理化指标的变异系数从大到小为速效磷(AP)含量>土壤电导率(SEC)>全磷(TP)含量>土壤有机碳(SOC)含量>阳离子交换量(CEC)>全氮(TN)含量>pH。土壤肥力状况随地势降低和河流增加呈现升高的趋势,高肥力区主要分布在平原区西北部和平原区东北部,低肥力区主要分布在东南部丘陵山区和西部低洼区,肥力过渡区环绕低肥力区分布。农用地土壤污染风险管控类型的划分结果表明,Cd、Hg、As、Pb、Cr、Ni、Cu和Zn 8种重金属中至少有88.89%的Cd样点和98.61%的Cr样点属于优先保护类,11.11%的Cd样点、1.39%的Cr样点属于安全利用类,该区重金属污染以Cd为主。土壤质量评价结果表明,土壤质量总体分布与土壤肥力状况分布规律类似,但由于受土壤污染风险的影响,研究区西南部低质量土壤范围向东扩张,东南部低质量土壤分布范围更小,更密集化。上述研究结果说明,引入土壤污染风险管控类型划分结果一般会对土壤肥力状况作减幅修正,并在一定程度上改变原土壤肥力状况的空间分布格局。     

某矿区土壤重金属分布特征及来源解析

为探究赣南某矿区土壤重金属污染状况及来源,以该矿区内40个土壤样品为研究对象,分析了土壤中Cu、Pb、Zn、Cr、Ni、Cd、As和Hg等8种重金属元素的含量,并采用频率直方图、相关性分析、主成分分析等多种统计方法探究了土壤重金属含量的分布特征及来源。研究结果表明:(1)研究区8种重金属中有7种不同程度地超过了江西省土壤重金属元素背景值;(2)Pb、Zn、As和Hg的含量接近正态分布,而Cu、Cr、Ni和Cd的含量则呈现出右偏分布的趋势,这可能与研究区矿山开采活动及土地利用类型等因素有关;(3)矿区土壤重金属相关性分析表明,Cu、Cr、Ni的同源性较高,可能具有相同的污染源,而Pb、Zn、Cd等元素与Cu、Cr、Ni相比,其来源可能存在一定的差异;(4)主成分分析结果显示,矿区内土壤中8种重金属元素含量可以由2个主成分来解释,所代表的实际意义按贡献率排序分别是成土母质和人为采矿活动;(5)矿区内土壤重金属污染物主要为Pb、Zn、Cd,人为采矿活动是这三种重金属污染的主要来源。     

Characterization of heavy metal pollution in the paddy soils of Xiangyin County, Dongting lake drainage basin, central south China

The heavy metal accumulation in soils caused by industrialization has attracted broad attention. To evaluate the soil environmental quality of Xiangyin County, an important food production base in China, 99 top paddy soil samples were analyzed for total concentrations of As, Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Zn and Pb. Kriging interpolation was used to determine the spatial distribution of the metals. The assessment of soil environmental quality was performed according to pollution index methods. As the results showed, except for Cu, Cr and Ni, the mean concentrations of Zn, Pb, Cd, As and Hg in soils were elevated to different extents when compared with the background values. Moreover, except for Cd, contents of seven other elements in most soil samples were below the Class II criteria for Chinese environmental quality standards, which established the maximum allowable concentration of heavy metal in the farmland. Therefore, the soils were believed to be polluted mainly by Cd. All of the elements showed a similar spatial distribution pattern with low contents in the east upland area, and high contents in the middle by the west area, located close to Dongting lake. The long-term practice of using the Xiangjiang river as irrigation water was believed to be the main reason resulting in the enrichment of heavy metals in soils around Dongting lake. In addition, the evaluation results showed that about 45.8, 51.1 and 3.1?% of the study area were classified as slightly, moderately and seriously polluted with Cd, respectively. As for the other seven elements, soil environmental quality was fairly well because of their grades belonging to clean or excellent. By integration of the assessment results for individual elements, it was found that about 3.8?% of the study area was clean, 82.2?% was slightly polluted and 14.1?% was moderately polluted. On the whole, most of the study area was at safe and guarded level. However, appropriate measures still should be adopted to control the levels of heavy metals in agricultural soils. The findings obtained in this study were useful for establishing policies for protecting the local soil environments and guaranteeing the food quality as well as the people??s health.     

Spatial distribution, source identification and affecting factors of heavy metals contamination in urban–suburban soils of Lishui city, China

An investigation on spatial distribution, possible pollution sources, and affecting factors of heavy metals in the urban–suburban soils of Lishui city (China) was conducted using geographic information system (GIS) technique and multivariate statistics. The results indicated that the topsoils in urban and suburban areas were enriched with metals, such as Cd, Cu, Pb, and Zn. Spatial distribution maps of heavy metal contents, based on geostatistical analysis and GIS mapping, indicated that Cd, Cr, Cu, Mn, Ni, Pb, and Zn had similar patterns of spatial distribution. Their hot-spot areas were mainly concentrated in the densely populated old urban area of the city. Multivariate statistical analysis (correlation analysis, principal component analysis, and clustering analysis) showed distinctly different associations among the studied metals, suggesting that Cr, Cu, Ni, Pb, Cd, and Zn had anthropogenic sources, whereas Co and V were associated with parent materials and therefore had natural sources. The Cd, Cr, Ni, Pb, and Zn contents were positively correlated with soil organic matter, pH, and sand content (p < 0.01). It is concluded that GIS and multivariate statistical methods can be used to identify hot-spot areas and potential sources of heavy metals, and assess soil environment quality in urban–suburban areas.     

Assessment of heavy metal contamination in soils around chromite mining areas, Nuggihalli, Karnataka, India

Toxic heavy metals represent one of the possible environmental hazards from mine lands, which affect many countries having historic mining industries. The primary aim of the study was to investigate the degree of soil pollution occurring near chromite mines, and make a systematic evaluation of soil contamination based on geoaccumulation index, enrichment factor and pollution index. This paper presents the pollution load of toxic heavy metals (As, Ba, Co, Cr, Cu, Mo, Ni, Pb, Sr, V, Zn and Zr) in 57 soil samples collected around three different active (Tagdur), abandoned (Jambur) chromite mining sites as well residential zone around Chikkondanahalli of the Nuggihalli Schist Belt, Karnataka, India. Soil samples were analyzed for heavy metals by using Wavelength dispersive X-ray fluorescence spectrometry. Results indicated that elevated concentrations of Cr, Ni and Co in soils of the study area exceed the Soil Quality Guideline limits (SQGL). The high enrichment factor for Cr, Ni Co obtained in the soil samples show that there is a steady increase of toxic heavy metals risk in this area, which could be correlated with the past mining activity and post abandoned mining in the area. The data was also treated to study the geoaccumulation index, pollution index and spatial distribution of toxic elements. Emphasis need to be put on control measures of pollution and remediation techniques in the study area.     

江苏省土壤重金属分布特征与污染源初步研究

以24 186个表层土壤(0～20 cm)和6 127个深层土壤(150～200 cm)样品之Cd、Hg、Pb、As等含量数据为基础,研究了江苏全省土壤环境的重金属分布与主要污染特征.结果表明.全省自然土壤环境与人为活动土壤环境的重金属元素分布都不均匀,但人为活动土壤环境中的不均衡程度远高于自然土壤环境:全省农田中有1.02%的土壤受到Cd、Hg、Pb等8种重金属的严重污染,苏州市、无锡市土壤环境被重金属污染的程度相对严重;工业化、城市化进程中的人为活动及自然地质作用都是引起江苏局部土壤重金属污染的重要原因,自然成因的重金属污染土壤多呈面状、多元素、低强度、双层污染等特点,从而与人为成因的重金属污染土壤有所区别.     

Modeling spatial uncertainty of heavy metal content in soil by conditional Latin hypercube sampling and geostatistical simulation

This study proposes the method of simulating spatial patterns and quantifying the uncertainty in multivariate distribution of heavy metals (Cr, Cu, Ni, and Zn) by sequential indicator simulation (SIS) combined with conditional Latin hypercube sampling (cLHS) in Changhua County, Taiwan. The cLHS is used for a sampling then for SIS mapping and assessing uncertainties of heavy metal concentrations. The indicator variogram results indicate that the 700 cLHS samples replicate statistical multivariate distribution and spatial structure of the 1,082 samples. Moreover, the SIS realizations based on 700 cLHS samples are more conservative and reliable than those based on 1,082 samples for delineating soil contamination by all heavy metals with the exception of Zn. Given adequate sampling, soil contamination simulation provides sufficient information for delineating contaminated areas and planning environmental management.     

北京市怀柔区土壤重金属的分布特征、来源分析及风险评价

在北京市怀柔区东南部农业区采集了977个表土样品,对其中Cr、V、Ni、As、Pb、Zn、Hg和Cd 8种重金属元素含量进行测试分析。通过地球化学成图清晰地呈现了这些元素的空间分布特征。利用数据统计分析,阐明了表土中这些重金属元素的含量分布特征,探讨了不同重金属的来源,并评估预测了其生态风险。研究结果表明Cr、V、Ni、As主要来源于成土母质;而Pb、Zn、Hg受交通和大气沉降等人类活动的影响较大;Cd则主要受到周边工厂以及农业施肥的影响。利用Hakanson法预测8种重金属的生态风险,除Cd外其他7种元素潜在生态风险均较低。本研究对怀柔区农业土壤的污染风险评价及土地利用规划具有一定的借鉴作用。     

雄安新区土壤重金属和砷元素空间分布特征及源解析

研究雄安地区土壤重金属和砷元素空间分布特征及其来源,对于支撑新区土地资源和环境管理具有重要意义。基于雄安新区土壤环境调查,运用地统计学方法和ArcGIS 技术分析模拟了土壤中As、Hg、Cd、Cu、Pb、Zn、Ni、Cr等8种元素空间分布特征,综合运用空间分析、多元统计学方法和正定因子矩阵模型解析这些元素的主要来源。结果表明:（1）区内土壤质量总体良好,4.35 %的土壤样品Cd和Cu含量超过农用地土壤污染风险筛选值,但均低于农用地土壤污染风险管控值;与河北省背景值相比,Cd、Cu、Pb、Zn和Hg存在不同程度中度和显著富集。（2）As、Cd、Cu、Pb、Zn、Ni、Cr含量呈现出由北部向南部逐渐增高的趋势,高值区主要分布在新区西南部;Hg元素分布分散,高值区主要分布在城镇及工业企业周边。（3）不同土地利用类型土壤剖面重金属和砷元素垂向分布受pH值、有机碳和铁铝氧化物等理化性质影响显著。（4）研究区土壤重金属和砷元素富集受人类活动影响明显,人为来源贡献率达67.12 %,Hg元素主要来源于人为排放的大气沉降富集,As元素富集受到废渣堆放和利用的影响,Cd、Cu、Pb和Zn元素富集受工业生产、污水灌溉以及尾气排放等活动影响。研究成果可为雄安新区合理制定土地资源开发利用和生态保护措施提供技术支撑。     

固体聚合膜电解浓集法测量天然水中低含量氚的化学淬灭效应研究

固体聚合膜电解浓集法是浓缩氚含量较低(1 Bq/m~3)的天然水样的常用方法,但因水样自身含有杂质离子或电解装置聚合膜带入杂质进入浓集液,使浓集液偏酸性,在测量过程中易产生化学淬灭效应,导致氚的测量值偏低。本文研究了水样自身存在的杂质离子和聚合膜上残留的杂质离子、样品溶液的pH值及其电导率所产生的化学淬灭效应的影响,实验表明,为减少化学淬灭效应,提高测量低含量氚的准确性,需保证水样溶液呈中性,电导率≤1μS/cm,同时避免杂质沉积在聚合膜上。如果水样溶液的pH值偏酸性、电导率大于1μS/cm,可采用酸碱混合型离子交换树脂去除水样中自身的杂质;对于聚合膜引入的杂质,可在电解后的水样中加入微量氨水将其pH值调节至中性。