土壤中重金属元素Pb、Cd地球化学行为影响因素研究

通过研究湖南洞庭湖地区水稻土中Pb、Cd与土壤有机质、粘粒和pH值的关系,结果表明,(1)土壤中有机质含量与Cd、Pb有着显著的正相关性,土壤中有机质含量增加可明显降低Cd和Pb的离子态和可交换态含量。(2)随着粘粒含量增加,Pb和Cd离子可交换态占全量的比值略有增加,这说明粘粒表面吸附的Pb和Cd容易进入植物体中,对生态系统安全具有危害的组分。(3)Cd离子交换态与土壤pH值呈显著相关关系,土壤酸化使Cd的离子交换态比例上升,可直接导致农作物中Cd含量增加,防止土壤酸化是控制Cd对生态系统危害的有效途径;Pb的离子交换态与全量的比值与pH值具有显著的相关性,对于Pb污染严重的土壤,保持土壤pH值在弱酸性至弱碱性范围,防止土壤酸化和盐碱化,可以降低Pb危害。土壤有机质含量、pH值等是控制重金属元素地球化学行为的重要因素之一。     

河北平原农田土壤重金属元素Pb、Hg地球化学行为的影响因素

土壤重金属元素地球化学行为是目前国内外研究的热点。研究显示重金属元素地球化学行为与土壤理化性质有密切关系。本文选择河北平原农田为研究区,采集了325个根系土样品,测定了Pb、Hg有效态含量,并探讨了影响其地球化学行为的主要因素。研究表明:(1)Pb、Hg水溶态和离子交换态与土壤p H值呈显著负相关关系,土壤酸化使Pb、Hg有效性增加,直接导致农作物中Pb、Hg含量增加,保持土壤p H值在弱酸性至弱碱性范围,防止土壤酸化,可以降低重金属危害。(2)土壤中有机质含量与Pb、Hg全量呈显著的正相关性,但与水溶态和离子交换态呈负相关。所以土壤中有机质的增加可以降低Pb、Hg元素水溶态和离子交换态含量。(3)随着土壤黏粒的增加,Pb、Hg水溶态和离子交换态含量降低,说明黏粒可以吸附一定量的重金属离子,与重金属元素Pb、Hg地球化学行为存在一定关系。土壤p H值、有机质、黏粒是控制重金属元素Pb、Hg地球化学行为的重要因素。     

陕西潼关金矿区土壤Pb和Cd生物有效性的影响因素及其意义

土壤中重金属形态与其赋存条件之间的关系是评估土壤重金属风险的关键问题。以受金矿开发影响的土壤中Pb、Cd为研究对象,采用动力学方程分析了土壤有机质、粘粒、pH、Eh等对Pb、Cd生物有效性的影响。结果表明,研究区影响Pb、Cd生物有效性的主要因素有土壤有机质、pH及Eh;有机质与土壤中的Pb、Cd总量呈现正相关性;但当有机质含量增加时,Pb、Cd的水溶态和离子交换态含量反而降低;土壤粘粒对Pb、Cd生物有效性的影响不甚明显;虽然较低的土壤pH值会加剧重金属离子的活性,增强其生物有效性,但过高的pH值又会提高Cd碳酸盐态、铁锰氧化态的含量;Pb、Cd生物有效性随着土壤氧化—还原电位的降低而减弱。研究发现,对于Pb、Cd污染的土壤,通过增施有机肥可提高农产品的安全性;保持土壤处于弱酸—弱碱有利于降低农产品风险;在农作物成熟期实施淹水灌溉,降低土壤氧化—还原电位,可抑制Pb、Cd在籽粒中的累积。     

北京城区土壤中Hg、Pb、Cd、Cu及Zn化学形态及环境效应

为弄清北京城区土壤中Hg、Pb、Cd、Cu及Zn五种重金属元素的化学形态分布特征,系统采集了126件城区表层土壤样品,采用连续提取法对重金属元素各化学形态含量进行了测定。结果表明:土壤中土壤中Hg、Pb、Cd、Cu、Zn含量差异显著。Hg元素以残渣态和强有机结合态为主,Cd元素离子交换态、碳酸盐结合态、残渣态、铁锰氧化物结合态含量较高,Pb、Cu、Zn元素以残渣态、铁锰氧化物结合态为主。Hg元素的有效态含量最低(不足1%),现情况下不会对环境造成污染;Cd元素的有效态含量最高(40%),生物有效性和潜在生态危害性较大,运用植物修复技术对其治理为经济有效的方法;Pb、Cu、Zn有效态含量较低(约10%),生物有效性和潜在生态危害性均有限。各元素形态与全量之间相关程度虽有差别,但基本呈正相关关系。     

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。     

小秦岭金矿区土壤重金属生物有效性与影响因素

土壤中重金属生物有效性与影响因素分析是土壤重金属风险管控的关键问题。通过实地调查、现场采样、实验测试、综合分析等方法,分析了研究区100km2内Hg、Pb、Cd、Cr、As、Cu、Zn七种重金属元素的有效态含量特征,研究了这些重金属有效态含量之间、有效态含量与全量、有效态与土壤pH、有机质含量、粒度等基本理化参数之间的相关性,分析了重金属污染来源。结果表明,土壤中Hg、Pb、Cd、Cr、As、Cu、Zn七种重金属有效态的平均含量分别为2.29mg/kg、594mg/kg、2.52mg/kg、6.30mg/kg、2.16mg/kg、48.14mg/kg、50.21mg/kg,其变异系数大小为:HgPbCuZnCdAsCr。Hg的变异系数最大,是由于金矿选矿活动采用混汞法提金排放的尾矿堆(库)分布不均。Hg、Pb、Cd、Cu、Zn有效态量与全量之间均存在显著的相关性;土壤有机质与重金属有效态之间存在显著的相关性;土壤pH与有效态重金属之间存在显著的负相关性;土壤粒度对重金属有效态的累积影响不明显。     

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.     

浙江省东部土壤元素地球化学特征及意义

为了研究土壤和稻米元素地球化学分布特征及影响稻米中重金属质量分数的主要因素,对浙江省东部农田根系土-稻谷样品进行了采集和分析。结果表明：各研究区均有重金属元素质量分数高于区域地球化学背景值,尤其是温州南郊地区的Hg、台州泽国地区Cd、绍兴北郊地区的Hg,其质量分数分别是背景值的6倍、5倍及9倍;7个研究区中,只有嘉兴新胜地区的As质量分数超过背景值。其原因是这些地区工业化进程迅速,人为活动频繁,污染较严重。绍兴北郊、嘉兴新丰、嘉兴新胜和桐乡崇福地区稻米中As、Cd、Cr、Hg、Se和Pb质量分数均未超过标准限值。稻米对重金属元素的吸收富集主要受土壤有机质、pH、土壤阳离子交换量和黏粒组成等土壤理化性质的影响：土壤有机碳越丰富越有利于稻米对As、Cd、Cr和Ni的吸收;稻米对As、Cd、Mn和Ni的富集系数随着pH上升而下降;土壤阳离子交换量和黏粒组成与水稻As、Cu、Hg、Mn、Pb、Se和Zn的富集系数呈显著负相关。     

根系土中重金属元素分布特征及在农作物中的迁移

以上海市金山区为对象,分析了农用地土壤重金属元素的形态分布特征,以及元素的有效态（水溶态、离子交换态）与全量、有机质、pH等的相关性;根据重金属元素在稻米、蔬菜等不同农作物中的含量,分析了其迁移及生物有效性。结果表明：不同元素的形态组成差异较大;Pb、Zn、Ni元素的有效态与环境因素（pH、有机质）关系密切;土壤中重金属元素Cd最为活跃且易发生迁移,在多种农作物中有较为明显的富集;稻米中重金属元素的富集程度相对较小。研究成果可为土壤污染治理、种植结构调整、土地合理利用提供有益借鉴。     

山东烟台环境介质中重金属元素富集特征及与酸化土壤的关系

利用山东省烟台市生态地球化学调查及相关专题研究所取得的分析测试数据,通过高灵敏度的识别系统和多参数地球化学评价体系的建立,揭示了在重金属污染区内酸化的土壤环境中Cd、Hg、Pb、As等重金属元素活化迁移的地球化学机制、影响因素,以及浅层地下水和玉米等主要粮食作物籽实中重金属超标的原因及生态危害。与全国土壤基准值和背景值对比,研究区内Cd、Cr、Ni、Pb等元素的基准值相对偏高,Cd、Cr、Pb、Cu、Ni元素的背景值相对较高。As、Cd、Cr、Ni、Hg、Pb等存在于Ⅲ级及Ⅲ类以上土壤,是主要致污因子。典型金矿污染区内浅层地下水和玉米籽实中均检出超标重金属元素,影响浅层地下水环境质量的主要指标是Pb。达到Ⅲ类及以上水质标准的采样点数占研究区总采样点数的3.47%;玉米中的Cd含量相对较高。表层酸性、弱酸性土壤占土壤总面积的55.29%,土壤酸化趋势明显。随着土壤酸化程度的加深和范围扩大,导致土壤耕作层可给性营养元素的损失及某些毒性元素(Cd、Pb等)的释出和活化,提高了土壤中主要污染因子Cd、Hg、Ni、Pb、As等重金属的活化迁移能力;富含有机质的土壤中有利于对Cu、Zn、Pb、Cd的吸收,固重金属元素于土壤中,降低了土壤重金属污染的环境风险水平。研究结果为土壤修复、降低土壤重金属毒性提供了重要的科学依据。     

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。     

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。     

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。     

神木北部矿区不同土壤类型下重金属污染特征与评价

通过测量神木北部矿区及其毗邻地区2种土壤类型(风沙区和黄土区)下8种重金属(As、Cd、Cr、Hg、Pb、Cu、Zn、Ni)元素含量,评价矿区整体土壤重金属污染情况。结果表明:研究区2种土壤条件下除Pb和Cd外,其他6种重金属含量较毗邻未开采区具有显著增加,但8种土壤重金属含量均没有超过国家土壤环境质量二级标准;风沙区土壤污染程度较黄土区大;重金属元素污染分担率表现为HgZnAsCuNiCrPbCd;Hg、Zn和Cr 3种元素在两种土壤类型中均为重度污染,As、Cu和Ni属于中轻度污染,Cd和Pb属清洁安全类。     

陕西潼关县金矿矿区周边农田土壤重金属生态健康风险评价

为了解潼关金矿矿区早期粗放式的矿业活动对矿区周边农田土壤的重金属污染状况的影响以及对暴露人群的不良健康效应的评价,采用地质调查工程选取了矿区附近6块农田土壤为研究对象,通过X射线荧光光谱分析法测定了68个土壤样本中Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu、Ni、Zn等8种土壤重金属含量,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分别评价该区土壤重金属污染程度、潜在生态风险和人体健康风险。结果表明,该区农田土壤中Cd、Hg、Pb、Cu、Ni、Zn 6种重金属平均值高于潼关县土壤背景值,呈现不同程度的积累;Pb、Hg、Cd的土壤积累含量不仅超出了土壤重金属污染对农产品质量存在安全风险的最低限值农用地土壤污染风险筛选值,还分别以41.2%、72.1%、14.7%的超标率超出了土壤重金属污染对农产品质量存在安全风险的最高限值农用地土壤污染风险管制值;研究区土壤重金属污染评价显示,土壤中Hg、Cd、Pb总体污染程度最重,Cu、Zn总体呈现轻—重污染,Ni、Cr、As总体呈现无污染状态。生态风险评价显示,Hg、Cd、Pb为主要生态危害元素,Hg为极强风险,Cd和Pb为强风险。人体健康风险表明,研究区重金属对儿童的非致癌风险显著,Pb、Hg为主要非致癌因子;致癌风险均在合理范围,Cd致癌风险最大,手-口摄入为最主要的暴露途经,儿童更易受到重金属污染威胁。     

漳州市城市土壤重金属含量特征及控制因素

讨论了 108个取自漳州市城区公园、生活区及环城菜地等不同功能区的表层 (0～ 20 cm)土壤样品中重金属含量及分布特点,根据土壤中重金属元素与主元素间的相关分析、聚类分析,探讨了影响土壤中重金属分布和来源的因素.结果表明,漳州市城市土壤 Hg、 Cd、 Pb、 Cu、 Zn、 As、 Cr和 Ni的平均含量分别为 0.471 mg/kg、 0.353 mg/kg、 75.9 mg/kg、 32.6 mg/kg、 106.7 mg/kg、 6.86 mg/kg、 29.7 mg/kg和 12.8 mg/kg,其中相对于区域土壤背景值与国家土壤环境质量标准,污染较突出的元素是 Hg和 Cd.深受人为污染活动影响的城区土壤和菜地土壤重金属平均含量也尤为突出,城区土壤 Hg平均含量最高,菜地土壤 Cd平均含量最高.元素的相关性分析和聚类分析结果表明 Hg相对于其他元素表现较独立, S对 Hg有一定的捕获能力;As、 Cr和 Ni是受控于成土母质的元素组合;Cd和 Pb是受人为污染影响较强的元素, Cu来源于地质成因的比例较大;Zn受控于土壤中锰氧化物粘粒.     

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。     

湖南洞庭湖地区土壤-作物系统铅含量及其影响因素

以湖南洞庭湖地区为研究区域,探讨了土壤有机质、pH值、P、N对Pb在土壤-作物系统中迁移的影响,研究了Pb、Cd复合污染对水稻Pb、Cd富集的作用。相关分析结果表明:随土壤有机质含量的增加,离子交换态Pb含量减少,但通过转化可以被植物吸收利用的有机质的结合态Pb含量增加,进而增加了水稻对土壤Pb的吸收量;土壤为中性偏碱性时,土壤中Pb的活性和水稻Pb的富集能力均较酸性土壤中有所降低;在土壤中增施氮肥和磷肥可降低土壤中离子交换态Pb的含量,减少水稻对Pb的吸收。因此,土壤有机质、pH值、P、N是影响水稻Pb含量及土壤Pb活性的重要因素。Pb-Cd复合污染研究结果表明:土壤中同时存在Pb、Cd时,Pb元素的存在促进了水稻对Cd元素的吸收,而Cd却抑制了水稻对Pb的吸收。     

金衢盆地典型地区土壤-稻米重金属含量及土壤酸碱度的影响研究

作物对土壤中重金属的吸收受作物种类、采集部位及土壤理化性质等多方面因素的影响。近年来,金衢盆地土壤酸化面积逐年增大,酸化程度逐渐加深,其对土壤-作物系统中重金属元素的活动影响尚不明确。本文基于金衢盆地典型地区264组根系土壤-稻米样品分析数据,开展土壤、作物的重金属含量特征及其影响因素的研究,重点讨论了土壤pH对作物吸收重金属的影响。结果表明：①264件土壤中多数重金属元素的变异系数大于0.5,As、Cd、Cr、Cu、Ni和Zn元素之间呈显著正相关（P<0.01）。土壤Cd超标样品23件,超标率为8.7%;As、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn超标样品均未超过2件。②稻米中Cu、Zn与Cd含量呈显著正相关,Cd的富集系数（BCF）高于植物营养元素Cu、Zn。③稻米中Zn和Cu在P<0.1水平上与pH值呈显著正相关。Cd、Cr、Hg的BCF与pH值之间存在一定的负相关性。研究认为,适当调低土壤的酸碱度会削减土壤中Cd、Hg等重金属元素的活性,从而减少农作物对重金属的吸收转运。研究结果可为当地粮食安全生产决策提供科学数据,为土地管护提供参考依据。     

广西某铅锌矿区土壤重金属纵向污染特征及风险评估

为了解铅锌矿区土壤重金属纵向迁移特征与生态风险,分层采集了某铅锌矿区尾矿库附近农田土壤深度为0~100cm的土壤样品,分析评价不同深度土壤中重金属污染与潜在生态风险,研究了土壤中Pb、Zn、Cd、Hg的形态纵向分布特征。结果表明:研究区土壤重金属纵向污染程度为上层中层下层,且各层土壤均为重度污染;Pb、Zn、Cd的六种赋存形态含量均表现为上层远高于中层与下层,且中层和下层含量相当。生态风险评价结果显示:综合潜在生态风险等级依次为上层中层下层,且均表现为很强生态危害,其中Cd是主要贡献者;单项重金属污染潜在生态风险总体体现为CdHgPbAsZnCuCr。在该矿区的土壤修复过程中,应重点关注Cd、Hg、Pb、As和Zn的生态风险影响。