小秦岭金矿带农田土壤重金属的时空变异趋势及其意义

研究农田土壤重金属累积的时空变异特征及定量化预测变异趋势,是探讨土壤重金属地球化学累积效应及预警方法的关键。收集整理小秦岭金矿区以往调研资料和陆续的动态监测数据,对比分析了近28年来研究区农田土壤重金属特征污染物Hg、Pb、Cd、Cu的时空变异特征和扩散速率,并利用年均增长量和总变化率2个参数,定量计算了研究区土壤Hg、Pb、Cd、Cu的累积速率,探讨其环境意义。分析表明,1985年至今研究区农田土壤重金属Hg、Pb、Cd含量平均值持续增长,Cu有所波动,但总体也呈增长趋势。在区域分布上,Hg、Pb、Cd基本以双桥河流域为浓集中心,随着时间的推移,污染范围均逐渐扩大,且向下游有加重的趋势,Cu和Pb的污染范围虽然也在扩大,但极重污染区正在减小甚至消失。     

豫西金矿集区矿业活动对周边农田土壤重金属影响研究

矿业活动会促进重金属向生态系统扩散,并在周边农田土壤中累积而引发潜在生态风险。豫西金矿集区矿业生产历史悠久,但在长期的矿产资源开采、选冶、加工生产过程中,缺乏对矿区周边农田土壤重金属元素的累积、空间分布和生态风险的关注,矿业活动对环境的影响程度尚不清楚。为掌握该矿集区矿业活动对周边农田土壤重金属的影响程度,支撑服务矿集区生态修复和周边农业安全生产,本文在金矿集区周边农田采集375件土壤样品,采用冷蒸气原子荧光光谱法(CV-AFS)、氢化物发生原子荧光光谱法(HG-AFS)、电感耦合等离子体发射光谱/质谱法(ICP-OES/MS)检测了样品中Cu、Pb、Zn、Ni、As、Hg、Cd、Cr重金属元素含量。用地累积指数法和潜在生态风险指数法研究了矿集区周边农田土壤中重金属元素的累积特征、空间分布和生态风险,分析评价了矿集区矿业活动对周边农田土壤重金属的影响。研究结果表明：(1)矿集区周边农田土壤中Cu、Pb、Zn、Ni、As、Hg、Cd、Cr含量平均值都低于国家农田土壤重金属污染风险筛选值,但均高于背景值,分别是背景值的1.47、3.24、2.06、1.05、1.03、1.52、2.77、1...     

江苏主要公路两侧农田土壤重金属污染现状初步研究

分析研究了宁通公路、204国道两条主要公路两侧农田土壤Pb、Cr、Ni、Zn、Cd含量分布特征、影响范围及其差异,并对公路旁农田土壤重金属累积程度、潜在生态危害进行了评价。结果发现,同一公路不同路段土壤重金属累积含量程度不同;两条公路两侧土壤重金属含量累积程度不高,潜在综合生态危害程度都很低,以轻微危害为主;而由汽车轮胎摩擦产生的Cd在公路两侧农田土壤中累积程度最高,为最主要的污染重金属;不同等级的公路两侧土壤重金属累积范围存在差异,宁通公路为0m-50m,204国道为0m-30m。     

矿业活动区农田土壤重金属累积风险的评判方法--以小秦岭金矿区为例

金属矿产资源开发活动通常会导致矿区土壤重金属含量的累积,选用科学的评价标准及方法成为评判、区分矿业活动农田土壤重金属累积影响和风险的关键问题。在简述土壤背景值和土壤环境质量标准含义的基础上,提出采用与矿区其他环境条件基本相同或相近的邻区耕作层土壤重金属元素的平均含量作为评判矿业活动重金属对耕作层土壤的累积影响的对照值。以2011年小秦岭金矿区80件耕作层土壤重金属含量为例,金矿开发活动区耕作层土壤重金属的累积风险研究表明,土壤重金属低风险以上样品数占总样品数百分比的排序为Hg＞Cd＞Pb＞Cu,矿业活动对土壤重金属累积的贡献率排序为Hg＞Cu＞Pb＞Cd＞Zn。土壤中的Cr、As、Zn元素有轻度累积但无风险。土壤中Hg元素的累积风险面积达到了187.77km＾2,占到研究区总面积的47.08%。其中,中、高风险的面积为99.55km＾2,土壤重金属累积风险极其严重。研究结果科学地评判了矿业活动对耕作层土壤重金属的累积影响及其贡献,为土壤污染防治指明了方向。     

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。     

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。     

小秦岭金矿区土壤-小麦重金属累积效应对比研究

以小秦岭金矿区农田土壤和小麦为研究对象,依据国家土壤环境质量标准、食品安全标准和邻区对照值,以单因子污染指数法和内梅罗综合指数法评价土壤、小麦重金属的累积污染现状,采用MapGIS6.7和地统计法研究了土壤和小麦重金属的空间分布和污染程度的差异。结果表明,金矿开发造成土壤Hg、Pb、Cd、Cu的明显累积和污染,累积倍数分别为18.97、8.67、4.50、4.03,污染倍数为4.48、3.50、3.46、3.13,而Cr、As和Zn累积不明显,也不是研究区的特征污染元素。区内小麦Hg、Pb、Cd受到了比较明显的人为影响,小麦中Hg、Cu、Cd出现了累积现象,但仅有Pb达到了污染水平(超标倍数2.01);土壤Cu、Zn的各种形态及其总量与小麦中含量显著或极显著相关,土壤Hg、As的部分形态、总量与小麦中的含量显著、极显著相关,碳酸盐态Cr与小麦Cr显著负相关。土壤与小麦重金属之间的差异说明评判农田土壤重金属污染的危害需要结合作物效应进行关联分析和进一步的风险评估,并综合考虑区域土壤、植物、大气、灌水等因素的影响。     

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。     

广东大宝山矿区横石河沿岸水土重金属分布规律及其累积风险

研究矿业活动重金属的释放、迁移及累积特征对于控制和治理矿区水土环境污染具有重要的意义。本文通过广东大宝山矿区水土污染源调查及横石河流域沿岸水土样品采集,以研究区土壤对照值及国家环境质量为标准,试图探讨了大宝山矿区重金属迁移及累积特征。研究结果表明,横石河沿岸土壤重金属元素主要来自采矿活动的酸性废水的排放,土壤中Cd、Pb、Cu和Zn的含量均超过对照值,呈现出明显的累积特征,且Cd、Cu含量超过了国家土壤环境质量标准;土壤中重金属累积程度及其风险等级呈现出从源头向下游递减的特点,其中凉桥、水楼下地段农田重金属处于高风险区,阳河-莲心村虽有累积,但无风险;上坝村地处土壤重金属累积的中风险区,下坝村处于低风险区。研究结果为矿区重金属污染防治提供了重要依据。     

广东大宝山矿区横石河沿岸水土重金属分布规律及其累积风险

研究矿业活动重金属的释放、迁移及累积特征对于控制和治理矿区水土环境污染具有重要的意义。本文通过广东大宝山矿区水土污染源调查及横石河流域沿岸水土样品采集,以研究区土壤对照值及国家环境质量为标准,试图探讨了大宝山矿区重金属迁移及累积特征。研究结果表明,横石河沿岸土壤重金属元素主要来自采矿活动的酸性废水的排放,土壤中Cd、Pb、Cu和Zn的含量均超过对照值,呈现出明显的累积特征,且Cd、Cu含量超过了国家土壤环境质量标准;土壤中重金属累积程度及其风险等级呈现出从源头向下游递减的特点,其中凉桥、水楼下地段农田重金属处于高风险区,阳河—莲心村虽有累积,但无风险;上坝村地处土壤重金属累积的中风险区,下坝村处于低风险区。研究结果为矿区重金属污染防治提供了重要依据。     

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。     

内蒙古废弃钨钼矿区周围土壤重金属污染生态环境评价及成因分析

为研究内蒙古赤峰市废弃钨钼矿区周围土壤重金属污染特征、潜在生态风险及成因分析，共采集83份表层土壤样品和6个土壤钻孔。采用ArcGIS空间插值分析方法研究As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Mo和Zn的空间分布，构建重金属扰动指数函数研究重金属受人类活动的污染程度，利用地累积指数法验证矿区周围土壤重金属污染程度，通过相关性分析判断重金属来源并讨论污染成因。结果表明：矿区周围土壤As、Cd、Cu、Pb、Zn和Mo平均含量明显高于矿区周边背景值，高含量主要分布尾矿库周围，主要来源为矿山采选活动；Cr和Ni基本无污染，主要来源为母岩风化。通过重金属扰动指数函数计算发现：采用区域背景值对矿区周围进行重金属污染评价夸大了矿山采选活动对矿区周围土壤重金属的污染，矿区周围土壤重金属污染是由于天然重金属富集和采矿活动共同作用下的“双驱动模式”导致，尾矿库周围土壤重金属污染程度随着与尾矿库水平距离的增加和深度的加大而逐渐降低。降水量丰富程度是影响重金属迁移能力的关键因素，该矿处于降水量匮乏地区，尾矿库对周围土壤重金属污染范围有限，对生态环境影响轻微。     

Accumulation and ecological effects of soil heavy metals in conventional and organic greenhouse vegetable production systems in Nanjing,China

The spatial variability of soil heavy metals in conventional and organic greenhouse vegetable production (CGVP and OGVP) systems can reveal the influence of different farming activities on their accumulation and plant uptake. This provides important basic data for soil utilization and pollution risk assessment. Based on horizontal and vertical spatial analysis, this paper presents the spatial variability and accumulation of soil heavy metals. The effects on plant uptake and factors influencing heavy metal accumulation are presented using the two typical greenhouse vegetable sites in Nanjing City, China as examples. Results showed that different greenhouse vegetable production systems had their own dominant heavy metal accumulation, specifically, Hg and Pb in CGVP system and Cd in OGVP system. The spatial analysis showed that horizontally, distribution of soil properties and heavy metal concentrations in the two sites showed decreases from specific regions to the periphery for organic matter (OM), Cd, Cu, Hg, Pb, and Zn in CGVP and OM, As, Cd, Cu, Hg, Pb, and Zn in OGVP. Vertically, soil properties and heavy metals mainly vary in the topsoil. The key factor for the accumulation was excess fertilizer input. Variation of soil properties and the accumulation of soil heavy metals significantly influenced heavy metal uptake by plants. However, accumulation risk varied according to different heavy metals and different plant species. Environmental management of these two kinds of production systems should pay more attention to fertilizer application, plant selection, and soil properties.     

山东省小清河沿岸土壤重金属污染分布及迁移规律

通过对山东省小清河流域土壤重金属污染现状的调查研究,查明土壤重金属污染状况,元素来源和分布迁移规律,从而为该区土壤重金属污染的科学治理提供有效依据。研究发现,小清河沿岸地区的重金属污染主要表现为As、Cd、Cr、Ni等元素的污染;依据内梅罗污染指数评价方法发现研究区存在重金属污染的土壤总面积为880.5 km2,未受到重金属污染的土壤面积为1 822.1 km2,分别占全区总土壤面积的32.58%和67.42%,其中上游的济南市城区北园镇至华山镇区域的小清河两岸是重污染区。对小清河流域土壤重金属来源的探析表明,大气干湿沉降是土壤重金属污染的主要来源;土壤重金属的生物有效性评价显示重金属元素Cd的活动态比例高达56.17%,活化迁移能力强,是该区对生态环境危害性最大的污染因子。此外,As、Cd、Cr、Pb等重金属元素的活动态含量明显受pH值和Corg含量的制约,在低pH值、高Corg含量的土壤区应高度重视As和Cd的污染问题。     

重金属铅、铬在土壤中的迁移特征——以泉州市为例

泉州市地处福建省东南部,工农业均比较发达。随着经济的发展,工矿企业遗留下来的污染问题也愈发突出。选择重金属Pb和Cr为研究对象,通过土柱实验和Hydrus-1D软件模拟,研究其在红壤和风沙土中的迁移特征。结果表明:重金属Cr在土壤剖面中的迁移速率和迁移量变化明显,尤其是风沙土,重金属Cr可以在两个月左右迁移至土壤剖面底部(80cm土层厚度)进入地下含水层;而重金属Pb在土壤剖面中的迁移速率很慢,迁移量也不大,污染源产生的污染物绝大多数在研究期内均被表层土壤吸附。因此在场地污染调查、评价和修复时,重金属Pb主要应该针对污染场地表层土壤层,而重金属Cr主要应考虑地下水,尤其是风沙土区域的地下水,且应于污染初期进行污染控制。