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。     

不同方法评价喀斯特煤矿区农田土壤重金属生态风险比较

采用TCLP法、内梅罗综合污染指数、嵌入Igeo综合污染指数法等方法对贵州织金县某煤矿区周边农田土壤重金属进行评价。土壤中Cd、Cr、Cu、Ni、Hg和Zn的含量范围分别为0.79～2.08 mg·kg-1、144.20～464.40 mg·kg-1、91.63～187.50 mg·kg-1、48.13～104.47 mg·kg-1、0.14～2.33 mg·kg-1、144.35～265.89 mg·kg-1,所有土壤样点的Cd、Cr、Cu和Ni含量均已超过国家土壤环境质量二级标准,部分土壤样点的Hg和Zn含量超过二级标准。TCLP法评价结果所有土壤样点均未受到重金属污染;内梅罗综合污染指数法评价结果为农田土壤重金属生态风险处于安全水平;嵌入Igeo综合污染指数法评价结果表明,90%的土壤达到中度污染以上,其中65%的土壤处于中度污染,25%的土壤受到中度至重度污染;潜在生态危害指数法评价表明,所有土壤样点重金属均处于轻微生态风险水平。针对不同评价方法得出的结果存在差异的情况,在评价土壤重金属污染状况时,应根据评价目标的差异选择合适的评价方法。      

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。     

TCLP法评价泉州市大气降尘重金属的生态环境风险

对泉州市不同功能区大气降尘中的重金属(Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、As、Fe、Mn、Co、Ni、V)含量进行了分析测定,采用由美国环保署(USEPA)提出并被广泛推荐采用的TCLP法对泉州市不同功能区大气降尘中的重金属元素(Cu、Zn、Pb、Cd、Cr)的生态环境风险进行评价。以TCLP法提取的泉州市大气降尘重金属Cu、Cd、Zn、Pb、Cr、As、Fe、Mn、Co、Ni和V含量分别在2.592～63.20、0.084～2.978、9.276～3141、0.147～345.0、0.628～9.696、0.019-5.152、5.037-248.9、55.00-1261、0.040-63.56、0.735-37.43和0.020-24.07 mg/kg之间。根据TCLP法测定项目的法定阈值,泉州市大气降尘不同程度地受到Cu、Zn、Pb、Cd、Cr的污染,其中以Pb、Zn污染最为严重,其次为Cu、Cd、Cr。相关性分析结果显示,Fe、Mn、Ni、Cr、V的TCLP法提取量受样品pH值的显著影响;Pb、Cd、Mn、Co、Ni、As提取量除了受金属本身的总量影响外,还受到其它元素总量和TCLP提取量的影响。主成分分析结果表明,交通尾气尘、燃油尘、装饰材料尘、地面土壤尘、工业粉尘、建筑尘和燃煤烟尘等是泉州市大气降尘的主要来源,占总贡献率的86.01%。     

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。     

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.     

黔西北典型铅锌矿区土壤重金属污染特征及其来源分析

研究矿区周边土壤重金属污染状况及其来源对土壤污染治理具有重要意义。本文以黔西北玉兰、永昌和杉树林铅锌矿周边农田土壤为研究对象,测定了土壤中的Pb、Zn、Ni、Cd、Cr、As、Hg和Cu含量,采用单因子污染指数、内梅罗综合污染指数和潜在生态风险指数评价了重金属污染状况,并结合多元统计分析探讨重金属的来源。结果表明,玉兰和永昌矿区Pb、Zn、Cd和Cu为重度污染,杉树林矿区Pb、Zn、Cd、Hg和As为重度污染,其余重金属为轻度或无污染,综合污染指数显示3个矿区均属重度污染。潜在生态风险指数表明玉兰和永昌矿区Cd、Hg和Pb及杉树林矿区Cd、Hg、Pb和As为中度或以上生态风险,其余重金属为低生态风险,综合生态风险指数显示玉兰和杉树林为极高生态风险,永昌为高生态风险。主成分分析表明,Pb、Zn、Hg、As和Cd主要源于矿山开采等人为活动,Ni和Cr主要源于成土母质,Cu污染是采矿作业和农业活动共同作用的结果。     

湘江岳阳段沉积物重金属污染特征及其初步生态风险评估

分析了湘江岳阳段表层沉积物样品中10种典型重金属元素(Cd、Cu、Pb、Zn、Cr、Tl、V、Mn、Co和Ni)的含量水平和分布规律,并采用地累积指数法和潜在生态风险指数法,初步评价了沉积物中重金属污染状况和潜在生态风险。研究结果表明:(1)湘江岳阳段沉积物中重金属Cd、Zn、Mn和Cu等污染较为严重,其含量范围分别为8.56～19.4 mg/kg、250～367 mg/kg、1489～2258 mg/kg和40.5～64.7 mg/kg;(2)研究区域中多种重金属潜在生态风险指数(RI)为369～698,表明研究区域沉积物重金属污染导致的潜在生态风险高,且主要风险污染物为Cd和Tl;(3)湘江岳阳段沉积物呈现出以Cd为主的多种重金属复合污染特征。     

云南个旧锡矿区大屯盆地土壤重金属污染与生态风险评价

土壤中的重金属直接影响农业安全生产,掌握不同耕地和土壤类型中重金属的污染程度可为削减生态风险提供依据。通过实地调查,对云南个旧锡矿区松树脚矿大屯盆地不同耕地和土壤类型的重金属含量,采用单因子指数法、内梅罗综合污染指数法进行污染评价,基于潜在生态危害指数法进行生态风险评价。结果表明,As、Cd、Cu、Cr、Ni、Pb和Zn七种元素中,As和Cd是大屯盆地农田土壤的主要污染因子,两者对污染程度的贡献率为97%,其中Cd的贡献率为68%;两者对生态风险的贡献率为87%。旱地重金属污染程度和生态风险大于水田,红壤中重金属的污染程度和生态风险大于红色石灰土。从空间来看,个旧大屯盆地重金属污染程度总体呈现从西南向东北逐渐降低的趋势。     

小秦岭金矿区小麦和玉米重金属的健康风险评价

重金属污染引发的农产品质量安全问题已成为全社会关注的焦点。为了解小秦岭金矿开发引起的重金属污染风险,采集了同点位的农田土壤、小麦和玉米籽粒样品,测定了其中Hg、Pb、Cd、Cr、As、Cu和Zn的含量及其在土壤中的形态;采用指数法和RAC风险评价法分析了土壤重金属的污染风险,采用转移因子和目标风险指数法评价了小麦、玉米籽粒中重金属的健康风险。结果表明:小秦岭金矿区土壤中Hg、Pb、Cd、Cu、Zn含量受矿业活动影响强度大,在土壤中累积明显;土壤中Hg、Cd、Pb、Cu总量超过了国家限值,呈现污染;Cd、Hg、Cu具有潜在生态风险。小麦和玉米籽粒中Pb以及玉米籽粒中的Cd的平均含量高于国家标准,呈现一定程度的污染;部分小麦样品中的Hg、Cd和部分玉米样品中的Cd超过WHO/FAO安全限值,小麦和玉米籽粒中度Pb平均含量超过欧盟安全标准,说明具有潜在的健康风险。重金属的转移因子表明Cd、Zn及Cu比其他重金属更容易从土壤转移到小麦和玉米籽粒中;通过小麦对重金属的摄入量略高于玉米,远低于WHO/FAO推荐剂量;目标风险指数评价表明,只消费小麦或玉米基本不产生健康风险,但同时消费矿区生长的小麦和玉米具有较高的Pb健康风险。     

小秦岭太峪水系沉积物重金属污染生态危害评价

以金矿开发影响的黄河二级支流太峪水系沉积物为研究对象,沿河采集16个表层沉积物样品,分层采集垂向剖面10件水库沉积物样品,测定了样品中重金属元素Hg、Pb、Cd、Cr、As、Cu和Zn的含量,采用Hakanson潜在生态指数法和Tomlinson污染负荷指数法评价重金属元素污染程度和潜在生态风险。结果表明,矿业活动是太峪水系沉积物重金属元素污染的主要因素;变异系数、富集系数和最高污染系数均反映Hg、Pb、Cd是太峪水系沉积物的特征污染重金属元素,Cr和As的质量分数接近地区背景值;太峪水系表层沉积物受到重金属元素的极强污染,山区段污染较山外更严重;整个流域的Hg、Pb、Cd具有很强的潜在生态危害,Cr、As、Zn的潜在生态危害轻微;太峪水系沉积物垂向各层沉积物都受到重金属元素的极强污染,生态问题以Hg、Pb、Cd的潜在生态危害为主,其污染和生态危害程度都高于流向上的沉积物。潜在生态危害指数评价突出了不同元素的毒性和危害程度,而污染负荷指数法侧重于样本空间上的污染程度,二者互补使用有利于实际问题的全面评价。     

河北省保定市平原区土壤重金属污染及潜在生态危害评价

以河北省保定市平原区土壤为对象,采用单因子指数法和尼梅罗综合指数法对土壤重金属的环境质量及污染特征进行评价,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评价。结果表明：重金属污染程度依次是Cd＞Zn＞Hg＞Cu＞Pb＞Cr＞Ni＞As,其中Cr、Pb、Ni、As都处于清洁安全状态,Hg和Cu绝大部分样点处于清洁安全状态,分别只有0.15%和0.40%处于警戒状态,Cd、Zn元素都出现污染,其中Cd面积最大,达到0.22%;综合污染评价土壤环境整体良好,清洁、安全、警戒、污染土壤面积比例分别为94.39%、5.00%、0.50%、0.11%,其中警戒及污染土壤面积为0.61%,其形成可能与工业生产及人类活动有关;各重金属元素中,产生潜在生态危害的重金属主要是Hg,已达到中等潜在生态危害水平,其余重金属均为轻度潜在生态危害,综合考虑多种重金属的潜在生态危害性,其轻微生态危害、中等生态危害、强生态危害、很强生态危害的百分比分别为93.71%、4.71%、1.29%、0.29%,整体表现为轻微潜在生态危害。     

滦河流域沉积物中重金属分布特征及风险评价

沉积物作为重金属污染物的源和汇,对水环境有着至关重要的影响.为了全面了解滦河沉积物中重金属污染现状,采用电感耦合等离子体质谱法对滦河干支流沉积物中重金属含量进行了测定,分析了其空间分布,并采用潜在生态危害指数法对滦河沉积物进行了评价.结果表明:滦河沉积物中Cr、Ni、Cu、Zn、Cd 和Pb的平均含量分别为60.40、26.15、48.07、76.42、0.30、25.55 mg/kg,其中Cu和Cd含量高于中国水系沉积物背景值.滦河干流的重金属含量空间分布自上游往下游呈逐渐增加趋势.潜在生态危害指数评价结果表明:不同重金属污染对滦河流域生态风险构成的危害由强至弱依次为:Cd＞Cu ＞Pb＞Cr＞ Zn,其中Cu、Pb、Cr和Zn为低生态危害等级,Cd以中等生态危害等级为主.总体上,滦河沉积物重金属处于中等生态危害等级,干流大黑汀水库和支流瀑河宽域处于强生态危害等级.     

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。     

武水河上游区域土壤重金属污染风险及来源分析

生态功能区在涵养水源、保持水土、维系生物多样性等方面具有重要的作用。本文以位于南岭生态功能区的流域——武水流域为研究对象,采集流域上游交通运输用地、采矿用地、工业用地、耕地及林地5种土地利用类型土壤样品,分析7种重金属Cd、As、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn的含量特征,采用内梅罗综合污染指数评价重金属污染的程度,Hakanson潜在生态风险指数法评价土壤重金属潜在生态风险,并应用主成分分析法探究重金属污染的来源。研究结果显示,武水河上游地区土壤重金属Cd、As、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn平均含量分别为1.28、72.44、54.62、0.27、68.32、72.29和158.42mg/kg,均高于土壤背景值,其中采矿用地土壤重金含量除Hg外均高于其他类型土壤。均值状态下土壤中Cd和As单因子污染指数分别为5.07、3.25,其中采矿用地中Cd单因子污染指数可达13.59;土壤重金属综合污染指数表明,采矿用地污染最为严重,其次是工业用地,林地呈安全状态。潜在生态危害指数评价结果显示,采矿用地和工业用地达到了强生态危害,其他类型土壤为轻微生态危害,而采矿用地土壤中Cd达到极强生态危害,As为强生态危害。土壤重金属来源研究结果表明,As、Cd、Cu和Zn来源于矿山开采及工业活动,Ni和Hg主要来源于成土母质,Pb则来源于交通运输。研究认为:武水流域上游区土壤重金属污染情况较为严重,Cd和As是区内主要的风险因子,主要来源于矿山开采以及工业活动。     

Effects of heavy metal pollution on farmland soils and crops: A case study of the Xiaoqinling Gold Belt,China

This paper focuses on the heavy metal enrichment and heavy metal pollution degree associated with mining activities in some crops and the soils of different parent materials in the Xiaoqinling Gold Belt. According to the geochemical analysis results of the soils observed in the gold belt, the soils are most highly enriched in Pb, followed by Cr, Cu, and Zn. Furthermore, they are relatively poor in Hg, Cd, and As. It is also shown that the heavy metals in all kinds of soils have the same geochemical characteristics in the gold belt. As for the crops (such as corn and wheat) in the gold belt, Zn and Cu are the most abundant elements, followed by Pb and Cr. Meanwhile, Hg, Cd, and As were found to have relatively low concentrations in the crops. The heavy metals in wheat and corn have the same geochemical characteristics in the gold belt in general. Compared to the aeolian loess soils and the crops therein, heavy metals are more enriched in diluvial and alluvial soils and the crops therein. As shown by relevant studies, the Hg, Pb, Cd, Cu, and Zn pollution are mainly caused by mining activities. Corn and wheat in the gold belt have a high tendency of risk exposure to heavy metal pollution since they are mostly affected by mining activities and feature high background values of heavy metal concentrations. Furthermore, wheat is more liable to be enriched in heavy metals than corn is grown in all types of soils. The Hg pollution in soils leads to Hg accumulation, increasing the risk of Hg uptake in crops, and further affecting human health. This study will provide a scientific basis for the control and management of heavy metals in farmland soils of mining areas.     

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。     

三峡库区澎溪河消落带土壤中重金属形态分布与迁移特征研究

消落带是水域与陆地的过渡地带,对水环境有着至关重要的影响。本文以三峡库区消落带面积最大的澎溪河流域作为研究区域,采集消落带土壤及其沿岸土壤样品,分析重金属形态分布特征,并使用地质累积指数法和风险评价准则(RAC)对重金属污染程度及生态风险进行评价。研究表明,消落带土壤中Pb、Cu、Cr、Cd、Zn和Ni平均含量分别为68.70、36.96、55.10、0.68、108.26、31.68 mg/kg,污染程度依次为CdPbZnCuNiCr,以Cd和Pb污染较为突出,普遍高于长江干流土壤,远高于重庆地区土壤。Cd的RAC值为20.62%,呈中等环境风险;其形态稳定性最差,以可还原态和酸提取态为主。Pb、Cu、Cr、Zn、Ni的RAC值为5.45%~10.0%,环境风险较低;且均以残渣态为主,占总量的54.69%~83.05%。以消落带沿岸土壤为对照,消落带形成后土壤中各重金属总量均有不同程度升高,且不同重金属在其增量部分的形态存在差异,Cr和Ni的增量部分以残渣态为主,Cd、Pb、Zn的增量以非残渣态为主。研究发现,由于受到水域与陆地污染源的双重影响,澎溪河流域重金属具有由沿岸向消落带沉积富集的趋势。