应用毒性淋溶提取法评价天津市某工业用地及周围农田土壤中重金属生态风险

毒性淋溶提取法(TCLP)是美国法定的一种生态环境风险评价方法,通过提取土壤中的重金属有效态判断土壤重金属污染状况和评估污染区域生态风险。本文应用TCLP法提取天津市某工业园区内及周围农田土壤中的有效态Cu、Pb、Zn、Cd,采用电感耦合等离子体质谱法和原子吸收光谱法分别测定重金属全量和有效态,结合单项污染指数和内梅罗综合污染指数评价了重金属生态风险。结果表明:研究区Zn是首要污染物,主要来源于镀锌厂、金属制品厂和电镀厂,其次是Pb和Cu污染,Cd无污染;Pb、Zn可能具有同源性或伴生关系;大部分土壤处于安全水平,重金属污染率不到30%,但农田土壤出现了Zn的轻度污染。重金属全量是影响重金属有效态含量较大的因素,当Zn全量大于环境质量标准限值(300 mg/kg),Pb全量大于80mg/kg时,有效态Zn、Pb与其全量均呈正相关。因此,可以使用TCLP法将土壤重金属全量与有效态进行量化评价重金属生态风险。     

某铁尾矿库周边土壤典型重金属污染评价

通过测定某铁尾矿库周边土壤中4种重金属元素(Cu、Cr、Pb、Cd)的含量及其形态特征,采用地累积指数法和次生相与原生相比值法(RSP法),探讨了研究区土壤重金属的污染程度。研究结果表明:土壤中重金属Cr、Cu、Cd的平均含量超过北京市土壤背景值,呈现一定的累积效应,重金属元素含量变化趋势为CrCuPbCd。除Cd元素外,其它重金属形态以残渣态为主,占比均为50%以上,各样品重金属酸可溶态(F1)的含量占比大小顺序为CdPbCuCr。评价结果显示75%样品中的Cr、58%的Cu和33%的Cd达到了轻度—中度污染;8%样品中的Cr和17%的Cu达到了中等污染;17%样品中的Cr达到了中等—强污染。区域内各个采样点中Cd元素污染风险较大,除Pb有一个点达到轻度污染风险外,其它Cr、Cu元素基本处于无风险的状态。研究区重金属元素污染风险大小的顺序为CdPbCuCr。     

潮白河流域土壤重金属生态风险评价方法研究

为了研究潮白河流域某段土壤重金属环境质量现状及潜在生态风险评价,系统采集了42件土壤样品,对其7种重金属(Cu、Pb、Zn、Cr、Ni、Cd和As)进行了测试分析,利用《土壤环境质量标准》评价土壤重金属污染现状,并参考北京市土壤重金属背景值,采用环境质量指数与环境潜在生态危害指数、内梅罗综合指数法相结合的方法,探讨土壤中7种重金属的累积污染现状及潜在生态风险。研究表明,土壤样品中Cu、Zn、Cr含量超标分别为97.62%、100%、100%;Cu、Zn、Cr含量重度污染等级以上的分别占2.38%、2.38%、4.76%;潜在生态危害指数法评价表明,Cu、Zn、Cr含量处于轻微生态危害等级分别占97.62%、100%、100%,Cu含量2.38%处于强生态危害等级。内梅罗综合指数法评判表明,所有样点均已污染,其中达到轻度污染、中度污染、重度污染的样点分别占28.57%、42.86%、28.57%;而潜在生态危害指数法评价显示土壤样品点中97.62%处于轻微生态风险等级,根据悲观原则可以判断该段流域重金属污染均处于轻度污染以上。     

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。     

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。     

贵州典型重金属高背景区耕地土壤重金属生态风险评价

耕地土壤重金属污染问题是热点也是要点问题,开展小尺度土壤重金属生态风险调查,能够更精准地掌握重金属的污染状况及机理。对贵州威宁县盐仓—炉山一带典型重金属高背景区的耕地土壤和主要农作物进行重金属生态风险调查,采用地累积指数和Hakanson潜在生态风险指数法对土壤重金属的污染状况和生态风险进行评价,结果显示：耕地土壤存在重金属复合污染,其中Cd的污染程度和生态风险最高;农作物马铃薯和玉米存在Cd超标情况,与水溶态和离子交换态Cd密切相关,今后应更加重视土壤污染监测与修复中重金属污染与形态的研究。     

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。      

西藏多不杂矿区土壤重金属特征及环境问题防治

在矿产开发前,充分了解矿区的土壤重金属环境特征对矿产绿色开发和合理开采具有重要意义。位于西藏改则县的多不杂矿床是多龙矿集区内的重要矿床之一,目前已探明铜资源量达234. 44万吨。本文以多不杂矿区为例,在地表选取4条剖面采集了37件土壤样品,开展了重金属元素(Cu、Pb、Zn、As、Cd、Cr、Hg)含量和pH值测试,对其中10件样品进行了重金属形态特征分析。采用单因子污染指数和内梅罗综合污染指数法分析研究了多不杂矿区内地表土壤重金属的含量、污染指数和形态特征,探讨了重金属元素来源及其对环境的影响程度。结果表明,多不杂矿区地表为碱性土壤,7种重金属元素中,Cu在所有样品中的含量均超过GB15618 1995Ⅲ级标准;Zn、Cd仅有最大值超过Ⅲ级标准;Pb、As、Cr、Hg含量均不超标。单因子污染指数呈现出Cu>Zn>As>Cd>Cr>Pb>Hg的分布特征,综合指数平均值为11. 60,表明重金属对环境的综合影响程度较高。Cu主要以铁锰氧化态和残渣态存在,分别占48. 40%和14. 73%,Pb、Zn、As、Cr主要以残渣态形式存在,分别占90. 27%、71. 48%、79. 59%、86. 12%。Cd主要以铁锰氧化态和碳酸盐态形式存在,分别占40. 05%和22. 42%,Hg主要以残渣态和腐殖酸态存在,分别占40. 16%和22. 54%。7种重金属元素来源主要有3类：Cu、Zn、Cd、Hg源于黄铜矿的氧化淋滤;Pb、As源于黄铁矿的氧化;Cr源于岩石的自然风化。针对重金属相关的环境问题,提出了针对性的防治建议。     

山东烟台金矿区及城镇周边土壤重金属化学形态分布及转化

土壤中不同形态重金属及其转化的影响因素研究对于了解重金属的地球化学行为具有重要意义。以山东烟台金矿区及城镇周边典型土壤为例,探讨了土壤中不同形态重金属与土壤有机质、黏粒、磁化率和pH值的关系及其生态危害性。结果表明:土壤中大多数重金属以残渣态和铁锰氧化态存在,而Cd以离子交换态为主;土壤酸化可使Ni、Zn、Cd、Hg的活动态含量增加;对于Pb污染严重的土壤,使土壤pH维持在中碱性环境,可以降低Pb危害;防止土壤盐碱化是消除土壤As污染的有效措施;土壤有机质含量增加可明显降低Pb、Hg、Ni等活动态含量,随黏粒含量增加,Pb、Zn等离子交换态含量占总量的比例略有减小;土壤磁化率对了解土壤酸化的状况和土壤污染程度有较好的指示作用。     

淮南潘集采煤沉陷区土壤及煤矸石镉环境地球化学特征

以淮南潘集采煤沉陷区土壤、煤矸石为研究对象,采用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)测定样品中重金属镉(Cd)含量,探讨其空间分布特征;利用Tessier五步形态提取法,研究样品中Cd赋存形态,分析其生物可利用性;最后采用地累积指数法评价沉陷区土壤和煤矸石中Cd污染程度。结果表明:潘集采煤沉陷区土壤Cd含量是淮南土壤背景值4.17倍,煤矸石中Cd含量是淮南土壤背景值和煤背景值5.33倍;潘集采煤沉陷区土壤和煤矸石中残渣态Cd占绝大部分,可交换态Cd含量低,但潜在生物可利用态含量高;地累积指数法结果表明,淮南潘集采煤沉陷区土壤和煤矸石中Cd中度污染,应采取措施优先治理控制。     

南方某工业区大气总悬浮颗粒物重金属来源解析及其对土壤环境质量的影响

解析大气总悬浮颗粒物(TSP)的重金属来源可为重金属生态风险评价和环境修复提供理论依据。本文研究了中国南方某工业城市冶炼厂周边冬季TSP和表层土壤(0~20 cm)中的重金属环境效应。采用大气主动采样技术收集TSP样品,原子荧光光谱法和电感耦合等离子体质谱法测定其中重金属的含量,结合富集因子法和Pearson系数法分析重金属含量特征及其来源。结果表明,研究区TSP中Zn、Pb、Cd含量最高达到30809.06×10-6、9902.91×10-6、1011.21×10-6,分别是中国土壤背景值的201.43、222.53、5616.20倍,属于污染严重级别;Ni、Cr含量分别是中国土壤背景值的1.83倍和2.96倍。冶炼厂、火力发电厂和化工厂等人为源是Zn、Pb、Cd、Hg、As等重金属富集的主导因素;土壤重金属含量与TSP重金属含量呈显著正相关,可判定研究区土壤的重金属来源主要为大气沉降。     

某城市规划新区表层土壤重金属潜在生态风险评价

为评价某城市规划新区表层土壤质量,利用网格法采集表层土样1000件,分析8种重金属(Cd、 Cu、 Zn、 Ni、Cr、Pb、Hg、As)元素的含量,并分别运用污染负荷指数(PLI)和潜在生态危害指数(RI)评价研究区表层土壤中重金属的污染程度和危害等级。利用克里金插值法研究土壤PLI和RI的空间分布特征。结果表明:研究区内表层土壤重金属平均值均大于中国土壤背景值,Cd、Cu、Ni较为富集。研究区Cd和Cu元素为重度污染,Cd的生态危害性较强,87.90%的土样为重金属轻微污染,60.83%的土样为中等生态危害。污染较为严重和风险较强的地区主要位于研究区西南部河流两岸,Cu和Cd可能受到了人类活动的影响而偏高。     

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。     

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。     

土壤重金属环境质量矿物学评价方法

利用环境矿物学理论和方法阐明了土壤矿物控制重金属活动状态，具体分析了重金属在矿物表面、层间域和孔道内可能的赋存位置。实验研究结果表明，矿物吸附重金属的作用受到介质pH值、介质离子强度等因素的影响。采用系统聚类分析方法，能定量地分析稳定的硫化物结合态微量有毒有害重金属元素的数量。利用粉晶X射线衍射分析方法，能定量地测定土壤矿物组成和含量。新提出土壤环境质量矿物学方法评价流程。该方法是在利用生态地球化学方法所完成的元素总量调查成果的基础上，开展单元性与剖面性土壤矿物组成与含量测定，查明表层土壤和深层土壤的矿物组成和分布，评价土壤中重金属的赋存状态及其对食物链的影响。旨在为农业地质环境评价提供新方法，切实提高农业地质环境调查质量与服务水平。     

雄安新区白洋淀表层沉积物重金属地球化学特征及生态风险评价

【研究目的】白洋淀为雄安新区核心生态功能区,为支撑白洋淀湿地生态修复与保护,系统开展了全淀区表层沉积物环境质量调查。【研究方法】在白洋淀湿地采集表层沉积物样品484组,查明了白洋淀表层沉积物重金属地球化学特征,并采用地累积指数法、潜在生态风险指数法等多种方法开展了重金属生态风险评价。【研究结果】白洋淀表层沉积物重金属含量普遍偏高于河北省表层土壤重金属含量背景值,府河入淀口及白沟引河入淀口为重金属元素主要富集区,入淀河流输入为白洋淀重金属主要来源;环境地球化学综合评价结果为清洁无污染等级分布面积144.54 km²,占表层沉积物分布总面积的96.68%;各重金属污染程度由重到轻排序为Cd＞Cu＞Hg＞Pb＞Zn＞Ni＞Cr＞As,Cd元素污染程度等级以中度和偏中度为主,Cu元素以轻度和清洁为主,其他元素以清洁无污染为主;重金属潜在生态风险以轻度和中度为主,河流入淀口所在淀区重金属潜在生态风险高于其他淀区,潜在生态风险由高到低排序为南刘庄＞烧车淀＞小白洋淀＞王家寨＞藻苲淀＞捞王淀＞池鱼淀＞泛鱼淀。【结论】白洋淀表层沉积物环境质量总体较好,南刘庄等局部淀区存在重金属污染潜在生态风险,以Cd元素污染最为突出。创新点：采用地累积指数法、潜在生态风险指数法等多种方法,系统评价白洋淀湿地表层沉积物重金属污染程度和生态风险;重金属地球化学特征分析与主成分分析法相结合,揭示表层沉积物重金属污染主要来源为河流输入。     

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。