表层土壤重金属元素污染特征及潜在生态风险评价:以山东省东部为例

针对当前土壤污染研究中存在的问题,提出了一种模糊识别土壤重金属元素污染评价的方法。并对瑞典学者(Hakan-son)提出的潜在生态危害指数法进行了改进,用以评价重金属元素潜在生态风险。采用建立的方法对山东省东部地区土壤重金属元素潜在生态风险进行了评价,结果表明:本区土壤重金属元素污染程度为Hg>Cd>Cu>Pb>Zn>Cr>As;而重金属元素潜在生态风险大小则依次为Hg、Cd、As、Pb、Cu、Cr、Zn。总体来看,山东省东部地区存在一定程度的重金属元素污染,其潜在生态风险为强和很强的土壤占13.75%,这种综合危害特征主要受Hg和Cd元素制约,主要分布在莱州—招远—烟台和牟平—乳山金矿集中区以及人口密集的城镇地带,且已对农作物安全产生影响。认为地质背景和人类活动(采金污染、工业生产、城市人口密集生活等)的共同作用,是造成局部环境中潜在生态风险较高的主要原因。     

内蒙古五原县某地土壤重金属生态健康风险评价

【研究目的 】五原县位于河套平原,为查明该地区农田土壤重金属污染状况,系统采集了表层土壤样品1985件,农作物样品30件,饮用水样品5件,分析测定As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn 8种重金属元素含量。【研究方法 】通过地累积指数法、内梅罗综合污染指数法和健康风险评估模型,对该区土壤、农作物及饮用水中的重金属污染程度和健康风险等进行评估。【研究结果 】内梅罗综合污染指数评价该地区土壤尚清洁,局部地区存在As元素轻污染;人体健康风险评估显示,在口和皮肤多重摄入途径下,土壤会对居民造成致癌风险(9.97×10^-6),饮用水摄入As(1.62)对居民有一定的健康风险。【结论 】Hg受人为影响较大,在临近五原县环城公路三叉口存在明显的强异常,其余元素主要受成土母质控制,As在建丰农场等地局部含量较高,超出风险筛选值。As在饮用水健康风险中贡献最大,应引起关注。     

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...     

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。     

甘肃省白银市四龙镇—北湾镇耕地区土壤重金属现状及生态风险评价

【研究目的】甘肃省白银地区矿业发达,矿山开采导致土壤重金属污染严重,掌握当地土壤重金属污染及对生态健康风险的影响对生态环境保护具有重要意义。【研究方法】以甘肃省白银地区四龙镇一北湾镇耕地区表层土壤为研究对象,采用单因子指数法、内梅罗综合指数法、地积累指数法和潜在生态危害指数法四种方法对区内表层土壤重金属(As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn)污染进行了分析和评价。【研究结果】单因子指数法统计结果显示研究区土壤污染主要为Cd、As的污染,单因子指数P_Cd显示89.21%的土壤为一等清洁,8.63%为二等轻微污染,0.72%为三等轻度污染,1.44%为四等中度污染。单因子指数P_As显示94.24%为土壤为一等清洁,5.04%为二等轻微污染,0.72%四等中度污染。内梅罗综合指数P_z介于0.339～2.869,均值为0.603;P_z显示85.61%的土壤为清洁,7.91%为轻微污染,5.04%为轻度污染,1.44%为中度污染。地积累指数法结果显示研究区土壤重金属污染总体处于0～2级,以Cd、Hg...     

山东省沂南县东部土壤重金属地球化学特征及源解析

为查明山东省沂南县东部地区土壤重金属污染现状和污染源,系统采集了4 779件表层土壤样品,测试分析Cd、Hg、Pb、As、Cr、Ni、Cu、Zn元素含量及pH值,用地统计学、多元统计、空间分析等方法,探讨土壤重金属元素地球化学特征及其可能来源。结果表明,研究区土壤Hg含量均值略高于临沂市表层土壤背景值,另外7种元素含量均值与临沂市土壤背景值相当。与GB 15618—2018土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准筛选值相比,研究区土壤8种重金属元素浓度超标率低,但极大值的超标倍数较大,反映局部点式和小片污染较重。研究区8种元素含量水平总体表现出由西到东三级台阶下降的特征。研究区土壤中Cd、Pb、Zn、As高含量主要受控于自然源母岩,叠加了程度不同的工矿交通和农业活动因素;Cr、Ni几乎完全受控于成土母岩;Hg、Cu主要受控于沂南金场、铜井金矿采冶活动,其次受工业和交通排放以及农业粪肥、农药施用影响。     

不同母质土壤重金属含量与生态风险评价

为防治土壤重金属污染,建设绿色无公害农业产业基地,在黔东南黄平县分别采集典型砂页岩、老风化壳、石灰岩、页岩、河流冲积物、泥岩6种不同母质发育的土壤样品257个,测定土壤中Cr、Cd、Pb、As、Hg的含量及pH值,对比分析不同母质发育的土壤重金属含量差异性和与pH的相关性,采用Hakanson潜在生态风险指数法对研究区进行土壤重金属风险评价。结果表明,不同母质土壤Cd含量大小为石灰岩>河流冲积物>老风化壳>泥岩>砂页岩>页岩,Cr含量为老风化壳>泥岩>页岩>石灰岩>砂页岩>河流冲积物,Hg含量为石灰岩>泥岩>砂页岩>河流冲积物>老风化壳>页岩,As含量为泥岩>石灰岩>老风化壳>砂页岩>页岩>河流冲积物,Pb含量为泥岩>老风化壳>石灰岩>砂页岩≈页岩>河流冲积物。不同母质发育的土壤重金属含量均存在显著性差异(p<0.05),表现为Hg>As>Cd>Pb>Cr。不同母质发育的土壤重金属与pH相关性研究表明,砂页岩土壤C...     

滇东典型煤矿区土壤重金属生态风险及来源解析

【研究目的】研究区地处滇东重要煤炭和农业产区,弄清煤矿区土壤重金属空间分布特征、潜在生态风险和污染来源,对煤矿区生态环境保护治理和确保农业安全具有重要现实意义。【研究方法】基于网格布点法于2021年6月在典型煤矿区采集土壤样品497件,分析了土壤pH、SOM、As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn,运用污染负荷指数法和潜在生态风险指数法对重金属污染状况和潜在生态风险进行评价,通过主成分分析和正定矩阵因子分析（PMF）模型分析了重金属潜在来源。【研究结果】土壤pH平均值为5.39,以酸性为主,SOM含量平均值是云南省土壤背景值的1.20倍,Cr、Cu、Cd、Ni、Zn和Hg含量平均值和中位数均超过云南省土壤背景值,绝大部分采样点Cd、Cu、Cr、Ni含量超过风险筛选值,分别占94.97%、93.96%、91.35%、79.28%,少部分采样点As、Cd含量超过管制值,分别占0.20%、1.41%。污染负荷指数法评价结果显示,研究区整体呈现轻微污染。潜在生态风险指数法评价结果显示,研究区整体呈现中等风险。主成分分析和PMF模型解析结果显示,研究区土壤重金属主要来源于地质背景,其次为...     

山区小流域矿集区土壤重金属污染生态风险评价基准与模型

【研究目的】矿集区小流域属重金属天然高背景区,传统重金属污染评价的统一基准值或标准值已不能满足矿山生态环境监管过程中生态环境服务功能影响评价和矿区恢复治理、土壤污染修复要求;以地球系统科学理论指导开展山区矿集区重金属污染调查评价具有重要意义。【研究方法】本文阐述了以小流域为单元评价山区土壤重金属污染的必要性,对矿集区土壤重金属污染生态风险评价的基准确定与模型方法进行了系统总结。【研究结果】山区矿集区土壤重金属污染与生态风险评价的关键在于调查评价单元的划分,评价基准——地球化学基线的厘定和评价数学模型的确定。【结论】本文梳理了矿集区重金属污染评价基准的三类确定方法：环境质量标准法、地球化学基线法和生态效应法;论述了重金属污染与生态风险评价模型的分类和发展现状及各模型的优缺点及其适用性,评价模型主要有一般指数法、模型指数法和考虑生物有效性与健康风险的评价方法;展望了流域地球关键带调查监测技术框架下的小流域矿集区土壤重金属基线调查评价新技术、新方法的应用,以期为确定已扰动环境下重金属环境地球化学基线特征,回溯土壤环境重金属本底特征,揭示土壤重金属元素的污染来源和迁移转化机制,流域生态环境污染...     

安徽某地山核桃园地土壤重金属生态风险评价

研究区是我国山核桃重要产地,在区内开展生态风险评价对保障山核桃食品安全具有重要意义.采集山核桃果仁及对应的根系土壤样品各82件,分析土壤和山核桃样品中重金属含量,以《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB 15618—2018)中pH≤5.5非水田条件下的风险筛选值为标准,评价土壤重金属污染程度和潜在生态风险.结果表明:研究区山核桃园地土壤中Cd、Cr、Hg、As、Pb、Cu、Zn、Ni等8种重金属平均含量均高于中国土壤平均值,其中As、Cd分别为中国土壤平均值的3.80倍、2.90倍.研究区局部土壤中As、Cd、Pb、Zn、Ni含量出现不同程度的超标,其中Cd超标较为显著,As、Pb、Zn、Ni超标程度低,Cr、Hg、Cu未超标.Cd达到中等生态危害程度,其他重金属生态风险低.土壤重金属生态风险总体较低,风险可控.研究区山核桃果仁中Cd、Cr、Hg、As、Pb含量总体较低,少量山核桃果仁样品中出现Pb含量超标,应加以关注.     

皖南某典型富硒区土壤-水稻重金属生态风险评估

为了解皖南某典型富硒区土壤-水稻重金属生态风险状况,在该地区采集水稻籽粒样品以及对应的根系土壤样品各43件,采用单因子污染指数和综合污染指数法、危害商法及潜在生态危害指数法等,对土壤-水稻系统中重金属污染生态风险进行了评价。结果表明:水稻样品均达到富硒标准;水稻籽粒及土壤中Cd元素生态风险较高,部分稻米Cd超标。成人和儿童通过食用稻米摄入重金属的复合健康风险指数(THQ)平均值分别为0.897和1.076,说明儿童面临的健康风险高于成人,Cd是主要影响元素。研究区总体上为轻微生态风险,但部分Cd元素达到了中等和强生态风险。     

鲁西沂南金场夕卡岩型金铜矿床矿化时代与成矿流体研究

沂南金场金铜矿床是鲁西地区夕卡岩型矿床的典型代表,矿床产于燕山期中酸性杂岩体与新太古界-寒武系地层的内外接触带附近,受岩浆岩、地层岩性以及构造的复合控制。由石榴子石和透辉石构成了早夕卡岩阶段矿物组合,而绿帘石+磁铁矿+镜铁矿±透闪石±阳起石±石英构成了晚夕卡岩-磁铁矿阶段矿物组合。利用早夕卡岩期黑云母以及晚夕卡岩期与碳酸盐伴生的黑云母样品进行单颗粒云母超低本底Rb-Sr等时线测试,分别获得了133±6Ma和128±2Ma年龄数据,它们与金场岩体的形成时间十分一致,说明该矿床与侵入体有密切的成因联系。流体包裹体研究表明,沂南金场金铜矿床各成矿阶段矿石中的流体包裹体主要有四种类型:含子矿物三相包裹体、富气包裹体、H2O-CO2包裹体和气液两相包裹体。从早夕卡岩阶段石榴石捕获的含子矿物包裹体中获得了很高的均一温度(530～570℃)和盐度(39.9%～60.4%)值,而晚夕卡岩阶段透辉石中含子矿物包裹体也显示较高的均一温度(451～580℃)和盐度(39.3%～60.7%)值。石英-硫化物阶段石英中包裹体均一温度分为两个区间,分别为320～450℃和108～291℃。石榴石内含子矿物包裹体,其子矿物可能为赤铁矿或磁铁矿,结合该矿床的矿石矿物组成特征,沂南金场为岩浆热液流体形成的氧化型夕卡岩金铜矿床。     

山东沂南东部土壤-玉米系统重金属元素与其他元素间相互作用及其生物有效性研究

在沂南县东部地区重金属元素高的背景状态下,为研究土壤-玉米系统中重金属元素和与人体健康关系密切的微量元素间的相互作用及其生物有效性,在研究区采集了50件玉米籽实及其根系土土壤样品。通过样品中重金属元素和微量元素含量分析,统计其含量及富集特征,探讨了玉米籽实及其根系土土壤中各元素间的相互关系。通过玉米根、茎、叶、籽实中重金属元素含量及根系土土壤中重金属元素形态分析,总结了玉米根、茎、叶、籽实以及根系土土壤中重金属元素的分布规律并对玉米籽实进行了安全性评价。结果显示: ①各元素含量在玉米根系土土壤和玉米籽实中差异明显,玉米籽实中元素富集系数间多呈显著-极显著正相关; ②玉米籽实中As、Ni、Se含量与土壤中元素含量多呈拮抗作用,玉米籽实中元素含量间多呈协同作用; ③Cu、Zn、Cd、Hg主要富集于叶中,Cr、Pb、Ni、As主要富集于根中,除1件玉米籽实样品外,其他样品均符合绿色、无公害等相关标准,研究区玉米籽实安全性较好。研究成果可为农业高质量发展、土壤污染综合治理提供支撑。     

云南省宣威市农耕区土壤重金属元素分布影响因素及生态风险评价

为探究云南省碳酸盐岩风化区重金属污染特征及分布影响因素,选取云南省宣威市农垦区为研究对象,利用1:5万土地质量地球化学调查成果,通过分析表层土壤重金属元素累积特征及分布规律,并结合土壤理化性质及地形因素等数据,研究驱动农垦区土壤重金属元素富集的影响因素,并利用富集指数法(EF)和潜在生态风险评价(RI)进行污染评价.结...     

内蒙古新巴尔虎右旗土壤重金属生态风险与来源分析

【研究目的】新巴尔虎右旗地处呼伦贝尔草原深处,矿业活动频繁。了解该地区土壤中重金属来源以及生态风险是评估区域环境影响前提。【研究方法】本文系统采集了矿石、基岩及土壤样品共221件,测试并分析了Cd、Cr、As、Hg、Ni、Pb、Zn等7种重金属元素的含量。利用地积累指数法和潜在生态风险指数法评价了重金属的污染程度和生态风险,并综合运用相关分析、主成分分析法判断了土壤重金属的来源。【研究结果】研究表明,新巴尔虎右旗土壤重金属污染以轻度为主,Cd、Ni、As、Cr、Pb元素均存在一定程度的污染,污染区域集中于甲查矿区、准乌兰诺尔、呼伦湖西北岸以及克鲁伦河中游。Cr、Ni、Hg主要受人类活动影响;Cd、Zn、Pb受到自然因素与人类活动共同影响,As主要受自然因素影响。【结论】总体来看,本区生态风险整体较低,以Cd对生态风险的贡献最为突出,在本区土壤质量监测中应受到重视。     

山东省东部地区农业生态地球化学调查与评价

介绍了山东省东部地区农业生态地球化学调查与评价工作取得的一些基本成果以及该区存在的生态地球化学问题。调查与评价结果显示,Zn,Pb,Cu,Se,Cd,S,P,Hg,N,OrgC等元素或指标在表生作用或人类活动等因素影响下,使表层土壤含量明显大于深层;总体上该区地球化学环境质量优良,Ⅲ类和劣Ⅲ类土壤仅占全区总面积的0.13%,主要分布在矿集区和城镇周边,主要污染元素为Cd,Cr,Ni,Hg。浅层地下水大部分元素或指标处于自然低背景含量状态,部分水样总硬度超标,溶解性总固体、NO2-和F-等超标,已不适合饮用。该区存在的生态地球化学问题有：①山地丘陵区土壤pH值低,且表层土壤具有向强酸、强碱两极化发展的趋势,易引起重金属元素活化,危害人类健康;②沿海地带土地贫瘠,N,P和有机质等营养水平多属缺乏级;③莱州-烟台和牟平-乳山矿集区以及人口密集的城镇地带表层土壤Hg,Cd,Pb,Zn,Se,S等元素污染严重。地质高背景、酸性的表生环境和工业污染的共同作用,是造成环境中重金属元素含量较高的主要原因。     

福建泉州湾近岸海域沉积物重金属来源分析与生态风险评价

【研究目的】 受重金属含量影响,泉州湾表层沉积物环境质量面临巨大生态风险,然而重金属含量影响因素及潜在来源研究相对薄弱。【研究方法】 通过采集泉州湾近岸海域表层沉积物样品,以元素含量及粒度分析归纳出重金属分布特征、富集程度为基础,使用Hakanson生态风险指数法识别湾内沉积物潜在生态风险程度,并进一步通过正定矩阵因子分解法及主成分分析,定量分析不同重金属主要来源。【研究结果】 在晋江与洛阳江交汇处出现沉积物粒度低值区,易于重金属富集,表层沉积物重金属富集程度为Hg>As>Cd>Pb>Zn>Cu>Cr>Ni。湾内沉积物整体处于中度生态风险状态,Cd对生态风险贡献程度最高（37.90%）,其次为Hg（29.38%）。Cr与Ni主要源于母岩风化,Cu与Zn、Pb受母岩风化影响及矿山冶炼的共同影响,Cd与As分别主要源自近岸污水排放与燃料燃烧,而Hg的来源较为复杂。研究区表层重金属主要来源依次为矿山冶炼、母岩风化、污水排放以及燃料燃烧,贡献率依次为33.95%,31.16%,22.26%与12.21%。【结论】 陆域物质随地表径流的输送对泉州湾表层沉积物生态环境质量造成了巨大风险,未来需要特别加强对不同介质中Hg的归趋及环境行为研究。