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。     

小秦岭某金矿区农田土壤重金属污染的潜在生态危害评价

土壤重金属元素污染的潜在生态危害程度及空间分布是土壤污染防治的前提和基础.为揭示土壤中重金属元素的潜在生态危害程度,在前期土壤污染调查评价的基础上,采用Hakanson的潜在生态危害指教,以研究区西邻无工矿影响的农田土壤重金属元素含量均值作为参比值,对矿区农田土壤进行了重金属元素污染的潜在生态环境危害评价.结果表明,Hg是农田土壤中潜在生态危害最严重的元素,其次是Cd和Pb.Hg、Pb、Cd对土壤污染危害的贡献率之和达97.41%.仅Hg的贡献率就达84.37%.多个重金属元素潜在生态危害很强、极强的土壤样品占样品总数的49.62%,影响面积达74.54%.从西北向东南,土壤重金属元素潜在生态危害程度激增,这种空间分布与目前金矿选冶的布局一致.土壤重金属元素潜在生态环境危害的后果已被前期研究成果所证实.     

扬州江都区邵伯农田土壤环境质量及生态风险评价

选取扬州邵伯地区作为研究区,根据评价标准（GB 15618—2018）对其农田土壤环境质量及生态风险进行评价。研究区农田土壤中8种重金属元素平均含量均低于农用地污染风险筛选值,除Ni外其余7种重金属元素的平均含量均超过江苏土壤平均背景值,其中Hg含量均值为江苏土壤平均背景值的2.16倍;通过对比内梅罗指数法和综合指数法评价结果,认为综合指数法能更客观准确地反映研究区农田土壤环境质量状况,结果显示研究区农田土壤轻度污染以上样本占总样本的2.35%;研究区农田土壤属中度生态风险,综合潜在风险指数平均值为200.56,主要贡献因子是Hg。     

内蒙古托克托地区土壤重金属含量分析及模糊综合评价

选取内蒙古河套平原东部的托克托地区作为研究对象,以1 564个表层土壤样品的测试数据为基础数据,基于GeoExpl多元地学数据空间数据管理与分析系统,对土壤中重金属元素(Cd、Hg、As、Cu、Pb、Cr、Zn、Ni)含量进行系统描述统计及空间分布分析,区内这几种重金属元素中Hg变异系数最大,Pb变异系数最小;8种重金属元素的高含量区主要集中在研究区西北部的农田和居民用地区。在此分析基础上,采用模糊综合评价法对土壤重金属污染等级进行评价,其评价结果为一级,即研究区内的表层土壤大部分暂未受重金属污染;但区内大黑河流域重金属含量较高,容易受重金属污染,结合其地表覆盖情况,推断此处土壤重金属元素的高含量与人类农田灌溉、化肥及农药的使用有关。      

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。     

小秦岭某金矿区农田土壤重金属元素污染的潜在生态危害评价

土壤重金属元素污染的潜在生态危害程度及空间分布是土壤污染防治的前提和基础。为揭示土壤中重金属元素的潜在生态危害程度,在前期土壤污染调查评价的基础上,采用Hakanson的潜在生态危害指数,以研究区西邻无工矿影响的农田土壤重金属元素含量均值作为参比值,对矿区农田土壤进行了重金属元素污染的潜在生态环境危害评价。结果表明,Hg是农田土壤中潜在生态危害最严重的元素,其次是Cd和Pb。Hg、Pb、Cd对土壤污染危害的贡献率之和达97.41%,仅Hg的贡献率就达84.37%。多个重金属元素潜在生态危害很强、极强的土壤样品占样品总数的49.62%,影响面积达74.54%。从西北向东南,土壤重金属元素潜在生态危害程度激增,这种空间分布与目前金矿选冶的布局一致。土壤重金属元素潜在生态环境危害的后果已被前期研究成果所证实。     

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.     

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。     

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。     

基于模糊数学的广东大宝山矿横石河下游土壤重金属元素污染评价

对广东大宝山矿横石河下游地势平坦的农耕区上坝村表层土壤中6种重金属元素进行测试分析,并构建模糊数学污染评价模型对重金属的污染程度进行评价。结果显示,研究区土壤受到重金属Cd、Cu、As的复合污染,显示为重度污染,Cd污染最为严重,Cu、As为轻度污染,传统的综合污染指数和内梅罗综合污染指数评价显示为轻度和重度污染。模糊数学污染评价法有多个影响因子引入,更加符合矿区及周围地区重金属污染的现状,因而能够在矿区及周边地区土壤重金属的污染评价中得到应用,该方法基于传统的污染评价法进行优化和改良,因此具备良好的可操作性和广泛的适用性。     

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。     

基于模糊数学的广东大宝山矿横石河下游 土壤重金属元素污染评价

对广东大宝山矿横石河下游地势平坦的农耕区上坝村表层土壤中6种重金属元素进行测试分析,并构建模糊数学污染评价模型对重金属的污染程度进行评价。结果显示,研究区土壤受到重金属Cd、Cu、As的复合污染,显示为重度污染,Cd污染最为严重,Cu、As为轻度污染,传统的综合污染指数和内梅罗综合污染指数评价显示为轻度和重度污染。模糊数学污染评价法有多个影响因子引入,更加符合矿区及周围地区重金属污染的现状,因而能够在矿区及周边地区土壤重金属的污染评价中得到应用,该方法基于传统的污染评价法进行优化和改良,因此具备良好的可操作性和广泛的适用性。     

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.     

甘肃省白银市土壤重金属污染地球化学特征及其表生地球化学成因

基于以土壤为主的多介质地球化学测量,对生态环境问题严重的白银市进行土壤环境质量评价,得出研究区重金属元素在全区呈综合表生富集性污染、中度以上农田生态化学污染及潜在生态风险,重金属元素的表生富集是农田生态化学污染及潜在生态风险的主要原因。污染性重金属元素输入源及污染方式为:白银市区工矿企业、机动车辆产生的废气和烟雾形成的干湿沉降;矿渣及岩矿石水岩反应产生重金属物质的水化学迁移分散;工矿企业污水在渠系径流中的重金属元素沉淀。重金属元素经历氧化还原、水解、络合(螯合)、吸附-解吸、溶胶聚沉等土壤和水化学反应,主要经水化学迁移和大气飘移等空间分散过程,并经沉淀、吸附等表生作用而在区内土壤局部集中形成污染。     

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。     

某金矿区农田土壤重金属元素Pb的累积速率

以某金矿区农田土壤重金属Pb为研究对象,分别以2004和2012年采集样品的测试结果作为计算农田土壤重金属Pb累积速率的依据,以2004—2012年作为计算时间区间,以农田土壤重金属Pb的累积速率为研究内容,采用对比分析方法,分析区域Pb的累积速率特征,阐明人类工程活动极大地影响着农田土壤重金属Pb的累积过程。研究结果表明,全区农田土壤Pb平均累积速率为31.8mg/kg·a-1。选取选矿厂、冶炼厂、尾矿库、污水灌溉区、车载尾矿弃渣等典型污染源,对周边农田土壤Pb累积的时空变化特征进行分析。结果显示,选矿厂对农田土壤Pb累积的影响最大,其周边农田土壤Pb累积速率相当于全区Pb累积速率的4倍,该结论对防治重金属污染及保障人体健康具有实际指导意义。     

南方典型丘陵区酸性土壤重金属地球化学分布特征及来源分异解析

本文采用基于多元统计的APCS-MLR和基于GIS技术的地统计学相结合的方法,以广西南宁市郊区典型丘陵水稻种植区酸性土壤为例,有效的对土壤重金属的空间分布特征和来源分异进行了解析和验证。结果表明:(1)研究区8种重金属中除部分样点的Cd以外,其它元素含量均未超过国家土壤环境质量的二级标准。研究区土壤大部分未受到污染,少部分受到了轻污染,其中Cd处于轻污染的样品数最多;(2)重金属在不同岩性岩石中的含量差异较大;(3)研究区水稻产区农田土壤重金属来源主要包括土壤母质继承和农田施肥,其中值得注意的是农田施肥中引入较多的重金属为Hg和Cd。此外,研究区主要的岩石类型碳酸盐岩中含有较高含量的Cd和Hg;(4)本文研究结果对于南方丘陵区酸性土壤重金属污染的特征与防治的研究具有重要的参考意义。同时,本文所提出的绝对主成分得分(APCS)与GIS相结合的方法能够有效的对主成分分析的结果进行有效的补充和有力的验证,对于相关研究具有一定的示范意义。     

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...     

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...     

陕西潼关金矿区农田土壤Hg污染的环境效应

以潼关金矿区农田土壤Hg污染区的小麦、蔬菜、水果中的Hg含量为重点研究对象,与尚未污染的农田土壤区进行对比,研究土壤Hg污染的农作物效应.评价区小麦样本Hg的超标率为78.57%,小麦Hg超标与土壤Hg污染的关系明显.评价区萝卜样本超标率为40%,叶菜、西红柿、苹果、红薯中样本超标率均为100%,对照区果蔬类也全部超标,但明显低于评价区.评价区农作物Hg超标倍数从大到小依次为:青菜＞油麦菜＞萝卜叶＞西红柿＞苹果＞红薯＞小麦＞萝卜.土壤Hg污染的环境效应极为严重,矿区环境污染防治刻不容缓.