典型工业城市土壤重金属元素形态特征及生态风险评估

城市工业化发展易造成土壤重金属污染等环境问题。已有研究表明, 土壤重金属对生态环境的危害不仅与其总量有关,更大程度上取决于重金属的赋存形态。为查明河套平原某典型工业城市城区土壤重金属的含量特征、赋存状态和风险状况,本文在该市不同功能区采集土壤样品52件,利用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)、原子荧光光谱法(AFS)等分析技术测定土壤重金属元素含量和赋存形态状况的基础上,采用风险评价编码法(RAC)对城区土壤重金属的生态风险进行评价。结果表明: ①表层土壤重金属元素含量(除As外)均不同程度地高于河套平原背景值,Pb、Cr、Mn、Cd、Zn的变异系数较大,空间分布不均匀,受人类活动影响显著;工业区重金属含量超过背景值程度最重,尤其是Cd(背景值的5.83倍)和Pb(背景值的3.58倍);道路重金属含量也明显高于背景值,Cd是背景值的近4倍。②重金属Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、Pb、As元素形态以残渣态为主;Cr、Ni、Cu和As的残渣态平均占比都大于70%,Cd的残渣态在各功能区约占30%。③RAC风险评价结果显示各功能区的Cd和工业区的Pb达到高风险等级,生态风险较大。研究结果可为城区土壤重金属潜在生态风险防范提供科学依据。     

河北阜平县表层土壤重金属对人体健康的风险评估

河北省阜平县矿产资源丰富,矿产开发会产生大量重金属污染物,近年来大力发展果农业,也会对表层土壤造成一定影响,目前该县表层土壤重金属现状尚不清晰。为评估阜平县农业重点区表层土壤重金属污染特征和对人体健康的影响,本文按照1：5万土地质量调查规范要求,布设标准网格在该县农业重点区采集表层土壤样品647组,采用原子荧光光谱、电感耦合等离子体质谱、X射线荧光光谱等方法,测定Hg、As、Cd、Cu、Pb、Zn、Ni、Cr等8种重金属含量;运用地累积指数、内梅罗污染指数和富集因子法等方法,识别表层土壤重金属的污染特征和来源;利用中国人体健康土壤环境基准制定技术指南的健康风险评估标准,评估重金属污染对人体健康的风险。结果表明：①研究区表层土壤中Hg、Pb、Cu、Zn、Cd、Cr、Ni存在一定程度的富集,但含量均未超过农用地管控值,98.6%的样品土壤重金属对农产品质量安全、农作物生长或土壤生态环境风险低;②As的来源主要为自然源,Hg、Pb局部受到人类活动影响,Cu、Zn、Cd、Cr、Ni受到人类活动和天然地质背景共同影响;③对表层土壤中重金属的非致癌和致癌风险评估显示,成人和儿童的非致癌风险指数小于1,均不存在非致癌风险,处于可接受水平。As和Cd超过可接受致癌风险水平（As为10-5,Cd为10-6）,具有一定的致癌风险,经口吸入是造成人体健康风险的主要暴露途径,儿童受到的影响远高于成人。由此认为,研究区土壤存在轻微污染,且As和Cd对人体健康有一定影响,应加强对土壤重金属的监测,掌握其变化动态,防范土壤污染加重。     

郑州市土壤重金属污染状况和质量评价

本文采用电感耦合等离子体质谱、原子荧光光谱法对郑州市及周边地区化探扫面(1∶10万)采集的1014个表层土壤样品进行分析,结合单因子污染指数法、内梅罗指数法评价了土壤中重金属含量水平、形态特征和污染分布状况。结果表明,8种重金属的平均含量都低于《土壤环境质量标准》Ⅰ类土壤的临界值;从地表到深部重金属元素含量逐步降低;在测区1000 km2范围内,一级、二级、三级土壤面积分别占89.6%、9.4%、1.0%,土壤质量总体良好。在极个别中、重度污染区,重金属主要以难以迁移和被植物利用的残渣态、铁锰氧化态形式存在,目前对人及环境的实际危害很小。     

浙江省江山市猕猴桃果园土壤环境质量与生态风险评价

果园土壤环境与果品产量和质量及食用安全性关系密切。已有研究表明目前我国猕猴桃果园土壤中普遍存在养分含量不足、分布不均的问题,个别地区发现有重金属含量超标的现象。浙江省近年来猕猴桃种植面积连年扩大,已是我国重要的猕猴桃产区之一。为查明该省江山市猕猴桃果园土壤环境质量现状,本文选择了两处典型猕猴桃果园采集土壤、岩石、果实样品,采用原子荧光光谱、电感耦合等离子体发射光谱等技术测定土壤和岩石样品中的重金属、养分元素、土壤理化指标和果实样品中的重金属含量。以果园土壤中养分元素丰缺与影响因素、重金属元素含量与果实食用安全性为主要研究内容,开展了猕猴桃果园土壤环境质量与生态风险评价。结果表明:①两处果园土壤中Ag、Bi、Co、Cr、Ni、Sb、Se、V、SiO_2等含量低于衢州市和浙江省土壤背景值,Pb、Al_2O_3等高于衢州市和浙江省土壤背景值,土壤中元素含量受自然地质背景控制的特征明显;②土壤pH值范围为4.61～6.30,按DZ/T 0295—2016《土地质量地球化学评价规范》中土壤酸碱度分级标准,属于强酸性和酸性土壤;③养分元素K、Ge、Mo、Zn较丰富,但N、P、Mn、S较缺乏;④土壤中As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn含量最大值分别为21.84、0.22、23.53、20.47、0.06、8.82、53.84、133mg/kg,远低于农用地土壤污染风险筛选值(pH≤5.5时标准限值分别为40、0.3、150、150、1.3、60、70、200mg/kg),土壤污染风险低;⑤猕猴桃果实中的重金属含量低于绿色食品限值和食品卫生标准限值,如As含量最高为0.009mg/kg,其限值分别为0.2mg/kg和0.5mg/kg。整体上,研究区土壤具有养分分布不均匀、重金属含量低、酸性强的特点,建议采取科学措施补充和平衡土壤养分,防范土壤酸化导致的重金属活化风险。     

内蒙古包头市固阳县某铁矿区周边土壤多元素测定与健康风险评价

矿产的开发利用会向周边土壤释放重金属元素,当人体摄入或接触受污染的土壤则可能会产生健康危害。铁矿是中国分布最为广泛的矿种之一,但前人对铁矿区土壤重金属健康风险的研究较少,尤其是干旱区铁矿。干旱区生态脆弱,修复困难,因此需要更加科学地对土壤加强管理。本文以内蒙古包头市固阳县某铁矿区为研究对象,采集表层土壤101件,采用电感耦合等离子体质谱/发射光谱法和原子荧光光谱法测定了土壤中的重金属含量,研究元素的特征,并利用健康风险评价法评价重金属对人体的健康危害,提出土壤污染筛选值。结果显示：①研究区土壤中Cu、Cr、Ni变异系数大于0.5,平均含量明显高于河套平原背景值;②Cu的高值区主要分布于尾矿库与选矿厂周边,Cr、Ni的高值区主要分布于基岩山区;③健康风险评价结果表明各元素的危害商(HQ)均小于1,由大到小顺序为As>Cr>Ni>Cu>Cd>Zn>Hg,总危害商(HI)的平均值为0.542,有1个点HI大于1,位于矿区南部基岩区,Cr、Ni、As的贡献率分别为59%、25%、15%,总致癌风险指数(CR)均小于10-4;④基于人体健康计算提出研究区土壤Cr、Ni、As的污染筛选值为541、579、32.8mg/kg。本研究揭示了：①研究区Cr、Ni主要受到成土母质影响,Cu主要受到选矿活动影响;②土壤重金属总体上健康危害较低,受成土母质影响较大,但仍需关注尾矿库周边污染元素的累积情况,并避免经口摄入污染物;③不同地区或不同类型的铁矿中的伴生元素不同,仍需对各气候分区内不同类型的铁矿进一步开展研究。     

四川省沐川县典型土壤剖面重金属分布特征和生态风险评价

根据全国土壤污染状况调查显示,全国土壤的环境状况总体不容乐观,耕地土壤环境质量令人担忧,已对粮食安全构成威胁。已有的研究工作多集中于土壤重金属的空间分布特征及污染源分析、重金属污染风险评估以及评估方法,但对于不同土壤深度重金属在耕地中的积累与剖面分布的变化及其生态风险分析相对较少。为研究四川省沐川县土壤剖面重金属分布特征和生态风险,本文在研究区选择三个不同地质背景区采集了土柱剖面样品开展相关工作。结果表明：样品中As、Cd、Hg、Pb、Ni、Cu、Zn七项指标中,除了Cu外,其余重金属元素含量都高于国家和四川省土壤背景值,表明这些元素在土壤中呈现不同程度地富集。土壤中7种重金属的浓度与土壤养分(氮、磷、钾),土壤有机碳和pH值存在相关性,如在玉米地剖面中,氮和磷与Cd呈显著正相关,相关系数分别为0.845、0.747。大量研究表明,磷肥中含有一定量的重金属。磷肥中重金属含量高低与磷矿及其来源有关,磷肥能够增加土壤 Cd 含量。土壤有机碳与Cd呈显著正相关,相关系数为0.934,其原因是土壤有机质对重金属的吸附作用,有机碳对土壤中重金属的保留起了重要作用。pH值与Cd呈显著负相关,相关系数为-0.964,随着pH值的增加,土壤对重金属离子的吸附会增加,从而导致土壤中活性重金属离子减少。土壤重金属之间存在显著的正相关关系,表明它们普遍存在同源性。采用地质积累指数($ {I}_{\mathrm{g}\mathrm{e}\mathrm{o}} $)评价土壤重金属污染程度,并选取潜在生态风险指数($ RI $)评价其潜在生态风险,结果表明土壤中主要污染元素为Cd。生态风险指数显示,玉米地的潜在生态风险较大,其中Cd、Hg的生态风险较高,潜在生态风险指数($ RI $)随着剖面深度的增加而降低。当地应采取适当措施,加强对该地区污染的防治工作,避免对人体健康造成危害。     

江西某养殖场废水灌溉土壤重金属污染特征及健康风险评价

Cu、Pb、Zn、As等作为饲料添加剂的普遍使用,使集约化养殖场废水中重金属含量较高,养殖场废水作为有机肥还田后可能引起土壤重金属的累积。为了解养殖场废水灌溉地土壤重金属污染特征及其健康风险,本文选择了江西抚州市某养殖场(养猪)废水(含粪便)灌溉地为研究对象,采集了11块地块样品,采用微波消解、电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定了样品中Cr、Cu、Zn、As、Cd及Pb共6种重金属含量,运用污染负荷指数(PLI)、潜在生态风险指数(RI)和健康风险评价模型评价了土壤重金属污染程度、潜在生态风险和健康风险。结果表明: ①Cr、Cu、Zn及As平均含量分别为75.8、32.8、93.7及21.3mg/kg,明显高于其背景值;Cd平均含量为0.09mg/kg,接近于其背景值;Pb平均含量为15.2mg/kg,低于其背景值。②Cr出现轻度污染,Pb没有发生污染;大部分采样点出现As中度污染,Cu和Zn轻度污染;而绝大部分采样点没有发生Cd污染。6种重金属平均PLI为1.22,总体上属于轻度污染。③各重金属均呈低生态风险,平均RI为66.26,综合生态风险呈低生态风险。④研究区土壤重金属儿童和成人非致癌风险指数分别为0.06和0.12,致癌风险指数分别为1.65×10-5和3.67×10-5,均在可接受范围内。综上,研究区土壤重金属呈轻度污染,但大部分点位As存在中度污染需引起关注,后续还需加强对灌溉土壤重金属含量的监测。     

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、1.07倍,但都低于农田土壤重金属污染风险筛选值。②区内重金属元素空间变异系数(CV)顺序为：Pb(90.72%)＞Hg(85.25%)＞Cd(65.65%)＞Zn(44.0%)＞Cu(33.66%)＞As(31.72%)＞Ni(24.23%)＞Cr(13.61%)。Pb、Hg、Cd具有相对较高的变异系数,且分布位置均在矿业活动场所周边,显示矿业活动等外缘因素是引起重金属元素累积的主导因素。③ 8种重金属地累积指数分别为-0.1、0.74、0.33、-0.56、-0.60、-0.29、0.62、-0.49,其中Cu、Ni、As、Hg、Cr元素未累积,Cd、Pb、Zn元素为中等累积。④ 8种重金属单因子潜在生态危害指数平均值介于2.06~83.62,综合潜在生态风险指数平均值为192.07,整体表现为中等潜在生态风险。本研究揭示：①长期的矿产资源开发是造成Cd、Pb、Zn局部累积的主要因素,Ni、Cr、Cu、As、Hg以自然背景因素为主。②虽然研究区农田土壤重金属污染程度目前尚不严重,但仍需加强源头防控,避免重金属元素在土壤中进一步累积。     

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;②As、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。     

土壤样品镉同位素分析中Cd与Sn有效分离方法的改进

保证Cd的高回收率以及彻底的Sn干扰去除是获得精确镉同位素组成的前提,目前报道的多种Cd分离与纯化方法获得的Cd回收率有较大差异(42.6%~99.8%),且去除Sn干扰的效果也不同(去除率在87.8%~97.4%之间),Cd回收率和Sn去除率均不理想。本文对前人报道的分离方法进行对比实验,发现0.1 mol/L氢溴酸-0.5 mol/L硝酸是分离Cd和Sn的有效试剂,增加该组混合酸的用量可淋洗出样品中更多的Sn且不会损失Cd,当混合酸的淋洗用量增加至30 mL时,Sn的淋洗率达到99.8%以上,Cd的回收率亦达到99.0%±0.5%,可满足土壤样品镉同位素的测定要求。本工作为获得高精度的镉同位素组成奠定了基础,为研究土壤环境中镉的污染来源提供了技术手段。     

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。     

云南安宁水系沉积污染物分布特征与风险评价

云南安宁是长江经济带上游重要的工业、矿业城市,是滇中新区经济发展和生态文明建设的支点.对安宁地区地球化学水系沉积物、水文地质等方面的调查尚停留在二十世纪七八十年代,而近年来人类生产生活对生态环境造成的影响也不明确.为揭示安宁地区水系沉积物污染状况、空间分布特征与潜在生态风险,本文以2019年采集的云南安宁地区水系表层沉...     

南昌市及周边地区Hg、Cd等重金属异常分析

通过剖面"横拉纵切"的"T"型追踪法,对南昌市及周边地区出现大面积的Hg、Cd等重金属异常分析认为:Hg、Cd、Cu、Pb、Zn在城区地表的富集,主要与人类的生产生活活动有关,并且有从老城区-新城区-城郊蔓延的趋势;垂向变化上,Hg、Cd含量等表现为随深度的增加而减少;Cu、Pb、Zn、As含量不仅与人类的生产生活活动有关,而且与成土母质固有的地球化学特性关系密切.