农田土壤重金属污染评价方法对比分析（英文）

农田土壤重金属污染是突出的环境问题之一。准确评估农田土壤重金属污染水平对农业可持续发展至关重要。从中国新疆博斯腾湖流域采集186个农田土壤样品,分析其中As、Cd、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb和Zn等重金属元素含量,采用污染指数法(P_i)、地质累积指数法(I_(geo))、富集因子法(EF)、生态风险指数法(ER)和环境风险指数法(I_(er)),分析了农田土壤重金属污染水平,并对5种不同评价方法的评价结果进行了比较分析。结果表明,研究区农田土壤中所有元素平均含量均低于国家土壤环境质量标准(GB15168–2018)的限值,但Cd、Cr、Ni、Pb和Zn等元素含量平均值超出了相应的背景值。5种污染评价方法的评价结果之间存在显著差异。大体上,土壤重金属元素的P_i、I_(geo)和EF平均值从大到小依次为:Zn Pb Cd Cr Ni Cu As;ER平均值从大到小依次为:Cd As Cu Pb Ni Cr Zn;I_(er)平均值从大到小依次为:Cd Cu Zn As=Pb Cr Ni。不同污染评价方法得到的污染等级排序为:P_i I_(geo)=EF ER=I_(er)。为了更好地评估农田土壤环境质量,应采用最合适的污染评价方法和相应的农田土壤背景值。本文建议评价农田土壤重金属污染风险时采用EF法和ER法。     

菲尔德斯半岛植物和表层土壤中部分金属元素的富集特征

利用湿法消解-电感耦合等离子体质谱仪对南极菲尔德斯半岛地区植物和表层土壤中的化学元素进行了分析,讨论了其元素含量、相关性、富集系数及污染指数等化学特征。研究发现,南极菲尔德斯半岛土壤和植物中的Ni、Li、As、Cs变异系数波动较大,且土壤中元素的区域性变化小于植物。植物中的Al、Fe、Mn元素丰度主要依赖于土壤元素丰度的高背景值,而对Ca、K、Cr、Ba元素具有较强的选择吸收能力,对重金属元素Cr、Cu、Zn、Cd、Pb富集能力很强。进行重金属污染评价表明,南极菲尔德斯半岛地区受到不同程度的污染,Cu元素存在普遍污染,Cd和As均达到了轻度污染,Cd元素的潜在生态风险最大。     

浙江中泰碳酸盐岩地区风化土壤中重金属质量环境评价

本文以浙江中泰碳酸盐岩风化壳为研究对象,通过对典型的两条风化壳垂直剖面进行采样,通过BCR连续提取法实验作相态分析研究,得出重金属元素铬(Cr)、镍(Ni)、铜(Cu)、锌(Zn)、砷(As)、镉(Cd)、铅(Pb)的主要赋存形态及含量。本文在重金属总量与有效态含量相关性的基础上,对该研究区进行土壤质量环境评价。依照《土壤环境质量标准》和《土壤环境监测技术规范》采用单项和综合污染指数法进行评价,结果表明,与土壤背景值相比,Cr污染等级为安全,污染水平为清洁;Cu污染等级为警戒级,污染水平为尚清洁;Ni污染等级为轻污染,污染水平为土壤轻污染作物开始受到污染;Zn、As、Pb污染等级为中污染,土壤作物均受到中等污染;Cd污染等级为重污染,土壤作物均受到污染已相当严重。     

衡水湖底泥中7种重金属元素含量的分布及其潜在生态风险评价

于2018年6月25～27日,在河北省衡水湖设置了22个采样点,采集0～50 cm深度的底泥样品,测定底泥样品中的7种重金属元素含量;并采用地累积指数法和潜在生态危害指数法,对7种重金属元素潜在生态风险进行评价。研究结果表明,衡水湖底泥中的7种重金属元素Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu和Zn的质量比分别为0.046～0.290 mg/kg、0.010～0.064 mg/kg、4.31～10.70 mg/kg、11.7～29.5 mg/kg、48.5～87.5 mg/kg、10.7～24.7 mg/kg和35.2～198.0 mg/kg;在22个采样点中,有9个采样点底泥中的Cd元素含量的地累积指数大于0,即这9个采样点存在轻微的Cd污染,处于轻微危害等级;每种重金属元素含量分别与其它大多数金属元素含量显著相关,表明这些重金属元素可能具有同源性,各重金属元素含量都分别与底泥中的有机质、全氮含量显著相关,Hg、Pb和Zn元素含量与全磷含量显著相关;衡水湖底泥中的7种重金属元素综合潜在生态风险指数为90.23,表明衡水湖底泥中的重金属元素存在轻微的潜在生态风险。     

青海湖流域沙柳河下游沉积物中重金属污染风险评价

对青海湖流域沙柳河下游沉积物中As、Cd、Pb、V、Cr、Mn、Ni、Cu和Zn 9种重金属元素的含量进行了分析测定,采用污染系数、富集系数、地累积指数和潜在生态危害指数评估了其污染程度。结果表明：无论在横向还是纵向上,重金属元素含量均低于青海湖土壤背景值;重金属元素污染系数和富集系数均小于2,且大多数样品的值低于1（高于1者多为Cd、Cu、Ni、Zn,且具高值）;地累积指数均为负值（除QB-19中Cd和Cu分别为0.10和0.02）;潜在生态风险因子大多低于30,潜在生态危害指数大多低于70。沙柳河下游沉积物尚未出现重金属污染,具有低的生态风险,但该流域重金属的人为排放确实存在（主要是Cd、Cu、Ni、Zn等）,而且在近代排放更为显著。     

广州市万亩果园土壤重金属污染调查与评价

运用实地调查采样及地积累指数法、单因子污染指数法、综合污染指数法等方法对广州市万亩果园土壤的重金属（Cd、Pb、Cu、Zn）污染情况进行了调查分析与评价．结果表明：万亩果园土壤中Cd、Cu污染不容忽视,其中Cd污染最为严重,Cu、Zn次之,Pb污染较少;在《广州市海珠区果树保护区总体规划》划分的不同等级保护区中,针对研究区域,一级保护区土壤重金属综合污染指数为0．732,属较清洁（警戒线）等级,二级保护区土壤重金属综合污染指数为1．792,属轻度污染等级,其中Cd为主要污染物,其次是Cu;三级保护区Cd污染严重,单因子污染指数高达6．390,土壤重金属综合污染指数为4．699,属于重污染等级．在垂直分布上,随土层深度增加,万亩果园土壤重金属含量呈现Cd递增,Cu、Zn递减,Pb先增后减的规律;一级保护区以农业污染源为主,二级保护区农业污染源与工业污染源并存,三级保护区以工业污染源为主．通过在轻污染区添加石灰、羟基磷灰石等化学修复剂,在重污染区积极调整种植结构,发展清洁生产,防止土壤重金属通过食物链危害人体健康．     

海南省农产品产地土壤环境质量评价

采用单项质量指数与综合质量指数相结合的方法,对海南省农产品产地的土壤进行了重金属Cd、 Hg、 As、 Pb、 Cr、 Cu、 Zn和Ni含量的抽样调查分析与评价。结果表明,海南省农产品产地土壤重金属的平均含量均低于“HJ 332-2006”（食用农产品产地环境质量评价标准）规定的限值,土壤重金属的单项质量指数均≤0．7,综合质量指数为0．33,土壤环境质量均为1级,属于清洁水平,适宜发展无公害农产品。同时发现,部分产地的土壤中重金属含量有超标现象,海口有部分样品Cd、 Hg、 Cr、 Cu和Ni超标,三亚有部分样品Cd和Hg超标,儋州、澄迈均以Ni超标为主,琼海有部分样品Cr、 Cu和Ni超标。重金属含量之间多呈正相关关系,其中As与Pb、 As与Cu、 Cr与Zn、 Cu与Zn之间的相关性达到了极显著水平, Cd与Hg、 Pb、 Ni, Pb与Cu, Cr与Cu, Cu与Ni之间的相关性达到了显著水平。大部分监测点土壤中重金属含量均高于海南省水稻土自然背景值,表明在监测点土壤中产生了重金属累积。     

大山包黑颈鹤国家级自然保护区湿地土壤重金属污染评价

2014年9~11月,在测定大山包黑颈鹤国家级自然保护区湿地土壤重金属含量的基础上,分析其重金属的来源;采用内梅罗综合污染指数法和潜在生态危害指数法,评价该区土壤重金属污染特征和潜在的生态危害。结果表明,研究区土壤中的Cu、Zn、Cr、Pb、Cd、Ni、As和Hg的平均质量比分别为159.73 mg/kg、133.35mg/kg、16.53 mg/kg、39.6 mg/kg、1.26 mg/kg、34.76 mg/kg、5.19 mg/kg和0.08 mg/kg;其中,Cd和Hg含量都高于云南省背景值,大多数采样点土壤中的As、Cu、Pb和Zn含量也高于云南省背景值,Cr和Ni含量低于云南省背景值;土壤重金属的污染程度由高到低依次为Cd、Cu、Zn、Pb、Ni、Hg、As和Cr污染,重金属的潜在生态危害由强至弱依次为Cd、Hg、Cu、As、Pb、Zn和Cr生态危害。退耕4 a的土壤综合污染程度和重金属的潜在生态危害指数最高,其次为自然土壤的,退耕10 a土壤的最低;研究区土壤潜在生态危害程度为中等至强等危害程度,土壤重金属污染严重,Cd是第一污染物。土壤退耕年限越长,土壤的污染程度和潜在生态危害越低。研究区湿地土壤重金属污染严重,可能会对黑颈鹤(Grus nigricollis)的取食和健康造成危害。     

西溪湿地土壤重金属分布特征及其生态风险评价

测试和研究了杭州西溪湿地土壤中铜(Cu)、锌(Zn)、铅(Pb)、镉(Cd)、汞(Hg)、砷(As)和铬(Cr)的含量与分布特征,采用内梅罗综合污染指数和Hakanson潜在生态危害指数法对湿地土壤重金属污染环境质量和潜在生态风险进行了评价。结果表明,西溪湿地土壤表层7种重金属平均含量的质量比分别为36.8 mg/kg(Cu)、91.5 mg/kg(Zn)、39.2 mg/kg(Pb)、0.23 mg/kg(Cd)、0.19 mg/kg(Hg)、6.3 mg/kg(As)和64.9 mg/kg(Cr)。由于受各种人为作用的影响,与浙江省土壤背景值相比,Cu、Pb、Cd和Zn在湿地土壤中的积累较大,有3个采样点[菜地、芦苇(Phram ites austrlis)滩地和靠马路的居民区]土壤中的Cd含量超过《土壤环境质量标准》(GB15618-1995)标准值的二级标准(pH<6.5)。湿地土壤重金属污染环境质量和生态风险评价结果显示,内梅罗综合污染指数平均值为1.73,多种重金属潜在生态风险指数平均值为114.6,说明总体上西溪湿地土壤重金属污染及其潜在生态风险为轻微级。最后,讨论了西溪湿地公园土壤重金属的可能来源,对比了重金属污染评价中不同评价标准和评价方法的差异性。     

近60年来星云湖沉积物中重金属污染记录

文章以星云湖08XY-4号钻孔岩芯为研究对象,通过对岩芯的137Cs和210Pb测年和多种元素组分(重金属元素Cd、Cr、Cu、Pb、Zn,成岩组分Fe、Mg、Al、有机质、碳酸盐和烧失量)的含量分析,系统研究了星云湖近60年来底泥中重金属的来源和污染历史,并借助地积累指数法对星云湖的重金属污染程度进行了评定。结果表明20世纪80年代末期以前,星云湖沉积物中元素Cd、Cr、Cu主要为自然来源,之后受当地工业化蓬勃发展的影响,人类活动对湖泊重金属含量的影响显著增强;元素Pb的污染历史早于20世纪50年代,与全球很多区域Pb污染要早于其它多数重金属污染这一现象相似;此外,可能受当地特殊的工业发展历史影响,1973～1991年期间星云湖遭受严重的Zn污染,平均污染指数值达到3.25,按Muller污染指数分级属4级偏重污染。综合来看,当前星云湖的污染程度仍然较轻,但是近期人类活动的影响已明显显现,需要加以重视。     

博斯腾湖流域绿洲农田土壤重金属污染及潜在生态风险评价

新疆博斯腾湖流域绿洲采集195个农田土壤样品,测定其中As、Cd、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb和Zn等8种重金属元素的含量,基于地统计法分析农田土壤重金属空间分布规律,采用污染负荷指数（PLI）和潜在生态风险指数（RI）评价农田土壤重金属污染和潜在生态风险程度,并对重金属的来源进行讨论。结果表明：① 博斯腾湖流域农田土壤Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn含量平均值分别超出新疆土壤背景值的1.67倍、1.13倍、1.15倍、1.29倍、2.11倍和1.65倍。② 农田土壤中8种重金属元素空间分布基本呈现岛状分布格局,各金属元素在部分区域出现高值区,表明研究区人类活动对农田土壤环境具有负面效应。③ 农田土壤Pb呈现中度污染,Cd、Cr、Cu、Ni和Zn轻度污染,Mn轻微污染,As无污染。农田土壤重金属污染负荷指数的平均值为1.09,呈现轻度污染态势。④ 各重金属元素单项生态风险指数平均值从大到小依次为：Cd、Ni、As、Cu、Pb、Cr、Zn。综合生态风险指数平均值为18.63,处于轻微生态风险态势。从生态风险程度的区域差异来看,各县生态风险指数从大到小依次为：和硕县、博湖县、焉耆县、和静县。⑤ 农田土壤Cr、Cu、Mn、Ni与Zn主要受到土壤地球化学成因的控制,As、Cd和Pb主要受到人类活动的影响。Cd与Pb是研究区主要的污染因子,研究区农田土壤中Cd与Pb污染必须关注。     

包头市街道灰尘重金属空间分布及生态风险

采集包头市街道灰尘样品,利用X-Ray荧光光谱仪测定样品中Co、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb、Zn和V的含量,采用ArcGIS空间分析技术研究街道灰尘重金属的空间分布规律,运用地累积指数法和潜在生态风险指数法,评价包头市街道灰尘重金属的污染程度及生态风险。结果表明:包头市街道灰尘中除Ni外,其他重金属元素的平均含量均高于其区域土壤背景值。街道灰尘中Co、Cr、Pb的含量是区域土壤背景值的4.0～10.7、1.8～5.8和1.5～8.7倍。灰尘中重金属元素含量的空间差异较大,Co和Cr的高值区主要分布在工业企业附近;Cu、Zn和Pb的高值区主要分布在交通流量较大的商业中心和家居建材城附近。灰尘中各重金属的污染水平依次为CoCrPbZnCuVMnNi。Co处于中等潜在生态风险,而其他重金属均处于低潜在生态风险。灰尘中重金属总的潜在生态风险属于中等。     

咸阳市区街道灰尘重金属污染及评价

城市街道灰尘是反映城市环境污染状况的重要指标之一。以咸阳市区为研究地点,在咸阳市交通十字路口采集街道灰尘样品,采用原子吸收光谱仪测定街道灰尘中的Pb、Cd、Cu含量,研究咸阳市街道灰尘重金属的污染含量水平和空间分布特征。采用潜在生态危害指数法对样品中重金属的潜在生态危害进行了评价。结果表明:咸阳市街道灰尘重金属大多数地方超过了陕西省土壤背景值,Cu污染浓度多处于1~5.8倍背景值水平;Cd大多处于0~1.7倍背景值水平;Pb大部分处在0~2.6倍背景值水平。就单个重金属潜在生态危害系数平均值来看,街道灰尘的潜在生态危害最大的是Cd,Cu的生态危害次之,生态危害最低的是Pb。总体来讲,咸阳市街道灰尘的生态危害水平属于轻生态危害。     

福建土壤重金属地积累污染特征及潜在生态危害评价

基于地理信息系统软件,使用地积累指数和潜在生态危害指数分别研究了福建省土壤重金属(As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn)的地积累污染特征和潜在生态危害程度。通过分析结果表明:研究区土壤中各重金属元素均出现不同程度的累积污染状况,污染强弱为:CdPbHgAsZnCrNiCu,总体上累积污染主要处于0~3级,有小部分点位的累积污染程度在重度以上。主要污染元素为Cd、Hg、Pb和As,而Cr、Cu、Ni和Zn的累积污染程度相对较轻。土壤中Cd和Hg具有中等潜在生态危害,其他元素具有轻微潜在生态危害,各重金属元素潜在生态危害强弱为:CdHgAsPbNiCuCrZn,其中As、Cd、Cu和Hg有部分点位具有严重潜在生态危害。研究区主要土地利用类型土壤重金属综合潜在生态危害的强弱为:水田果园滩涂旱地林地茶园草地。研究认为人类活动包括农药、施肥、灌溉、交通、采矿等是造成研究区土壤重金属污染的主要原因。     

山丘平原过渡区土壤重金属污染特征及评价——以四川省五通桥区为例

采集和分析了五通桥区不同功能区和乡镇73个土壤样品，以了解山丘平原过渡区土壤重金属的含量和污染特征。结果表明，重金属的平均含量为Pb32．18mg／kg、Cd0．82mg／kg、Cu28．61mg／kg、Zn108．08mg／kg、Ni32．66mg／kg、Cr72．44mg／kg；与四川土壤背景值相比，Cu、Ni、Cr的含量与之持平，Pb增加了0．11倍，Zn增加了0．32倍，Cd的积累较为严重，比背景值增加了10倍。污染评价结果显示该过渡区存在一定程度的重金属污染问题，不同功能区的污染程度排序为工业区〉生活区〉农业区。Cd在六种元素的土壤污染分担率中占55．46％，是最主要的污染元素；土壤Cd含量与Pb和Zn存在较高的相关性（相关系数为0．525和0．500），表明存在Pb—Cd和Zn—Cd的复合污染。     

杭州市和睦湿地农田土壤重金属污染评价及关联特征研究

调查了和睦湿地农田土壤中的重金属污染现状,结果表明:南星桥、九曲桥、幸福桥和九曲桥南土壤中的Cu、Zn、Ni全量相对较高;从单项污染指数看,俞家桥北土壤中Zn的单项污染指数超过1.0,其它均小于1.0,受污染影响不大;从综合污染指数看,和睦湿地多处农田土壤属安全级,达清洁水平,但少数土壤重金属污染等级已达警戒级。从单项累积指数看,和睦湿地农田土壤中重金属Cu、Zn、Ni和Pb的累积程度相对较高;从综合累积指数看,和睦湿地农田土壤中重金属污染多为中度或轻度累积。就土壤重金属含量与其理化性质相关分析发现,土壤Cu含量与土壤速效K含量呈显著负相关,而与土壤阳离子交换量呈显著正相关;土壤Ni含量与土壤速效P、速效K含量呈显著负相关。和睦湿地农田土壤重金属多达中、轻累积水平,且可能与土壤肥料施用方式密切有关,应引起相关部门高度重视。     

山东省广饶县土壤重金属来源、分布及生态风险

选取山东省广饶县作为研究区,采集300个表层土壤样品（0~20 cm）,测定As、Cd、Co、Cr、Cu、Hg、Mn、Ni、Pb和Zn等10种重金属含量;运用多元统计和地统计分析方法揭示广饶县土壤重金属元素的来源与空间分布特征,最后利用H?kanson潜在生态风险指数法评价重金属的潜在生态风险。结果表明：① 研究区土壤中Co和Pb的平均值低于山东省背景值,其他8种元素的平均值均超过山东省背景值;特别是Cd和Hg的平均含量分别达到山东省背景值的1.86倍和2.50倍,说明在土壤中存在明显的富集。② As、Co、Cr、Cu、Mn、Ni和Zn为自然源,受成土母质控制;Hg为人为源,主要来源于煤炭燃烧和工业排放;Cd和Pb受自然和人为因素共同控制。③ 成土母质控制着As、Cd、 Co、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb和Zn的基本分布格局,不同土地利用类型的土壤Hg含量差别较明显,其高值区集中在城镇建设用地。④ 总体上,研究区为中等生态风险的偏高水平,其中Cd和Hg分别为中等和较高生态风险,其余8种元素处于低生态风险。     

乌鲁木齐市米东区农田土壤重金属含量的空间分布特征

利用地理信息系统（GIS）及地统计学方法,对乌鲁木齐米东区农田土壤中重金属（Hg、Cu、Zn、Pb、Ni、Cd及Cr）的含量进行空间变异性分析。结果表明：除Cu、Zn、Pb和Hg超过土壤背景值外,7种重金属的平均含量均未超过国家环境质量二级标准（GB15618-1995）;7种重金属均具有较好的空间变异结构,可以用指数模型、球状模型和高斯模型拟合,且具有不同程度的块金效应;Cd、Cr具有强烈的空间自相关性,Pb、Ni、Cu、Zn和Hg属中等强度空间相关, 说明其含量受外源污染的影响较大;采用普通克里格插值法得出7种重金属的空间分布图,除Cd空间分布规律不明显外,其它6种重金属均存在显著的空间分布规律。     

焦岗湖及入湖河流表层沉积物重金属潜在生态风险评价

以焦岗湖及入湖河流表层沉积物为研究对象,测定其中7种重金属(As、Cd、Cu、Ni、Pb、Zn和Hg)的含量,并结合多种方法评价其潜在生态风险。结果表明,焦岗湖及入湖河流表层沉积物中的7种重金属含量都未超过国家二级标准限值;湖泊沉积物重金属Cd、Hg、Cu、Ni、As、Pb和Zn地质累积评价污染等级的平均值分别为1.89、0.94、0.47、0.25、0、0和0,所有采样点中,Cd、Hg、Cu和Ni表现出一定的污染水平,其它元素为清洁等级;湖泊沉积物中重金属Cd、Hg、Cu、Ni、As、Pb和Zn潜在生态风险指数分别为109.37、76.99、8.17、7.42、6.96、4.44和1.59,湖泊及入湖河流沉积物主要的潜在生态风险因子都为Cd和Hg,湖泊沉积物中重金属的综合潜在生态风险指数的平均值(214.9)高于入湖河流沉积物的平均值(119.5)。焦岗湖及入湖河流表层沉积物中重金属生态风险等级分别为中等和低等。     

东莞市农田土壤和蔬菜重金属的含量特征分析

从东莞市采集118 个农田土壤样品和43 个蔬菜样品, 测试其中Cu、Zn、Ni、Cr、Pb、 Cd、As 和Hg 等8 种重金属元素的含量, 并结合GIS 制图和数据统计, 对农田土壤中重金属 的空间分布和来源、土壤和蔬菜中重金属的富集特征及其潜在风险进行了分析。结果表明, 农田土壤中Cu、Zn、Ni、Pb、Cd 和Hg 等元素含量均高于相应元素的广东省土壤背景值, 其中, Pb (65.38 mg kg^-1) 和Hg (0.24 mg kg^-1) 含量分别为其对应背景值的1.82 和2.82 倍。与我国《土壤环境质量标准》中II 级标准(pH < 6.5) 相比, 土壤中Cu、Ni、Cd 和Hg 含量样本超标率分别为3.4%、5.9%、1.7%和28%, 表现为以Hg 为主的多种重金属共同污染。土壤 中8 种重金属中Cu、Zn、Ni、Cr 和As 等元素主要来源于成土母质, Pb、Hg 和Cd 等元素主要与人类活动有关。空间分布上, Cu、Zn、Ni、Cr、Pb、As 和Hg 等7 种重金属含量呈现出西部高、东部低的特点, Cd 含量在西北部和东南部较高, 西南部较低。与《食品中污染物限量》(GB2762-2005) 等相关标准比较, 蔬菜中Ni、Pb 和As 含量的样本超标率分别为4.7%、16.3%和48.8%。蔬菜中重金属富集系数的顺序为: Cd > Zn > Cu > As > Ni > Hg > Cr > Pb。