青岛城区土壤重金属环境地球化学研究

为研究青岛城区土壤的环境地球化学特征,对青岛市南区、市北区、四方区、李沧区、崂山区5区进行了广泛的土壤地质调查。在每1km2一个样品的取样密度下取得表层土样(0～10cm深度)319个,经前期处理后,利用多种仪器如X射线荧光光谱(XRF)、等离子体发射光谱(ICP-OES)和等离子体质谱(ICP-MS)等分析测得所有样品的72种元素的含量,本文探讨了重金属元素Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn及类金属元素As的含量分布。结果表明,人类活动导致表层土壤中元素Cd、Cu、Pb和Zn含量的增加,而元素As、Cr和Ni主要是地质起源,但也会受到人类活动的影响。其中Zn的含量值变化较大,Zn元素含量值增高的地区是工业、交通密集处等人类活动频繁的地区。     

GIS支持下的土壤重金属污染预测预警研究

面对日益严重的土壤重金属污染问题,必须采用快速高效的方法对污染趋势做出预测预警。本研究建立了土壤重金属污染预警模型和土壤重金属污染超标年限预测模型,并在GIS技术支持下,开发了基于ArcView GIS的预警预测程序模块,实现了对土壤重金属污染的预警预测。最后以北京市及其近郊区为实例,对该区重金属污染进行了预警并对Pb元素超标年限进行了预测,取得了较好的预警预测结果。     

珠三角建立生态地球化学调查预测预警模型

本刊讯（段金平）日前,珠江三角洲经济区生态地球化学环境预警预测专题成果顺利通过了地球化学、生态环境、土壤学等领域的资深专家组成的专家组的评审验收。专题成果用缓变型地球化学灾害的数学模型预测了珠三角地区生态地球化学风险。     

上海崇明岛表层土壤重金属元素分布特征与环境地球化学基线值研究

对上海崇明岛地区表层土壤中重金属元素的分布特征进行了研究,结果表明崇明岛表层土壤未受人为污染。运用标准化方法计算了崇明岛地区表层土壤中重金属元素镉、铬、铜、铅、锌、砷的环境地球化学基线值,建立了元素镉、铬、铜、铅、锌、砷的环境地球化学基线模型,确定其环境地球化学基线值分别为0.19、71.97、31.32、24.79、86.43、8.34μg/g。与上海市土壤背景值进行了对比检验,结果显示,标准化方法能有效计算土壤中元素的环境地球化学基线,获得的基线符合其定义和实际意义,为区域经济发展规划和环境评价提供了实用的基础地球化学信息。     

珠江三角洲平原广东省佛山市顺德区土壤-蔬菜系统中Pb的健康安全预测预警

分析珠江三角洲顺德区208个蔬菜地表层土样、114个蔬菜样Pb的全量和38个表层土样Pb的形态含量,结果表明,土壤Pb平均值为44.3mg/kg,77.5%的土壤Pb含量超过广东省土壤背景值,蔬菜Pb超标率为74.6%。用2007年蔬菜土壤Pb的累积速率(1.02mg/kg),预测未来10年土壤Pb含量变化趋势,并分别以150、270、300和8580(mg/kg)为阈值对土壤中Pb进行预警,2007—2017年超过150mg/kg的土壤面积比例有所增加,而超过270mg/kg、300mg/kg的土壤面积比例不变。蔬菜Pb与土壤Pb的全量或有效量之间均存在"高原模式"。蔬菜Pb的空间分布表明,3种蔬菜Pb的高浓度主要位于工业比较发达的城镇,这与土壤Pb的空间分布大体一致。经蔬菜途径吸收Pb的THQ靶标危害系数不超过0.4。不同区域、家庭经济收入水平的THQ排序:THQ高THQ城市THQ中THQ农村THQ低,表明经济收入水平高的家庭经蔬菜途径摄入Pb的健康风险最高。     

典型矿冶城市土壤重金属累积驱动因子研究和概率风险评估

明确土壤重金属来源及其健康风险是有效开展土壤污染风险管控的重要环节。本研究以某典型矿冶城市作为研究案例,采用地累积指数法(I_geo)评价8种重金属(As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn和Hg)的污染特征,结合相关分析和正定矩阵因子分解(PMF)模型分析土壤重金属的潜在来源,进一步应用冗余分析探索土壤重金属累积的环境驱动因子,借助健康风险评估模型量化土壤重金属的风险水平。I_geo结果显示,Cd污染处于中度污染水平,Cu、Pb和Zn污染处于轻度污染水平。依据PMF模型确定研究区域土壤重金属存在4个可能的污染来源,结合相关分析和区域特征,判断污染来源包括铅锌矿采选和冶炼源(Cd和Pb)、自然源与铜矿采选和冶炼的混合源(Cr、Ni、Cu和Pb)、有色金属冶炼排放源(Hg)、金矿采选和冶炼源(As),其中自然源和铜矿采选、冶炼的混合源是最主要的来源(70.10%)。冗余分析进一步明确,阳离子交换量、含水率和企业距离是土壤重金属累积的关键驱动因子。从健康风险评估结果来看,研究区域土壤重金属对儿童存在不可接受的致癌风险(概率为15.21%),对成人的致...     

珠江三角洲平原广东省佛山市顺德区土壤-蔬菜系统中Pb的健康安全预测预警

分析珠江三角洲顺德区208个蔬菜地表层土样、114个蔬菜样Pb的全量和38个表层土样Pb的形态含量,结果表明,土壤Pb平均值为44.3mg/kg,77.5%的土壤Pb含量超过广东省土壤背景值,蔬菜Pb超标率为74.6%。用2007年蔬菜土壤Pb的累积速率(1.02mg/kg),预测未来10年土壤Pb含量变化趋势,并分别以150、270、300和8580(mg/kg)为阈值对土壤中Pb进行预警,2007—2017年超过150mg/kg的土壤面积比例有所增加,而超过270mg/kg、300mg/kg的土壤面积比例不变。蔬菜Pb与土壤Pb的全量或有效量之间均存在“高原模式”。蔬菜Pb的空间分布表明,3种蔬菜Pb的高浓度主要位于工业比较发达的城镇,这与土壤Pb的空间分布大体一致。经蔬菜途径吸收Pb的THQ靶标危害系数不超过0.4。不同区域、家庭经济收入水平的THQ排序：THQ高>THQ城市>THQ中>THQ农村>THQ低,表明经济收入水平高的家庭经蔬菜途径摄入Pb的健康风险最高。     

基于1∶25万和1∶5万土地质量地球化学调查评价的土壤元素累积趋势预测——以广西南宁市西乡塘区为例

土壤重金属元素含量影响土壤环境质量,依据调查数据采用不同模型对土壤重金属元素含量进行预测是研究土壤元素含量及土壤环境质量变化趋势的重要手段。在研究区1∶25万多目标区域地球化学调查和1∶5万土地质量地球化学评价数据基础上,分别采用单时段增量模型和输入输出通量模型预测2027年土壤中5种重金属元素的含量情况,结果显示：两种模型的预测结果有所差异,但变化趋势一致,5种重金属元素含量均有不同程度增加,单时段增量模型的增幅大于输入输出通量模型的增幅;通量模型的各种输入途径中,Cd、Pb主要通过大气干湿沉降进入土壤,As和Cr主要通过施肥进入土壤,Hg主要通过灌溉水进入土壤;对土壤点位的调查数据、预测数据进行土壤环境质量等级划分,优先保护等级的点位数量比例呈现下降趋势,说明土壤环境质量逐年下降。     

华南地区含硫化物金属矿山生态环境中的重金属元素地球化学迁移模型——重点对粤北大宝山铁铜多金属矿山的观察

粤北大宝山是华南金属成矿带的大型铁铜、铅、锌、钼等多金属综合性矿床,富含硫化物,位于北江支流横石河的上游分水岭,流域封闭性很好。矿山开发引起横石河下游的上坝村成为远近闻名的"癌症"村,部分村民出现"痛痛病"疑似症状。由于其特殊的地理位置和对下游引发的严重污染,该矿山成为研究湿热地区含硫化物金属矿山重金属元素生态-环境地球化学迁移的理想场所。以Zn为例,该矿山重金属元素从矿体中向生物体迁移过程经过尾砂/水反应界面、水/沉积物反应界面、土壤/间隙水溶液界面和土壤/植物界面4个重要的反应界面。其中,尾砂/水反应界面控制重金属从源头尾砂中的释放;水/沉积物反应界面控制重金属在水体中与河流沉积物的沉淀与释放的平衡;土壤/间隙水溶液界面控制土壤生物有效性;土壤/植物界面控制生物对重金属的吸收与利用。4个界面的介质间相互作用较好地刻画大宝山矿山因为开采,重金属元素从内生环境中曝露出来,然后在表生环境中释放、迁移、转化、归宿的迁移模式。上述认识对矿山重金属污染治理具有重要的指导意义。通过改变重金属迁移反应界面的条件,可以阻断矿山元素的迁移,达到污染治理的目的。     

Regional Ecological Risk Assessment of Soil Heavy Metals in Pearl River Delta Economic Zone Based on Different Land Uses

Based on the results of regional eco-geochemical survey in Pearl River Delta Economic Zone and the local land use patterns, two conventional risk assessment models are introduced to evaluate the ecological risk of eight heavy metals in the topsoil (0~20 cm) of Pearl River Delta. The spatial distribution characteristics of risk caused by metals in the region were characterized by GIS. Results show that As、Cd、Cu and Hg in the topsoil are the primary heavy metals posing risk to the Pearl River Delta while Cr and Zn are negligible. Meanwhile, 23.89% of soil samples have a hazard index of more than 1 which suggests that it is likely to cause chronic diseases in the region. The soils with high hazard index are mainly distributed in the Quaternary area. 37.22% of soil samples have a negligible chronic risk level, of which the spatial distribution is consistent with granite area. Moreover, the spatial distribution of carcinogenic risk is similar to chronic risk, where 25.68% of samples exceed the cancer risk index (1×10^-4) recommended by USEPA. Furthermore, the evaluation results presented at administrative units indicate that there are both higher chronic and cancer risk in Panyu and Nansha district where more attentions should be paid to.     

珠江三角洲经济区河水中微量元素的空间分布

在珠江三角洲经济区采集了29个河水样品,利用高分辨率仪器ICP MS测量了河水中微量元素的含量。结果表明,河水中稀土元素的平均含量按西江、北江、珠三角河、深圳河、东江的顺序呈增加趋势;珠三角河及深圳河具有较高重金属含量,西江和北江中重金属含量相对较低,东江居中。经分析发现,珠江三角洲经济区河水中微量元素的空间分布特征是自然条件和人类活动共同作用的结果;自然环境对稀土元素的空间分布起主要作用;人类活动是影响重金属分布特征不可忽视的重要因素。     

珠江三角洲经济区生态地球化学评价

土壤重金属污染是珠江三角洲地区主要的生态环境问题之一,直接影响到区域生态系统的稳定和食品安全。通过开展多目标区域地球化学调查、区域生态地球化学评价、局部生态地球化学评价和总体综合评价,系统完成了珠江三角洲经济区47954 km²(包括10 m水深以浅的近岸海域)的生态地球化学调查与评价。按照双层网格化方法系统采集了陆域土壤、近岸海域和珠江水系的主要河流沉积物表层和深层样品,测试了71项元素和指标,建立了珠江三角洲经济区土壤、沉积物地球化学背景值和基准值,首次对珠江三角洲地区区域地球化学特征进行了系统全面的调查,全面查明了珠江三角洲经济区土壤环境质量状况,区内一级和二级土壤分别占总面积的19.9%和57.3%,三级和三级以上土壤占22.8%。定量计算了镉、铅、汞等主要异常元素经河流、成土过程等自然来源和大气干湿沉降、施肥、灌溉、使用农药等人为来源贡献量,阐明了其迁移转化途径及生态安全性。结合研究区特点,系统开展了三角洲形成演化过程的地球化学研究,并在国内首次制定了符合地区特点的珠江三角洲经济区土壤环境质量地方标准。     

珠江三角洲经济区农业地质与生态地球化学调查成果综述

2005年中国地质调查局与广东省人民政府联合开展珠江三角洲经济区农业地质与生态地球化学调查项目。通过开展多目标区域地球化学调查、区域生态地球化学评价、局部生态地球化学评价和总体综合评价,系统完成了珠江三角洲经济区47954 km2(包括10 m水深以浅的近岸海域)的生态地球化学调查与评价。按照双层网格化方法系统采集了陆域土壤、近岸海域和珠江水系主要河流沉积物表层和深层样品,测试了71项元素和指标,建立了珠江三角洲经济区土壤、沉积物地球化学背景值和基准值,全面查明了珠江三角洲经济区土壤环境质量状况。定量计算了镉、铅、汞等主要异常元素经河流、成土过程等自然来源和大气干湿沉降、施肥、灌溉、使用农药等人为来源贡献量,阐明了其迁移转化途径及生态安全性。项目紧密结合本地区特点,在国内首次开展了三角洲形成演化过程地球化学研究、区域辐射环境质量评价、酸雨对土壤质量影响的模拟实验、土壤环境质量地方标准研究与制订等工作。     

影响珠江三角洲可持续城市化发展的若干环境地质问题

珠江三角洲经济区城市化进程迅猛。环境地质问题是快速城市化进程的“副产物”、泛都市化趋势下人-地-生相互关系失调的反映。对可持续城市化进程具有广泛影响的主要环境地质问题有软土区地面形变,海岸异常变迁衍生的港口、河道、口门淤积和城市洪涝,水土污染,水质性缺水,构造稳定性和隐伏岩溶塌陷,按成因类型可分为原生为主型、次生为主型、原生与次生结合型3类环境地质问题。可持续城市化的关键之一在于科学利用环境资源,降低环境地质问题的风险。鉴于城市化决策和实践忽视城市地学工作成果的应用和城市地学工作系统性不足,建议尽快系统地开展以环境地质为主体的城市地学工作。     

Dissolved trace elements in river water: spatial distribution and the influencing factor, a study for the Pearl River Delta Economic Zone, China

Twenty-nine water samples were collected from different river channels of the Pearl River Delta Economic Zone, China. An inductively coupled plasma-mass spectromonitor (ICP-MS) was used to measure concentrations of the trace elements in these samples. The results suggest that the average concentrations of rare earth elements in river water show an increasing trend from the West River, the North River, the rivers of the Pearl River Delta, and the Shenzhen River to the East River. Relatively high concentrations of heavy metals appear in the East River, the rivers of the Pearl River Delta and the Shenzhen River, while the West River and the North River have relatively low heavy metal concentrations. Trace element concentrations in samples collected near urban or industrial areas are much higher than those of samples collected from distant areas, away from urban and industrial areas. After natural conditions, human activities have significant influence on the trace element concentrations in river water. This trace element concentration’s spatial distribution in the river water from the Pearl River Delta Economic Zone is actually an integrated effect of natural conditions and human activity.     

珠江三角洲经济区土壤碳储量及有机碳时空变化规律研究

土壤碳库是陆地碳库生态系统的主体,在全球碳平衡中具有重要的作用。通过开展珠江三角洲经济区多目标区域地球化学调查,获得了土壤全碳及有机碳数据,采用"单位土壤碳量"方法计算土壤碳储量,显示珠江三角洲经济区土壤有机碳总体分布:表层(0～0.2 m)土壤有机碳为9.71×107 t,碳密度为2271.34 t/km2;中层(0～1.0 m)土壤有机碳为3.71×108 t,碳密度为8666.05 t/km2;深层(0～1.8m)土壤有机碳为5.87×108 t,碳密度为13722.73 t/km2。对比其他地区,珠江三角洲土壤碳密度处于较低水平。分析了土壤、土地利用、地貌类型与成土母质对区域土壤碳库的影响程度,不同土壤单元有机碳储量分布特征。与第二次土壤普查比较,20年期间珠江三角洲表层土壤有机碳总体减少0.22×108 t,损失幅度达19.20%,仅惠州等地区有所增加。不同生态系统土壤有机碳减少程度不同。     

珠江三角洲污灌区地下水重金属含量及其相互关系

为了解污灌区地下水重金属含量特征,采集地表水样5组、地下水样14组进行化学组分定量分析。结果表明：污灌区地下水8种重金属元素中,仅有Ni和As两种元素超标,超标率分别为14.3％和42.9％。8种重金属含量在污灌区地表水、工厂废水以及地下水中存在明显的对应关系。Ni、Zn、Se、Cd这4种元素间存在显著或极显著的正相关关系,Cu与Pb和Cd分别呈极显著和显著的正相关关系,Cr仅与Ni呈显著的正相关关系,As与其它7种元素的相关性均不明显。聚类分析结果显示8种重金属可分为4类：Pb和Cu一类,Se、Cd、Ni、Zn一类,Cr和As均单独一类。Pb和Cu与Fe的相似性最好,Se、Cd、Ni、Zn与Mg²⁺存在较好的相似性,Cr与HCO^－₃的相似性最好,As与SO^2－₄存在一定的相似性。     

黄河三角洲沉积物重金属、氮和磷污染研究

黄河三角洲河流、沼泽、湖坪环境主要为粉砂质沉积、重金属Cd,Pb,Zn和Hg的含量范围分别为0．07－0．30μg/g，9．7－36．3μg/g，37．4－110μg/g和0．01－0．25μg/g，Cu,Ni,Cr和Mn的含量范围分别为18．4－58．0μg/g，17．9－43．7μg/g，38．7－80．7μg/g和423－980μg/g。由于Pb,Zn,Cd和Hg的含量较低，Cu,Ni,Cr和Mn的含量与背景值无明显差别，黄河三角洲沉积可能未遭受明显的污染。黄河三角洲富粘土粒级的粉砂质沉积明显富集重金属。但若排除其影响，黄河口沉积物剖面从下至上Pb,Zn,Cd和Hg含量仍呈现上升趋势，反映出自八十年代以来黄河流域经济快速增长对环境的影响。黄河三角洲沉积物的总氮含量一般较低（110－670μg/g)，其中NH3态氮的比例仅为0．01－0．06。沉积物中总磷含量为430－760μg/g，主要为钙磷酸盐，以FePO4和AlPO4形式存在的磷的含量仅分别占0．00－0．08和0．00－0．03。因此，沉积物的氮和磷不会对环境产生较严重的影响。     

珠江三角洲西部典型乡镇稻米与根系土重金属元素含量关系研究

农田土壤环境质量与稻米食用安全性关系非常密切,已有研究表明在采矿、交通、电子工业等影响下,珠三角地区积累了大量环境问题,镉汞砷等污染越来越严重。重金属在土壤-稻米系统中的迁移转化,受其总含量、土壤理化性质、有机质以及微量或大量元素的交互作用影响。为查明广东省佛山市高明区典型乡镇重金属在土壤-稻米系统中的迁移影响因素,为稻米食用安全性预测提供依据,本文在高明区明城镇、更合镇主要农田区,采集了151组稻谷及对应根系土样品,采用电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-OES）、原子荧光光谱法（AFS）等技术测定了土壤重金属、养分元素含量、土壤理化指标以及稻米重金属含量,分析了重金属含量特征及其迁移的影响因子,建立并验证了稻米中重金属含量定量预测模型。结果表明：①土壤重金属含量均低于第一次全国土壤污染调查获得的广东省土壤重金属含量均值,并且均低于《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准》（GB 15618—2018）中的土壤风险管制值,土壤污染风险低;②稻米中除Cd、Pb存在轻微超标外,其余重金属含量均低于食品卫生标准限值;③土壤重金属总量、土壤理化性质（土壤pH,土壤质地,土壤有机质含量,土壤N、P、K等）是重金属在土壤-稻米系统中迁移的关键控制因素。如土壤Cd、Cu总量与其在稻米中含量呈显著正相关;除Pb外,土壤有机质土壤全氮与各稻米中各重金属含量呈显著负相关;除Cd外,土壤全磷与稻米重金属含量呈显著负相关;土壤质地（SiO₂/Al₂O₃）与稻米各重金属含量均呈显著正相关;④根据随机抽取的130组数据,以土壤重金属总量及土壤理化指标为自变量,建立了稻米As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb含量多元回归方程,均达到显著相关,经剩余21组数据的验证,预测方程的平均误差的中位数与平均数最大为31%,最小为7.8％,总体来说预测效果较好,模型可以用来预测高明区及其相似地区的稻米重金属含量。本研究通过探讨土壤理化性质的影响,引入土壤大量营养元素作为影响因素进行探究,可为研究大量营养元素对土壤重金属迁移至稻米的影响以及科学施肥指导提供参考;同时获得的土壤-稻米系统元素迁移影响因素,可对开展重金属生物有效性研究以及水田土壤污染修复、相似地区生态风险评价提供参考;简单探讨了降低研究区重金属生物有效性的方法以及抑制重金属的迁移、降低重金属生物危害的措施,为探究重金属迁移规律特征与地方病、流行病之间的关系提供了思路。