重庆岩溶地质高背景区土壤-农作物系统重金属累积特征及影响因素

为了揭示重庆岩溶地质高背景区土壤-农作物系统中重金属的迁移累积特征,选择在重庆市南部典型岩溶区,系统地采集大宗农作物(水稻、玉米和红薯)及其耕层土壤84组,分析测定农作物及耕层土壤中重金属砷(As)、镉(Cd)、铬(Cr)、铜(Cu)、汞(Hg)、镍(Ni)、锌(Zn)含量及理化性质,采用地统计、生物富集因子及皮尔逊相关系数分析等方法,开展重金属元素在重庆岩溶地质高背景地区土壤-农作物系统中累积特征及影响因素。结果表明,研究区水稻田、玉米地和红薯地耕层土壤重金属平均含量均高于重庆市和全国表层土壤背景值,呈现不同程度的积累,其中Cd元素富集现象较为突出。依据GB 15618-2018和GB 2762-2017.耕层土壤种Cd超标率达41.59%,水稻、玉米和红薯中Cd超标率分别为5.89%、6.25%和5.56%,显示出岩溶地质高背景区虽然土壤中重金属含量总量高,但生物有效性较低。相关分析显示,土壤-农作物系统Cd等重金属含量主要受土壤pH、土壤质地和土壤中铁锰氧化物影响。     

江西赣州地区土壤-水稻系统重金属含量特征及健康风险评价

为研究江西省赣州市主要耕作区土壤-水稻系统中重金属的含量及人体健康风险,系统采集了赣州市主要耕作区水稻及根系土样品954组,分析了水稻籽实和根系土中Cd、Cr、Hg和Pb的含量及根系土pH值,利用美国环保署（USEPA）推荐的健康风险评估模型进行健康风险评价。研究表明：随着土壤pH值升高,水稻籽实中各重金属元素超标率逐渐降低,其中Cd是土壤和水稻中最主要的污染元素;在土壤-水稻系统中,Cd的迁移能力和土壤pH值是决定水稻籽实重金属是否超标的主要因素。健康风险评价结果显示,研究区重金属总非致癌风险指数HI < 1,说明几乎不存在由食用水稻得慢性疾病的风险。致癌健康风险值为7.10×10-3,Cd是最主要的致癌风险因子,Cr和Pb致癌风险属于可接受范围。基于行政单元的人体健康风险区划表明,上犹县、兴国县和南康区存在一定的风险,虽然重金属没有出现显著超标,但是有关部门应对水稻及根系土中Cd元素含量予以重视,将Cd元素作为赣州市土壤重金属污染防控工作中优先控制的重金属。     

土壤重金属生物有效性研究进展

土壤重金属污染具有巨大环境风险。笔者围绕土壤重金属元素生物有效性(可给性)概念、元素形态与有效性影响因素、有效态(可给态)实验技术,综述了国内外研究现状。土壤金属元素形态和生物有效性取决于其地球化学行为、元素成因来源、土壤理化条件(p H值、有机质、粘土矿物与化学活性矿物、土壤粒级组成等)以及植物根际效应等。选择性单步提取和连续提取是检测土壤元素形态、有效态的有效和可行方法。针对手—口是土壤铅等污染物在儿童群体暴露的重要途径,发展了生物可给态体外试验方法。土壤污染物生物有效性和可给性已成为土壤污染风险评价的重要指标参数,实验成果也为土壤污染修复提供了重要依据。     

海南土壤中Zn、Pb、Cu、Cd四种重金属含量及其生物有效性的研究

对海南0个土壤样品中的nl、Pb、Cu、0四种重金属的总量和生物有效态含量以及45个植物样(根、茎、叶)中的重金属含量分别进行了测定，采样点基本上覆盖了海南全省，测定结果表明，土壤中nl总量低于全国平均值，而Pb、Cu、Cd高于全国平均值，土壤中重金属生物有效态含量一般低于其总量的10％，其中Pb最高为7．71％，而Cu仅为1．13％，具有较大的变异性；植物中重金属含量与土壤中重金属总量呈现负相关性，但与土壤中有效态重金属含量一般呈现正相关性，叶中的重金属含量与土壤中有效态重金属含量之间的相关性更为显着，叶中的重金属含量与土壤中有效态重金属含量之间的相关系数分别为：Zn(0．726)，Cu(0．626)，Pb(0．n4)，Cd(0．512)。这说明土壤中重金属总量并不能全面的评价土壤的环境效应和重金属的生物有效性，应该把重金属总量和生物有效态含量结合起来加以研究，并应将土壤中重金属的含量与植物中该元素含量之间作相关分析，根据其相关系数的大小来判断其生物有效性的程度。     

鄂东南铁山地区土壤-植物系统中重金属元素分布及富集特征

采用原子荧光光谱法和等离子体质谱法(ICP-MS)对鄂东南铁山地区主要河流流经区土壤、植物中重金属元素质量分数及其富集特征的研究表明,研究区西港河流域下游局部地段形成Cu、Zn、Ni、Cd、As重金属元素的土壤污染,东港河流域下游局部地段形成Cd、Cu、As、Pb、Zn重金属元素的土壤污染,植物中已经形成Cd、Zn元素的超量富集.其中土壤中重金属元素的富集主要与冶炼厂废水和尾矿坝渗漏水有关,而植物中重金属元素的富集则受土壤中重金属元素质量分数和植物吸收性能的双重控制.     

内蒙古赤峰锡伯河流Ⅱ土壤-中药材系统中的重金属元素——含量分布特征及生态效应评价

基于表层土壤、中药材及根系土等样品的测试数据,研究了赤峰市锡伯河流域牛家营子镇中药材种植区表层土壤As、Cd、Cu、Hg、Pb五种重金属元素的含量、空间分布特征、污染程度及不同中药材对土壤重金属元素的累积特征和草药重金属污染程度.结果表明,中药材种植区表层土壤As、Cd、Cu、Hg、Pb五种重金属元素成因来源一致,为伴生关系,主要来自成土母质,其含量均值分别为8.729×10^-6、0.142×10^-6、21.146×10^-6、0.036×10^-6、23.651×10^-6;Hg、Cd元素变异系数分别为0.639、0.472,达到强度变异,原因是二者土壤本底含量较低,更易受到各种因素影响.土壤重金属单项和综合污染指数均小于0.7,土壤质量清洁,符合中药材GAP基地建设土壤环境要求.桔梗、北沙参和牛膝3种中药材药用部位重金属富集系数或污染指数均小于0.50,其含量都远低于中药材重金属含量限定值,牛家营子镇中药材种植区产出的中药材均符合绿色行标要求.     

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。     

北京平原区两年内土壤中五种重金属元素化学形态变化及生物有效性

为了监测北京市平原区2015年和2016年土壤中5种重金属As、Cd、Hg、Pb、Zn化学形态的变化趋势,运用Tessier连续提取法对土壤重金属进行了形态分析,并对影响重金属元素生物有效性的因素进行研究。结果表明,2年内研究区表层土壤重金属元素的形态变化微弱,有效态含量以Cd元素最高,达到45.67%,故潜在生态危害性最大;其次为Zn元素,达12.16%,其中碳酸盐结合态占比虽大,但由于研究区土壤呈偏碱性,Zn元素的迁移能力较弱,潜在危害性较小;As、Hg、Pb均以难迁移态存在,故潜在危害性也较小。土壤重金属元素的生物活性系数及迁移系数分别为:CdZnPbAsHg和CdAsZnPb=Hg,其中Cd元素2年的生物活性系数和迁移系数最高,展现出较强的生物活性和迁移能力,其余重金属元素的活性系数和迁移系数较低,潜在危害性较弱。影响重金属元素生物有效性的因素较复杂,以重金属元素全量为主,p H、有机质、CEC等理化性质次之。     

河北中南部平原土壤重金属元素存在形态及生物有效性分析

本文以河北省中南部平原农田表层土壤为研究对象,对表层土壤中7种重金属元素的形态含量进行了统计和分析,对重金属元素的生物有效性进行了评价,并运用相关分析法,对影响重金属元素生物有效性的因素进行了研究。结果表明,研究区表层土壤7种重金属元素的有效态含量以Cd最高,达36.83%,潜在生态危害性较大;其次为Pb,达13.37%,其中碳酸盐结合态达到12.38%,由于土壤呈中性或偏碱性,Pb元素的迁移能力较弱,其潜在危害性较小;Cu、Hg、Cr、As、Zn重金属元素含量均以稳定态的含量存在,之和均在90%以上,表明其潜在危害性较小;研究区土壤重金属元素的活性系数和迁移系数大小顺序为:CdPbHgCuZnAsCr和CdHgAsCuPbZnCr,其中Cd的活性系数和迁移系数平均值分别达到0.330和0.160,展现出较强的生物活性、不稳定性和迁移能力,其他重金属元素在土壤中活性系数(Pb除外)和迁移系数均较小,生物活性较弱,在土壤中稳定存在,由土壤中向植物中的迁移能力弱;研究区不同的重金属的生物有效性与其影响因素的关系不尽相同,其主要因素是土壤重金属元素全量,其次为p H、TOC、CEC、粘粒含量等,二者关系复杂。     

山东沂南土壤-植物系统中硒生物有效性评价

为评价山东沂南富硒土壤中的硒在不同作物中的生物有效性并推测其来源,对研究区的土壤、植物和岩石样品进行对应采集,采用ICP-MS等测试了各样品硒元素的总质量分数和水溶态、弱酸提取态、可还原态、可氧化态、残渣态5种形态分量的质量分数,并对结果进行对比分析。结果表明：土壤硒总质量分数受空间位置及水系约束明显;有效硒质量分数与硒总质量分数正相关,空间分布一致;土壤硒总质量分数与氮、磷质量分数正相关;土壤中硒的存在形态以亚硒酸盐为主。研究区富硒土壤上生长的花生、西瓜和核桃3种作物果实中硒元素富集;富硒土壤中硒的来源与区域地层中页岩、泥岩及上游铁矿相关,推测上述岩石经风化成土及后期水流搬运至黏土及砂质黏土区域被土壤黏土吸附沉积形成富硒区。     

河北承德锗元素生态地球化学特征及其与道地药材黄芩适生关系

道地药材生长与生态地球化学研究对实现中医药科学化和标准化具有重要意义。从承德市滦河流域与金沟屯和五道岭典型研究区阐明区域尺度和不同地质建造区Ge元素地球化学背景特征,结合多元统计采用基于Nb元素的质量迁移系数、化学蚀变指数CIA和残积系数RF、生物富集系数论述Ge元素在基岩-风化壳-土壤-黄芩系统中的迁移聚集规律,探讨Ge元素生态地球化学特征与道地药材黄芩的适生关系。结果表明：滦河流域表层土壤Ge元素平均含量为1.336 mg·kg^-1,43.54%土壤样品Ge元素含量属丰富—较丰富水平;金沟屯和五道岭区表层土壤Ge元素平均含量分别为1.352 mg·kg^-1和1.268 mg·kg^-1。不同地质建造和表层土壤Ge元素含量与TFe₂O₃含量显著相关,土壤含铁矿物对Ge元素具有吸附作用。Ge元素含量随岩土风化程度升高而增大,金沟屯区土壤风化程度高于五道岭区,土壤成熟度相对较高,Ge元素富集程度相对较高。岩石风化过程中Ge元素与TFe₂O₃、V、Ti、Co、P、Pb、Cu、Zn、Al₂O₃、SiO₂、K₂O、Na₂O质量迁移系数值相近,风化土壤与新鲜基岩Si和Ge含量发生明显分异,Ge元素主要来源于硅酸盐矿物风化过程中晶格破裂和金属硫化物矿物风化释放。金沟屯和五道岭黄芩Ge元素BCF平均值分别为0.014和0.020,黄芩根部对土壤Fe与Ge的吸收表现出明显的协同作用,土壤pH影响着Ge元素形态和生物有效性。区域土壤丰富的Fe、P和Sr元素含量为优质黄芩生长提供了有利条件;Fe族元素含量丰富,pH呈微碱性的沙壤质土壤为道地药材黄芩适宜生长和定向栽培种植区。     

承德市土壤重金属空间结构与分布特征

基于地统计学和GIS相结合的方法,对承德全域表层土壤重金属As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn、微量元素Se正态分布特征、主导分布趋势及相互作用规律进行了分析,确定了不同元素最适宜的地统计插值模型并厘定出其空间分布规律。结果表明：As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn的质量含量平均值分别为8.28,0.200,60.85,24.37,0.034,27.76,26.65,77.10 mg/kg,Cd、Cu、Hg和Pb变异系数分别为385%、143%、350%、118%,分异性强。Zn含量均值受土壤类型影响显著,Cr、Cu、Ni含量均值则受土地利用类型影响显著。经过不同趋势阶数元素插值误差的综合对比,确定As、Cr、Pb、Zn、Ni、Se适宜选择无趋势参数,Hg和Cu适宜选择一阶趋势参数,而Cd适宜选择二阶趋势参数。As的理论模型为指数模型,主要受到结构性因素的影响;Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn、Se的理论模型为线性模型,主要受到随机性因素的影响。通过普通克里格插值图可见区内9种元素具有北低南高的特点,中部地区形成了一条较宽的Pb高值带,与Cd相似。按照含量分布特点,土壤中Cr和Ni、Cu和Hg、Zn和Pb、Se和Cd之间的高值空间展布区具有相似性且来源相同,仅As具有个性,分析结果与传统统计学结果数据保持部分一致性。     

Study on soil heavy metals contamination of a lead refinery

The contents of Pb, Cd, Cr, As, and Hg was investigated in the neighboring areas of a lead smelting enterprise and the metals contamination of soil was evaluated with the methodologies of the single factor index and Nemerow integrated index. It is found that the content of heavy metals in the neighboring areas has no obvious difference from the reference points. And the soil contamination of heavy metals varies by elements, the contamination index follows the pollution order： Cd〉Hg〉Cr〉As〉Pb. The pollution degree of Cd is at high level and Hg at low level, but Cr and As reached the warning level. Therefore, the lead smelting enterprises should not only control lead but also other heavy metals as Cd.     

承德伊逊河钒钛磁铁矿小流域土壤重金属地球化学基线及生态风险累积效应

以承德市伊逊河红旗钒钛磁铁矿小流域为例,通过参比元素标准化法、垂向剖面似背景值法确定小流域矿集区土壤12种重金属的地球化学基线,并与不同空间尺度流域的重金属地球化学基线进行对比;采用确定的基线值结合地累积指数法、地统计学、生态风险指数法和GIS叠加法对流域土壤重金属潜在生态风险和累积程度进行了评价。结果表明:钒钛磁铁矿矿致异常元素地球化学基线值具有明显的流域尺度效应,其值随着流域空间尺度的缩小而升高;在已开采矿集区小流域土壤重金属污染生态风险评价时,可选取其上一级流域地球化学基线值作为标准。伊逊河红旗矿集区小流域V、Ti、Co、Ni和Cr元素基线值高于滦河流域,As、Pb、Zn和Cd元素基线值与滦河流域相近,Mn和Hg元素基线值略低于滦河流域,Cu元素基线值略高于滦河流域。表层土壤重金属污染累积程度由强至弱为:Cu>Cr>Ti>Cd>Co>V>Ni>Zn>As>Hg>Mn>Pb;表层土壤重金属综合潜在生态风险指数RI范围为65.89～237.70,总体生态风险水平属低风险水平。深层土壤重金属总体污染累积程度和综合潜在生态...     

岩溶铅锌矿区土壤重金属污染特征

以DX、DW铅锌矿区土壤为研究对象,利用原子吸收光谱法（AA800）、原子荧光光谱法（AF-640）测定土壤中铅、铬、镉、铜、锌、镍、汞和砷等重金属的含量,利用单因子污染指数法、N.L.Nemerow综合污染指数法对比分析土壤中重金属的污染特征,采用PCC统计学方法分析矿区土壤中重金属之间的相关性。结果表明:两矿区土壤中除Cu、Cr外,其余重金属均已对土壤造成单一或复合污染,其中Cd污染最为严重,对综合污染贡献最大。DX、DW矿区土壤重金属的Nemerow指数分别为27.61、63.54,均达到极强污染水平,且DW矿区污染较为严重。DX矿区,除Ni外,Pb、Cr等7种重金属元素之间存相关性;DW矿区,除Cr外,Pb、Ni等7种重金属元素之间存相关性,这可能与二矿区均属多金属伴生、共生矿床有关;土壤中各重金属总含量与pH值没有显著的相关性。研究结果将为合理制定矿区土壤污染的修复和治理措施提供依据。      

A study on the characteristics of heavy metals in orange ecosystem

An investigation was conducted to identify the characteristics of heavy metals in orange ecosystem in three areas in the Three Gorge Reservoir Region by using the modified Tessier sequential extraction procedure. The contents of Cu and Pb in different speciation fractions of the soils can be ordered as the Residual (F6)>Reducible (F4)>Oxidable (F5)>Water soluble (F1)>Carbonate (F3)>Exchangeable (F2), and the contents of Zn and Ni follow the order of the Residual (F6)>Oxidable (F5)>Reducible (F4)>Water soluble (F1)>Carbonate (F3)> Exchangeable (F2), and those of Cd follow the order of the Reducible (F4)>Oxidable (F5)>Exchangeable (F2)>Carbonate (F3)>Residual (F6)>Water soluble (F1). The concentrations of Cu in the different organs of oranges follow the increasing sequence of pulp>leaf>pericarp, those of Zn and Ni following the increasing sequence of leaf>pulp>pericarp, and those of Pb and Cd follow the increasing sequence of leaf>pericarp>pulp. Correlation degrees of different forms of same heavy metals in soils are according to the order of Cu>Zn>Cd>Pb>Ni. Correlation degrees of different heavy metals in same forms are according to the order that the forms of Reducible (F4), Oxidable (F5) and Residual (F6) are higher than the forms of Water soluble (F1), Exchangeable (F2) and Carbonate (F3). There are either positive or negative correlations between heavy metals in leaves and in pulp, while there are all positive correlations between heavy mentals in leaves and in pericarp. There are significant correlations between the concentrations of some heavy metals in leaves, pericarp or pulp, and those in speciation fractions in the soils.     

Contamination and bioavailability of heavy metals in sediments from the Yangtze River Delta Region

The Yangtze River Delta Region is one of the most important economic development areas in China. In the process of its industrialization and urbanization, a great deal of wastewater is poured into rivers, lakes and coasts. Researches on contamination and bioavailability of heavy metals can help us to assess the ecological risks in the aquatic environment of the Yangtze River Delta. The samples were collected from three environmental compartments including the Yangtze River, Taihu Lake, and the south coast of Jiangsu. The concentrations of heavy metals were determined by ICP-MS. Metal speciation was determined by the sequential extraction procedure modified based on Tessier＇s scheme. Among the seven elements of Cu, Pb, Zn, Cr, Cd, Co, Ni detected, the contents of Cr, Zn did not vary significantly, while Cd and Pb varied significantly. Compared to the background values （loess in the basement）, all metals detected except Co, Cr exceeded the background level. Cd had the greatest exceeding values, reaching 2 to 7 times. Ni and Pb were followed. The contents of Zn were comparatively high in lake sediments, especially in the lake bays. Ni was enriched in fiver sediments and Cu was highest in sediments from the Yangtze River estuary. Cd and Pb were concentrated in the coastal sediments. Comparatively, in space, Cr was associated with the carbonate fractions in the bay of lake. Cu-bound Fe-Mn oxides and Ni in residual form were highest in the open lake. In the river environment, Fe/Mn oxide-bound Pb, exchangeable Cd were the highest fractions. In the estuary environment, Pb and Zn bound carbonates, Cd-bound Fe-Mn oxides are the largest fractions. Cd in the exchangeable fraction, Cu-bound Fe-Mn oxides had the larger proportions in the coast. In general, the bioavailability of Cu and Cd were high in lake environment, the available Pb, Cd were remarked in river environment, and Pb and Zn were easily assimilated by creatures in estuary.     

吉林中部黑土区重金属元素生态地球化学特征

基于吉林省中部黑土区地球化学调查数据,分析统计As、Cd、Cr、Cu、Ni、Zn 6种可造成重金属污染的元素在土壤--作物系统中的生态地球化学特征。通过吉林省部分地区土壤样品与玉米籽实样品采样,采用元素有效系数与元素累积系数的方法,计算出采样点的土壤重金属元素全量、有效量和玉米籽实含量特征,从而研究重金属元素生态地球化学特征。结果表明:(1)研究区土壤重金属元素全量虽然较吉林省土壤元素背景值增加明显,但土壤与玉米籽实均未达到污染状态。(2)重金属元素有效系数均值由小到大依次为As Cr Zn Cu Ni Cd,在研究区的空间分布差异性较大;玉米籽实积累系数均值由小到大依次为Cr As Ni Cd Cu Zn,在的空间分布差异性相对较小。(3)吉林省中部黑土区的玉米籽实重金属元素积累程度均较低,在未发生土壤重金属元素污染的清洁土壤中,Cu与Zn对于玉米植株来说,属于必需营养元素范畴;重金属元素中Cd的有效系数大,作物可食部分积累程度较高,应注意其预防与治理工作; As与Cr的有效系数较小,可能是导致其在玉米籽实中积累程度较低的主要影响因素之一; Ni在土壤中有效态转化程度较高,玉米籽实Ni吸收量相对较低。(4)多数重金属元素在玉米籽实中的累积程度与其在土壤中的有效系数呈正相关关系。     

The distribution characteristics of heavy metals in Guiyang urban soils

Guiyang is located in southwestern China,which is a famous tourism city,and is awarded the title of"the Summer Capital of China".A study on heavy metals in Guiyang urban soils was conducted.The results showed that the concentrations of Cd,Cu,Ni,Pb and Zn in Guiyang urban soils are significantly higher than their background values and Cu,Zn and Pb in Guiyang soils are accumulated seriously.The distribution characteristics of heavy metals in 3 districts are described as follows:the level of heavy metals in soils follows the order of Nanming District> Yunyan District>Xiaohe District.The spatial distribution of metals in urban soils of Guiyang shows that the level of metals in the central and eastern parts of Guiyang is relatively high,and its characteristics are attributed to the influence of commercial activities,heavy traffic and industrial emission.Compared with some other cities in China,Guiyang is characterized by relatively high accumulation level of Cd,Cu,and Zn in its soils.