黄土高塬沟壑区农田土壤重金属及矿质元素变化分析

针对黄土高塬沟壑区旱作农田土壤重金属的分布特征及矿质元素含量变化展开研究,旨在评估该区域农田土壤的健康状况及土壤性状发育情况。试验监测区包括黑垆土和黄绵土两种土壤类型,黑垆土属于塬面地形,根据施肥管理分别布设不施肥监测区(CK)、化肥监测区(HF)、化肥有机肥监测区(NPM)和农民地监测区(NM);黄绵土属于梯田,该监测区(LS)的施肥管理同化肥监测区(HF)一致。研究结果表明,对于黑垆土,CK监测区Cd元素在剖面表层和中部的含量较底层分布高,Pb、Cr、Ni、As元素随着土层深度的加深而增大;HF监测区Pb、Cr、Ni元素均出现深层累积现象;NPM监测区Cd元素在土壤垂直剖面上出现降低,Pb、Cr、Ni、As元素则出现深层累积;NM监测区Cd、Cr元素底层含量较高,Ni、Hg元素表层含量较高。对于黄绵土监测区,Cd元素在表层和中部含量较其他土层偏高;Pb元素表层含量高;Cr、Ni、Hg、As在土壤垂直剖面上的变化率不大;该类土壤的重金属含量整体低于黑垆土。黑垆土各施肥监测区0~100 cm土层内Cd、Pb、Cr、Hg元素含量均未超出土壤环境质量一级标准值;CK监测区和HF监测区60~100 cm土层,NPM监测区10~20、60~100 cm土层As元素含量超出土壤环境一级标准值。NM监测区除了Cd元素含量略微高于其他施肥监测区,其余重金属元素含量均相对较低,该研究区域农民地目前的施肥习惯没有造成土壤重金属污染,土壤健康状况较为良好。黄绵土各类重金属在土壤垂直剖面上的分布均小于土壤环境一级标准值,土壤健康状况良好。本研究监测区域土壤矿质元素总体上呈现出SiO_2Al_2O_3CaO≈Fe_2O_3K_2O≈MgONa_2OTiO_2P_2O_5MnO,土壤风化指标表明该区域农田土壤发育较为成熟,耕性良好。     

新疆准东矿区土壤与降尘重金属空间分布及关联性分析

土壤重金属与大气降尘重金属之间的关联性可以反映重金属污染的来源、土壤-大气系统中重金属的传输、迁移和扩散特征。为了研究矿区表层土壤的污染状况及与降尘重金属质量分数间的关联性,该研究以新疆维吾尔自治区准东矿区为研究靶区,利用2014年采集的51个表层土壤和大气降尘样品的室内实测重金属质量分数数据,并基于此分析了样品中6种重金属(As、Cu、Cr、Hg、Pb、Zn)的空间分布特征、地积累指数以及潜在生态风险;利用Pearson相关性分析矩阵和灰色关联法对表层土壤与大气降尘中重金属浓度的相关性和关联度进行探讨。结果表明:1)准东矿区表层土壤重金属的分布状况存在着明显的空间差异,其中Hg的污染程度最严重,处于强-极强度污染,其潜在生态危害指数达到了较高生态风险;Zn和Cu基本处于无污染状态,属于轻微生态风险;2)大气降尘重金属空间分布存在着明显差异,降尘中的Zn处于极强度污染,Hg处于无污染状态;3)Pearson相关分析与灰色关联分析表明,准东地区表层土壤与大气降尘中6种重金属的相关系数大小顺序与关联度排序结果一致,其中Hg和As元素具有较强的一致性,且具有相同的来源,说明大气降尘对表层土壤中重金属的质量分数有一定影响。但因不同重金属元素沉降特性不同,导致各元素之间的关联度有所差异。     

基于模糊集理论的土壤重金属污染空间预测

基于54个土壤表层样品重金属全量浓度实验室测定数据,应用模糊c-均值算法对南京城市边缘带化工园附近20km^2样区内土壤重金属浓度进行了连续分类,对样点土壤的隶属度进行空间普通克里格插值,实现样区土壤重金属浓度和污染状况的空间预测.结果表明,样区土壤中重金属Cu、Zn、Cr、As和Cd的浓度均低于国家土壤环境质量标准,未发生污染;受工业、交通排放的影响,样区左侧和南部Cu、Zn、Cr、As较高,个别区域有Zn、Cr富集现象.Hg为样区主要的土壤重金属污染元素,土壤Hg污染主要发生在蔬菜基地及滁河流经区,较为严重的Hg污染土壤集中分布在样区中部的蔬菜基地.与利用样点测定数据直接插值的空间预测方法相比,基于模糊集理论的土壤污染空间预测方法可获得较好的预测效果.     

贵州喀斯特山区锑冶炼厂对农业土壤污染特征的影响及风险评价

以贵州省晴隆县大厂镇喀斯特山区废弃锑冶炼厂周围的农田土壤为研究对象,研究了距离冶炼厂烟囱不同距离12个表层土壤样点和5个典型土壤剖面中重金属含量。结果表明表层土壤主要污染元素为Sb、Zn、Pb、Hg、As和Cu,分别是贵州省土壤背景值的58.58、11.96、7.99、7.45、6.70和1.60倍;土壤剖面中8种主要重金属元素垂直变化规律各异,不同层次重金属含量（(Pb除外）)均表现为：距离冶炼厂烟囱越近含量越高,平均含量由高到低依次为：Mn>As>Sb>Cu>Cr>Pb>Hg>Cd,均明显高于全国土壤背景值的平均水平。其中,As、Cr、Mn和Hg平均含量差异较大,与对照相比,主要污染元素为Sb、Hg和As,Hg和As分别为国家土壤环境质量Ⅱ级标准的4.7倍、4.4倍;其次是Cd和Cu,分别为国家Ⅱ级标准的3.0倍、2.7倍。相关分析和聚类分析表明,土壤主要受重金属Cr、Cd、Cu、Sb和As复合污染。采用单因子污染指数和内梅罗综合污染指数法对该地区农田土壤进行了环境风险评价,各层次Cr、Cd、Cu和As含量均超标,污染严重,综合污染指数在1.21 ~ 14.83之间,以重度污染为主;耕作层污染程度由高到低顺序为：大厂村（(冶炼厂）)>中心街村>碧康组>田坝组,均属于重度污染,表层污染土壤（(0 ~ 20 cm）)种植农作物存在一定的风险。     

三峡库区典型农业区土壤重金属污染特征及风险评价

为了解三峡库区农业区土壤重金属污染现状及环境风险水平,该文以重庆市8个典型农业区县(铜梁、云阳、万州、丰都、城口、垫江、南川和江津)土壤为研究对象,共采集表层(0~20 cm)土壤样品160个,依照《土壤环境监测技术规范(HJ/T 166-2004)》和《土壤环境质量标准GB 15618-1995》分析了土壤样品中8种重金属(As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn)的含量,比较了不同区县8种重金属污染现状及差异,应用地积累指数法和潜在生态风险指数法探讨了研究区土壤重金属的累积特征及潜在生态风险等级。结果表明:该研究区农业土壤8种重金属含量平均值均未超过《土壤环境质量标准GB 15618-1995》二级标准,与土壤背景值相比,Cd、Cr、Cu、Hg和Zn均具有极显著差异(P0.01),As、Ni和Pb差异不显著,8个区县Cr均表现出极显著差异(P0.01),城口区多种重金属均表现出极显著差异(P0.01),8种重金属地累积指数平均值均小于0,研究区土壤受重金属污染水平为未污染等级,单个重金属潜在生态风险顺序为HgCdAsHgCuNiCrZn,Hg元素潜在生态风险指数平均值为43.840,属中等生态风险等级,其余元素生态风险指数值均小于40,属于低生态风险等级,8种重金属综合潜在生态风险指数平均值为108135,为低生态风险等级。综合研究结果表明:三峡库区典型农业区土壤Cd、Cr、Cu、Hg和Zn具有一定程度的累积,且表现为多种重金属复合累积现象,Cr累积具有普遍性,Hg是影响三峡库区农业土壤综合潜在生态风险的主要元素,但研究区土壤重金属总体处于低生态风险水平。     

城市边缘带土壤重金属空间变异及其污染评价

为揭示城市边缘带强烈人为活动对土壤环境质量的影响，本研究以上海梅山钢铁集团附近14km^2区域为研究区，网格化精确布点，采集表层土壤样品计93个并对其重金属Cu、Zn、Pb、Cr、Cd、Hg、As含量进行了测定分析。结果表明，研究区表层土壤中除Hg和Cd外的其他5种重金属含量均未超过国家二级标准，其中有些土壤中重金属含量接近或略高于南京市土壤环境背景值，但与研究区表层土壤元素地球化学背景值平均水平及空间变异特征基本相符；研究区表层土壤中Hg污染严重，61．3％的样点土壤Hg含量超过国家二级标准。另外，本研究应用地统计学普通克里格插值方法，对研究区内表层土壤污染的空间变异特征进行了分析，并讨论了土壤污染重点空间区域潜在污染源及其污染途径。     

南昌市城郊表层土壤重金属污染特征研究

以南昌市郊区为例,研究城市郊区的表层土壤重金属含量特征,发现城郊表层土壤重金属Pb、Cd、Cr、Cu、Ni、Zn、As和Hg着8大重金属均有外源物质的进入;测试样点单项污染指数Hg达污染级,综合污染指数污染级污染样点52.38%。工工厂周围重金属含量明显高于非工厂周围,不同的利用方式下8大重金属元素单项污染指数以及综合内梅罗指数均表现为菜地大于水田。总之,城郊表层土壤易受污染,并且工业点源污染,农业物质投入,农业集约利用程度是污染的重要原因。     

典型喀斯特地区土壤重金属累积特征及环境风险评价

基于225个样点分析了贵州省不同地区(自然背景区、农业种植区和矿区)表层土壤重金属As、Cd、Cr、Cu、Hg、Pb、Zn的含量、分布及累积特征,采用地积累指数(I_(geo))对土壤重金属污染水平进行评价,并根据潜在生态风险指数(RI)及人体健康风险评估模型评估了不同分区土壤重金属暴露的生态风险和人体健康风险水平。结果表明:贵州省不同分区表层土壤中重金属含量差异较大,与贵州省土壤背景值相比,农业种植区土壤Hg、Zn、Cd和As累积特征明显;矿区土壤Hg、Zn、Cd、Pb和As累积特征较显著,平均含量分别是贵州省土壤背景值的52.55、23.22、16.32、14.48倍和4.85倍。I_(geo)值显示自然背景区土壤重金属处于无污染水平,而农业种植区各重金属主要处于无污染或无-中污染水平,矿区污染程度较突出,重金属Hg、Zn、Cd、Pb达到中污染水平,特别是在黔西北和铜仁等矿产资源分布区。综合生态风险评价结果表明,矿区土壤中重金属生态风险水平远高于农业种植区和自然背景区,矿产资源集中分布区土壤重金属生态风险较高,部分样点达到高生态风险水平。单一重金属潜在生态风险评价结果显示,农业种植区和矿区土壤中Hg、Cd、Pb和As为主要风险因子,Cr和Cu处于低风险状态。人体健康风险评估结果显示,矿区的人体健康风险高于农业种植区,农业种植区和矿区土壤对成人的非致癌风险在可接受范围内,但致癌风险不可忽视,对儿童的非致癌风险与致癌风险均高于成人。     

葫芦岛市土壤磁化率与重金属元素分布规律及其相关性研究

通过对185个地表土样、4个剖面土样的磁参数与化学分析测试,对葫芦岛市土壤磁化率与重金属元素分布规律、成因及两者的相关性进行了研究。结果表明:①研究区表层土壤磁化率值高低悬殊,部分土样明显超过一般棕壤的正常磁化率值。并且其基本理化性质的值均在正常范围以内,说明还有其他因素对土壤磁化率产生影响。②剖面土壤磁化率值与重金属元素含量总体上均呈向下递减的相同趋势。土壤重金属元素含量与土壤磁化率值垂向变化特征基本一致。③研究区土壤磁化率值与重金属元素Pb、Zn、Hg、Ni的含量呈极显著正相关,与Cu的含量呈显著正相关。且土壤磁化率值与Pb含量的相关性在Pb含量达到污染的地区呈极显著正相关,反之则不显著,这有力说明过量的重金属Pb很可能对土壤磁化率产生影响。     

三峡库区消落区表层土壤重金属污染评价及源解析

三峡库区是我国重要的水源地, 研究库区水陆交错带消落区内土壤重金属污染程度并解析其来源,对水库的水环境和土壤环境具有重要意义。本研究采用地质累积指数, 对三峡库区消落区175 m 水位蓄水前12 个采样区表层68 个土样的土壤重金属Cu、Pb、Zn、Cd、Hg、As 和Cr 污染进行评价, 结果表明: 整个研究区不受Cr 污染, 研究区70%以上面积不受Pb、Cu 和Zn 污染; 研究区As 污染最严重, 其次为Cd 和Hg。利用因子分析法对这7 种重金属来源进行解析的结果表明, 库区消落区土壤重金属源可分为2 大类别:“自然因子”类别元素(Cr、Pb、Cu 和Zn)和“工业污染因子”类别元素(Hg、As 和Cd)。消落区表层土壤重金属污染评价及源解析可为消落区生态环境的综合治理提供参考。     

基于GIS的黄淮海平原典型潮土区土壤重金属积累研究

以黄淮海平原典型潮土区——河南省封丘县为例,基于GIS数据统计分析方法和地统计学空间插值方法,其目的是为了:(1)明确土壤重金属Cr、Hg、As、Cu、Zn的当前含量水平及其历史变化趋势;(2)通过与潮土自然背景值(背景值)、国家土壤环境质量标准一级标准(一级标准)和绿色食品产地环境质量标准(绿色标准)的比较,阐明各重金属元素符合不同标准的土壤面积及其空间分布;(3)在上述研究基础上采用内梅罗综合指数法定量评价基于一级标准的土壤重金属综合环境质量及其县域分布.结果表明,5种重金属含量平均值除Hg与背景值相当外,其余均略高于背景值而远低于一级标准,除As外,土壤Cr、Hg、Cu、Zn含量均有随年限增加的趋势;占全县土壤总面积98％以上的Cr、As、Zn含量,100％的Hg含量,91％以上的Cu含量符合一级标准,超过99％以上的土壤符合绿色标准;基于一级标准的内梅罗综合指数进一步表明封丘地区土壤综合环境质量良好,仅有不足3％的土壤受到轻度污染.表明就重金属污染角度,当前状况下的封丘土壤适宜种植各类农作物,但个别超过绿色标准的地点应引起重视并及时采取防治措施.     

南通市城市边缘带土壤重金属污染现状及评价

通过对不同土地利用方式下的7个样区进行系统的采样测定,对南通城市边缘带土壤重金属富集与污染状况进行了分析与评价。结果显示,研究区土壤未发生明显的重金属污染。但3个样区的土壤有轻度的重金属污染现象,Zn是发生富集最普遍的元素,约76%的样点土壤Zn富集指数>1,18%的样点土壤出现Zn的轻度污染。Cu、Pb等重金属元素导致的污染也在零星样点被发现。方差分析表明,土地利用方式不是导致研究区土壤重金属含量空间差异的主要因素,而土壤类型、样区空间环境与土壤重金属含量及富集、污染有相对密切的关系。     

黑龙江省海伦市农田土壤重金属分布特征及污染评价

海伦市是以农业为主导产业的黑龙江省县级市,为了解该市土壤重金属时空分布特征及其污染现状,对农田耕层及亚耕层土壤中Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn、Hg和As等重金属全量进行了分析,并采用单因子污染指数法和Nemerow综合污染指数法分别对土壤的重金属污染状况进行了评价。结果表明,该地区土壤重金属含量较低,总体表现为西南和西北含量较高、西部含量高于东部的空间分布特征。以松嫩平原土壤元素背景值为标准进行评价,已出现一定程度的污染。以GB15618-1995土壤环境质量标准二级标准进行评价,综合污染指数为0.504,所有样点土壤重金属均未达到污染水平。与耕层土壤相比,亚耕层土壤Hg和Cd含量显著下降,其他元素含量及分布特征则与耕层相似。从1980年到2008年,随着时间的变化,该区域土壤重金属含量增加趋势不明显,近期土壤出现重金属污染风险较小。     

蔬菜产地土壤重金属含量空间分布研究

以浙江省湖州市长兴县为例,应用GIS技术研究了蔬菜产区土壤重金属污染状况及空间分布规律。结果表明:长兴县蔬菜产地平均土壤汞和镉含量明显大于本地背景值,锌平均含量也超过背景值,而砷、铬、铅、铜4种重金属的平均含量则低于或接近背景值。长兴县大部分蔬菜产区土壤重金属含量在国家无公害蔬菜基地标准以下,汞、镉超标的样点分别占总样点的10.4%和4.5%,分别有43%和58.0%的样点超过当地汞、镉背景值,土壤汞、镉含量的最大值分别达到945.85 ng/g和478.88 ng/g。蔬菜产区土壤汞、镉污染呈明显的区域空间分布特征,且与乡镇工业区分布相一致,表明工业污染是引起蔬菜产区土壤重金属超标的主要原因。在长兴县部分地区还存在铬、锌、铜区域性积累趋势。     

采煤沉陷区土壤重金属含量对土壤酶活性的影响

为探明煤矿沉陷区土壤受重金属污染情况,探讨重金属含量对酶活性的影响,以焦作韩王煤矿沉陷区为例,通过野外调查与采样和室内分析,研究煤矿沉陷区土壤中重金属累积特性与土壤酶活性的变化。结果表明:研究区土壤中重金属Cu、Zn、As、Mo、Hg、Pb、Cd等含量均高于对照小区的含量,且有明显的空间异质性;沉陷区各种酶活性大都低于对照点,其在空间分布上受重金属的影响,重金属Co、Ni对大多数酶有促进作用,As、Mo则对酶活性有抑制作用,重金属对酶活性的影响取决于重金属的类型与含量;在研究区,蔗糖酶对重金属污染较为敏感,表明蔗糖酶可作为评估煤矿沉陷区土壤环境质量变化的有效指标。     

六合蒋家湾蔬菜基地重金属污染现状与评价

以位于南京市城市边缘带的六合区蒋家湾蔬菜基地为研究区,对土壤进行了高密度样品采集与分析,阐明了该地区土壤重金属污染状况并进行了相关评价。研究数据表明:该区As、Cu、Zn、Cd、Cr、Pb等6种重金属在土壤中的含量均低于背景值,而土壤中Hg含量严重超标,为该地区主要的土壤污染因子。Hg进入土壤的途径可能包括蔬菜地高强度的农化产品投入、工业和生活垃圾施用,但没有证据显示与灌溉水源有关。     

渭干河-库车河绿洲土壤重金属分布特征与生态风险评价

随着工业发展和城市化进程的加剧,农用化学物质种类和数量不断增加,导致土壤受到不同程度的重金属污染,农田土壤重金属污染尤为严重。该文以新疆最典型的荒漠绿洲渭库绿洲为研究区,采集土壤样本57个,测定出土壤样本中砷(As)、汞(Hg)、铅(Pb)、铬(Cr)、锌(Zn)和铜(Cu)6种元素的含量,分别采用地统计空间分析法、地积累指数法(I_(geo))和潜在生态风险指数(RI)等方法,对研究区土壤重金属污染和潜在生态风险程度做出科学评价,并采用多因子分析方法对重金属的来源进行了讨论。1)研究区Hg、As、Cu、Cr、Pb和Zn 6种土壤重金属平均质量分数分别为2.41、0、37.64、25.25、39.78、15.01 mg/kg,平均含量均未超过国家二级标准,其中Pb的平均含量超过了新疆土壤重金属背景值,存在一定程度的重金属积累;2)由地积累指数法(I_(geo))和潜在生态风险指数(RI)分析得出,研究区土壤重金属的I_(geo)均值As(-4.59)Hg(-3.62)Cu(-1.92)Cr(-1.44)Zn(0.59)Pb(0.73),RI均值为22.26,整体上属于无污染水平,说明研究区域土壤重金属环境质量总体优良;3)通过综合相关性分析、主成分分析和聚类分析,研究区重金属的来源可以分为两类,Cu、Zn、Cr和Pb来源于成土母质等自然背景和人类农业生产活动;As和Hg来源于研究区域地形地貌、水文环境等自然背景。4)分析研究区域综合生态风险指数RI可知,研究区整体处于无污染水平,但各分区RI指数存在差异,其中西北部(NW)和东北部(NE)分区RI值相对较高,最高值出现在东北部(NE)分区上。该研究提出的分析方法能快速、客观反映绿洲土壤重金属污染特征以及来源,可为绿洲土壤环境质量评价和管理提供依科学依据。     

芜湖市不同功能区土壤重金属污染状况与环境质量评价

通过对芜湖市工业区、商业区、休闲区和居住区土壤重金属污染现状的调查与分析,分别以本地区自然土壤重金属元素自然含量的平均值和国家土壤环境质量标准作为评价标准,计算出各功能区土壤单因子污染指数,并采用主成分分析法确定权重,对各功能区的土壤环境质量进行综合评价。结果表明:芜湖市各功能区土壤Cd、Hg、Cu、Pb、Cr、Zn含量均超过本地区自然土壤重金属元素自然含量的平均值。其中工业区土壤中Cd、Hg和Cu,商业区土壤中Cd和Hg,休闲区和居住区土壤中Cd均超过国家土壤环境质量标准。Cu、Hg、Pb、Cr、Cd污染均表现为工业区最大,商业区次之,Zn在各功能区含量差异不大。土壤中重金属含量上层高于下层,且在商业区和居住区差异明显。土壤环境质量居民区尚清洁,休闲区和商业区中度污染,工业区重度污染。     

汾河流域土壤重金属垂直分布规律及地域差异

山西汾河流域按土属采土样１７４０个，测定镍、铬、铅、锌、砷、铜、汞、镉八种元素的含量。探讨了垂直分布及各地形部位贡献大小和地域差异。在中高山地、山地、低山丘陵、丘陵阶地、二级阶地和平原盆地六个地形部位中，土壤重金属元素含量均未超过土壤污染起始值。各元素不同地形部位贡献大小为：中高山地汞大、山地铜大、低山丘陵铬大，丘陵阶地铅、镍、铜大，二级阶地汞大、锌小，平原盆地镉、汞大、铜小。故二级阶地和平原盆地应施用铜、锌微肥和防止汞、镉污染。地域差异研究表明：东西两山山地土壤多数元素含量差异不显著，利用较为一致。南北两盆地污染重点在太原盆地。上述研究结果为土壤环境质量评价、土壤污染防治和预测，工矿企业合理布局，农业生产结构调整提供了科学依据。