太原市污灌区土壤重金属污染现状评价

对太原市污灌区土壤重金属分布特征进行了分析评价,结果表明重金属Pb、Zn、Cu、Ni、Mn、Cr、As、Hg、Cd含量均值均未超过土壤环境质量标准（GB15618—1995）,但其平均值均显著高于太原市土壤背景值。各重金属间的相关分析表明,Pb、Zn、Cu、Ni、Mn、Cr、As、Cd之间呈极显著相关,说明这8种元素污染源可能相同。Hg是本区表层土壤重金属污染的主要因子,重金属元素的污染程度依次为Hg〉Cd〉Pb〉As〉Cu〉Zn〉Cr〉Mn〉Ni。土壤重金属单项污染指数均值均大于1,综合污染指数为2.81,总体上,污染水平为中度及其以上。各种重金属单因子污染指数和综合指数在研究区有相似的空间分布格局,总体分布趋势为东南部小店地区和中南部晋源区相对较高,南部清徐县相对较小;通过因子分析并结合污灌区污染源调查,表明Hg除受污水灌溉的影响外,燃煤释放的Hg可能是重要来源之一,Cd、Zn、Pb和Cu可能来自污水灌溉和大气沉降,以污水灌溉的贡献为主,Ni、Mn、As、Cr来自污水灌溉。Hg、Cd是太原市污灌区土壤中需要优先控制的重金属。     

污灌对潮土重金属含量及分布的影响——以开封市化肥河污灌区为例

以开封市化肥河污灌区为例,研究了污水灌溉对潮土中重金属(Cd、Pb、Cr、Cu、Zn、Ni和 As)含量及分布的影响。结果表明,污水灌溉已经导致了该区潮土较明显的重金属累积,其中Cd和As平均含量分别达1．70 mg/kg和26．28 mg/kg,远远超出了土壤环境二级标准值。进入潮土的重金属主要累积在潮土的耕作层,随着土壤深度的增加,重金属含量逐渐减少;相对其他重金属而言,As更易于在潮土表层滞留。污灌区潮土 Cu、As与Cd含量与距污染源距离呈线性相关。相关分析表明,污灌区土壤Cu、Zn、Pb、Ni和As含量与土壤理化性质及其他重金属含量有关,而土壤Cd和Cr含量则与其他重金属含量及土壤性质的相关性不明显。     

喀斯特林地土壤重金属形态特征及其评价

通过野外调查与室内分析,对喀斯特林地土壤重金属全量及形态构成进行了调查,对土壤重金属污染及其生物有效性进行了评价,并探讨分析了土壤重金属与土壤pH值的相关性。结果表明:中性土壤As,Cd,Cu,Ni,Pb,Zn及Cr全量均大于酸性土壤的全量;As以酸溶态为主,Cd,Cu,Ni,Pb,Zn及Cr以残渣态为主,残渣态土壤重金属比例为中性高于酸性土壤;酸性和中性土壤重金属Pb全量、中性土壤的As和Cu全量均高于贵州土壤背景值;中性和酸性土壤重金属As,Cd和Ni全量及酸性土壤重金属Cu全量超过土壤环境质量二级标准值;酸性土壤为轻度污染,中性土壤为中度污染;重金属生物有效性表现为AsCdCrNiPbZnCu,酸性土壤As生物有效性指数最高,与中性土壤相比,酸性土壤重金属生物有效性高;Cu全量、可氧化态Pb、残渣态Cu与pH值呈极显著正相关,酸溶态Zn与pH值呈极显著负相关,酸溶态Cr与pH值呈显著负相关,残渣态As与pH值呈显著正相关。喀斯特林地土壤主要受到As,Cd,Cu,Ni这4种重金属的影响,除As外,其余3种元素属于"高背境,低活性"状态。     

滨海开发带土壤重金属分布特征及来源分析

以江苏省大丰市为例,研究了土壤中8种重金属的空间分布特征及其与土地利用的关系,并通过主成分分析方法,对其可能的来源进行了探讨。结果表明:研究区8种土壤重金属Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、As、Hg、Ni平均含量分别为17.40、74.38、18.14、0.105、55.58、8.33、0.074、25.73mg/kg,不同采样点之间变异不大。沿垂直海岸线方向,随距海岸线距离增加,Cu、Zn、Pb、Cr、Hg、Ni 6种重金属含量逐渐升高,As含量逐渐降低,Cd含量则先升高、后降低。Cu、Zn、Pb、Cr、Hg、Ni 6种重金属均在水田土壤中含量最高,Cd在旱地土壤中含量最高,As则在滩涂土壤中含量最高。相关分析表明,土壤As含量与其他重金属元素含量的相关性均不显著,土壤Cd含量与Zn、Pb、Hg、Cr含量的相关性显著,与Cu、As、Ni含量的相关性不显著,其他各元素间相关性均达极显著水平。基于主成分分析结果,认为研究区土壤Cu、Zn、Pb、Cr、Hg、Ni 6种重金属元素含量受土壤母质影响较大,Cd含量与农业生产中磷肥施用关系密切,As含量的累积受磷肥施用的影响,但以水稻种植为主的耕作土壤As含量总体上呈下降趋势。本研究可为滨海开发带土地利用规划提供指导。     

新乡市大棚菜田土壤重金属积累特征及污染评价

采用微波消解-ICP-AES技术,测定不同种植年限大棚菜田土壤样品中As、Pb、Zn、Cd、Cr、Mn、Ni、Cu等重金属的含量,研究不同种植年限与大棚菜田土壤重金属累积的相关性以及大棚菜田土壤重金属累积特征,并利用地积累指数法进行污染评价。结果表明:大棚菜田土壤重金属Zn、Pb、Ni、Mn和Cu的含量与种植年限具有极显著相关性;大棚菜田土壤中重金属Cd和Cr的含量与种植年限不相关。重金属元素间相关性分析表明,Zn与Pb、Cd、Ni、Mn、Cr、Cu,Pb与Cd、Ni、Mn、Cr、Cu,Cd与Ni、Mn、Cr,Ni与Mn、Cr、Cu,Mn与Cr、Cu具有污染同源性,Cu与Cd、Cr不具有污染同源性。地积累指数法污染评价结果显示Cd的污染等级达到了6级,已构成了极严重污染;Zn和Cu的污染等级达到2级,已构成了中度污染;Pb、Mn的污染等级达到1级,已经构成了轻~中度污染;As、Ni、Cr均未构成污染。     

连续四年施用规模化猪场猪粪温室土壤重金属积累研究

分别采集连续施用0～4年猪粪的蔬菜温室土壤和蔬菜果实样品，测定土壤和果实中Cu、Zn、Pb、Mn、Cr、Cd、Ni和As全量以及土壤中Cu、Zn、Pb、Mn、Cd和As有效态含量，对测定数据进行了Fisher小样本非参数随机化显著水平检验，研究连续4年施用规模化猪场猪粪的温室土壤重金属积累、重金属有效态含量变化及对蔬菜可食部分的影响。结果表明，连续4年施用猪粪，主要导致土壤中Cu和Zn的积累，As有一定积累，Pb、Cd、Ni和Cr短期积累效应不明显，Mn积累不明显，长期大量施用猪粪，Pb、Cd、Ni和Cr有积累的风险；土壤pH值降低；Cu、Zn有效态与全量呈显著正相关(p<0.05)，与pH值呈极显著负相关(p<0.01)；Pb、Cd和Mn有效态与pH值呈显著负相关(p<0.05)；Cu、Zn、Pb、Cd和Mn有效态含量增加；有效态As与全As含量和pH值相关性不明显，但连年施用猪粪As有效态含量增加；连续4年施用规模化猪场猪粪的温室生产的部分番茄和黄瓜As含量超标。若连续以150 m³/(hm²·a)的猪粪施用量于该研究区蔬菜温室，土壤中全Cu和全Zn含量分别经过10年和15年可能超过国家农田土壤二级标准。该研究可为降低温室土壤重金属污染风险提供依据。     

废旧汽车拆解区土壤重金属分布及Pb、Zn生物有效性分析

为了解废旧汽车拆解区土壤重金属污染问题,采集某废旧汽车拆解厂汽车拆解区垂向0~1000 cm深度的土壤样品,对重金属Cu、Zn、Pb、Cr、Ni、Cd、Hg和As元素含量进行检测和污染评价,并对土壤中重金属Pb和Zn的不同形态进行分析研究。研究发现:废旧汽车拆解区表层土壤存在一定程度的Cu、Zn、Pb、Cr、Ni、As污染,其中,Pb、Zn、Cu含量严重超标,呈现Cu、Ni、Pb、Cr、Zn、As多种元素复合污染的特性。同时,拆解区土壤中重金属含量随土壤深度显著下降,但是,Pb和As的污染超标深度可达150 cm。拆解区土壤中可离子交换态的Pb含量最低,土壤pH值对各种形态重金属Pb的控制作用不显著,随着土壤垂向深度的增加,可氧化态和弱酸提取态Pb的比例迅速降低,残渣态Pb的质量分数逐渐提高,Pb的生物有效性下降。土壤pH对可Zn的生物有效性具有显著相关性,弱酸性土壤中以生物有效性高的形态Zn存在,中性土壤中以可还原态和可氧化态Zn为主。     

当归药材与产地土壤中无机元素的相关分析研究

采用ICP-MS和AAS测定了95批当归药材及其产地土壤中8种重金属元素和7种其他无机元素含量,研究药材与产地土壤中无机元素的相关性。结果表明,当归药材中的特征性无机元素是Fe、Mn、Mg、As、Cr及Ni,土壤中的特征性无机元素是Zn、Mn、Pb、Cr及Ni;当归药材中,无机元素Mn与Zn、Cr、Fe、Cu,Ni与Fe、Cd、Sb、Zn,As与Sb、Pb、Cr、Mn,Cu与Mg、Pb、Zn,Cr与Fe、Pb,Mg与Sb、Zn,以及Ca与Na呈显著正相关,而K与Na、Pb、Cd呈显著负相关;当归对土壤中的Na有富集作用;无机元素Sb、Ca和Na在当归药材与土壤中呈显著正相关。研究发现,中药当归含有丰富的有益无机元素,有害重金属元素含量极低,符合相关标准,在国际贸易及GAP种植方面具有明显的优势和广阔的发展前景。     

大庆龙凤湿地土壤重金属空间分布特征

对大庆龙凤湿地土壤Cu,Cr,Cd,Zn,Pb和As六种重金属元素的空间分布特征进行了研究.结果表明:湿地土壤表土层(0-10 cm)Cu,Cr,Cd,Zn,Pb和As在水平分布上的变化较大,除Cr和Zn外,Cu,Cd,Pb和As含量均低于松嫩平原土壤重金属含量平均值;在土壤剖面中,Cu,Cr,Cd和As都随着土层深度的增加逐渐减少,而Pb和Zn则是先增加后减少,这与区域内土壤的理化性质、成母土质、岩石风化及淋溶作用有极大的关系.Cu,Cd,Zn,Pb,As五种重金属元素之间,除Cu和As间相关关系不显著外,其余各重金属元素之间均呈极显著的正相关关系,而Cr只与Cu呈显著正相关,与其他各重金属元素之间均未表现出显著的相关性,由此推测Cu,Cd,Zn,Pb,As元素的来源可能相同,且具有一定的共生组合性,而Cr则受湿地周边复杂环境及人为随机因素的影响较大.     

规模化猪场区域农田土壤重金属积累及影响评价分析

为了解长期灌溉猪场废水对农田土壤重金属的影响,采集了河北省京安猪场区域农田清洁区和灌溉8年猪场废水污灌区的耕层(0～20 cm)共52个土壤样品,并测定了样品的pH、养分和Zn、Cu、Cr、Ni、Pb和As全量和有效态含量,根据背景资料、相关分析和主成分分析确定重金属污染来源,应用富集因子分析重金属积累程度,并应用污染指数进行重金属影响评价分析。结果表明,灌溉猪场废水对土壤主要带来Zn和Cu的富集,对Ni、Cr和As几乎没有富集效应,Pb和As的富集主要由施用化肥引起。尽管灌溉8年猪场废水后土壤的Zn、Cu、Cr、Ni、Pb和As含量在安全范围内,但土壤重金属有效态含量不仅与重金属全量正相关,还与土壤pH负相关,而灌溉猪场废水会降低土壤pH,从而增加土壤重金属有效态含量。因此,长期灌溉猪场废水不但要注意土壤Zn和Cu积累,还需采取措施降低土壤Zn、Cu等重金属有效态含量以防重金属带来环境风险。     

长期污灌农田土壤重金属污染及潜在环境风险评价

以西安市某典型污灌区农田土壤为研究对象,分析长期污水灌溉对表层土壤重金属含量及富集状况的影响,采用内梅罗指数法和Hakanson潜在生态危害指数法对其污染现状及潜在环境风险进行评价。结果表明：长期污灌已导致农田土壤Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn7种重金属相对自然背景有不同程度累积,其富集比例依次为100%、82.69%、100%、100%、80.77%、98.08%和100%,仅有土壤As平均含量低于其背景水平;以国家土壤环境质量标准二级限量值作为污染评价阈值,其中Cd和Hg污染表现突出,按其污染指数平均值排序为Cd〉Hg〉Ni〉Cu〉Zn〉As〉Cr〉Pb;土壤重金属综合潜在环境风险为＂强＂等级,Hg、Cd的环境影响占据主导;随污灌年限增长,离灌渠越近,农田土壤重金属的污染水平和环境风险越高。鉴于该区土壤重金属已呈现较强生态危害性,应及时采取必要防治措施,调整土地利用结构,确保农田环境及农产品安全生产。     

珠三角滩涂围垦农田土壤和农作物重金属污染

为了研究珠三角滩涂围垦农田土壤和农作物重金属污染状况,采集了广州南沙、中山一带围垦农田农作物及其根际土壤样品,测定重金属的质量分数。结果表明,围垦农田土壤样品中Cu、Ph、Cd、Ni、Cr和Zn含量均大于广东省相应土壤环境背景值,其中Cu（56．06mg·kg^-1）、Pb（48．30mg·kg^-1）、Cd（0．72mg·kg^-1）、Ni（41．15mg·kg^-1）、Cr（115．1mg·kg^-1）和Zn（200．1mg·kg^-1）分别为背景值的3．30、1．34、12．82、2．26、2．28和4．23倍。与《土壤环境质量标准》（GB15618-1995）中Ⅱ级标准（pH〈6．5）比较,土壤样品中Cu、Cd、Ni和Zn的超标率分别为73．7％、88．6％、59．6％和28．9％。以GB15618-1995中Ⅱ级标准为评价标准,采用Nemerow指数法进行评价,土壤重金属平均综合污染指数为1．86,属3级轻污染。与《食品中污染物限量》（GB2762-2005）等相关标准比较,农作物中Cu、Pb、Cd、Ni、Cr和Zn含量的样品超标率分别为0、28．9％、2．6％、48．3％、12．3％和6．1％。由此可见,珠三角滩涂围垦农田土壤和农作物重金属污染问题已经比较突出,土壤污染以Cd为主,而农作物污染则以Ni、Ph、Cr为主。     

大宝山矿区农田土壤重金属污染及其植物累积特征

对金属矿山选冶活动影响的农田土壤,不同灌溉水源会影响重金属的分布累积特征。根据实际情况将大宝山矿区农田土壤分为污水灌溉区、清水灌溉区、自然修复区和对照区,并进行土壤和植物样品采集,调查研究了土壤的基本理化性质,Cd、Pb、Cu、Zn、Mn 5种重金属的含量和化学形态分布,以及不同区域植物中重金属的含量。结果表明:污灌区Cd、Pb、Cu、Zn的含量最高,是自然修复区和清水灌溉区的1.75倍~10.51倍,对照区最低;Mn在各采样点的含量无显著差别。土壤Cd、Cu、Zn、Pb含量两两之间显著正相关,Mn与Cu、Zn、Cd、Pb呈负相关关系;土壤pH与重金属环境有效态关系密切。残渣态是5种重金属的主要存在形态,有机态含量也较高;Cd的环境有效态含量占总量的比例是其他4种重金属的2倍左右。稻米中5种重金属在清水灌溉区的含量均比污水灌溉区低,其中Cu和Zn的含量在两区域均未超标(NY861-2004),而Pb和Cd的含量严重超标。重金属在自然修复区和清水灌溉区呈现较低的土壤污染和人体健康风险,该研究数据可为金属矿区土壤污染控制提供科学的依据。     

长江三角洲地区土壤盐酸可提取态重金属含量的空间变异特征

以江苏昆山市为典型区，对长三角地区土壤盐酸可提取态重金属含量的结构特征进行分析，得出该区盐酸可提取态重金属的空间分布格局并揭示了引起这种分布格局的成因和污染来源，结果表明：昆山市盐酸可提取态Cd、Cr、Cu、Pb、Zn、Hg属强变异，Ni和Co为中等变异。半方差函数模型拟合表明所有盐酸可提取态重金属元素均符合球状模型，8种重金属元素在一定范围内均存在空间相关性。采用Kriging最优内插法得到了盐酸可提取态重金属含量的空间分布格局，表明土壤盐酸可提取态重金属含量与工业活动、污水灌溉和大气降尘密切相关。通过主成分分析与地统计学相结合的方法，得出该区盐酸可提取态重金属由4个主成分构成，第一主成分为Cd、Cu、Pb、Cr和Zn，决定这一成分的主要因素为工业污水灌溉、大气降尘和元素地球化学特征；第二主成分为Ni，决定这一成分的主要因素为土壤内部因子；第三主成分为Hg，该成分主要受工业点源污染的影响；第四主成分为Co，该成分可能主要受地形影响。     

辽宁省污灌区土壤重金属污染特征与生态风险评价

针对当前污灌区土壤污染研究中存在的问题,提出了一种模糊识别模型评价土壤综合环境质量,并对潜在生态风险指数法进行改进,用以计量重金属潜在生态风险。采用建立的方法对辽宁省污灌区土壤环境质量和重金属潜在生态风险进行了评价,结果显示:Cd是辽宁省污灌区首要重金属污染物,而Hg、Pb、Ni污染较为普遍;重金属的来源主要是灌溉污水和农田施肥;以工业废水为灌溉用水的灌区污染情况比以河水为灌溉用水的灌区污染严重;污灌区重金属元素污染程度大小依次为:Cd>Pb>Ni>Hg>Cu>Cr>As,而重金属潜在生态风险从大到小则依次为:Cd>Hg>Pb>Cu>Ni>As>Cr。总体来看,辽宁省污灌区存在一定程度的重金属污染,且具有较为明显的复合型污染特点,其潜在生态风险超出警戒水平,各灌区应根据各自污染特点和风险等级制定相应的污染防治对策。     

酸雨地区蔬菜对重金属的吸收及重金属健康风险基准的估算

通过盆栽实验,以小白菜(上海青)、大白菜和萝卜为指示作物,研究了酸雨作用下Cu,Zn,Pb,Cd,Cr和Ni复合污染物在土壤-作物系统中的吸收与富集情况。结果表明,酸雨-重金属复合污染处理使Cu,Pb,Cr和Ni在蔬菜中积累量明显高于对照处理;Zn和Cd一般只有在复合污染处理中外源Zn或Cd含量较高时才明显高于对照处理。与对照相比,酸雨-重金属复合污染处理使Pb和Ni的富集系数增大,Cu的富集系数多数情况下增大,Cd的富集系数多数情况下减小,Zn和Cr富集系数的变化在不同蔬菜之间存在较明显的差异;重金属在不同蔬菜中的富集系数一般表现为萝卜>上海青>大白菜,蔬菜中不同重金属富集系数一般表现为Zn>Cd>Ni>Cu>Pb>Cr。酸雨-重金属复合污染条件下蔬菜中重金属积累量与其在土壤中总量之间的相关性均达到显著或极显著水平。以大宗蔬菜上海青、大白菜和萝卜为指示作物对酸雨地区蔬菜地中重金属的健康风险基准进行了估算,这对开展酸雨地区土壤重金属环境容量评价、重金属污染修复目标及地方性土壤环境质量标准的制订提供了参考依据。     

Distribution of heavy metals in soils of the Yellow River Delta: concentrations in different soil horizons and source identification

Purpose

The Yellow River Delta, an active land-ocean interaction area, will develop into a large eco-economic region in East China during the coming decade. It is necessary to assess the geochemical features of heavy metals in the soils. The objectives of this research were to evaluate the concentrations and distribution of heavy metals (Cr, Ni, Cu, Zn, Pb, and Cd) in soil profiles of the area and to identify their sources.

Materials and methods

Horizon samples were collected based on pedogenic features from bottom to top in each profile to a depth of 120 cm and a total of 92 samples were collected. The sampling sites were grouped into four lines from inland to coastal area with three land use types (cotton field, cereal field, and wetland). The concentrations of Cr, Ni, Cu, Zn, Pb, and Cd were measured by inductively coupled plasma-mass spectrometry. Iron oxide fractions in the soil were extracted by oxalate-oxalic acid and dithionite-citrate-bicarbonate. X-ray diffraction (XRD) was used to determine the mineral composition of the soils. Multivariate statistical analysis and historical data were employed to identify the possible sources of these heavy metals.

Results and discussion

The mean concentrations of heavy metals were elevated along the Yellow River region and in the southern part of the delta; however, they were generally lower than the Chinese guideline values. As for the depth distribution of heavy metals in soil profiles, the maximum values of Cr, Ni, Cu, Zn, and Cd in middle horizon of cotton field were almost twice than those in surface horizon. The iron oxides and XRD analysis indicated that the trace elements accumulation appeared to be related with the contents of crystalline iron oxide and layer silicates. Historical data from suspended sediments of the Yellow River and principal component analysis (PCA) implied that most of the metals (Cr, Ni, Cu, and Zn) were sourced from natural alluviation and sedimentation.

Conclusions

The Yellow River Delta soils were slightly polluted by heavy metals the Yellow River Delta. The special pedogenic horizon characterized by higher iron oxides and layered silicates minerals in the middle and lower part of the soil profile was found with heavy metals enrichment, which required to be studied further. Suspended sediments transported by the Yellow River were suggested to be one of the major sources for the heavy metals accumulation in the basal soils of this region.