稻田土壤和稻米中重金属潜在污染风险评估与来源解析

该文选择贵州省典型城市(都匀市)周边水稻种植区为研究区,系统采集了稻田土壤和稻米样品各110个,测定土壤和稻米中Cd、Hg、As、Pb和Cr含量,基于多元统计分析和污染风险评价等分析方法,揭示了研究区稻田土壤重金属污染的主要来源及土壤和稻米中重金属存在的潜在风险。结果表明,与贵州土壤重金属背景值相比,稻田土壤中Cd、Hg、As、Pb和Cr超标率分别为14.55%、40.00%、16.36%、22.72%和13.64%,主要以Hg污染问题最为突出。稻米中只存在3.64%Cd超标,Hg、As、Pb和Cr平均含量均低于国家食品安全标准限定值(GB 2762-2017),说明当地居民食用稻米存在最大的潜在威胁为Cd污染稻米。稻田土壤重金属来源分析结果表明,稻田土壤中Cd、Hg、As和Pb之间呈显著正相关关系,说明土壤中Cd、Hg、As和Pb具有相同的来源,主要来源于当地铅锌矿冶炼、火电厂等污染点源排放的污染物;Cr与其他元素相关性不显著,主要来源于成土母质,为自然来源元素。     

轻度污染农田土壤对稻米重金属污染的风险评价

为掌握湖南省某地区轻度污染农田土壤对稻米中重金属累积特征、生态风险评估、污染源及贡献率等基础研究数据,本研究采集了该地区农田中对应的土壤及水稻样品,分析了Pb、 Cd、 Cr、 Cu、 Zn、 Ni、 As、 Hg 8种重金属含量及相应的理化性质,采用地累积指数法和潜在生态风险评价法对土壤中潜在生态风险进行评价;结合主成分分析法探讨了土壤中重金属的可能来源;运用回归方程建立了水稻中重金属含量的最优经验预测方程。结果表明,该轻度污染区稻田土壤中Cd是首要污染物,对区域潜在生态风险的贡献率为45.96%, Hg次之,综合贡献率为38.79%,其余元素不构成主要污染风险。稻米中Cd的平均值为0.25 mg/kg,超过限值,其余7种重金属平均值均低于限值。稻米中重金属累积主要与土壤有效态重金属含量和土壤理化性质有关。主成分分析结果表明,土壤Cr、 Ni、 Cu、 Zn等重金属主要源于背景因素,同时也与矿产资源开采及农业活动有关;As、 Hg污染主要源于居民活动及养殖废水排放;Pb主要与交通活动有关;Cd污染来源复杂,是由多种因素综合作用的结果。本研究将对指导该区域耕地质量提升、保障农产品质量安全及人体健康、制定精细化的风险管控策略等提供数据支撑和科学依据。     

粤北矿区稻米重金属污染及其风险评估

为掌握粤北矿区水稻主产区稻米中重金属污染状况及其引起的健康风险,在该区域内共采集506份稻米样品,通过分析稻米中As、Hg、Pb、Cd、Cr等5种重金属的含量状况并对其膳食风险进行了评估。结果表明,粤北矿区稻米中重金属含量差异较大,部分地区重金属含量超过了国家限定值,其中Cd较为严重,5种重金属在稻米中总体健康风险评估结果Risk_总为3.22×10~(-4)/年,表明该批水稻样品重金属污染对人体造成的风险较大。常规稻中5种重金属总的健康风险大于杂交稻;不同种植时期稻米的重金属日均暴露量均以Cr最大,但重金属健康风险均以Cd最高,5种重金属总的暴露风险以晚稻最小,早、中稻较大。     

贵州草海湿地周边耕地土壤与农作物重金属污染特征

采集草海湿地周边主要农作物可食部分及对应根系的土壤样品,分析测试了重金属Cd,Cr,Hg,Pb,As和Zn的含量,对比研究了土壤和作物中重金属污染水平及对重金属的富集能力。结果表明:土壤重金属元素Zn,As,Cr平均含量未超过贵州省土壤元素背景值,其他3种重金属Pb,Cd,Hg平均值分别是背景值的1.24,1.44,7.5倍;与中国《食品中污染物限量》标准相比,除Hg平均含量超标外,蔬菜中As,Cr,Zn,Cd和Pb平均含量处在可接受范围内。6种重金属的单因子污染指数的高低依次是Hg > Pb > Cd > As > Cr > Zn,葱和萝卜处于安全水平,其余农作物处于警戒线;不同种类作物中重金属富集特征差异较大,菠菜对As,Cd,Hg,Pb的富集系数比其余作物高,萝卜叶对Cr和Zn的富集能力较强,重金属Cr富集系数最低的是玉米,Zn和Hg富集系数最低的是萝卜根,Cd和Pb富集系数最低为马铃薯,As富集能力最低的为白菜。     

废弃铅锌矿区复耕后土壤-作物重金属污染特征及修复措施

[目的]了解废弃铅锌矿区复耕农田耕作层土壤—作物污染特征及变化情况,探究最合理的植物修复系统。[方法]利用基于GIS的Tominson负荷指数法对不同耕地重金属污染分布格局及来源进行分析;采用富集系数法(BCF),复合质量影响指数法(ⅡCQ)探究土壤—作物污染特征。[结果]研究区耕作层土壤中Cd,Zn,Pb,Hg含量分别是贵州省背景值的100,45,18,18倍,Cu,As,Cr与背景值基本相同;蒟蒻种植地为重度污染。茎块类作物食用部分富集重金属能力最强,稻米次之,瓜类作物最弱,当地瓜类作物可做为抗富集重金属的先行植物。[结论] Cd为主要控制因子,蒟蒻种植地为主要控制区域;根据研究区重金属空间分布特征,重度污染区域建议采用超富集植物修复及活化剂共同作用;中度污染区域种植抗富集蔬菜及阻绝污染源的方式;轻度污染区域稻米种植区采用钝化措施,从而达到修复耕作层土壤重金属目的。     

天门市土壤—水稻系统重金属迁移积累特征及其健康风险评估

对天门市稻田土壤和稻米中Cd、Hg、Pb等3种重金属元素进行采样监测,参照湖北省水稻土背景值、国家土壤环境质量Ⅱ级标准和国家食品卫生标准进行评价,分析土壤-水稻系统重金属迁移积累特征,并应用US EAP推荐的健康风险评价模型评估当地居民通过土壤-水稻-食物途径重金属暴露所致的健康风险。结果表明,土壤中重金属Cd、Hg、Pb的平均含量低于国家土壤环境质量Ⅱ级标准,但Cd与Hg呈现出明显的累积现象,分别是湖北水稻土对应背景值的1.64和2.17倍。稻米中重金属的平均富集量符合国家食品卫生标准,其富集能力Cd>Hg>Pb;土壤pH值与稻米Cd的富集系数呈负相关、与Hg和Pb呈正相关。健康风险评估结果显示,化学致癌物Cd和非致癌物Hg、Pb的个人年风险值以及个人年总风险值均低于US EAP推荐的可接受风险水平(10-4a-1),对人体所致的健康风险是可接受的。在Cd、Hg、Pb 3种重金属污染物中,化学致癌物Cd的个人年均风险占个人年均总风险的99.94%,是产生健康风险的主要污染物,应作为风险决策监管的重点对象     

龙游硫铁矿区农田土壤重金属污染的空间 变异及在水稻中的积累

为了解浙江龙游硫铁矿区农田重金属污染状况,采集矿区265件农田土壤样品,分析8种重金属Cu、As、Hg、Zn、Cd、Ni、Pb、Cr元素全量,利用地统计学软件GS+9.0对研究区土壤各元素指标进行半变异函数拟合,并利用普通克里格法进行插值并绘制空间分布图。采集30件水稻籽粒样品,分析重金属在研究区中水稻籽粒的累积特征,并进行了健康风险评价。结果表明:矿区土壤中8种重金属元素的变异系数从0.72到1.76,离散程度较高。8种重金属的土壤空间半变异函数Cu、As、Hg元素符合指数模型,Zn、Cd、Ni、Pb符合球状模型,Cr符合高斯模型。元素Cu、Pb、Zn、Cr、Ni的块金值与基台值的比值C0/C0+C都小于0.25,说明空间变化主要受地质背景等因素影响;元素Cd、Hg和As的块金值与基台值的比值C0/C0+C在0.25~0.75之间,说明除了地质背景因素,人为活动等随机因素也有影响。矿区水稻籽粒中重金属Ni和Cd的变异系数最高,分别为0.95和0.87,说明Ni和Cd元素可能存在异常积累。矿区水稻籽粒对重金属的富集能力由大到小依次为Cd、Zn、Cu、Ni、As、Hg、Cr、Pb。健康风险评价结果表明矿区农田水稻籽粒中元素As、Cd的风险商大于1,存在潜在健康风险;而其他6种重金属Cu、Hg、Zn、Ni、Pb和Cr基本属于安全范围。     

污染土壤上水稻生长及对Pb、Cd和As的吸收

通过温室盆栽试验研究了Pb、Cd和As于中国土壤环境质量标准III级水平(Pb:400 mg/kg;Cd:1.0 mg/kg:As:40 mg/kg)时对水稻在3种不同类型土壤上的生长和吸收Pb、Cd及As的影响.结果表明:在红壤上,As处理的稻谷产量显著降低,除Cd处理对稻谷产量影响不大外,其他处理也明显降低了水稻稻谷产量,且 Pb、Cd 的存在加重了As的毒性;对稻草产量只有Pb和Pb-Cd-As两个处理与对照有显著性差异.在乌栅土上,仅As和Pb-Cd-As处理与对照相比明显降低了稻谷产量,而所有复合处理均降低了稻草产量,且对稻草产量影响要大于其对稻谷产量的影响.在青紫泥上各处理影响较小.Cd-As、Pb-Cd和Pbr-Cd-As处理红壤其稻米Cd含量较Cd单独存在时分别增加了15.7%、11.5%和25.6%;红壤上Pb处理显著增加了稻米Pb的含量.但Pb-As处理降低了稻米Pb含量.稻米中重金属含量在3种不同性质土壤上的含量大小顺序为:红壤>青紫泥>乌栅土.     

福建沿海农田土壤重金属污染与潜在生态风险研究

分析了取自福建沿海农田185件表层土壤样品的重金属含量与分布特征,采用连续提出的方法研究重金属元素的赋存状态。结果表明福建沿海稻田土壤中的Hg、Cd、As、Cr、Ni、Cu、Zn和Pb的平均含量分别为0.41mgkg-1、0.20mgkg-1、6.62mgkg-1、35.65mgkg-1、12.7mgkg-1、128.39mgkg-1、109.65mgkg-1和63.56mgkg-1。相对于区域土壤背景值与国家土壤环境质量标准,污染较突出的元素是Hg和Cd。有46%样品中的Hg含量高于土壤质量的Ⅱ标准值,有13%的样品的Cd高于土壤质量的Ⅱ标准值。Hg高含量的样品主要分布福州、漳州等城镇等附近,同时它在土壤中主要以有机结合态的形式存在,土壤中Hg含量的升高可能主要来自于后期污染的叠加。Cd高含量的样品的分布则较分散,并不都集中在工业活动区,同时它在土壤中是以残渣态和铁锰氧化物态的形式存在,说明其高含量可能更多是受到成土母质的地球化学背景影响。农田土壤中的Hg和Cd具有较高的生态风险。该区主要是栽种水稻,而水稻对Cd具有强吸收的特性,土壤酸化还会促进Cd的吸收。本区土壤呈酸性,所以Cd污染可能导致大米的食品安全应引起足够重视。     

晋中盆地土壤重金属分布特征及生态风险

[目的]对晋中盆地土壤重金属分布特征影响及生态风险进行研究和评价,旨在了解该地区土壤污染现状以及为土壤重金属综合治理与防治提供科学依据。[方法]对晋中盆地表层土壤进行采样,测定208个土壤样品中Pb,Cr,Cd,As和Hg这5种重金属的含量,采用单因子污染指数、综合污染指数和潜在生态危害指数对盆地污染进行评价,并利用GIS空间分析技术对污染现状进行分析。[结果]重金属Pb,Cd,Cr,As和Hg的平均含量分别为20.87,0.316,68.226,10.457和0.129mg/kg,分别为山西省土壤背景值的1.42,3.16,1.23,1.15,5.61倍;单因子污染指数结果显示,Hg和Cd为盆地污染的主要贡献因子,Pb,Cr和As对盆地污染的贡献较少;综合污染指数和潜在生态危害指数结果显示,盆地污染程度较为严重,达到中等污染和重度污染的样点占比共达到95%以上;污染空间分析显示,盆地整体污染程度较深,在盆地北部太原地区和南部孝义、介休市存在明显的污染突出地区。[结论]受人类活动影响,晋中盆地土壤重金属污染已较为严重,应引起足够重视。