韶关土壤重金属污染状况

随着工矿业的迅猛发展,韶关土壤重金属污染日益严重,直接影响到农作物的安全生产。笔者对韶关土壤重金属污染来源及其现状作了概述,并针对污染状况及其当地农作物生产的特点提出了一些治理和修复建议。     

长江三角洲地区土壤重金属污染的防治与调控

简要介绍了长江三角洲地区土壤重金属污染现状与特点及其成因,在此基础上提出了长江三角洲土壤重金属污染防范措施和2种不同类型的治理与调控措施。针对典型污染源引起的局部重度重金属污染土壤,宜使用工程修复与植物修复及其联用技术进行调控。针对农业和交通运输业引起的大面积轻度重金属污染土壤,宜从提高土壤自净能力的角度,运用环境矿物修复和农业生态措施进行调控。继而,进一步提出了今后长江三角洲地区土壤重金属污染防治与调控的主要研究方向。     

土壤重金属污染修复技术

介绍了近年来国外开发,应用的七种较为成熟的创新性土壤污染修复技术,就其原理,实例,优缺点及合理运用等问题作了简要阐述。     

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。     

螯合剂在污染土壤植物修复中的应用

向土壤中施加螯合剂可有效提高植物修复效率。根据螯合剂的作用原理，文章着重阐述了螯合剂施用后对污染土壤中重金属的活化、植物吸收和体内转移的影响，并对使用螯合剂的环境风险和今后的研究方向作了简要的讨论。     

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。     

重庆市蔬菜基地土壤中重金属含量及污染特征

重庆市蔬菜基地土壤中重金属的平均含量分别为Ｈｇ０．１８５ｍｇ／ｋｇ,Ｃｄ０．２３１ｍｇ／ｋｇ,Ｐｂ２１．０９ｍｇ／ｋｇ,Ａｓ７．０３ｍｇ／ｋｇ,Ｃｒ４７．９２ｍｇ／ｋｇ;部分基地的土壤受到污染,主要污染物为Ｈｇ和Ｃｄ。由于城市区划的不同,土壤污染程度为近郊区〉工矿区〉远郊区。     

湿地土壤重金属污染特征、来源及风险评价研究进展

湿地土壤重金属污染是当前湿地科学领域内的热点问题。论文较系统地总结了湿地土壤重金属在时间和空间上的污染特征,分析了湿地土壤重金属主要污染来源,总结了湿地土壤重金属形态的主要影响因素,评述了当前湿地土壤重金属在生态风险和健康风险评价方面的进展和不足。总体上,湿地土壤重金属含量在不同时间尺度上变化差异明显,在水平和垂直空间上的分布特征受人类活动方式和时间、湿地自然生态环境等因素影响。工农业活动、交通活动、人类生活废物排放、湿地商业开发等是湿地重金属的主要污染源。湿地水陆环境变化、氧化还原条件、人类活动等因素对湿地土壤重金属形态影响日益显著。最后,提出未来一段时间内湿地土壤重金属应加强研究尺度、手段和风险评价体系的研究。     

陕北地区土壤重金属污染特征及生态风险评价

以陕西省靖边县表层土壤（0~20 cm）为研究对象,应用SPSS 19.0软件分析土壤样品中重金属Cr、Cu、Zn、As、Cd、Pb、Hg等7种重金属的含量及来源,运用Hakanson潜在生态危害指数法评价研究区土壤重金属潜在生态危害程度。结果表明,研究区土壤重金属平均含量均低于《土壤环境质量标准》二级标准,各重金属元素变异性较小;相关性分析表明,研究区土壤重金属元素中Cu、Zn、As、Pb两两之间呈极显著的正相关关系;因子分子显示,土壤中重金属的主要来源可能包括研究区附近石油开采活动、交通运输、无机农药和化肥的施用以及工业和居民燃煤等;生态危害评价显示,研究区土壤中仅有Cd元素存在潜在生态风险,其他Cr、Cu、Zn、As、Pb、Hg 6种元素的潜在生态风险均处于低危害水平。     

大同市污灌区土壤重金属污染现状

通过对大同市主要污灌区域土壤中重金属污染状况进行调查监测和评价,并针对土壤修复及防治做一分析探讨。     

不同修复方式下土壤-稻谷中重金属含量特征及其评价

为探究不同修复方式对重金属污染土壤理化性质、土壤-稻谷中总Pb、总Cd、无机As含量的影响,2016年3月—11月以水稻品种"株两优819"为材料,以长沙县黄花镇某合作社的承包田为试验对象,设计6组不同修复方式,T1不做任何处理,T2施用生石灰,T3施用生石灰并进行优化水分管理,T4施用生石灰和楚戈土壤重金属调理剂并进行优化水分管理,T5施用生石灰和喷施叶面阻控剂并进行优化水分管理,T6施用生石灰和楚戈土壤重金属调理剂及叶面阻控剂并进行优化水分管理。运用地累积指数、潜在生态风险指数和危险指数法对土壤及其上生长的稻谷进行重金属污染评价。结果表明,T1~T6修复后土壤中的阳离子交换量、有机质及pH值与修复前相比均有变化,其中土壤中pH值增幅为0.033~1.017;T1~T6修复后土壤中的无机As含量增幅为0.072~1.481 mg/kg,而总Pb和总Cd含量均下降,降幅分别为0.481~3.133、0.038~0.113 mg/kg,且T4修复后土壤中的总Pb、总Cd含量下降最明显,分别下降了0.120、3.133mg/kg;T6修复后稻谷中的总Cd含量略低于国家二级标准,T1~T5修复后稻谷中的总Cd含量均超出国家二级标准,其中T1修复后稻谷中的总Cd含量超出国家二级标准4.5倍;T1~T6修复下稻谷的危险指数(hazard index,HI)顺序为T1T2T3T5T4T6,其中T6修复危险指数最小,说明多种修复方式的联合使用比单独种植低镉水稻品种修复效果好,更有利于研究区的稻谷安全与人体健康。     

四种不同方法在土壤重金属污染评价中的应用比较

Four assessment methods （two pollution indexes and two fuzzy mathematical models） were employed to investigate the environmental quality of four soils around a ferroalloy plant in Nanjing City. Environmental quality was assessed as class Ⅳ （moderately polluted） for each soil with single-factor index method, and was identified to be classes Ⅳ, Ⅲ （slightly polluted）, Ⅲ, and Ⅲ for soils A, B, C, and D, respectively, with the comprehensive index model. In comparison with the single-factor index method, the comprehensive index model concerned both dominant parameter and average contribution of all factors to the integrated environmental quality. Using the two fuzzy mathematical methods （single-factor deciding and weighted average models）, the environmental risks were determined to be classes Ⅳ, Ⅲ, Ⅱ （clean）, and Ⅱ for soils A, B, C, and D, respectively. However, divergence of the membership degree to each pollution class still occurred between the two methods. In fuzzy mathematical methods, membership functions were used to describe the limits between different pollution degrees, and different weights were allocated for the factors according to pollution contribution. Introduction of membership degree and weight of each factor to fuzzy mathematical models made the methods more reasonable in the field of environmental risk assessment.     

拉林河流域土壤重金属污染特征及来源解析

该文选取拉林河流域表层土壤为研究对象,通过对土壤重金属的含量和空间分布分析、污染评价、以及潜在生态风险评价,了解土壤重金属的分布特征和污染现状,并利用正定矩阵因子分解法（PMF）探索土壤重金属污染的来源。结果表明,表层土壤中Cr、As、Pb、Cu、Zn、Ni、Mn、V的平均含量均低于背景值,Co和Se略微高于背景值,部分土壤样点Cd和Ni超过国家土壤环境质量标准的二级标准。研究区土壤污染的主要金属元素为Cd和Hg,地累积指数表明受到污染的样品比例分别达到45.1%和37.0%,其潜在生态危害指数平均值分别为49.83和70.29。根据PMF计算结果,拉林河流域表层土壤重金属累积主要受自然源、农药肥料源、工业排放源的影响。其中,自然本底对研究区土壤中重金属的影响最大,贡献率为38.0%,其次是农药和肥料施用,贡献率为32.6%,燃煤和工业排放源的贡献率稍低,为29.4%。     

基于UNMIX模型的安徽大矾山废弃矿区土壤重金属源解析

为了摸清安徽庐江废弃矿区土壤重金属含量及其来源情况,通过区域网格布点划分,以大矾山为中心向周围扩散,最终确定50个典型特征点位,分析测定土壤重金属元素砷（As）、镉（Cd）、铜（Cu）、锰（Mn）、镍（Ni）含量,应用UNMIX模型进行土壤重金属源解析,并结合ArcGIS地统计模块中的普通克里金插值法分析土壤重金属空间分布,进一步验证源解析结果的准确性。结果表明：1）研究区0～10 cm和10～20 cm土壤中As、Cd、Cu、Mn和Ni含量的平均值分别为47.38、2.03、30.89、77.76、4.08 mg/kg和50.62、2.24、30.82、71.39、3.62 mg/kg。除Mn和Ni 外,As、Cd和Cu含量的平均值均高于当地背景值,10～20 cm 土层中As、Cd含量的中位值是土壤污染风险筛选值的1.28、7.17倍。2）研究区0～10 cm土层重金属的3大污染源,源1对Cu的贡献占主导作用,为铜矿业活动污染源,贡献率为5.75%;源2对Mn、Ni贡献率较高,为燃煤污染源,贡献率为49.86%;源3对As、Cd的贡献高于其他重金属,为岩石风化作用,贡献率分别为44.39%。3）研究区10～20 cm土层重金属2大污染源分别为土壤母质和垃圾堆放造成的混合源（源1）、淋滤作用和矿石开采及运输所导致的混合源（源2）,其贡献率分别为47.46%、52.54%,其中土壤母质和垃圾堆放的混合源主要影响Mn和Ni,淋滤作用和矿石开采及运输的混合源对As、Cd和Cu的贡献率较高。4）根据研究区土地利用类型及人类活动形式,发现UNMIX受体模型和空间分析相结合能够全面地解析土壤重金属来源。该研究可为大矾山废弃矿区开展土壤重金属污染修复治理提供理论依据。     

大棚菜田种植年限对土壤重金属含量及酶活性的影响

为了探讨大棚种植年限对大棚菜田土壤重金属累积、土壤酶活性的影响以及二者的关系,采集不同种植年限(0、5、10、15、20、25、30 a)大棚菜田土壤样品共140份,测定土壤样品中重金属的含量以及土壤酶活性。结果表明:大棚菜田土壤中重金属Zn、Pb、Cu的含量和种植年限极显著相关;重金属Cd、Ni、Mn的含量和种植年限显著相关;重金属Cr的含量和种植年限不相关。大棚菜田土壤中过氧化物酶、多酚氧化酶、淀粉酶活性和种植年限极显著相关,磷酸酶、蔗糖酶活性和种植年限显著相关,过氧化氢酶、脲酶、蛋白酶活性和种植年限相关性不显著。随着种植年限的延长重金属Zn、Cu含量对多酚氧化酶、过氧化物酶活性有抑制作用,其敏感性顺序为:过氧化物酶对Zn敏感性>多酚氧化酶对Zn敏感性>过氧化物酶对Cu敏感性>多酚氧化酶对Cu敏感性。土壤中过氧化物酶、多酚氧化酶可以作为重金属Zn污染的指示酶,过氧化物酶可以作为重金属Cu污染的指示酶。该文为设施污染土壤环境质量评价提供依据。     

经济发达地区耕地景观格局对土壤重金属污染风险的影响分析

探讨耕地景观格局对土壤重金属污染风险的影响有利于丰富耕地可持续利用和保护路径,对维护国家粮食安全和景观生态安全具有重要意义。该研究以经济发达地区嵊州为研究对象,基于土地利用数据、耕地分等成果和93个样点采样数据,测算耕地重金属镉（Cd）、铅（Pb）和汞（Hg）污染水平和耕地景观格局指数,采用逐步回归模型和空间回归模型分析耕地景观格局与重金属污染的关系。结果表明：1）研究区各土壤重金属因子污染指数及内梅罗综合评价指数的均值范围为0.22～0.42,Cd、Pb和Hg污染风险依次降低,整体污染风险较低,单个重金属污染指数变异系数均大于0.5,污染风险较高地区呈现团状聚集空间分布特征。2）耕地重金属污染与景观格局在城乡和道路梯度上存在明显的空间关联关系。3）耕地不同类型重金属污染与耕地景观格局各类指数呈现显著相关关系,耕地景观斑块规模、破碎度以及斑块形状复杂度与耕地重金属污染呈显著负相关关系,耕地景观聚集度与耕地重金属污染污染呈显著正相关关系。该研究进一步深化耕地景观格局与土壤重金属污染的定量关系,可为从景观格局优化路径控制土壤重金属污染提供参考。     

冻融-化学淋洗法协同修复重金属Cd和Pb污染黏性土

针对质地黏重、低渗透性黏性土的淋洗效率低下,该文提出冻融协同化学淋洗的修复方案,并以某冶炼厂受Cd、Pb污染场地黏性土为研究对象,选用乙二胺四乙酸二钠(ethylene diaminetetraacetic acid disodium salt,EDTA)为淋洗剂,进行了冻融-淋洗土柱的实证试验。结果表明,土体的反复冻融(冻胀-吸水、融沉-排水)破坏土体颗粒原有结构,有助于淋洗液与污染物充分接触,淋洗效果明显,经7次冻融后,Cd、Pb去除率分别达到77.24%、37.78%。采用改进的BCR(European Communities Bureau of Reference)连续提取法分析了土柱中Cd、Pb的赋存特征,经7次冻融后,土壤中弱酸提取态、可还原态、残渣态结合的Cd质量分数较淋洗前分别降低了41.46%、63.02%、26.33%,而土壤中可还原态和残渣态结合的Pb质量分数分别降低了32.32%、67.36%。冻融协同化学淋洗修复技术的淋洗剂用量远小于传统淋洗法,为今后利用寒区冻融交替现象,大规模对季冻区重金属污染土壤的异位修复提供了新的思路。     

基于PMF模型的准东煤矿周围土壤重金属污染及来源解析

为了解准东煤矿区周围土壤的污染状况及来源,在准东露天矿区采集47个表层土壤样本,测定其中Zn、Cu、Pb、Cr、Hg和As 6种重金属元素的含量。运用统计学方法、地累计指数(geoaccumulation index,I_(geo))和潜在风险指数(potential ecological risk index,PER)对研究区土壤重金属污染程度和生态风险态势进行评价,采用正矩阵分解模型(positive matrix factorization,PMF)解析重金属污染源。结果表明:1)研究区土壤Zn、Cu、Pb、Cr、Hg和As含量均超出新疆土壤环境质量背景值,超标率分别为2.1%、14.9%、4.3%、68.1%、68.1%和95.8%,其中As含量的均值分别超过国家土壤质量Ⅰ级和Ⅱ级标准(GB15618-1995)的2.1和1.3倍;2)Hg的地累积指数和潜在生态风险指数呈极高污染和高风险态势,Zn、Cu和Pb处于未污染和低风险状态。研究区综合潜在生态风险指数介于50.09～1 038.47之间,差异明显,均值为180.22,21%和11%土壤采样点呈现出较高和高风险水平;3)PMF模型结果显示:研究区土壤Hg主要受到燃煤活动的影响;Pb的积累主要与交通运输有关,As的积累主要与大气沉降和工业排放有关,工业排放是Cr的主要污染源,Zn和Cu的积累主要与土壤成土母质等自然因素有关。燃煤、交通运输、大气降尘、工业排放和自然因素5种来源的贡献率分别为20.79%,16.83%,16.83%和27.72%和17.82%。     

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。     

基于WorldView-3多光谱和关键环境变量的土壤镉含量反演

快速准确获取农田土壤重金属含量对区域土地质量评估和粮食安全至关重要。该研究以江西省仙槎河流域小龙钨矿周边农田土壤为研究对象,采用WorldView-3多光谱影像提取光谱反射率并进行光谱变换处理,同时考虑了地形、人类活动和土壤属性等影响农田土壤镉（Cd）含量空间分布的关键环境因子,将光谱、环境变量、光谱与环境变量分别作为模型的自变量,选取了偏最小二乘（Partial Least Squares Regression,PLSR）、支持向量机（Support Vector Machines,SVM）、BP神经网络（Back Propagation Neural Network,BPNN）和随机森林（Random Forest,RF）4种回归算法构建土壤Cd含量预测模型,并利用精度评价指标优选出最佳反演模型。结果表明：仅输入多光谱特征进行Cd含量反演的模型精度总体偏低,R2低于0.2。相比之下,单独输入环境变量的模型精度结果最为理想,最优模型（RF）精度R2可达0.782。然而,融合光谱信息与环境变量共同建模后并未显著提高模型精度,反而导致较优模型（RF）精度略微降低,R2为0.693。研究结果表明,关键环境协变量是决定研究区农田土壤重金属Cd空间分布反演的重要变量,而利用多光谱信息进行土壤重金属反演的能力有限。此外,随机森林模型是预测土壤重金属空间分布的有效手段。