基于均匀设计的土壤重金属PXRF检测方法优化研究

应用便携式X射线荧光光谱法(PXRF,portable X-ray fluorescence)对长三角地区某农田土壤中Cr、Cu、Zn、As和Pb等5种土壤中常见重金属元素进行测定。应用均匀设计实验方法,并结合二次多项式逐步回归法建立整体平均相对标准偏差(5种元素的相对标准偏差的均值)与检测条件之间的回归模型。结果显示,最优检测条件为风干样品、0.125 mm粒径、制样压力3 MPa、检测时间115 s。3组验证实验的预测相对误差小于5%,表明该模型预测能力良好。在该条件下,PXRF对Cr、Cu、Zn、As、Pb的最低检出限分别为15.0、4.12、3.22、2.22、3.14 mg·kg^-1。33个土壤样品的PXRF检测值与ICP-OES检测值之间的一元线性回归模型的决定系数R²均大于0.97,7个未知样的预测相对误差全部低于10%,表明在均匀设计法优化得到的最佳检测条件下,PXRF检测结果通过简单的一元线性回归模型校正后,可满足定量分析的要求。     

应用PXRF法与AFS法测定土壤中砷的比对研究

土壤中的砷是常规测定污染物之一，当前测定土壤中砷的国标方法为原子荧光法（AFS法），准确度高但时效性差，如何实现其快速测定是目前支撑土壤应急监测亟需解决的问题之一。采用AFS法与便携式X射线荧光光谱法（PXRF法）测定土壤中的砷，比对两种方法的差异，分析土壤应急监测应用PXRF法测定土壤中砷的可行性。实验结果表明，两种方法的检出限、精密度和正确度均满足规范要求，且PXRF法测定标准样品和实际样品的精密度均优于AFS法，因此，在土壤应急监测及初步监测工作中应用PXRF法测定土壤中的砷高效可行，建议进一步细化形成相应标准以推广使用。     

高精度便携式X射线荧光光谱仪在污染农田土壤重金属速测中的应用研究

针对便携式X射线荧光光谱(PXRF)法中的高精度便携式X射线荧光光谱(HDXRF)法进行检出限(Cd元素)、稳定性和土壤标准物质准确性的测试,同时对农田土壤中主要重金属元素Cu、Zn、Pb、Cd和类金属As进行快速测定,并将测定结果分别与原子吸收光谱(AAS)法、原子荧光光谱(AFS)法及电感耦合等离子体发射光谱(ICP-AES)法的测定结果建立线性回归方程,以期分析土壤粒径、水分、有机质及土壤类型对测定结果的影响。结果表明:HDXRF法测定土壤中重金属的稳定性高、准确度高、检测限低,对Cd元素的检测下限为0.27 mg·kg-1。颗粒粒径对土壤重金属浓度测定结果有一定影响,样品过100目筛时的测定结果较理想;土壤含水量对HDXRF法的测定结果影响较大,应保证测试土壤样品干燥;有机质对HDXRF法的测定结果存在影响,但可通过调整方程的常数进行校准。HDXRF法测定值更接近实验室ICP-AES法的测定结果,Cu、Zn、Pb和Cd的决定系数分别为0.997 5、0.996 7、0.961 4和0.995 4;HDXRF法与实验室AFS法测定As的决定系数最高可达0.979 8。相比于实验室测定方法,HDXRF法只需简单的前处理,如风干、研磨等,且HDXRF法测定范围宽,适用于土壤中重金属Cu、Zn、Pb、Cd和类金属As的快速测定,是一种简单、快速、准确、可靠的分析方法。     

便携式X荧光分析仪快速测定土壤中Cd· Hg· As· Pb· Cr含量

[目的]探索便携式X荧光分析仪应用于环境应急监测中的可行性。[方法]采用X荧光分析法选择《土壤环境质量标准》(GB15618—1995)中重点监测的Cd、Hg、As、Pb、Cr进行标准样品分析,进行现场实测与实验室样品分析,研究该方法测定这5种重金属的准确度和精密度。[结果]X荧光分析法测定土壤标准物质的相对标准偏差(RSD)为1.77%~22.90%。现场样品实测相对偏差(RD)为-42.00%~18.10%,其中Cr的RD较小,为-21.20%~10.50%;As的RD较大,为-42.00%~18.10%。[结论]便携式X荧光分析仪在土壤重金属环境应急监测中具有一定指导作用。     

湖北省重点行业企业周边土壤重金属污染现状及潜在生态危害评价

对湖北省内5类重点行业的25家规模化企业周边土壤中的Hg、As、Cu、Zn、Ni、Cr、Pb、Cd等重金属含量进行监测,采用内梅罗污染指数评价法和Hakanson生态危害指数对监测结果进行评价。结果表明:湖北省内5类重点行业企业周边清洁土壤的监测点位占50.0%~87.5%,有37.5%~81.5%的监测点位存在轻微的潜在生态危害风险。矿产采选与冶炼、化学原料与化学品制造两类行业企业周边土壤中Cd、As等重金属含量水平较高,Cd的最大含量分别为10.3、4.5mg/kg,As的最大含量分别为114.0、766.0mg/kg。两类企业周边土壤中度污染的监测点位分别占3.6%和5.6%,重度污染监测点位分别占7.1%和5.6%;两类行业企业周边有7.1%和2.9%的监测点位土壤中重金属存在很强至极强的潜在生态危害风险。     

微波消解氢化物-原子荧光法同时测定土壤中的砷和汞

建立了氢化物-原子荧光法同时测定土壤中砷和汞的方法。在建立的最佳工作条件下,用微波消解处理样品,砷的回收率为90%~110%,汞的回收率为95%~105%,方法的检出限、精密度和准确度均能满足土壤检验的要求,可广泛地应用于各种环境土壤的检测。     

玛纳斯河流域长期连作棉田土壤重金属剖面分布特征分析

以新疆玛纳斯河流域长期连作棉田土壤为材料,对长期连作棉花土壤As、Cd、Cr、Ni、Cu和Pb的含量和剖面分布特征进行研究,旨在为该地区合理施肥和棉田土壤环境质量保护提供理论依据。选取研究区荒地和连作棉花5、10、20、30 a的土壤,分5层采集1 m土壤样品(每层20 cm),分析土壤重金属As、Cd、Cr、Ni、Cu和Pb的含量和垂直分布特征,并对土壤重金属的来源进行了解析。结果表明:研究区棉田和荒地土壤重金属As、Cd、Cr、Ni、Cu和Pb含量均未超过国家土壤环境质量二级标准,Cr、Ni、Cu、Cd和As的含量明显高于新疆土壤背景值,除Pb元素外,棉田其他5种重金属含量均显著高于荒地;变异系数棉田大于荒地,Cd的变异系数最大为0.46。棉田和荒地土壤剖面重金属含量都表现出表层略高于底层,随着连作年限的增加,土壤重金属含量显著增加且表现出更为明显的表层富集趋势,对比荒地和连作30 a的各层土壤,Cr、Cu、Ni、Pb、As和Cd含量增加幅度分别在36.68%~102.81%、43.31%~74.33%、21.85%~64.95%、2.12%~18.94%、23.03%~45.68%和167.50%~269.19%之间,总体来看,棉田土壤重金属在1 m土体中均表现出不同程度的累积。棉田土壤重金属含量相关性分析表明,土壤P素含量与棉田土壤中As、Cd、Cr、Cu和Ni呈极显著和显著相关,其相关系数分别为0.622、0.689、0.611、0.513和0.560,棉田因子载荷矩阵第一主成分As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和P具有较大的载荷,分别为-0.875、-0.952、-0.868、-0.907、-0.964、-0.635和-0.864,累积贡献率达到了85.46%,说明化学磷肥的长期大量施入,是棉田土壤重金属含量累积的主要原因。     

3种畜禽粪便有机肥施用对黄瓜地土壤重金属含量的影响

为研究畜禽粪便有机肥的施用对土壤造成的潜在重金属污染,采用大田模拟试验,研究了3种畜禽粪便有机肥对黄瓜地土壤重金属含量的影响。结果表明:除汞(Hg)外,施用有机肥处理浅层(0~40 cm)重金属含量较对照均有不同程度的降低,其中铅(Pb)和锌(Zn)在0~10 cm层降幅分别为6.95%~40.28%和19.62%~41.57%,镉(Cr)和铜(Cu)在10~20 cm层降幅分别为5.29%~24.77%和20.69%~47.44%,铬(Cd)和砷(As)在0~20 cm层降幅分别为18.72%~49.96%和11.62%~29.93%,Cr在30~40 cm层降幅为8.85%~14.23%;在深层(40~100 cm)土壤,重金属Hg含量降幅为43.74%~73.32%;As在40~50 cm层降幅为5.40%~32.71%;Pb在50~70 cm层降幅为29.83%~41.51%,在90~100 cm层降幅为14.68%~37.03%,Cd在50~60 cm和90~100 cm层降幅分别为1.56%~34.19%和39.84%~60.86%。多因素方差分析表明,Pb、Hg、As、Cd含量与有机肥施用量的关系极显著;Cr、Cu含量与有机肥种类的关系极显著。     

皖南典型烟区烟叶重金属、氯元素的外源调查

采集皖南典型烟叶种植片区宣城烟田土壤以及皖南烟区主要的烟草肥料和烟田灌溉水样品,分析了其中的重金属和氯元素含量,并与国家相应标准中的限量进行了对比。结果表明:(1)烟田土壤As含量为限量标准的7.8%~14.7%,Cd为20%~30%,Cr为25.2%~38.0%,Cu为27.0%~36.8%,Hg为30.0%~96.7%,Pb为8.2%~10.3%,Cl为28.9%~124.7%,个别烟田土壤Hg含量偏高,部分烟田土壤Cl含量超出限量标准。(2)烟草肥料As含量为限量标准的1.2%~91.7%,Cd为0,Cr为0~5.1%,Hg为0~4.9%,Pb为0~10.7%,Cl为0.2%~39.7%,但磷酸二铵中的As含量相对较高。(3)灌溉水As、Pb含量远低于限量标准,Cd、Cr、Cu、Hg含量为0,Cl为1.9%~2.6%。因此,皖南典型烟区土壤、肥料、灌溉水中的重金属、氯元素尚属安全级别。     

三七中5种重金属的风险评价及累积特征

【目的】评价三七种植农田土壤中5种重金属(Cd、As、Pb、Cr、Hg)的污染风险及植株对5种重金属的累积差异。【方法】采集来自10个三七种植地的250株三七植株及其根际土壤样品,通过电感耦合等方法检测土壤和植株中的5种重金属含量,进一步分析三七根际土壤及植株地上部、地下部5种重金属的超标率、富集系数和转移系数。【结果】10个采样地三七根际土壤重金属超标率为Cd (75.56%)>As (40.23%)>Cr(8.89%)>Hg (0.00%)=Pb (0.00%),超标重金属未超过管控值,4个采样地属于轻度污染。三七植株地上部及地下部均超标的重金属为Cd、Cr和Pb,地上部重金属超标率为Cd (67.90%)>Cr (22.22%)>Pb (10.84%),地下部重金属超标率为Cr (49.43%)>Cd (32.05%)>Pb (3.70%)。除了Hg,三七植株地下部对Cd、Pb、As和Cr的富集能力均强于地上部,且地上部和地下部对Cd的富集系数均大于1。【结论】大部分采样地属于轻污染等级,但三七植株地下部及根际土壤Cd、As和Cr有潜在的...     

电感耦合等离子体质谱法测定土壤/沉积物中16种重金属的研究

[目的]采用Carius管密封溶样技术,建立了王水消解—电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)直接测定土壤/沉积物中16种重金属元素的分析方法。[方法]190℃下王水消解样品,稀释后即可直接测定。[结果]ICP-MS测定时,乙醇不仅对As、Se的检测信号有较明显的增敏作用,而且对复合离子40Ar35Cl+、35Cl16O+、37Cl16O+的形成有一定的抑制作用。[结论]该方法应用于一系列土壤和水系沉积物国家标准物质,所得结果与推荐值相吻合,方法精度优于5%,方法检出限(3σ,DF=1000)为0.001 mg/kg(Cd)～0.774 mg/kg(Cr)。     

东洞庭湖湿地土壤重金属污染特征及潜在生态风险评价

选择东洞庭湖3个典型洲滩(小西湖、六门闸和麻塘)进行土壤取样,分析其土壤重金属含量,并应用单项污染指数法、内梅罗综合污染指数法以及Hakanson潜在生态危害指数法对土壤中重金属污染特征和潜在生态危害进行了评价。结果表明,东洞庭三个洲滩区域(小西湖、六门闸和麻塘)土壤重金属Cd、Cr、Ni、Pb、Hg、As的含量分别为0.59-2.40 mg/kg,114.52-119.94 mg/kg,53.49-66.59 mg/kg,42.88-83.46 mg/kg,0.09-0.21 mg/kg and 11.65-24.04 mg/kg,麻塘洲滩中的6种土壤重金属指标均高于小西湖和六门闸两个洲滩,其中Cd问题突出,Cd含量是背景值的7倍,是小西湖和六门闸的3.8和4.1倍。单项污染分级评价表明,研究区重金属污染程度依次为CdNiHgAsPbCr,以麻塘最为严重,小西湖次之,六门闸基本不存在污染。潜在生态危害系数和污染分级评价表明,麻塘达到中度生态危害,小西湖和六门闸则为低度生态危害。因此,东洞庭湖洲滩湿地土壤,尤其是与湘江航道相连的地区,土壤重金属污染问题值得高度关注,需采取合理措施进行治理。     

长江三角洲典型县级市农田土壤重金属污染状况调查与评价

通过田间采样和室内分析,对长江三角洲典型县级市(常熟市)部分企业周围农田土壤中(Cr、Cu、Zn、Pb、As、Hg和Cd)7种重金属元素的污染状况进行了调查研究。结果表明,不同土层土壤中重金属含量存在显著差异,耕层土壤(0￣20cm)重金属含量明显高于亚耕层(20￣40cm),说明在耕层土壤中重金属存在富集趋势。总体上看,常熟市周边土壤的重金属含量是西南部较东北部高。用单项污染指数法对调查区域农田土壤的污染状况进行评价,结果表明土壤中7种重金属元素的污染程度依次为Hg>Cu>Cd>Zn>Pb>As>Cr。用内梅罗综合污染指数法对其进行评价可以看出,综合污染指数为0.93,属警戒等级,表明调查区域土壤尚清洁。     

成都平原北部水稻土重金属含量状况及其潜在生态风险评价

为了解成都平原水稻土重金属含量状况和潜在的生态风险,选取成都平原北部水稻土典型区域为研究对象,采集了158个表层土壤样品,分析了土壤中pH值和Cd、Cu、As、Hg、Pb、Cr、Ni 7种重金属元素含量,以20世纪80年代测定的成都平原土壤重金属元素背景值为评价标准,采用Hakanson潜在生态危害指数法对研究区域的重金属潜在生态风险进行了评价。结果表明:研究区域水稻土Cd、Hg、Ni、Cu、Pb、Cr和As平均含量分别为0.709、0.187、32.08、34.12、31.52、82.13 mg/kg和7.25 mg/kg;Cd、Ni、Cu和Hg 4种重金属超过《土壤环境质量标准》(GB15618-1995) Ⅱ级标准值样本比例分别为87.34%、8.23%、3.80%和3.80%,Cd含量超标严重。7种重金属元素变异系数幅度为18.35%-49.03%,由大到小依次为Cd、Hg、Cu、As、Ni、Cr、Pb。75.32%的样本达到中度或较强重金属潜在生态风险,区域整体表现为中度潜在生态风险(RI平均值为198.65),Cd和Hg为高生态风险元素,对潜在生态风险贡献率分别为62.27%和20.78%,As、Pb、Cu、Ni、Cr为低生态风险元素;风险概率图显示城区周边和绵远河沿线的潜在生态风险等级较高。因此,成都平原水稻土农业生产中应采取一定的措施防控农产品Cd和Hg污染。     

土壤重金属全量监测方法研究进展

随着我国工业化和城市化进程的不断加快,土壤环境问题,特别是工业区土壤重金属污染已逐渐成为环境科学界研究热点.文章在总结国内外常用的土壤重金属全量监测方法及原理的基础上,对化学分析法、仪器分析法等异位监测方法和基于地理信息系统(GIS)、遥感(RS)和全球定位系统(GPS)的高光谱分析技术、环境磁学技术及生物技术等原位监...     

Effects of Land Use on Heavy Metal Accumulation in Soils and Sources Analysis

Heavy metal accumulation and its influential factors were studied in the different land use soils, which would provide a theoretical basis for controlling the content of heavy metals in soils. To identify the effects of land use on the accumulation of heavy metals in soils, 148 soil samples were collected from four land use patterns including greenhouse field, uncovered vegetable field, maize field, and forest field in Siping area of Jilin Province, China, and Cr, Ni, Cu, As, Cd, Pb, and Zn contents of those samples were determined with ICP and ICP-Mass. The result showed that there was a rather large difference in effects of the accumulation of Cr, Ni, Cu, As, Cd, and Zn in soils under different land use patterns, except Pb. Based on the assessment which compared with background concentrations in soil, the higher accumulation of heavy metals was found in greenhouse and uncovered vegetable field, much less in maize field and forest field. The mean contents of heavy metals in soils from high to low were arranged in order of greenhouse field, uncovered vegetable field, maize field, and forest field. Cd and Cu had relatively serious accumulation in soils compared to Cr, Ni, As, and Zn. The mean content of Cd in greenhouse field was 0.467 mg kg-x,which exceeded the grade II of the Chinese Soil Quality Criterion GB15618-1995 （6.5 〈pH〈7.5） for Cd standard of 0.3 mg kg^-1, while it was 5.2 times of Cd standard in the forest fields. The mean contents ofCr, Ni, Cu, As, Pb, and Zn in soils under four land use patterns were lower than the grade II of the Chinese Soil Quality Criterion. Compared with the soil cultivated years, the agricultural chemical compounds and manures application, especially the quality and quantity of applied fertilizer was one of the main reasons for leading to different accumulation of heavy metals in soils under the studied land use patterns. The accumulation of heavy metals, such as Cr, Ni, Cu, As, Cd, and Zn in soils was significantly affected by land use patterns, among them the accumulation of heavy metals in greenhouse soils was higher than others. It is suggested that the application of chemical fertilizer, organic fertilizer, and pesticides with high contents of heavy metals should be avoided to prevent the accumulation of heavy metal and keep high quality soils for sustainable use.     

不同农业利用方式对土壤重金属累积的影响及原因分析

【目的】探讨不同农业利用方式下土壤中重金属的累积及其影响要素,制定有效降低土壤中重金属含量的技术和策略。【方法】系统采集了吉林省四平市部分区域内设施菜地、露天菜地、大田玉米地及林地4种土地利用类型的148个样品,分析了其Cr、Ni、Cu、As、Cd、Pb、Zn等重金属的含量,并进行了相应的调查。【结果】在研究区域内,不同利用方式对土壤中Cr、Ni、Cu、As、Cd、Zn的含量有较大的影响,平均含量顺序均为:设施菜地露天菜地大田林地,但对Pb含量的影响不显著。4种土地利用方式中,以设施菜地中Cr、Ni、Cu、As、Cd、Zn的累积最多,其次是露天菜地、大田玉米地,林地未出现累积。研究的7种重金属元素中以Cd的累积较严重,其次是Cu。其中设施菜地的Cd含量平均达0.467mg·kg-1,超过了《土壤环境质量标准》(GB15618-1995)中II级标准(0.3mg·kg-1,6.5pH7.5),也相当于自然状态下林地Cd含量平均值的5.2倍;但4种利用类型中其它重金属含量的平均值均低于国家II级标准。分析认为,与土地利用年限相比,农用化学品、特别是肥料的质量和数量是导致不同利用方式下土壤重金属含量差异的重要原因。【结论】土地利用方式对Cr、Ni、Cu、As、Cd、Zn的累积具有显著影响,其中以设施菜地累积较显著,避免重金属含量较高化肥、有机肥和农药的施用是防止土壤重金属累积、促进土壤健康和可持续利用的重要保障。     

平度市金矿区农田土壤-玉米系统重金属污染风险评价

本研究以平度市典型金矿区农田土壤-玉米系统为研究对象,采用地累积指数法和内梅罗指数法评价农田土壤重金属污染生态风险,采用靶标危害系数法评价重金属人体健康风险。结果表明,研究区农田土壤中4种重金属潜在风险程度为： Cd > Zn > Pb > Cr,均表现出中等及以上污染风险,其中Cd呈极严重污染风险;采样点的农田土壤重金属综合污染均处于轻度以上污染程度,其中一半以上处于中等以上污染等级。矿区居民经玉米途径摄入的单一重金属元素对健康的损害风险不大;4种重金属叠加的总危害指数分别是2.99×10^-3（成人）和7.13×10^-3（儿童）,摄食玉米后,矿区居民可能遭受一定的健康风险危害,其中Cd贡献率最高（60.30%）,且对儿童造成的健康风险明显高于成年人。     

工业区周边典型小流域耕地土壤重金属污染源解析

小流域是耕地土壤重金属分布与再迁移的基本景观单元,厘清其污染特征及来源是精准治污与科学治污的重要基础,然而小流域尺度耕地土壤重金属污染源解析研究仍亟待加强。本研究以典型工业区周边小流域耕地为例,利用土壤调查和正定矩阵因子法(PMF)结合源排放清单法,研究土壤重金属污染特征并解析耕地土壤重金属污染来源。结果表明,受污染耕地主要分布在小流域中部工业企业密集区域以及小流域西南部,主要为Cd污染,污染点位比例为90.5%;As、Hg和Pb污染点位比例1.1%～6.3%,无Cr污染。表层土壤Cd和Hg累积明显,地质累积指数均值为1.41和0.87;而Pb、As和Cr地质累积指数均值均小于或接近0。灌溉水和肥料等农业投入品重金属含量均未超标。当前耕地土壤主要污染物的输入途径中,Cd和Pb主要为大气沉降,占比71.0%～82.6%;As和Hg主要为大气沉降和灌溉水输入,占比39.0%～58.9%。农业投入品使用对耕地土壤Cd、Hg、As、Pb和Cr的输入通量占比较小,仅2.1%～18.7%。PMF模型分析显示,耕地土壤重金属污染来源包括土壤母质与工业企业混合源、工业企业源和农业源,相对贡献依次为38...