一种农田土壤重金属影响评价的新方法:土壤和农产品综合质量指数法

现有的土壤重金属污染评价方法尚未将土壤和农产品元素含量紧密联系起来,其科学性和可靠性往往受到质疑。本文将农田土壤和农产品中重金属的含量有机地联系在一起,在污染评价中同时考虑了土壤环境质量标准、土壤元素背景值、农产品污染物限量标准和元素价态效应等,提出了适用于土壤重金属复合和单独影响的评价方法。主要步骤包括计算土壤相对影响当量(RIE)、土壤元素测定浓度偏离背景值程度(DDDB)、总体土壤标准偏离背景值程度(DDSB)、农产品品质指数(QIAP),然后在此基础上构建综合质量影响指数(IICQ),它为土壤综合质量影响指数(IICQS)和农产品综合质量指数(IICQAP)之和。同时,文中阐述了评价方法构建的依据和土壤环境质量状态描述与等级划分的建议,将在特定利用条件下的土壤环境质量状况划分为清洁(IICQ≤1)和污染两种状态。在污染中增加了亚污染的描述(土壤和农产品之一超标);而亚污染和污染可根据综合质量指数划分等级,当1IICQ≤2时为轻微污染,2IICQ≤3时为轻度污染,3IICQ≤5时为中度污染,IICQ5时为重度污染。     

山区河流阶地稻田土壤重金属的来源与污染评价

【目的】为了解山区河流阶地稻田土壤重金属含量及安全风险。【方法】采集贵州省镇远县青溪镇鸡鸣村河流阶地27个田块土壤样品,测定其重金属(Cd、Cr、Pb、Zn、Cu)含量,利用单因子指数法、综合污染指数法、地积累指数法和潜在生态危害指数法对土壤的污染状况及潜在风险进行评价,结合重金属之间的相关性分析和主成分分析来判断河流阶地稻田土壤重金属的污染来源。【结果】土壤中Cd、Cr、Pb、Zn和Cu的平均含量分别为1.5、61.51、32.79、160.78和29.61 mg/kg,土壤重金属单项污染指数依次为CdZnPbCrCu,地积累指数依次为为CdZnCuPbCr,综合污染指数算术平均值为4.42。土壤重金属单项生态风险指数依次为CdCuPbZnCr,综合潜在生态危害指数为228.87,生态风险处于中等水平,Cd对综合潜在危害指数的贡献率为94%,是研究区生态风险的主要来源。【结论】土壤受到重度污染,土壤环境质量较差,其中Cd为重度污染,Zn为轻度污染,Pb、Cr和Cu为于无污染。重金属来源主要包括农业运输源、交通污染源、自然活动源。     

太行山南麓金属冶炼区土壤环境质量评价

以太行山南麓典型金属冶炼区为例,对其周边农田土壤—小麦系统重金属Pb、Cd、As和Hg含量进行了测定分析,依据相关质量标准,按照单因子污染指数法、地积累指数法及其综合指数法对土壤环境质量进行评价,利用克里格插值法对土壤重金属污染的空间变异特征进行了分析,并依据土壤—小麦系统重金属相关性,确定最终评价结果。结果表明,研究区土壤各重金属含量均值均超过当地土壤背景值,重金属Cd和Pb超标严重,且各重金属含量空间变异程度较大;单因子污染指数法评价结果表明研究区重金属污染程度CdPbAsHg,污染指数分别为4.58、3.57、0.99和0.18,其综合污染指数3.97,属重度污染;地积累指数法评价结果为CdPbHgAs,污染指数分别为4.06、2.53、1.47和0.31,地积累综合污染指数3.25,属强污染水平;2种评价方法中关于重金属Hg评价结果存在差异,依据土壤—小麦系统间重金属相关性,最终确定以单因子污染指数法及其综合污染指数法评价结果为研究区土壤环境质量评价结果。     

某铅锌尾矿库周边农田土壤重金属污染状况及风险评价

为研究广东省某铅锌尾矿库周边农田土壤重金属污染状况及评价重金属污染对农田土壤的风险,测试分析了土壤中重金属元素Pb、Zn、Cu、Cr、Cd、Ni和As的含量,并采用内梅罗综合污染指数法、潜在生态危害指数法和模糊综合评价法3种评价方法对土壤重金属污染进行风险评价。结果表明,稻田土壤中的重金属含量高于蔬菜地土壤,部分土壤样品中的Pb、Zn、Cu、Cd、Ni、As含量已超过土壤环境质量标准二级标准值,Cr含量均未超标,重金属超标率顺序为:CdZnAsPbNiCu。相关性分析表明农田土壤中各重金属含量之间都有极显著的相关性,主成分分析表明Pb、Zn、Cu、Cd、As是当地农田土壤环境质量的主要影响因子。3种评价方法的结果存在差异,内梅罗综合污染指数法和模糊综合评价法的结果显示农田土壤重金属污染处于重度污染程度;而潜在生态危害指数法评价结果表明土壤重金属污染处于中等潜在生态危害程度。根据分析和评价结果认为农田土壤受到多种重金属的复合污染,其中Cd污染最严重,重金属对农田存在某种程度的风险,评价方法各有其侧重点,人们在评价重金属污染土壤时要根据评价目的选择合适的评价方法。     

广西无公害农产品基地土壤重金属污染评价

[目的]测定广西主要农产品基地土壤重金属Pb、Cd、Cr、Hg、As的含量,并结合土壤重金属评价标准和土壤污染分级标准,采用单因子污染指数法和M．L．内梅罗综合污染指数法进行污染评价。[方法]选取广西6个无公害农产品基地,采样分析土壤中重金属As、Hg、Pb、Cd、Cr含量。[结果]各基地土壤重金属As、Hg、Pb、Cd、Cr含量不一,但均符合有关标准,未出现超标现象。[结论]无公害产地的土壤环境质量良好,未受污染,完全符合评价标准要求。适宜发展无公害农产品。     

土壤重金属污染风险评价方法对比研究

选取合适的评价方法,准确评估土壤重金属含量的风险程度,可以科学指导土地规划利用,控制和减轻重金属污染带来的危害。以北京市某卫生填埋场为中心周边24 km~2范围土壤为研究对象,通过工程钻孔取样方式,对地表以下30 m处的土壤重金属元素Hg、As、Pb和Cr~(6+)含量进行检测。分别采用单项污染指数法、地积累指数法、内梅罗指数法和潜在生态风险指数法4种评价方法,对土壤重金属的污染风险进行评价;并根据不同评价方法的污染指数计算结果,运用surfer软件分别绘制污染指数等值线图,分析不同评价方法之间污染指数等值线图的区域空间分布特征。结果表明:(1)本次测试样品中所有土样均未检测出Cr~(6+);研究区土壤的重金属主要潜在污染物为As,其次为Pb和Hg,但3种重金属污染物均未达到对土壤环境污染的标准。(2)分别采用单项污染指数法和地积累指数法对同一污染元素进行评价时,绘制的区域污染指数等值线图在空间分布和污染程度定性方面均呈现了基本一致的结果。说明当研究区范围不大或自然成岩作用影响不明显时,选用单项污染指数法或地积累指数法对单项污染物的污染风险评价结果基本一致。(3)分别采用潜在生态风险系数法和内梅罗污染指数法对土壤重金属综合污染程度进行评价时,绘制的区域综合污染指数等值线图在空间分布上差异不显著,污染程度定性结论也基本一致。说明当土壤中某一重金属污染物贡献率较高时,内梅罗指数法和潜在生态风险指数法的各自评价优势表现并不明显,2种方法的评价结果基本一致。研究结果可为开展土壤重金属污染评价提供参考。     

西兰花基地土壤环境质量与生态风险评价

从浙江省温岭市滨海镇西兰花生产基地采土分析,选取重金属Hg、Cd、Cr、Pb、As作为评价因子,采用单项污染指数、综合污染指数法及Hakanson潜在生态危害指数法,对该基地土壤重金属质量状况与生态风险水平进行评价。结果表明,未发现该基地有严重的重金属污染,土壤符合国家对蔬菜产地的基本要求。从生态风险评价角度来看,以温黄平原土壤元素背景值上限为参考标准时,部分样点的土壤重金属综合污染等级处于警戒线水平;以国家土壤质量一级标准自然背景值为参照标准时,部分样点的土壤重金属处于中等生态危害水平。针对目前土壤质量与潜在的生态风险状况,提出建立西兰花安全生产标准数据库和西兰花安全生产档案规范,指导农户科学合理施肥（药）,为保障农田土壤环境质量的可持续发展提供参考和借鉴。     

贵州省艾纳香种植基地土壤重金属污染现状评价

[目的]对贵州省罗甸县艾纳香种植基地土壤中5种重金属（Pb、Cd、Hg、As、Cu）污染现状进行评价。[方法]选用《土壤环境质量标准》（GB15618-1995）二级标准和黔南州土壤重金属背景值作为土壤评价标准,采用综合污染指数法与尼梅罗综合指数法进行污染现状评价。[结果]贵州省艾纳香种植基地土壤重金属含量水平差异较大,变异系数为13.70%~65.79%,均达国家土壤环境质量标准（二级） 综合污染指数与尼梅罗综合指数结果表明,调查区域内土壤未被污染。但结合艾纳香对土壤中重金属的吸收富集特征发现,土壤中重金属Pb、Cu、Cd对艾纳香均存在污染。[结论]土壤重金属污染的评价仅用总量进行分析是不够的,植物种类及土壤中重金属形态的变化也应考虑在内。     

长三角典型农业区耕地土壤重金属污染与潜在生态风险评价

以81个耕地质量长期定位监测点为基础,对长三角典型农业区——江苏省南通市耕地土壤重金属含量进行检测分析,并采用污染指数法与潜在生态风险指数法进行评价。结果表明,南通市全市耕地土壤As、Hg、Pb、Cd、Cr平均含量分别为10.46、0.14、24.51、0.18、49.21 mg/kg,均未超出无公害农产品产地土壤环境质量标准;各重金属元素单因子污染指数均小于1.0,内梅罗综合污染指数小于0.7,潜在生态风险指数小于150,说明南通市耕地土壤环境质量处于安全和低潜在生态风险水平,适合种植无公害农产品。     

果蔗地土壤重金属含量特征及风险评价

以广西壮族自治区果蔗地表层土壤(0~20 cm)作为调查对象,分析了土壤中重金属Cd、Pb、Cr、Cu、Zn、As和Hg的含量。以《土壤环境质量标准》二级标准为参照标准,采用单因子污染指数法、综合污染指数法、地积累指数法和潜在生态危害指数法对研究区域土壤中重金属污染特征及其生态风险进行评价。结果表明,研究区域土壤中Cd、Pb、Cr、Cu、Zn、As和Hg的平均含量分别为0.81、30.4、54.5、29.8、107.4、16.69、0.28 mg/kg,综合污染指数为2.03,属于中污染。地积累指数评价结果表明,Cd的地积累指数为1.02,属于中等污染,Hg的地累积指数为0.30,处于轻-中等污染;潜在生态危害综合指数评价结果显示,研究区域土壤中重金属污染处于中等生态风险程度,其中Cd的潜在生态危害指数最高,达到强生态危害程度。因此,增强果蔗地土壤安全性生产管理、严控土壤污染源与推行标准农业生产是十分必要的。     

新疆典型区域土壤重金属As和Cd分布特征及评价

【目的】通过对新疆典型重金属区域（奎屯市123团和127团、乌鲁木齐县六十户乡）土壤进行布点调查采样并测定重金属As和Cd含量,研究目前该区域的重金属含量及分布状况,并对其安全性进行评价。【方法】采用污染指数法和潜在风险指数法,对新疆奎屯市、乌鲁木齐县六十户乡典型农田土壤重金属区域代表性土壤进行重金属、生态风险评价。【结果】乌鲁木齐县六十户乡重金属As和Cd的平均值和背景值的比值小于1,低于新疆土壤背景值。奎屯市123团和127团的6个样点的重金属As的平均值和背景值的比值为1.91,高于新疆土壤背景值。重金属Cd的平均值和背景值的比值为0.92,低于新疆土壤背景值。依据食用农产品产地环境质量评价标准,乌鲁木齐县六十户乡以及奎屯市样点2种重金属范围均为Pi≤0.7或者0.7相似文献   

耕地土壤重金属污染评价技术研究——以土壤中铅和镉污染为例

在提出将耕地土壤重金属污染评价分为累积性污染评价和农产品产地土壤环境质量适宜性评价两类的基础上,以土壤重金属全量测定值与土壤重金属背景的比值反映土壤累积性污染状况,而以土壤中重金属有效态测定值与土壤中重金属有效态临界值的比值作为评价农产品产地土壤环境质量适宜性的方法,制定了耕地土壤重金属污染监测与评价技术规程,给出了以盆栽试验为基础,小区试验进行验证,以国家食品卫生标准限量值为依据,确定土壤重金属有效态临界值的方法,并将其制定成为耕地土壤重金属临界值技术规范。与目前采用国家《土壤环境质量标准》的评价方法相比,该方法可以更好地反映土壤重金属污染与作物可食部分重金属含量的关系和农产品产地土壤环境质量对种植作物的适宜性。该方法的建立,将为《农产品质量安全法》的实施和我国目前推行的农业标准化生产奠定基础。     

沈抚灌区农田土壤重金属污染时空变化特征及生态健康风险评价

以东北典型污灌区——沈抚灌区农田土壤为研究对象,在收集整理沈抚灌区自20世纪末停灌后不同时期土壤重金属污染情况的相关文献报道后,沿灌渠主干以行政村为单位布设取样点28个,利用原子吸收分光光度法、数理统计法、空间插值法等研究了重金属元素Cd、Pb、Cu、Zn在灌区农田土壤和农作物中的污染现状及时空分布特征,并利用内梅罗污染指数法、EPA人体暴露风险评价法及潜在生态危害指数法对污灌区重金属污染土壤及农产品的潜在健康风险进行评价。结果表明:灌区土壤重金属的平均浓度为:Cd 0.60 mg·kg~(-1)、Pb 38.76 mg·kg~(-1)、Cu 22.39 mg·kg~(-1)、Zn 57.64 mg·kg~(-1),其中Cd含量超过了国家土壤环境质量二级标准;与文献报道该灌区近15年来土壤重金属污染情况相比,土壤中Cu、Zn含量明显降低,而Cd、Pb含量并无显著变化;土壤中4种重金属元素的空间分布特征各异,灌区土壤重金属综合污染水平属于轻微污染;Cd、Pb在玉米中残留浓度超过国家食品安全限值,对人摄食途径存在健康风险,尤其是Cd具有较强的潜在生态危害性。     

河南省优势农产品基地土壤重金属污染研究

[目的]为优势农产品基地的土壤重金属监测提供依据。[方法]通过对2003年河南省5个优势农产品基地的土壤重金属监测,采用单因子污染指数和综合污染指数的方法,评价了河南省优势农产品基地的土壤重金属污染现状。[结果]结果表明:河南省农产品基地土壤的Cu、Zn、Cd、Cr、Hg、As、Ni、Pb等8种重金属单因子污染指数及综合污染指数均在安全级内,土壤处于清洁水平。[结论]所监测重金属检出率均为100%,除汞、砷轻微超标外,其他几种重金属均未超标。     

西安市农业产地环境土壤重金属污染评价

[目的]掌握和了解西安市农业产地环境土壤重金属污染状况。[方法]对西安市9个涉农区县无公害农产品产地土壤重金属安全现状进行摸底调查,共对609个土壤样品的主要重金属Cd、Hg、As、Pb、Cr进行测定及内梅罗综合指数法评价。[结果]灞桥、长安、高陵、蓝田、临潼、阎良污染等级为1级,属于清洁水平;户县、未央和周至污染等级为2级,污染程度为警戒限,污染水平为尚清洁,整体未受到大面积污染,可以作为无公害农产品生产基地甚至可以作为更优质农产品生产基地。但是有极少部分地区重金属含量超过了土壤环境质量标准,在生产区域规划和产地选择时应予以回避或禁止。[结论]西安市农业产地环境土壤重金属污染状况整体良好。针对西安市未来的发展规划,提出了可行、科学的建议。     

秀山县农业区域土壤重金属分布特征及生态风险研究

[目的]研究秀山县农业区域土壤重金属分布特征及生态风险。[方法]以秀山县农业区域土壤为研究对象,采用单项污染指数法、内梅罗综合污染指数法、地质积累指数法和潜在生态危害指数法对土壤中重金属进行特征分析及生态风险评价。[结果]研究区域土壤中As、Cd、Cr、Hg、Pb 5种重金属的平均含量均符合《土壤环境质量标准》(GB 15618—1995)二级标准要求,除Cr外,其余4种均高于重庆市土壤背景值。土壤中重金属元素的污染程度从大到小依次为As、Cd、Hg、Cr、Pb,平均单项生态风险因子由强到弱依次为Hg、Cd、As、Pb、Cr,其中Hg处于很强生态风险,另外4种重金属均处于较低生态风险水平。[结论]该研究可为秀山县生态环境保护提供科学参考。     

包头市郊区农用地表层土壤重金属锌含量的调查与评价

[目的]评价包头市郊区农用地表层土壤重金属锌环境质量。[方法]按照"梅花型"取样,测定包头市郊区菜地、马铃薯地、小麦地、玉米地等不同土地类型土壤重金属锌含量,对研究区土壤环境质量进行评价。[结果]研究区土壤锌含量最高值为86 mg/kg,平均值为72 mg/kg,单项污染指数最大值为0.29,污染指数Pi≤0.7,说明包头市郊区农用地表层土壤重金属锌环境质量属于清洁级,种植小麦、玉米等粮食作物和蔬菜均没有安全风险。[结论]该研究为包头市进一步开展无公害农产品基地建设、评价土壤重金属污染潜力和农用土地资源与环境适宜性奠定了基础。     

山西运城职业技术学院有机试验区土壤、水质重金属含量现状分析

对山西运城职业技术学院有机试验区耕层土壤(0～20cm)和灌溉水质重金属现状进行了含量分析和污染指数评价。结果表明:土壤重金属Cr、Pb、Zn、Cu、Ni含量均符合土壤环境质量标准,综合污染指数P综=0.55,评价为安全,达到国家土壤环境质量一级标准,土壤pH、有机质及各重金属之间的相关系数Cr、Cu与pH分别呈显著、极显著相关,Pb、Zn与有机质均呈极显著相关;地下水、渠水、库水的水质重金属Cr、Zn、Cu单项污染指数≤0.5,处于清洁水平,而综合污染指数P综=0.60,为尚清洁,Pb单项污染指数相对较高,灌溉用水时应引起重视。     

Derivation of soil Pb/Cd/As thresholds for safety of vegetable planting: A case study for pakchoi in Guangdong Province,China

Regional guidelines for soil heavy metals, in conjunction with specific crops, are proposed to better assess soil environmental quality. In this study, large amounts of soils with different levels of Pb/Cd/As pollution were collected in Guangdong Province, China, to carry out a pot experiment, which was closer to the actual situation and properties of the heavy metal contaminated soils. Taking the widely planted vegetable pakchoi as the research object, we analyzed the correlations between the Pb/Cd/As concentrations in pakchoi and the total or available soil Pb/Cd/As concentrations and established their optimal regression equations. And then, the total and available soil Pb/Cd/As thresholds for pakchoi were calculated according to the allowable Pb/Cd/As limits in pakchoi and were compared with the current soil assessment standards. Furthermore, a lot of paired vegetable-soil samples in field were collected and their pollution situations were assessed by both the current limit thresholds and the calculated thresholds. Obviously, it was more consistent to assess the Cd and As pollution situation of the vegetable and soil samples with the calculated soil thresholds than the current soil assessment thresholds. It further proved that it was necessary to explore the soil heavy metal thresholds for safety of vegetable in specific regions, which would be more scientific and practical to guide safety production of local agricultural products and effective utilization of soil resources.