农田土壤重金属污染特征、生态风险评价与来源分析

目前,我国经济与工业快速发展,农田土壤重金属污染问题日益严重。采用污染负荷指数(PLI)、潜在生态风险指数(RI)、相关性分析和聚类分析等方法研究新疆乌鲁木齐市周边农田土壤重金属污染现状、空间分布特征、潜在生态风险及其主要来源。结果表明,乌鲁木齐市周边农田土壤重金属Cd、Cr、Cu、Ni、Zn、Hg含量的平均值均超过了新疆土壤背景值,特别是Cr和Zn的含量远超过新疆土壤背景值;乌鲁木齐市周边农田土壤属于轻度污染;乌鲁木齐市周边农田土壤重金属中Hg与Cd是最主要的生态风险因子,研究区生态风险预警指数呈现无警示状态。Cu、Cr、Hg、Ni、As的污染主要是由于污水灌溉,Pb和Cd的污染主要是由于煤矿开采,Zn的污染是由镀锌钢管大棚、机械制造及彩钢制造厂等所造成的。     

安徽省某县农田土壤重金属污染及潜在生态风险评价

以安徽省沿江某县农田土壤为研究对象,通过野外调查采集土壤样品199个,分析了土壤中主要重金属元素含量,采用地积累指数法和Hakanson潜在生态风险指数法, 并与GIS相结合评价了研究区农田土壤重金属潜在生态风险。结果表明：Cd、Pb、Cr、As、Hg等5种重金属元素的平均值分别为0.302、61.17、87.13、12.89 mg·kg^-1以及0.139 mg·kg^-1,相较于《土壤环境质量标准》的二级标准只有Cd的平均值略超标;相较于当地土壤元素背景值则全部元素都超出范围;研究区土壤各种重金属元素出现污染的点位占比分别为：Cd 85.43%、Hg 76.38%、Pb 59.30%、As 26.63%以及Cr 19.60%。污染程度由强到弱依次为Cd > Hg > Pb > As > Cr;研究区各种重金属潜在生态风险指数由高到低分别为：Hg > Cd > As > Pb > Cr,其中Hg和Cd占主导地位;研究区综合潜在生态风险指数介于83.83~6 987.87之间,平均值为250.76,有13.57%的点位处于强或以上风险,应该引起相关部门的重视。     

兰州市农田土壤重金属污染评价与研究

通过测定兰州市三县五区主要农田土壤中的重金属砷、铅、铜、锌含量,利用单因子污染指数法和内梅罗综合污染指数法,结合兰州土壤背景值及国家标准(GB15618-1995),进行重金属污染评价.结果表明:以国家标准为标准的评价体系中,兰州市农田土壤总体综合污染指数为0.81,污染水平为警戒级,单因子污染程度为砷＞铅＞铜＞锌;西...     

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。     

焦岗湖流域农田土壤重金属污染及潜在生态风险评价

以焦岗湖流域农田土壤为研究对象,分析流域内农田土壤中重金属As、Cd、Cr、Cu、Pb和Zn的含量及污染特征,并采用地累积指数法和潜在生态危害指数法评价了该区域农田土壤中重金属污染状况和潜在的生态风险。结果表明:研究区农田土壤中重金属As、Cd、Cr平均含量高于背景值,并表现出不同程度的积累,而Cu、Pb、Zn平均含量低于背景值;地累积指数评价结果表明该区域农田土壤重金属污染总体表现为无污染到中污染状态,主要污染物为Cd、As和Cr;潜在生态危害指数法评价结果表明研究区土壤潜在生态风险为中等,重金属的潜在生态危害依次为Cd >As >Cu> Pb >Cr >Zn;焦岗湖流域农田土壤重金属含量在空间分布上总体表现为流域西南部及东部区域较高、中部及北部区域较低。     

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。     

大青山地区土壤重金属污染评价

[目的]为了解大青山地区土壤重金属污染程度,对大青山地区有色金属矿山遗迹土壤重金属污染进行调查,最终客观评价该地区土壤重金属污染状况。[方法]选取大青山地区某金属矿遗迹为研究区域,采用随机布点法采样,测定土壤样品中Zn、Pb、Cr和Cu的含量,采用单因子污染指数法和潜在生态危害指数法对该区域重金属污染进行评估。[结果]土壤中每个采样点4种重金属含量各不相同,其中重金属Pb、Cu和Zn这3种元素的含量在空间上的分布有较大的差异。大部分采样点的Zn、Pb、Cr和Cu的污染程度都属于轻度生态危害,只在少数采样点达到了中度和强度生态危害。[结论]不同元素重金属污染程度不一,该调查区域土壤重金属确实受到了外界采矿活动的影响,分析结果也与该矿区开采的主要矿种一致,说明该矿区的土壤受到人类活动干扰较强烈。     

山东省典型农田土壤中重金属污染评价

以山东省基本农田土壤为研究对象,采用地积累指数法和潜在生态风险指数法分析了土壤中Cu、Zn、Pb、Cd的污染程度。由潜在生态风险指数可以看出山东省农田土壤重金属潜在生态风险级别褐土为B级,潜在生态危害程度中等;潮土为A级,潜在生态危害程度轻微;棕壤为B级,潜在生态危害程度中等。就单个元素来看,Cd元素的潜在生态危害程度最高,各元素的潜在生态危害程度为Cd>Pb>Cu>Zn。由地累积指数法可以看出Pb的风险级别最大;其次是Cu元素;Cd、Zn的污染程度相比较而言较轻,风险级别低,各元素的污染程度和风险级别为Pb>Cu>Cd>Zn。     

土壤重金属污染及其评价方法概述

土壤是生态系统的基本要素之一,重金属是土壤环境中一类具有潜在危害的污染物,重金属长期累积将改变农用地土壤的功能。我国土壤污染情况日益严重,为了保证农畜产品安全和人类健康,开展土壤污染状况调查及治理刻不容缓。在分析大量的相关文献和前人工作的基础上,简要总结了我国部分地区土壤重金属污染的来源、危害及污染现状,并简要分析总结了目前常用的5种土壤重金属污染评价方法(单项污染指数法、综合污染指数法、地累积指数法、潜在生态风险指数法、主成分分析法)的特点,以期对土壤污染调查和治理提供一定参考。     

广西某水稻产区土壤重金属含量及污染评价

通过野外采样和室内分析相结合的方法对广西某水稻产区67个表层土壤样品中重金属Cu、Zn、Pb、Cd、As、Cr和Ni的含量进行监测分析,采用单因子污染指数、污染负荷指数法和潜在生态危害指数法对研究区域土壤重金属污染水平及其生态风险进行分析评估。结果表明,7种重金属元素污染程度由强到弱的顺序依次为:CdAsCrNiPbZnCu,Cd和As存在局部富集现象。各重金属的潜在生态危害排序为:CdAsNiPbCuCrZn,土壤重金属污染危害程度较低,仅研究区域局部土壤Cd处于中等危害以上,研究区域整体基本符合水稻安全种植的要求。     

湘潭县农田土壤重金属污染及生态风险评价

为探讨湘潭县农田土壤重金属的污染特征及潜在生态风险,以湘潭县农田土壤为研究对象,分析了土壤中As、Hg、Zn、Pb、Cu、Cr、Cd、Ni 8种重金属元素含量和污染特征,并利用潜在生态危害指数法评价了该区域农田中土壤重金属的综合潜在生态风险。结果表明:8种重金属中Cd含量平均值高于风险筛选值,低于风险管制值,其他7种重金属含量的平均值均低于风险筛选值,且Cd和Hg累积程度较高,其最小值分别是背景值的1.53倍和1.04倍。在单项污染风险评价中,超过90%的样本Cr、As、Hg、Pb含量小于风险筛选值,90.4%的样本Cd含量大于风险筛选值,且Cd含量高的区域主要分布在东部地区,没有Cr、As、Hg、Pb和Cd含量大于风险管制值的样本;综合污染风险评价结果显示92%的样本可能存在食用农产品不符合质量安全标准等的土壤污染风险。综合潜在生态风险系数的平均值为314.9,处于强潜在生态风险水平。通过以上分析说明,该区农田土壤重金属整体呈现出高生态风险状态,这种现象主要是由该区农田土壤中Cd的污染程度比较高造成的。     

粤西地区不同林分类型土壤重金属含量及生态风险评价

【目的】了解粤西地区不同林分类型土壤重金属的含量特征及污染情况,为其生态风险评价提供理论依据。【方法】以粤西地区桉树Eucalyptus urophylla人工林、马尾松Pinus massoniana人工林、杉木Cunninghamia lanceolata人工林、相思Acacia spp.人工林和阔叶混交林5种林分类型为研究对象,分析不同林分0~20 cm土层土壤中Cu、Zn、Pb、Cd和Ni的含量,并采用单项污染指数(Pi)法、内梅罗综合污染指数(PN)法和Hakanson潜在生态风险指数(RI)法对各林分土壤重金属污染情况进行污染评价及潜在生态风险评价。【结果】各林分土壤重金属含量均以Zn最高,Cd最低,但均未超过广东省土壤背景值;土壤pH为3.62~6.42,呈酸性。马尾松人工林土壤中Cu质量分数(16.06 mg·kg~(-1))及桉树人工林土壤中Pb质量分数(12.37 mg·kg~(-1))均显著高于阔叶混交林土壤中相应重金属的质量分数(9.21和6.87 mg·kg~(-1));人工林土壤重金属含量间的相关性显著。5种林分土壤重金属Pi均小于1,污染等级均为清洁;土壤重金属P_i及P_N均表现为:马尾松人工林杉木人工林桉树人工林相思人工林阔叶混交林,除马尾松人工林外,其余林分的综合污染等级均为安全。单一及多种重金属的潜在生态风险评价结果均为轻微风险,单一重金属潜在生态风险系数(E_i)表现为Cd最大,Zn最小,多种重金属RI表现为马尾松人工林最高,阔叶混交林最低。【结论】Hakanson潜在生态风险指数法能更综合地反映土壤受重金属污染情况;本研究评价结果表明,防止和减少森林土壤中人为的重金属输入仍是一项需要长久坚持的必要举措。     

琼北农田土壤重金属水平及潜在生态风险

以琼北高背景区农田土壤为研究对象,共采集103个样品,分析农田土壤中12种重金属(As、Cu、Cr、Zn、Pb、Ni、Hg、V、Mn、Co、Cd、Se)的含量,并采用地累积指数法及潜在生态危害指数法评价该地区农田重金属累积程度和潜在的生态风险。结果表明:该地区4类农田土壤(赤红壤、砖红壤、水稻土和火山灰土)中Ni、Cr、Co、Cu、V、Mn平均含量比海南省背景值高1.11~11.06倍,比全国背景值高1.01~5.92倍;和国家土壤环境质量标准比较,Ni、Cr、Cu、Co、V、Mn存在普遍的超标现象;基于三角模糊数的地累积指数表明Ni、Co、Cr和Mn存在累积现象;除火山灰土外,其余3类农田土壤重金属的潜在生态危害综合指数均为轻微生态危害,其中重金属Ni、Hg和Co的累积水平较高。     

三峡库区库尾典型农用地土壤重金属污染特征及潜在风险

为了解三峡库区农用地重金属污染特征及潜在风险,在研究区范围内布设网格,共采集土壤样品82个,对农用地土壤重金属As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn的污染水平进行分析,结合单因子污染指数法、内梅罗污染指数法和潜在生态风险指数法对研究区污染状况和潜在生态风险进行评价,并对研究区农用地进行安全利用分区。结果表明:除As、Hg、Ni外,其余5种重金属质量分数平均值均高于三峡库区农业土壤背景值,其中,12.20%的采样点Cu含量超过《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)》筛选值。内梅罗污染指数值PN依次为Cu(1.01)Cr(0.81)Cd(0.62)Zn(0.52)Pb(0.45)Ni(0.32)As(0.29)Hg(0.09),Cu污染等级为轻污染,Cr污染等级为警戒级,其余6种重金属为安全级。单项潜在生态风险指数Eir均值依次为Hg(41.33)Cd(36.71)As(12.20)Cu(6.54)Pb(5.32)Ni(4.72)Cr(2.42)Zn(1.14),其中Hg单项潜在生态风险指数Eir值大于40,属于中等风险等级,其余重金属均为低风险等级。研究区综合潜在生态危害指数RI范围为68.57～143.57,平均值为110.37,综合潜在生态风险处于低风险等级,但有7.31%的土壤样品RI值大于135,处于中等风险等级。研究区农用地土壤79.53%的面积属于安全利用区,15.97%的面积属于基本安全利用区,4.50%的面积属于低风险监控区。现阶段该研究区个别地区农用地土壤虽受到Cu的污染,但是该研究区土壤整体水平为安全级,符合农产品生产土壤环境质量标准。土壤重金属综合潜在生态危害处于低风险水平,潜在生态危害主要来自于Hg和Cd。     

狮牡河重金属污染及生态风险评价

为探明上游硫铁矿停产3年后狮牡河重金属污染状况,于2020年11月河流平水期对河水和底泥进行了一次沿河分布式采样,测定了河水和底泥中Cd、Pb、As、Hg、Cu和Zn 等6种重金属的含量,对河水采用单因子污染指数法,对底泥采用地累积污染指数法和潜在生态风险指数法进行了生态风险评价。结果表明,在平水期河水中Cd污染比较严重,污染主要出现在从上游矿区河段到中游河段,其他重金属污染较轻或无污染。底泥重金属除Hg外,其他5种重金属的平均含量都显著高于农用地土壤污染风险管制值(GB 15618-2018)和铜陵土壤背景值,中游河段含量最高。底泥不同重金属地累积污染指数平均值为Cd(3.39)>Zn(2.97)>Pb (2.49)>As(2.00)>Cu(1.93)>Hg(-0.97),其中Cd达到重污染;潜在生态风险系数平均值表明Cd风险极高,As为高风险,Cu和Pb为中风险,Hg和Zn为低风险。河水和底泥重金属含量和分布及风险评价均表明狮牡河重金属污染主要受到矿区影响。     

典型喀斯特地区土壤重金属累积特征及环境风险评价

基于225个样点分析了贵州省不同地区（自然背景区、农业种植区和矿区）表层土壤重金属As、Cd、Cr、Cu、Hg、Pb、Zn的含量、分布及累积特征,采用地积累指数（I_geo）对土壤重金属污染水平进行评价,并根据潜在生态风险指数（RI）及人体健康风险评估模型评估了不同分区土壤重金属暴露的生态风险和人体健康风险水平。结果表明：贵州省不同分区表层土壤中重金属含量差异较大,与贵州省土壤背景值相比,农业种植区土壤Hg、Zn、Cd和As累积特征明显;矿区土壤Hg、Zn、Cd、Pb和As累积特征较显著,平均含量分别是贵州省土壤背景值的52.55、23.22、16.32、14.48倍和4.85倍。I_geo值显示自然背景区土壤重金属处于无污染水平,而农业种植区各重金属主要处于无污染或无-中污染水平,矿区污染程度较突出,重金属Hg、Zn、Cd、Pb达到中污染水平,特别是在黔西北和铜仁等矿产资源分布区。综合生态风险评价结果表明,矿区土壤中重金属生态风险水平远高于农业种植区和自然背景区,矿产资源集中分布区土壤重金属生态风险较高,部分样点达到高生态风险水平。单一重金属潜在生态风险评价结果显示,农业种植区和矿区土壤中Hg、Cd、Pb和As为主要风险因子,Cr和Cu处于低风险状态。人体健康风险评估结果显示,矿区的人体健康风险高于农业种植区,农业种植区和矿区土壤对成人的非致癌风险在可接受范围内,但致癌风险不可忽视,对儿童的非致癌风险与致癌风险均高于成人。     

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。     

某矿区砷碱渣堆场周边土壤重金属污染评价及潜在生态风险分析

为了解湘中某矿区砷碱渣堆场周边土壤的重金属污染特征,对堆场周边土壤中Hg、As、Pb、Zn、Cd、Cu、Cr 7种重金属含量进行采样,分析其污染特征和来源,并对潜在生态风险进行评价。结果表明:堆场周边土壤中Hg、As、Pb、Zn、Cd、Cu、Cr平均质量分数分别为2.61、209、41.3、209、3.49、4.34、45.7 mg·kg~(-1),其中Hg、As、Pb、Zn、Cd平均含量分别是背景值的22.5、13.3、1.39、2.21、27.7倍。地累积指数评价结果显示,Hg、As、Cd单项Igeo达到严重累积污染级别的比例分别为25%、6.25%、18.8%。多种重金属潜在生态风险评价表明,区域内所有点位的潜在生态风险指数均在"强"及以上风险等级,其中62.5%的点位为"很强"等级,区域总体处于"很强"风险等级。多元统计表明,Hg、As、Pb、Cu、Zn、Cd主要来源于矿山开采、冶炼和交通运输,Cr来源于成土母质。     

高速公路两侧农田土壤重金属污染特征及评价

为探讨高速公路对两侧农田土壤重金属污染的影响,对沪昆高速和贵黄高速某路段两侧40个土壤样品中Cu、Zn、Ni、Pb、Cd和Cr的分布格局和污染水平进行分析。结果表明,高速公路两侧在距路基0～150 m范围之间,Ni、Zn、Cr、Pb含量整体上呈现随路侧距离增加而先增加后减小的趋势,峰值出现在断面两侧10～20 m范围之间,而Cu、Cd含量随公路两侧距离的增加而逐渐降低。高速公路两侧土壤已出现不同程度的污染风险,其中Cd的风险系数最大;在路侧10～15 m范围内,综合潜在风险指数由强度风险向中度风险过渡,应及时采取措施进行防治。