重金属在矿区土壤——蔬菜系统的吸收与迁移特性研究

重金属污染土壤的农产品安全倍受大家的关注。研究选择某铅锌矿区周边的蔬菜地,采集叶菜类蔬菜及土壤样品,研究Cd、Pb、Cu、Zn在土壤中的赋存形态及其在土壤-蔬菜系统中的迁移特性。结果表明,污染土壤中Cd、Pb、Zn超标,分别为国家标准限值的1.44～6.44倍、2.97～3.88倍和1.30～2.30倍。BCR连续提取结果显示,Cd、Pb以可还原态为主,Cu、Zn以可还原态和残渣态为主,可还原态Cd、Pb、Cu、Zn分别占总量的70.6%、79.0%、34.4%和38.1%;残渣态Cu、Zn分别占总量的34.6%和30.2%。酸可提取态Zn、Cd分别达13.2%和6.3%。供试蔬菜茎叶中Pb含量超标,为国家标准限值的1.50～5.83倍。蔬菜茎叶中Cd、Pb含量与其土壤中可还原态含量显著正相关,Cd含量与土壤酸可提取态Cd含量显著正相关。蔬菜Cd的富集系数(BCF)相对较高(0.61～3.34),其中水芹和香芹Cd、Pb、Zn的BCF值显著高于其他蔬菜。蔬菜中Zn的迁移系数(TF)较高(0.54～2.07)。叶用芥菜中Cd、Pb、Zn的TF值较高,分别为1.02、2.25、1.62。因此,在污染土壤蔬菜风险评价中需要考虑不同蔬菜品种对重金属吸的吸收迁移特性的差异。     

贵州万山汞矿区某农田土壤重金属污染特征及来源解析

研究采集万山汞矿区典型农田土壤样品,分析测试其Hg、As、Cd、Cr、Pb、Cu、Zn、Ni含量,利用综合污染指数法、地累积指数法和潜在生态危害指数法评估农田土壤的污染状况及生态风险,结合相关分析和主成分分析解析农田土壤中重金属的来源。结果表明,该农田土壤Hg、As、Cd、Cr、Pb、Cu、Zn、Ni的平均含量分别为4.29、117.6、0.43、59.06、48.99、43.77、29.13、18.80 mg kg~(-1)。土壤重金属综合污染指数为7.16,表明该农田土壤重金属重度污染,其中100%的位点Hg、As重度污染,66.7%的位点Pb轻度污染,25%的位点Cd轻度污染。土壤重金属的综合潜在生态危害指数为469.0,生态风险强,Hg对综合潜在生态危害指数的贡献率为78.30%,是该农田土壤生态风险的主要来源。该农田中重金属的来源包括:交通运输源、矿业污染源、农业污染源和自然活动源,主要污染物Hg来源于矿业活动,As来源于交通运输和矿业活动,Cd来源于农业活动,Pb来源于交通运输。     

新乡市环宇大道工业区周边土壤重金属的污染特征和评价

通过实地采样及室内化学分析的方法,研究了新乡市环宇大道工业区周边土壤Pb、Cd、Ni、Zn、Cu和Cr 6种重金属污染特征和风险评价,并应用Tessier五步连续萃取的方法对土壤中超标的Cd,Ni和Zn进行形态分析。结果表明:(1)土壤中Pb、Cd、Ni、Zn、Cu和Cr的平均含量分别是63.08 mg kg-1、176.85 mg kg-1、307.2 mg kg-1、485.6 mg kg-1,38.7 mg kg-1和47.9 mg kg-1,Pb、Cu、Cr平均含量达标,Cd、Ni、Zn平均含量均超标,分别是国家土壤环境质量二级标准的176.85、5.12、1.62倍。(2)Ni和Zn主要以铁锰氧化物结合态和残渣态存在,Cd主要以铁锰氧化物结合态存在,其次为碳酸盐结合态,3种重金属的迁移能力依次为:Cd>Zn>Ni。(3)每种重金属都存在不同程度的潜在生态风险,Cd的潜在生态风险最大并构成了很强的危害。     

采煤沉陷复垦区重金属污染与土壤酶活性的关系

以淮南新庄孜矿采煤沉陷复垦区为研究区域,对脲酶、磷酸酶、蔗糖酶、蛋白酶、纤维素酶、过氧化氢酶、多酚氧化酶7种土壤酶进行了测试分析。结果发现,该区域土壤酶活性受到不同程度的抑制,且7种土壤酶对重金属的敏感性不一致。采用因子分析技术提取主成分,建立了复合污染土壤总体酶活性评价指标,评价了该地区土壤重金属污染程度,并与通过灰色聚类法分析得到的土壤重金属污染等级进行了比对分析,研究了采煤沉陷区土壤酶活性与重金属污染之间的赋存关系,进一步证明在采煤沉陷复垦区这一特殊土地利用条件下,采用土壤酶活性综合指标评价土壤重金属污染是可行的。研究表明,土壤酶总体活性评价指标作为一种简单易行的评价手段,为新庄孜采煤沉陷复垦区及相似矿区复垦地的重金属污染修复提供参考和理论依据。     

铅锌矿区先锋植物野艾蒿对重金属的吸收与富集特征

采用野外采样系统分析法,研究了不同年限废弃地野艾蒿对Cu、Zn、Pb、Cd的富集与分布。结果表明,不同年限废弃地土壤中重金属的含量随着废弃年限的增加而减少,野艾蒿对Zn和Pb的富集量较大,不同年限废弃地中野艾蒿和土壤Cu、Zn和Pb的含量之间呈极显著正相关,野艾蒿对重金属的吸收、富集有随土壤中重金属含量升高而增加的趋势。野艾蒿的不同部位在不同年限废弃地中累积不同重金属的能力不同,除3 a废弃地野艾蒿中Pb的含量地上部分小于地下部分外,其他环境中重金属含量都表现为地上部分大于地下部分。野艾蒿对4种重金属都有不同程度的转运能力,Cu在不同年限废弃地的生物富集系数均为最大,野艾蒿对Cu、Cd转运能力较强。野艾蒿根系对Pb有弱的滞留效应为36.59%,对Cu、Cd、Zn没有滞留效应。综合分析结果表明,野艾蒿能吸收富集多种重金属并且具有耐重金属的特性,基于其具有生物量较大、生长速度快的特点,作为重金属污染的修复植物具有较好的应用前景。     

我国铅锌矿山土壤重金属污染规律研究

为了研究矿山不同用途土壤中重金属分布规律、重金属元素之间相关性、重金属污染程度、重金属有效性及重金属污染迁移规律等,探讨铅锌矿山土壤重金属复合污染状况。收集并分析若干份铅锌矿不同用途土壤重金属富集的实测数据,用统计分析软件SPSS对各重金属之间相关性进行分析,并采用单因子指数法和内梅罗综合污染指数法对土壤重金属污染程度进行评价,统计并分析17份铅锌矿不同用途表层土壤Zn、Pb、Cd、Cu有效态含量数据资料,评价并研究8份铅锌矿不同用途不同深度土壤层重金属含量资料,对我国铅锌矿重金属污染土壤规律进行初步探讨。     

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。     

关中平原黑惠灌区土壤重金属污染调查与评价

通过对黑惠灌区猕猴桃生产基地土壤样品的采集、监测,依据国家《土壤环境质量标准》GB15618-1995二级标准作为评价标准,重点分析评价了对人体危害较大的重金属元素镉(Cd)、砷(As)、铬(Cr)、铅(Pb)等项目。分析评价结果表明:黑惠灌区猕猴桃生产基地土壤基本无重金属污染,适宜于猕猴桃的种植。HS07 a、b,HS08 a、b两处土壤样品镉(Cd)超标属轻度污染,主要是人为长期不合理使用化肥农药所致。     

重庆市长寿湖重金属污染评价

中国环境科学研究院采集了长寿湖沉积物样品,分析其表层沉积物中Pb、Cd、Cu、Zn、Cr、Ni、Hg、As 8种重金属元素含量特征,结果表明,按照《土壤环境质量标准》,目前长寿湖主要是Cd、Hg和As的污染,且中部湖区沉积物重金属污染强度要高于东部和西部两区。各重金属间的相关性分析表明,Cu-Zn、Cu-Ni、Zn-Ni之间呈极显著相关,说明这3种元素污染源可能相同。由潜在生态风险评价结果可知,长寿湖重金属污染只是略超轻微生态危害,各重金属对长寿湖生态风险影响程度由高到低依次为：Hg〉Cd〉As〉Pb〉Ni〉Cu〉Cr〉Zn。应用Hakanson潜在生态危害指数法评价其生态风险,并提出了相关污染防治措施,为预防和综合治理长寿湖提供了科学依据。     

煤矿塌陷区复垦地土壤-作物系统中的重金属污染风险评价

以山西省太原市西峪煤矿的采煤塌陷区为试验地,进行了荞麦的施肥试验,并对采煤塌陷区土壤及植物中Cu、Pb、Zn、Cd等重金属的含量进行了测定,探讨了不同施肥条件下荞麦对重金属的吸收作用,用单因子指数法评价了荞麦收获期土壤重金属含量水平,富集系数法讨论了植物对重金属的富集程度,最后用Hakanson生态风险指数法对土壤潜在的生态风险进行了评价。研究结果表明:试验区的土壤Cd含量和Pb含量高于山西省土壤背景值,Cu和Zn低于背景值;成对T检验结果表明荞麦花期和收获期的4种重金属含量均有显著差异(P<0.05),说明植物在后期对重金属的富集效果明显,尤其对Pb、Cd;单因子指数法表明塌陷区土壤中除Cd超标外,其他元素均达标,土壤潜在风险指数RI为95.73～441.72,主要的污染贡献因子为Cd,即土壤Cd污染是造成西峪煤矿采煤塌陷区土壤重金属污染潜在风险的主要影响因素。     

典型铅锌矿区水田土壤重金属污染特征

采用现场采样及室内分析测试方法,研究了岩溶地区某铅锌矿厂区下游水田表层土壤及典型剖面中Cu、Zn、Pb、Cd的污染特征及其在剖面上的垂向迁移特性。结果表明,厂区下游水田表层土壤Cu、Zn、Pb、Cd的含量范围分别为35-89 mg.kg^-1、1 440-11 100 mg.kg^-1、249-4 610 mg.kg^-1、8.3-61.6 mg.kg^-1。除Cu的污染程度较轻外,Zn、Pb、Cd的污染达到了中度到极重污染的水平,且以Cd的污染最为严重。沿灌溉渠往下,表层土壤受到的污染越来越小,污染指数呈下降趋势。Cu、Zn、Pb、Cd在典型土壤剖面上均呈现出极为明显的向下迁移趋势。在0-20 cm,4种重金属的含量均较大;从20 cm往下至180 cm,其变化趋势基本上是先升高后降低,向下迁移的浓度峰值均出现在60-120 cm,但各元素向下迁移的规律略有差异。Cd向下迁移浓度峰值出现的深度比Cu、Zn、Pb的要深。     

Heavy Metals in Holocene Peats from South West England: Detecting Mining Impacts and Atmospheric Pollution

South west England has a long history of mining and smelting activity, primarily focused upon the exploitation of tin (Sn), copper (Cu) and arsenic (As) in the mineralised zones of the upland areas. Fragmentary archaeological evidence exists for the exploitation of these mineral resources from the mid-Bronze Age onwards (ca. 1000 BC). This paper explores the usefulness of two peatland systems in revealing the history of trace metal pollution associated with this activity in the south west peninsula and further afield. Using quantitative XRF analyses it was possible to reconstruct the pollution histories for the two sites investigated by analysis of Cu, Zn, As and Pb. Results are presented both as element concentration profiles and as enrichment factors using ash content to normalise the data. Tor Royal, a large raised mire on Dartmoor, contained a regional signal suggesting that concentrations of trace metals began to rise following mid-Neolithic (ca. 2500 BC) disturbance activity on the moor. Sustained increases are noted from this period with a definite peak detected in peats dating from the period of Roman occupation (ca. AD 0-400). The Pb profile displays the characteristic industrial revolution increase and recent decline, the result of the decline in British Pb mining, and the use of lead based petrol additives. Crift Down, a small soligenous mire, displays a more local signal of which the most significant features include the high concentrations of lithogenic elements: rubidium (Rb), yttrium (Y) and uranium (U), and metals (Cu and Zn). Qualitative analyses of the sediments using EDMA provides qualified evidence of local Sn extraction and processing operations, known from archaeological excavations, to date from the Medieval period (10th to 14th centuries AD). Regional variations in atmospheric pollution are also recorded, particularly for Pb. The detection of early mineral exploitation in sediments of this kind is an important step in understanding the extent and nature of mining and smelting in the past history of south west England.     

小秦岭某金矿区农田土壤重金属污染评价

小秦岭金矿区是中国第二大产金区,金矿开采、选冶活动会将重金属释放到环境中,对土壤环境造成污染。本研究系统采集了133件农田土壤样及邻区非矿业活动区的土壤对照样,结果表明,研究区农田土壤中Hg、Pb、Cd污染明显。以邻区表层土壤重金属含量作为对比评价矿区土壤污染的对比值,除Cr外,Hg、Pb、Cd、Cu、Zn、As累积超标率分别为96.90%、100%、60.10%、12.03%、78.90%、69.17%。Hg、Pb、Cu、Zn、Cd超过国家土壤环境质量二级标准的样本超标率分别为43.16%、12.8%、7.52%、3.01%、2.25%。土壤重金属综合污染指数表明,36.08%的土壤样本受到了轻度以上污染。Hg是农田土壤中最主要的重金属污染物,超标倍数均值为4.71,受Hg污染的农田面积为136.3km2,占到研究区面积的51.76%。土壤污染极其严重,矿区环境污染治理迫在眉睫。     

冶炼企业影响的土壤-水稻系统中重金属分布特性及污染评价

以苏南某冶炼厂原址场地附近土壤、水稻为对象,研究了土壤及水稻籽粒中重金属（Cu、Pb、Cd）污染状况及其迁移、累积特征。结果表明,研究区土壤重金属综合污染指数均大于3,污染等级超过5级,属重度污染且各重金属间污染程度呈现Cd〉Cu〉Pb的特征,水稻籽粒中重金属Pb、Cd超标严重。在迁移、累积方面,表层土壤重金属呈现出由东南向西北方向扩散的趋势,且向下迁移及在水稻籽粒中累积的趋势明显,各重金属在水稻籽粒中富集能力的大小顺序为Cu〉Cd〉Pb。     

南方稀土采矿地土壤和蔬菜重金属含量及其健康风险评价

通过野外采样调查和室内ICP-MS测定,研究福建省长汀县稀土采矿区蔬菜地土壤和主要蔬菜中重金属的含量以及评价蔬菜摄入对人体可能产生的健康风险。结果表明,蔬菜地土壤中Cd、Cu和As均超过土壤环境质量二级标准,平均超标10.71,1.12,0.29倍。土壤重金属的潜在生态风险指数RI值为373.66,处于强度潜在生态风险水平。蔬菜主要受到重金属As和Cd污染,与食品卫生标准值相比,分别超标10.926,1.016倍。蔬菜和井水摄入对人体可能产生健康风险的重金属有As、Cd和Pb,其影响程度依次为As>Cd>Pb,应引起有关部门的重视。重金属对儿童造成的健康风险明显高于成年人。稀土采矿地部分蔬菜对土壤中重金属具有较大的吸收和累积能力,当地菜农应合理选择具有低积累的蔬菜品种,以减轻重金属对人体健康的危害。     

煤矿区周边农田土壤重金属积累特征及生态风险评价

为揭示开采活动对周边农田土壤重金属性质的影响,以贵州省织金县煤矿区废弃地周边农田土壤为研究对象,分别对距离矿区50 m、100 m、400 m的农田区A1、A2、A3表层土壤进行取样调查,分析了土样重金属含量及其分布特征,利用因子分析法对土壤重金属污染来源进行分析,分别采用内梅罗综合指数法、潜在生态危害指数法对其污染程度和生态风险进行评价。结果表明,农田区A1、A2、A3样点重金属含量均高于对照点,且距离矿区越近,农田土壤重金属积累越严重。因子分析结果表明,Cd、Cu、Ni、Zn主要来源于煤炭开采过程中的三废排放,Cr和Pb可能来源于成土母质,Hg、As可能来源于采矿产生的粉尘和当地煤炭燃烧产生的降尘。内梅罗综合指数评价结果表明,Hg、Cd、Cu、Cr是土壤重金属污染的主要因子,农田区A1、A2、A3的综合污染程度达到重污染水平的样点比例分别为66.7%、52.6%、6.2%;潜在生态危害指数评价结果表明,Cd、Hg是土壤重金属最主要的潜在生态风险因子,农田区A1、A2分别有50%、21.1%的样点处于强生态危害水平,内梅罗综合污染指数和潜在生态风险指数均表现为距离矿区越近,土壤重金属污染越严重,潜在生态风险越强。     

地膜中重金属对土壤-大豆系统污染的试验研究

采用盆栽和田间试验方法,研究了大豆各生育时期,不同地膜残留量处理土壤和植株中Pb和Cd的含量.结果表明,大豆各生育时期,高倍地膜残留量土壤和植株中Pb和Cd含量高于低倍残留量;各生育时期各处理土壤中Pb含量为49～188 mg/kg,差异达显著水平;Cd含量为0.7～2.4 mg/kg.植株中Pb含量为0.022～0.097mg/kg,Cd含量为0.001～0.003 mg/kg.与国家《土壤环境质量标准》GB15618-1995的Ⅱ级标准进行比较分析,土壤中Pb含量均未超标,Cd含量值均超标;与国家《食品中污染物限量》GB2762-2005标准比较分析,籽粒中Pb,Cd含量均未超过豆类食品限量标准,且Cd含量远远低于该标准.     

内蒙古草原白乃庙铜矿区土壤重金属污染特征研究

对位于内蒙古荒漠草原上的白乃庙铜矿采选矿区土壤和尾矿区周围土壤重金属污染状况进行了调查研究。结果表明,矿区土壤中Cu、Cr、Ni、Fe和Mn浓度均高于内蒙古土壤平均值。单因子指数法评价结果表明,五个调查区域土壤都受到了重金属Cu、Cr、Ni、Mn、Fe的污染,其中Cu为重污染,Cr、Ni、Mn、Fe为轻污染,Pb为安全级别,Zn和As只对某些区域有轻污染。综合污染指数法评价结果表明,五个调查区域的土壤重金属污染等级均属重污染,主要贡献元素是Cu,其次是Cr、Ni、Mn、Fe,这与尾矿砂中这些重金属的浓度是相对应的。由于周边地形复杂,多为低山丘陵,所以该地区主导风向对于尾矿库区不同方向土壤重金属污染水平的影响差异并不显著。     

Arsenic and Heavy Metal Pollution of Soil,Water and Sediments in a Semi-Arid Climate Mining Area in Mexico

The environmental impact of arsenic and heavy metals on a 105 km² area of the historical and recent mining site of Villa de la Paz-Matehuala, San Luis Potosí (Mexico) was evaluated. Results of soil samples reported concentrations between 19–17 384 mg kg^-1 As, 15–7200 mg kg^-1 Cu, 31–3450 mg kg^-1 Pb and 26–6270 mg kg^-1 Zn, meanwhile, the concentrations in dry stream sediment samples were found to vary between 29–28 600 mg kg^-1 As, 50–2160 mg kg^-1 Pb, 71–2190 mg kg^-1 Cu, and 98–5940 mg kg^-1 Zn. The maximum arsenic concentration in pluvial water storage ponds (265 μg L^-1), near the main potential sources of pollution, exceed by 5 times the Mexican drinking water quality guideline (50 μg L^-1). The arsenic concentrations in water storage ponds and stream sediments decrease as distance from the potential sources increase. A special case is the `Cerrito Blanco' area located 5 km east of Matehuala, where the highest arsenic concentration in water was found (>5900 μg L^-1), exceeding by 100 times the established guideline, thus representing a severe health risk. The results suggest that arsenic and heavy metal dispersion from their pollution sources (historical and active tailings impoundments, waste rock dumps and historical slag piles), is mainly associated in this site with: (1) fluvial transportation of mine waste through streams that cross the area in W–E direction; and (2) aeolian transportation of mineral particles in SW–NE direction. Finally, control measures for pollution routes and remediation measures of the site are proposed.     

地膜中酞酸酯类化合物及重金属对土壤一大豆体系的污染研究

在盐化草甸土和草甸白浆土上,采用田间试验研究了大豆各生育时期不同地膜残留量土壤和植株中邻苯二甲酸二丁酯（DBP）、邻苯二甲酸二异辛酯（DEHP）及重金属Pb、Cd含量的差异性。试验结果表明,大豆各生育时期,高倍地膜残留量土壤和植株中DBP、DEHP含量高于低倍残留量,各处理间差异达到显著水平,植株中未检测出DEHP。对照（CK）处理土壤中DBP和DEHP含量随着生育周期延长显著降低,1倍和3倍地膜残留量处理则呈增加趋势;对DBP和DEHP含量与生育时期做相关分析,各处理均为显著相关。各生育时期,高倍地膜残留量土壤中Pb、Cd含量均高于低倍残留量,处理间达到显著水平。相同处理各生育时期,土壤中Pb、Cd含量无明显变化。1倍和3倍处理植株和籽粒中Pb、Cd含量差异不显著,各处理籽粒中Pb、Cd含量低于植株。盐化草甸土和草甸白浆土试验结论相同。