我国规模化养猪场粪便重金属污染特征与农用风险评价

系统收集了我国21省市规模化养猪场粪便和11省市猪饲料重金属浓度数据,分析了其污染特征,同时对各省市猪粪总量及其重金属总含量、猪粪安全农用年限进行了估算。结果表明:在21省市中,猪粪中Cu、Zn、As、Cd、Cr平均含量超标省市分别占到95.2%、85.7%、33.3%、20%和5.26%。在其中有猪饲料数据的11省市中,猪饲料Cu含量超标的样品数量占到100%(四川除外,为75%),超标倍数在13.2~49.0之间;猪饲料Zn含量超标的样品数量占到60.0%~100%,超标倍数在1.3~9.5之间。猪粪和饲料间Cu、Zn达到极显著相关水平(p0.01)。猪粪安全农用估算结果表明,限制我国规模化养殖场猪粪农用的主要因素是Cu、Zn和Cd。吉林省、辽宁省和山东省分别连续施用猪粪16、23、91 a,土壤中Cd含量超过国家土壤质量二级标准(GB 15618—2008)。北京连续施用猪粪65、51 a而天津连续施用猪粪53、91 a,土壤Cu和Zn含量分别超过国家土壤环境质量二级标准。建议在生猪养殖及其粪便农用过程中,不仅要从源头严格控制饲料中Cu、Zn等微量元素添加量,还应按照标准严格控制猪粪农田施用量。     

陕西规模化猪场猪粪与饲料重金属含量研究

测定了陕西省11个地区64家规模化养猪场中64个育肥猪饲料和相应的猪粪样品中Cu、Zn、Cr、Ni、As、Pb和Cd等元素的含量,并评估了其潜在的环境风险。结果表明：饲料和猪粪中均含有大量Cu、Zn、Cr、Ni、As、Pb和Cd等,并以Cu和Zn含量最高;饲料中Cu和Zn平均含量在38.33～805.61mg/kg和90.69～1208.19mg/kg之间,猪粪中Cu和Zn平均含量在78.99～1543.28mg/kg和68.72～3011.72mg/kg之间;陕西育肥猪饲料中重金属已经超出国家标准中的浓度限值,其中Cr、Cu、Zn、As、Pb和Cd的最高超标倍数分别为5.44、134.27、10.98、60.08、7.67和110.86,饲料是猪粪重金属的主要来源;限制陕西省规模化养殖场猪粪农用的主要因素是Cu、Zn和Cd含量。估算表明,安康、商洛和杨凌地区猪粪农田施用不足100年土壤Cu或Zn即超标,陕西农田土壤Cd在18.3～99.3年后即达到容许量。     

污水灌溉对土壤和蔬菜中重金属积累和分布影响研究

通过测定邯郸市污水灌区土壤和蔬菜中重金属含量,结果发现:污水灌溉增大了重金属在土壤和蔬菜中的积累,4种重金属含量在土壤中积累趋势为Pb＞Zn＞Cu＞Cd,分布趋势为50～80 cm＞20～50 cm＞0～20 cm;4种重金属含量在白菜中积累趋势为Zn＞Pb＞Cu＞Cd,分布趋势为根大于叶子.土壤中4种重金属含量均未超标,而白菜体内铅和锌含量超标.分析表明,只要对污水进行铅和锌适当处理,在一定时间内用污水水灌溉是可行的.     

沼肥对污灌区棕壤土重金属Cd和As的影响

沼肥作为有机肥在农业生产中已有广泛应用,为了研究施用沼肥对受到重金属污染土壤的影响,文章以Cd,As为研究对象,用盆栽的方式,以抗病苏州青油菜为种植作物,选取污灌区棕壤土,采用改进的BCR连续提取法分析重金属形态,通过基肥与追肥配合施用,研究沼渣与沼液配合施用和猪粪与化肥配合施用对土壤重金属的影响,为沼肥的合理安全利用提供理论依据。试验结果表明:沼渣沼液配合施用可以降低污灌区土壤中Cd全量和有效态含量,增加As全量和有效态含量;过量施用沼肥可以增加污灌区土壤中Cd全量和有效态含量,降低As全量和有效态含量,猪粪化肥配合施用会显著增加Cd和As全量。沼渣沼液配合施用会降低残渣态Cd和As的含量(p0.05)。     

土壤钝化剂对施用沼渣的黑麦草中重金属积累的影响

沼渣可以替代黑麦草种植中部分化肥的使用,但沼渣中残留的重金属会被黑麦草吸收,并传递到食物链的下端。通过沼渣和土壤钝化剂的混合施用可以实现废弃物资源化利用的同时减少黑麦草对重金属的吸收。实验发现:单独施用沼渣,黑麦草中Pb,As,Cr,Zn和Cu的含量分别提高了107.0%,54.5%,40.0%,15.2%和13.7%;混合施用中,Zn和Pb含量随贝壳粉施用量上升先增加后减少,Cu含量随贝壳粉施用量上升而增加;Zn和Pb含量随氧化镁施用量上升而增加,Cu含量随氧化镁施用量上升先减少后增加;通过正交试验研究不同沼渣和钝化剂混合施用量对黑麦草中Cu,Zn和Pb含量的影响,发现沼渣、贝壳粉和氧化镁施用量分别为10 g,4 g和2 g的处理为最佳组合。该结果为以猪粪为发酵原料的沼渣施用于黑麦草提供了安全施用的参考。     

小安溪河流域污水灌区重金属的污染特征

小安溪河流域沿河从下游到上游土壤重金属Pb的含量变化幅度较大,Cd含量有升高趋势,Cu、Zn、As、Hg的含量较平稳;小麦中Hg、Pb的含量有升高趋势;水稻中Cd的含量有升高趋势;莴笋和包白菜的Cd含量有升高趋势。不同污灌段土壤和农作物重金属含量差异明显。土壤重金属Cu低于背景值,Zn、Cd、As同背景值接近,Pb、Hg高于背景值;土壤重金属含量均低于国家土壤二级质量标准。全流域水稻、小麦、蔬菜重金属含量均低于国家食品卫生限量标准,农作物没受到重金属污染。但土壤重金属Cd同蔬菜具有显著正相关,因此在污灌的时候,不能简单从重金属绝对含量的大小考虑,还应综合考虑其影响程度。     

寒冷干旱地区施用污泥有机肥对紫花苜蓿草生长和土壤理化性质的影响

采用污泥有机肥对紫花苜蓿草进行施肥作用,研究其对紫花苜蓿草生长和土壤理化性质改变的影响。实验结果表明,相比未施肥对照小区,污泥有机肥对紫花苜蓿草的生长,如株高,茎粗,叶面积,分枝数和茎叶比均有较好的促进作用(P<0.01)。通过对紫花苜蓿草进行分析,发现与未施肥作物相比,叶子中营养元素和微量元素(N、P、K、Zn、Fe、Cu、Mn)含量均有所提高,且未对作物产生毒害作用,同时与土壤中相关元素呈正相关性,在叶子中未发现重金属元素(Pb、As、Cd、Cr)。污泥有机肥施用后,土壤中营养元素,微量元素和重金属元素含量有所增加,其中除重金属Cd含量外(临近标准值),其他元素含量均低于土壤环境质量标准(GB15618―1995)的二级标准。同时土壤中pH、电导率、CaCO3、有机质等指标与未施肥土壤相比也有所提高。试验结果表明,污泥有机肥可以为作物提供充足的营养元素和微量元素,促进作物生长;同时在施用污泥有机肥过程中需要注意土壤中重金属元素Cd的富集情况。     

三峡库区不同土地利用土壤重金属分布特征与污染评价

为揭示不同土地利用方式土壤重金属的含量、分布及污染特征,选取三峡库区典型小流域不同土地利用方式:柑橘果园(CO)、林地(FL)、旱坡麦地(WD)、旱坡菜地(VD)、温室大棚蔬菜地(VG)、水稻田(PL)作为研究对象,研究了不同土地利用方式土壤重金属的含量变化、分布规律,并进行污染评价。研究结果表明,6种土地利用类型土壤重金属元素Pb含量由大到小表现为:VG、CO、PL、VD、FL、WD,土壤重金属元素Cr含量由大到小表现为:CO、VG、PL、VD、FL、WD,土壤重金属元素Cu含量由大到小表现为:VG、VD、CO、PL、FL、WD,土壤重金属元素Zn含量由大到小表现为:CO、VG、PL、WD、VD、FL,土壤重金属元素Cd含量由大到小表现为:VG、CO、WD、PL、VD、FL。土壤重金属Pb含量与Cr、Cu、Zn、Cd含量均存在极显著正相关关系(p0.01),Cr含量与Cu和Cd含量呈极显著正相关(p0.01),与Zn含量呈显著正相关(p0.05)。6种土地利用类型土壤重金属Pb、Cr、Cu、Zn、Cd的单项污染指数变化分别为0.06、0.14、0.15、0.14和1.70,综合污染指数为0.91,污染等级为警戒线,污染水平属于Ⅱ级,尚清洁,6种土地利用类型土壤重金属的综合污染指数由大到小表现为:VG、CO、VD、PL、WD、FL。潜在生态风险评价表明,6种土地利用类型土壤的重金属Pb、Cr、Cu和Zn均属于轻度生态危害。土壤重金属元素Cd在林地、旱坡麦地和水稻田土壤中属于中度生态危害,而在柑橘果园、旱坡菜地和温室大棚蔬菜地土壤中属于较强生态危害。5种土壤重金属潜在生态危害系数从大到小分别为:Cd、Pb、Cu、Cr、Zn。     

重庆市南川区东部水稻根系土重金属含量特征与来源

对重庆市南川区东部地区水稻土壤中As等7种元素进行采样监测，采用加权综合指数等方法对土壤环境质量进行评价，并对土壤重金属来源进行解析。结果表明，土壤中重金属Hg、Cr、Cu、Pb和Zn等元素均未超过国家农用地土壤标准筛选值，As和Cd分别有1和5个样品超标，总体呈重污染状态及中等危害生态风险，Cd为最主要的生态风险因子。土壤中Cr、Cu、Pb、Zn和As重金属主要来源于成土母质，Hg主要来源于铝冶炼，Cd受成土母质和农业活动共同控制。      

污灌农田土壤-作物体系重金属污染评价

对陕西省西安市污灌区农田土壤、小麦和蔬菜等农作物样品的Cd、Cr、Cu、Pb、Zn含量进行了测定。结果表明,研究区土壤Cd、Pb平均值高于西安市和陕西省土壤背景值,Cu、Zn平均值高于陕西省土壤背景值。相关性分析结果显示,土壤Cd和Pb呈显著正相关关系,Zn与Cr、Cu分别呈显著和极显著正相关关系。结合主成分分析可知,土壤Cd和Pb主要受人为因素影响,Cr、Cu、Zn主要受成土母质影响。潜在生态危害指数法和内梅罗污染指数法的结果均表明污灌区农田土壤Cd已达到最强污染级别。污灌区小麦样品中Cr、Pb超标率分别到达70.00%和80.00%,茄果类蔬菜Cd、Cr和Pb超标率分别为66.67%、100%和66.67%,花菜类和叶菜类中Cd、Cr和Pb超标率均为100%。建议污灌区尽量避免种植重金属转移系数高的花菜类和叶菜类蔬菜,并对含Cd污水经过严格处理后再用于灌溉。     

长江三角洲典型县域耕地土壤重金属污染生态风险评价

为全面掌握长江三角洲地区典型县域耕地土壤重金属污染状况与生态风险特征,通过野外实地采样和室内土壤重金属含量化验分析,采用单因子污染指数法、内梅罗综合污染指数法和潜在生态风险指数法对宜兴市县域耕地土壤中As、Cd、Cu、Hg、Pb、Zn 6种重金属元素进行污染和生态风险评价。结果表明,宜兴市耕地土壤重金属土壤污染总体较轻,耕地土壤重金属污染点位超标率为10.27%,Cd、Cu、As、Hg、Pb、Zn的超标率分别为10.11%、0.88%、0.44%、1.49%、0.10%、0.35%,从超标率来看Cd和Hg为宜兴市主要污染元素,其中Cd的样本超标率高于全国耕地Cd的超标率。宜兴市耕地土壤重金属污染总体呈现“轻微”生态风险,生态风险贡献率较高的为Cd,达到57.46%,生态风险等级较高区域为丁蜀镇的东北部、张渚镇的东南部和徐舍镇的东北部区域。宜兴市耕地土壤重金属污染源可能主要来源于人为的化工生产活动。研究可为耕地土壤重金属污染预防控制治理提供理论依据,提高耕地资源安全利用水平。     

矿区农田土壤重金属分布特征与污染风险研究

对渭北旱原矿区130个农田土壤样品的Cd、Cr、Cu、Pb、Zn含量进行了测定,结果显示,Cd、Cu、Pb平均含量均高于陕西省土壤背景值,而Cr和Zn含量低于背景值。利用地统计方法得到的土壤重金属含量分布图显示,土壤各重金属含量由西向东呈下降趋势,水泥厂周边土壤重金属含量最高。相关性分析和主成分分析结果表明,5种重金属之间呈极显著正相关,说明其存在较高的同源性或复合关系。第1主成分主要由Cd构成,且主要反映了人为活动的影响,而第2主成分中的Cr所占负荷最高,体现了成土母质的作用,Cu、Pb和Zn含量受人为活动和成土母质共同影响。分别利用污染负荷指数(PLI)法和潜在生态危害指数(PER)法对研究区域土壤污染风险进行了评价,评价结果为煤矿区呈无污染或轻微到中度污染,水泥厂区土壤呈中度污染水平,单一元素污染程度由高到低依次为Cd、Pb、Cu、Cr、Zn。     

再生水灌溉对黑麦草生长及重金属分布特征的影响

为了阐明再生水灌溉对重金属富集植物黑麦草生长及重金属分布特征的影响,以自来水灌溉为对照,研究了再生水灌溉下黑麦草生物量、黑麦草及土壤中重金属分布特征的变化。结果表明：再生水灌溉显著增加了黑麦草生物量,地上部、根系和总生物量分别增加了26.79%、10.55%、24.91%。再生水灌溉下,黑麦草地上部和根系中Pb、Cu、Zn、Cd的含量显著增加,土壤重金属没有积累,土壤中Pb和Zn含量降低明显。再生水灌溉显著降低土壤pH、增加土壤有机质含量会对土壤重金属的活性有一定的影响。     

矿区复垦土壤种植小麦的重金属安全性

为分析矿区充填复垦土壤种植农作物的生态安全性,以中国徐州市柳新矿区复垦场地为例,对照当地农田土壤,对充填场地种植小麦不同部位As、Cd、Cr、Cu、Hg、Pb、Zn 7种重金属元素含量进行检测,分析了Cd、Cr在成熟小麦不同器官中的分布、富集情况,并利用单项污染指数法和综合指数法对小麦籽粒进行了风险评价。结果表明,三场地中Cd 和Hg在未成熟苗中的含量小于成熟茎中的含量,Cr、Cu和Zn则与之相反,Pb和As的含量规律性不太明显;复垦场地小麦未成熟根的重金属含量都小于成熟根中的含量;比照地中除Cr 和Zn之外,其余元素在未成熟根中的含量均大于成熟根的含量;参照粮食污染限量标准,小麦籽粒中Cd和Cr含量均超标。风险评价显示三场地小麦籽粒中Cd、Cr单项污染指数达到轻度至重度水平,综合污染指数处于轻度污染至中度污染水平之间。该研究对矿区粮食安全的监控具有重要的实际应用价值。     

陕西某关闭冶炼厂土壤重金属污染评价与工程修复

实地采集了15个土壤剖面样品,并对其中的Pb、Cd、Hg、As、Cu、Cr、Zn和Ni含量进行分析监测,采用潜在生态危害风险评价法对研究区域土壤中重金属的污染状况进行了评价,并通过工程措施进行了污染土壤修复治理。结果表明,在0~20 cm土层范围内,Zn质量比在89.80~724.03 mg/kg之间,Cu质量比在28.89~1 271.81 mg/kg之间,Hg质量比介于0.04~4.48 mg/kg之间,Pb质量比介于48.69~12 021.15 mg/kg之间。Cd质量比在0~120 cm范围内均超过了土壤环境质量二级标准,而且Pb、Cd、Hg、Cu和Zn在0~120 cm范围内全部超过了关中塿土背景值。潜在生态危害风险评价表明,Cd的潜在生态危害系数范围为26.0~21 118.6,轻微、中等、较强、很强和极强的生态危害频率分别为4.3%、15.2%、19.6%、15.2%和37%;Pb的潜在生态危害系数范围为0.1~120.2,轻微、中等和较强的生态危害频率分别为93.5%、4.3%和2.2%;Hg的潜在生态危害系数范围为0.1~83.4,轻微、中等和较强的生态危害频率分别为59.3%、39.4%和1.3%;As、Ni、Zn和Cu均具有轻微生态危害。研究区域土壤重金属污染主要是Cd、Hg和Pb等形成的复合污染。采用原位挖掘-异位固化-客土回填法,对研究区域进行污染土壤工程修复,可获得良好的修复效果。     

新疆于田县绿洲区土壤重金属空间分布特征与影响因素

以新疆于田县绿洲区为研究区,对1 165组表层土壤样品的重金属元素含量进行测定。通过综合运用多元统计分析、地统计学、空间自相关理论、空间分析和GIS技术相结合的方法,对研究区土壤重金属含量和空间分布特征及影响因素进行分析。结果表明:1 165组土壤采样点中,有3个取样点超过风险筛选值,非农用地土壤重金属元素含量均值均低于新疆土壤背景值,农用地中Cd、Hg、Cr含量均值大于新疆土壤背景值; Cd、Pb的变异函数理论模型为指数模型,Hg、As、Cr、Cu、Ni、Zn的变异函数理论模型为球状模型,Cd块金系数小于25%,说明Cd有较强的空间相关性,其他元素块金系数介于25%～50%之间,有明显的空间相关性;土壤重金属空间自相关莫兰指数均大于0。县域尺度内,土壤重金属具有一定的空间正相关分布,其空间分布格局总体呈从研究区中心向四周含量逐渐减小的趋势。土壤重金属元素含量在不同成土母质、土壤类型和土地利用类型下呈现的分布特征不同。Hg、As、Pb、Cr、Cu、Ni、Zn具有相同的来源,其含量还受土壤质地的影响。     

外源重金属对猪粪厌氧发酵产气特性的影响北大核心

文章针对当前畜禽粪便中重金属含量较高的问题,研究外源添加重金属对厌氧发酵的影响,旨在为我国沼气工程的健康、稳定运行提供一定的科学依据。以猪粪为发酵原料,采用厌氧发酵技术,通过监测沼气产量及甲烷含量,研究外源添加重金属Cu,Zn,Cr对猪粪厌氧发酵产气特性的影响。通过试验研究,得出如下结论:在添加外源重金属Cu和Cr的沼气发酵中,随着发酵反应中重金属Cu含量增大总产气量减少,甲烷含量降低;在添加外源重金属Zn的沼气发酵中,外源Zn可促使产气高峰提前,可提高甲烷含量。     

钝化剂对猪粪厌氧发酵产气特性及重金属含量的影响

为了减少重金属污染,文章在猪粪厌氧发酵过程中添加钝化剂,探讨钝化剂对甲烷含量、重金属含量的影响,以期为减少重金属污染提供有效途径。笔者选用钝化剂种类、钝化剂浓度及温度3个因素,每个因素取3个水平,采用正交设计的方法,对猪粪进行厌氧发酵。结果表明:影响猪粪厌氧发酵甲烷含量的因素主次顺序为:钝化剂种类、温度、钝化剂浓度,甲烷含量最高的处理为采用7.5%浓度的活性炭钝化剂,在35℃条件下反应的处理组合;影响猪粪厌氧发酵后重金属Cu含量的因素主次顺为:温度、钝化剂种类、钝化剂浓度,Cu含量减少最多的处理为温度为25℃,5%浓度粉煤灰钝化剂的处理组合;影响猪粪厌氧发酵后重金属Zn含量的因素主次顺为钝化剂种类、温度、钝化剂浓度,Zn含量减少最多的处理为:5%浓度的粉煤灰钝化剂,温度为25℃的处理组合。猪粪厌氧发酵后,各组试验中沼渣中重金属含量均降低,沼液中重金属含量均增加,大多数组重金属总的含量减小。     

污水灌溉对土壤和白菜中重金属积

通过测定邯郸市污水灌区土壤和蔬菜中重金属含量，结果发现：污水灌溉增大了重金属在土壤和蔬菜中的积累，四种重金属含量在土壤中积累趋势为Pb>Zn>Cu>Cd，分布趋势为50～80cm>20～50cm>0～20cm；四种重金属含量在白菜中积累趋势为Zn> Pb > Cu >Cd，分布趋势为根大于叶子。土壤中四种重金属含量均未超标，而白菜体内铅和锌含量超标。分析表明，只要对污水进行铅和锌适当处理，在一定时间内用污水水灌溉是可行的。     

沼液施用对土壤Cd形态及水稻吸收Cd的影响

为探讨不同沼液施用量对土壤镉的修复效果,文章采用盆栽试验,以中重度Cd污染水稻土为研究对象,探讨了不同量沼液施用下土壤镉形态分布的变化及对水稻镉积累的影响。结果表明:1)施用不同沼液施用量后,土壤中重金属Cd发生变化,含量降低了53.16%,51.57%,48.88%,61.57%,63.16%,说明一定量的沼液施入能减少土壤中的Cd含量;2)施用沼液能改变土壤重金属Cd的存在形态;3)随着沼液量的增加,糙米中Cd含量呈减少的趋势,均小于常规化肥组的Cd含量;4)采用Hakanson的潜在生态风险指数法对种植后土壤的重金属Cd生态风险进行了评价,与原土相比,沼液的施用不会增加土壤的潜在生态风险。综上,与施用化肥相比,在中重度Cd污染的土壤上施加适量沼液能增加土壤养分,降低土壤中的Cd含量,使土壤Cd形态由生物有效性向非生物有效性转化,降低了Cd在水稻中的积累量。