天津市郊区土壤重金属的污染评价与来源解析

为了研究城市郊区土壤重金属的污染水平与来源,选取天津市郊区——西青区和滨海新区为研究区域,采集了农田、水塘/河边附近土地、道路绿化带、居民区和工厂附近土地等约2000 km~2范围内三类用地类型(农业用地、居住用地和工业用地)的286个土壤样品,调查了Cr、Ni、Cu、Zn、As、Pb和Cd 7种重金属的含量水平;通过多种污染和风险评估方法探讨土壤重金属的污染和风险水平;并通过多元统计分析方法进行重金属的来源解析。结果表明:该区域土壤中Cr、Ni、Cu、Zn、As、Pb和Cd的含量分别为71.47±20.49、32.15±19.66、27.77±12.77、99.78±53.20、17.59±8.69、30.27±9.72 mg·kg~(-1)和0.19±0.17 mg·kg~(-1);天津郊区土壤整体处于中度污染和低风险水平,以Cd和As为主要的污染物质;Cr和Ni主要为自然源,Cu、Zn、Pb和Cd来自自然源和人为源,As则主要为人为源。具有人为输入的土壤Cd和As占研究区土壤的半数以上,因此需要对当地土壤中的Cd和As进行重点监控。     

长期施肥对土壤重金属积累和有效性的影响

以红壤稻田和红壤旱地长期定位施肥试验土壤为材料,对长期施肥后土壤Cu、Zn、Pb和Cd的含量及其有效性进行了研究,旨在为常规农业管理条件下农田重金属污染提供更多可靠及有用信息。结果表明:红壤稻田土壤Cu、Zn、Pb含量分别为27.2~34.4、83.8~96.1、41.0~62.0 mg·kg~(-1),不同施肥处理土壤Cu、Zn、Pb含量均未超过土壤环境质量二级标准;土壤Cd含量为0.49~1.04mg·kg~(-1),Cd含量均超过土壤环境二级标准。红壤旱地土壤Cu、Zn、Pb全量范围分别为34.6~88.3、79.4~173.7、56.7~81.1 mg·kg~(-1),其中施加有机肥处理的土壤Cu超过土壤环境二级标准,Cd为0.14~1.35 mg·kg~(-1),超标率为42.9%。通过红壤稻田和旱地各处理土壤Cd有效性比较,施用猪粪旱地(33.8%)高于稻田(23.9%),而施用化肥旱地土壤Cd有效性最高处理(NP 14.8%)低于稻田最低处理(NPK 31.2%)。从红壤稻田和红壤旱地长期施肥试验结果看出:长期施用化肥和稻草还田未见明显的重金属积累,但施用猪粪处理的土壤中Cd有显著积累。红壤稻田施用Ca肥可明显降低土壤Cd的有效性;施用猪粪在增加土壤Cd全量的同时,也提高了旱地红壤Cd的有效性。     

畜禽粪便中铜和锌污染现状及风险分析

为研究我国畜禽粪便中重金属Cu和Zn的现状及对土壤的污染风险,对数据库和课题组已有的数据进行整理,分析了我国畜禽粪便中Cu、Zn的现状,建立土壤中畜禽粪便重金属Cu和Zn的风险评估模型,预测施用畜禽粪便后土壤Cu、Zn的污染情况,并推算畜禽粪便Cu、Zn的阈值。研究发现,不同畜禽粪便中Cu、Zn含量差异较大,且Zn的含量均高于Cu含量。猪粪中Cu、Zn含量最高,中位值分别为406.9 mg·kg~(-1)和671.3 mg·kg~(-1),羊粪中Cu、Zn含量最低,中位值分别为28.7 mg·kg~(-1)和101.1 mg·kg~(-1)。施用猪粪的土壤中Cu和Zn的积累速率分别为12 080.0 g·hm~(-2)·a~(-1)和18 928.4 g·hm~(-2)·a~(-1);家禽粪的影响其次,Cu和Zn的积累速率分别为1 396.4 g·hm~(-2)·a~(-1)和7 978.1 g·hm~(-2)·a~(-1);牛粪和羊粪的污染风险较低。根据模型计算的阈值中,粪肥中Cu和Zn的阈值范围分别为80.8～2 256.6 mg·kg~(-1)和1 322.4～20 040.9 mg·kg~(-1);粪肥污染风险与阈值呈负相关,污染风险最高的猪粪,阈值最低,其Cu和Zn的阈值范围分别为80.8～163.2 mg·kg~(-1)和1 322.4～1 972.8 mg·kg~(-1)。     

果蔗地土壤中铬、铜和锌含量特征研究

利用微波消解-火焰原子吸收光谱法测定果蔗地土壤中的铬、铜和锌含量,验证检测方法的检出限、准确度与精密度,并对果蔗地土壤中Cr、Cu和Zn的污染状况进行评价。结果表明:果蔗地土壤中Cr的含量为22.8~100.8 mg·kg~(-1),平均值为54.5mg·kg~(-1);Cu的含量为22.6~41.2 mg·kg~(-1),平均值为29.8 mg·kg~(-1);Zn的含量为48.6~184.6 mg·kg~(-1),平均值为107.4 mg·kg~(-1)。Cr和Zn元素在土壤中变异系数较大,而Cu元素在土壤中变异系数较小。频数分布图显示,土壤中Cr不符合正态分布,Cr含量大多在27.0~86.0 mg·kg~(-1),土壤中Cu和Zn含量基本符合正态分布,Cu含量大多在23.0~39.0 mg·kg~(-1),Zn含量大多在60.0~170.0 mg·kg~(-1)。以土壤环境质量标准中的二级标准值为评价依据,果蔗地土壤Cr、Cu和Zn元素均无污染,但果蔗地土壤Zn含量最大污染指数为0.92,该土壤已接近轻度污染的边缘,需要引起管理者和生产者的注意。     

桂西北稻田重金属污染及健康风险评价

【目的】了解广西西北稻田土壤重金属污染情况及稻米的健康风险,为重金属污染治理提供理论依据。【方法】采集该区域98个稻田点位的土壤及稻米,分别测定Cu、Pb、Cd、Cr、Zn和As等6种重金属的含量。采用单因子指数法、内梅罗指数法和潜在生态危害指数法对稻田土壤的污染状况进行评价,以《土壤环境质量标准》(GB15618-1995)中Ⅱ级标准作为参考值,采用高危商(HQ)和高危指数(HI)法对稻米健康风险评价。【结果】稻田土壤Cu、Pb、Cd、Cr、Zn和As的平均含量分别为18.21、64.97、0.98、45.55、147.88和11.62 mg·kg~(-1),各元素含量的变异系数均较大。土壤的内梅罗指数为1.416,表明土壤受到轻度污染,主要污染元素为Cd,其次为Zn,极少部分区域存在Pb和As污染。根据潜在生态危害指数(RI),土壤总体处于轻微生态危害程度,其中Cd对RI的贡献率最大,其次为As。稻米Cu、Pb、Cd、Cr、Zn和As的平均含量分别为5.6400、0.3668、0.1625、0.3879、26.7800和0.2974 mg·kg~(-1)。根据高危指数(HI)法,稻米可能存在健康风险,其中As对HI的贡献率最大。【结论】供试水稻土重金属污染属于轻度污染水平和轻微生态危害程度,主要污染物为Cd、Zn;稻米中的主要污染元素为Pb和Cd,但可能引起稻米健康风险的重金属元素为As。     

雷公山自然保护区亚高山灌丛植物叶片重金属元素含量

为探讨自然保护区亚高山灌丛植物重金属含量状况,以雷公山自然保护区亚高山灌丛植物刺叶冬青(Ilex bioritsensis Hayata)等为研究对象,对其叶片重金属元素Fe、Mn、Zn、Ni、Cd、Pb进行了测定分析。结果表明:含量100 mg·kg~(-1)的元素有Fe、Mn和Zn,10~50 mg·kg~(-1)的元素有Pb,10 mg·kg~(-1)的元素有Cd和Ni。Mn、Zn、Cd、Ni含量变异程度较大,Fe、Pb相对稳定,有害元素Cd、Pb含量均以粗榧(Caphalotaxus sinensis(Rehder et EH.Wilson)H.L.Li)最高。Fe与Mn和Mn与Cd的来源相似且在植物吸收中具有一定的协同效应。Fe、Mn、Zn、Cd、Pb、Ni含量均高于正常植物有毒浓度界限值的上限,Ni、Pb含量甚至超出了世界陆生维管植物对应元素含量范围的最大值。该地区植物存在着受重金属Fe、Mn、Zn、Cd、Pb、Ni毒害的潜在风险。     

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·k~(-1)、1 440-11 100mg·kg~(-1)、249-4610mg·kg~(-1)、8.3-61.6mg·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0~20cm,4种重金属的含量均较大;从20 cm往下至180cm,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.     

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。     

铜离子胁迫对近江牡蛎软体组织及贝壳重金属含量的影响

研究铜离子胁迫下近江牡蛎(Crassostrea rivularis)软体组织和壳矿化组织中重金属的变化特征。结果表明:在一定铜离子质量浓度范围内,近江牡蛎体内不同重金属含量的变化趋势有所差异。对照组与2个实验组的牡蛎软体组织中铜(Cu)质量含量分别为67.42,255.50,299.83 mg·kg~(-1),实验组的Cu质量含量均显著高于对照组。随水体铜离子浓度的升高锌(Zn)质量含量呈增加趋势,分别为984.17,1 075.00,1 120.83 mg·kg~(-1);而砷(As)和铅(Pb)呈下降趋势,镉(Cd)质量含量未出现明显变化。牡蛎软体组织中的Cu和Zn含量通常高于壳中的含量。随着水体Cu~(2+)质量浓度从0.10 mg·L~(-1)上升到0.15mg·L~(-1),牡蛎壳中央的Cu质量含量分别为10.25,11.17,17.83 mg·kg~(-1),壳边缘的Cu质量含量分别为10.33,12.83,19.75 mg·kg~(-1),实验组的Cu质量含量均显著高于对照组,而且壳边缘新形成部分的Cu质量含量略高于壳中央部位。     

施锰微肥对镉污染土壤中玉米生长及镉吸收分配的影响

为定量研究锰(Mn)对镉(Cd)污染土壤的修复效果,以低(5 mg·kg~(-1))和高(10 mg·kg~(-1))Cd污染棕壤为供试土壤,通过盆栽培养试验,研究施加不同浓度的MnSO4(20、200、2 000 mg·kg~(-1))对土壤Cd形态、玉米生长和体内Cd吸收、Cd亚细胞分布的影响。结果表明:施Mn可以显著改变土壤中Cd的赋存形态,与对照(未施加Mn)相比,土壤可交换态Cd含量降低了4.75%～30.81%,且随着Cd浓度的增加,可交换态Cd降低比例逐渐增大。适量的Mn(20、200 mg·kg~(-1))可以促进玉米根系的生长,提高玉米各部位生物量,增产11.42%～17.51%,但过量的Mn(2 000 mg·kg~(-1))则会对玉米产生一定的毒害作用,导致减产。Mn降低了土壤中Cd的生物有效性,从而抑制玉米对Cd的吸收,籽粒Cd含量在低Cd污染土壤中降低了46.15%～53.85%,在高Cd污染土壤中降低了38.37%～52.33%。同时Mn增加了细胞壁对Cd的沉积和液泡区隔化作用,促进Cd在根部的固持,从而降低其向地上部转运。研究表明,Mn的施加对低Cd污染土壤的钝化效果优于高Cd污染土壤,适量的Mn更有助于玉米的生长发育以及降低玉米体内的Cd含量。