雷州半岛土壤—水稻系统重金属含量特征及其迁移规律

【目的】研究雷州半岛土壤—水稻系统重金属污染程度及稻米的食用风险,以期为雷州半岛开展水稻健康安全食品认证工作提供科学依据。【方法】采集雷州半岛水稻种植地35份表层土壤样品和30份水稻作物样品,采用潜在生态风险指数法和人体健康风险评价方法对土壤—水稻系统中的砷（As）、镉（Cd）、铬（Cr）、铜（Cu）、汞（Hg）、镍（Ni）、铅（Pb）和锌（Zn）元素进行分析。【结果】雷州半岛水稻土壤重金属中Cr和Hg元素的变异系数大于1.000,属于强度变异性,受人为因素影响大;其他6种重金属元素的变异系数介于0.100~1.000,为中等变异强度,受人为因素干扰影响较小;各重金属变异强度大小为Cr>Hg>Ni>Cd>Cu>Pb>As>Zn。通过潜在生态富集系数计算得知土壤重金属Hg的平均潜在生态富集系数为4.657,属于强污染风险;其余7种重金属的潜在生态富集系数在1~3,属于中等污染风险。由潜在生态风险参数得出,廉江市Hg元素为极强污染,在赤坎区和吴川市为很强污染程度,在坡头区为中等污染程度,其余区域则为强污染程度;赤坎区Cd元素为很强污染,廉江市和遂溪县为强污染程度,其余区域为中等污染程度。雷州半岛水稻土壤重金属潜在生态风险指数平均值为309.24,属于强污染风险;各县（市、区）土壤重金属潜在生态风险指数排序为:廉江市>赤坎区>吴川市>遂溪县>雷州市>麻章区>霞山区>坡头区。从健康风险评价结果来看,研究区部分水稻中As、Pb和Cd的含量超过食品安全国家标准（GB 2762—2017）,超标率分别为73.33%、53.33%和6.67%,其中As的高危商（HQ）为2.9839,对人体健康存在潜在危害;Cd和Pb的HQ小于1,对人体健康产生的影响不明显。水稻中各重金属元素迁移系数平均值排序为Cd>Zn>Cu>Hg>As>Pb>Cr,其中Cd、Zn和Cu的迁移系数中位值分别为0.9547、0.4900和0.1685,其吸收富集能力强;而Hg、As、Pb和Cr的中位值均小于0.05,其吸收富集能力弱。土壤pH与水稻重金属含量的相关分析结果显示,土壤pH与As呈显著正相关（P<0.05）,与Cu和Ni呈极显著负相关（P<0.01）;表明土壤酸性越低,越有利于As元素积累在土壤中,而不利于其他7种重金属元素在土壤中的积累。【结论】雷州半岛水稻田土壤重金属受人类影响越大、理化性质越复杂,其在土壤—水稻系统中的迁移和富集能力越强,以致该地区受污染的程度通常越严重,其中As、Cd和Pb元素含量超标对人体健康存在一定危害,应加强对农业施肥和药剂喷洒以及生活污染的控制,以减轻雷州半岛水稻田土壤的重金属污染程度,保护当地居民健康。     

马关矿区河流沿岸土壤重金属迁移规律研究

马关矿区河流沿岸土壤土层剖面不同深度重金属铜、锌、砷元素测试和分析结果的表明,重金属在水平和垂直方向上的浓度随着距离的增加和土层加深含量减少,土壤对重金属具有吸附和过滤作用,河流沿岸土壤已经受到很大的污染.     

内蒙古东部污灌区土壤重金属迁移规律的研究

通过对内蒙古东部污灌区土壤的土层剖面不同深度重金属(Cr、Cu、Cd、Pb)元素进行测试和分析,揭示重金属在垂直方向上的浓度变化趋势。结果表明,随着土层加深重金属含量减少,经过十几年的污水灌溉,当地的地下水目前没有受到污染,这说明重金属在土壤中的迁移具有随着土层厚度增加而减弱的趋势。     

内蒙古东部污灌区土壤重金属迁移规律的研究

通过对内蒙古东部污灌区土壤的土层剖面不同深度重金属(Cr、Cu、Cd、Pb)元素进行测试和分析,揭示重金属在垂直方向上的浓度变化趋势。结果表明,随着土层加深重金属含量减少,经过十几年的污水灌溉,当地的地下水目前没有受到污染,这说明重金属在土壤中的迁移具有随着土层厚度增加而减弱的趋势。     

内蒙古东部污灌区土壤重金属迁移规律的研究

通过对内蒙古东部污灌区土壤的土层剖面不同深度重金属(Cr、Cu、Cd、Pb)元素进行测试和分析,揭示重金属在垂直方向上的浓度变化趋势.结果表明,随着土层加深重金属含量减少,经过十几年的污水灌溉,当地的地下水目前没有受到污染,这说明重金属在土壤中的迁移具有随着土层厚度增加而减弱的趋势.     

土壤-作物系统重金属迁移转化研究进展

随着工农业的快速发展,我国土壤重金属污染问题日益严重,引起了全社会的广泛关注.土壤重金属可以在农作物中富集,从而影响农产品质量或导致减产,并通过食物链进入人体造成巨大危害,因此重金属在土壤-作物系统中的迁移转化已成为当下的研究热点.该文对土壤重金属的来源、土壤重金属迁移至作物系统的转化方式、影响重金属迁移转化的因素以及土壤重金属在作物中的分布和潜在风险进行了综述,并对未来土壤重金属的研究进行了展望.     

甘肃天水市苹果园土壤重金属分布规律的研究

测定甘肃天水市苹果园土壤中铬（Cr）、镉（Cd）、铅（Pb）、锌（Zn）、铜（Cu）和汞（Hg）的含量,并分析了其分布规律。结果表明,天水市苹果园土壤未遭受Hg、Pb、Cd的污染,而Zn含量已超过土壤背景值;Cd、Hg、Cu和Pb的变异系数较大,而Cu和Cr的变异系数较小,说明不同样点Cd、Hg、Cu和Pb的污染差异较大;Hg、Cu、Pb之间具有显著的相关性,其中Cu和Pb的相关系数最大（0.764 7）;秦安县出现重金属含量最大值的几率最高,而秦州区和麦积区出现最小值的几率最高。     

上海市城郊土壤重金属空间分布及其污染评价

为研究重金属元素在城市土壤中的空间分布特征,对上海市的城区、城郊结合部、郊区以及道路两侧分别进行布点采样。结果表明:所测区域Pb、Zn这2种元素在土壤中的含量与土壤距离道路的距离存在明显的负相关关系,同时其污染程度从市区到郊区存在明显的梯度关系。通过单因子污染指数和内梅罗综合污染指数进行评价,上海师范大学徐汇校区桂林路断面土壤为中度污染,闵行体育公园、莘庄公园、上海师范大学奉贤校区和A20道路两侧道路为轻度污染。     

3 代木麻黄林系统重金属的分布和迁移特征

对海南岛滨海沙土上3 代木麻黄林生态系统中重金属元素的分布与迁移特征进行研究。结果表明：（1）滨海沙土重金属含量顺序为Cu>Zn>Pb>Ni>As>Cd,3 代木麻黄植物各个部位中,重金属元素分布各异,总体木麻黄林地上部分重金属含量高于地下部分,3 代木麻黄林中Zn、Cu 和Pb 元素含量都位列前3 位;（2）第1、2、3 代木麻黄林对Cd 均有较强的富集能力,Cd 元素的富集系数分别为13.1269、7.0090 和10.8176,远高于其他元素;（3）第1、2、3代木麻黄对Zn 元素的迁移系数和富集系数分别为2.0946、1.7105、3.9634 和3.6745、1.9651、5.7165,木麻黄植株内Zn元素远高于其他元素。     

螳螂卵囊在柞蚕场空间分布格局的调查研究

在螳螂孵化前，调查了螳螂卵囊在柞蚕场中的水平分布格局。经卡平方检验和5种聚集指标的测定结果表明，螳螂卵囊的空间分布型属于聚集分布中的负二项分布，即在柞林间的分布特点表现为极不均匀的嵌纹分布，种群中个体在发生概率上是不相同的，样方内一个个的存在，增加了同样方内其他个体发生的概率。     

哈尔滨市城市土壤重金属空间分布特征及相关分析

利用GIS软件和地统计学方法分析哈尔滨市土壤重金属镉、铅、铜、锌(Cd、Pb、Cu、Zn)元素在市区内的含量分布、空间异质性以及元素之间的相互关系。样品为2008年10月在哈尔滨市区内采集的53个土样,采样面积为7 086 km2。分析结果表明,土壤重金属元素Cd、Pb、Cu、Zn块金值与基台值之比C0/(C0+C)都在25%～75%之间,属于中等的空间相关性;Cu和Zn、Cd都存在极显著正相关,Zn不仅与Cu、Cd存在着极显著正相关还与Pb存在着极显著正相关。Cd元素分布表现出明显的阶梯状,由道外区向道里区逐渐降低,道外区域整体偏高含量在0.22～0.26 mg.kg-1之间,属于轻污染级(0.2～0.4 mg.kg-1);Pb元素平均含量为41.1 mg.kg-1,在轻污染级别以内(35～70 mg.kg-1),其中较高区域是南岗区和平房区;Cu元素的分布特征是东北部的道外区高于整个市区的平均值(34.54 mg.kg-1),而南部的南岗区、道里区、平房区、阿城地区低于平均值(34.54 mg.kg-1);Zn元素平均含量为108.6 mg.kg-1,略高于Zn的警戒含量100 mg.kg-1,其中道外区属于中污染级(200～300 mg.kg-1),含量在239.5～287.4 mg.kg-1。     

某流域农田土壤-水稻系统重金属空间变异特征及生态健康风险评价

为探讨某流域农田土壤-水稻重金属污染状况、空间变异特征及生态健康风险,2017年9—11月期间陆续在该流域采集水稻籽粒样品以及对应水稻田土壤样品各938个,测定其Cd、Hg、As、Pb和Cr 5种重金属含量,并基于ArcGIS和SPSS对土壤和水稻籽粒中不同的重金属生态健康风险进行评价。结果表明:从研究区土壤和水稻籽粒的重金属空间变异与分布规律来看,Cd、Hg、As和Pb为中等空间自相关性,Cr空间相关性则较弱;水稻籽粒中5种重金属的空间相关性均较弱。流域耕层土壤5种重金属中除Cr外,其余含量均较高,并且在南部中心区域呈现一个明显的大斑块污染区,向四周平缓扩散;水稻籽粒中Cd和As风险较高,主要在流域沿岸地区。从研究区土壤-水稻重金属污染风险分布情况来看,不同区域的重金属风险存在明显差异。耕层土壤重金属风险指数跨度较大,处于轻微风险;水稻籽粒风险指数跨度较小,不同区域的水稻籽粒重金属风险差异不明显,有11个点位属于中等风险级别,其余属于轻微风险级别。     

巢湖湖区底泥重金属污染状况评估

底泥是河湖的沉积物,是自然水域的重要组成部分,水体底泥污染是世界范围内的一个环境问题,当前对底泥的污染缺乏深入研究。以巢湖湖区底泥为研究对象,连续2年对湖区底泥中pH、Cd、Hg、As、Pb和Cr6项进行监测,选用标准值采用内梅罗综合污染指数法来评价监测点位的污染状况,通过方差分析法来评价两年数据的差异性;采用插值法绘出湖区底泥各重金属元素空间分布;采用地积累指数法来评价底泥中各重金属污染程度。评价结果显示,巢湖湖区底泥污染程度等级为清洁,2年的监测数据无显著性差异,湖区中部重金属含量相对较低,湖区底泥重金属污染程度总体不高,其中Hg的污染程度相对较大,Cd、Pb次之。     

基于田块尺度土壤重金属空间分布及其生态风险评价

为了揭示田块尺度上土壤重金属污染特征及空间分布,以河南省新乡县翟坡镇某冬小麦种植农田为研究对象,采集了202个农田表层0～20 cm土壤和40个0～100 cm剖面土壤样品,分析了土壤样品中Cd、Pb、Cu、Zn、Cr、Ni和Mn的含量特征,运用地统计分析中的普通克里格插值法研究土壤重金属的空间分布规律,并结合地质累积指数法和潜在生态危害指数法对研究区土壤重金属的生态风险进行评价。结果表明,研究区表层土壤Cd、Pb、Cu、Zn、Cr、Ni和Mn均值为0.95、24.35、6.40、35.52、319.60、21.76mg·kg^-1和157.32 mg·kg^-1。Cr、Cd、Pb含量均超过河南省土壤重金属含量背景值,其中Cr、Cd含量超过《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准》(GB 15618—2018)筛选值,点位超标率分别为98%和100%。总体来看,土壤重金属含量随着剖面深度增加而降低,调查区南部的部分区域重金属含量偏高。从地质累积指数法与潜在生态危害指数法两种方法来看,Cd污染最为严重,生态风险较高,应当对该区域土壤Cd污染采取一定...     

基于GIS的凯江流域农田重金属污染评价研究

采用单因子污染指数法(P_i)对四川盆地丘陵区凯江流域农田耕层土壤(0～20 cm)中4种重金属污染风险进行评价,并基于GIS平台,结合反比距离权重法(IDW)、径向基函数法(RBF)、普通克里格法(OK)、析取克里格法(DK)和概率克里格法(PK)分析研究区重金属的空间分布特征。结果表明,凯江流域土壤Cd、Hg、As和Pb平均含量分别为0.35、0.10、7.77 mg·kg~(-1)和22.54 mg·kg~(-1),在空间分布上土壤Cd、As和Pb总体呈现以两个高值为中心向四周递减的趋势,土壤Hg则呈现西部高、东部低的特征。单因子污染指数评价结果表明,土样Cd、As、Hg和Pb的污染超标率(P_i≥1)分别为7.5%、0.5%、0和0。前4种空间插值的分级面积统计结果表明,研究区域土壤Pb、Hg和As均无污染超标,土壤Cd超标面积(P_i≥1)为0.14%～1.06%;概率克里格法风险评估结果表明,土壤Hg、Pb分别在P_i0.3和P_i0.2条件下无高风险概率,在阈值为1.0条件下,受到As污染的高概率(0.8～1.0)区域有1.05%,0.16%的区域面积有Cd污染超标风险(P=1.0)。因此,该区部分农田土壤主要受到Cd污染。     

稳定化处理对底泥利用后土壤重金属形态及蔬菜重金属含量的影响

采用小区试验,研究了石灰+钙镁磷肥、海泡石+磷酸二氢钙以及钙镁磷肥3种不同稳定剂对底泥利用带来的重金属污染农田土壤的稳定化效果,以及对空心菜、苦瓜、柿子椒和长豆角4种蔬菜吸收重金属的影响。结果表明,3种稳定剂均能有效降低重金属在土壤中的迁移性和生物有效性,减少蔬菜对重金属的吸收。处理后土壤中的Cd、Pb、Cu、Ni、Zn的弱酸提取态含量均显著降低,最大减少率分别为40.95%、83.87%、67.22%、65.32%和71.61%,Cd稳定化效果最好的处理是LP(石灰+钙镁磷肥),而综合所有元素稳定化效果最优的处理是MP(钙镁磷肥)。处理组蔬菜可食部分中重金属含量均低于《食品中污染物限量》的相关限值,重金属含量的最大减少率分别为85.69%(Cd)、100.00%(Pb)、77.91%(Cu)、64.97%(Ni)、70.93%(Zn),空心菜重金属含量减少最大的处理是LP(石灰+钙镁磷肥),3种处理之间对减少苦瓜、柿子椒和长豆角重金属吸收的差异不显著。空心菜对重金属的平均富集系数大于苦瓜、柿子椒和长豆角。总体来讲,稳定剂可以有效修复底泥利用带来的土壤重金属轻度污染,确保种植蔬菜的食品安全性。重金属轻微污染或稳定化处理后的农田可以根据重金属种类、含量和有效性,种植不同富集能力的蔬菜,以保证其食品安全性。     

典型区域土壤重金属空间变异与多变量均质性分区研究

为合理优化筛选土壤长期监测点位,对土壤监测区域开展均质性分区研究,以某山区金属矿下游耕地土壤中As、Cr、Pb、Zn、Cd、Cu、Ni、Hg 8种重金属元素含量作为研究变量,采用地统计分析方法对其开展空间结构特征分析,采用主成分-模糊聚类分析方法对土壤空间进行均质性分区研究。结果表明:研究区域8种重金属元素均具有空间自相关性,Hg、Cu、Ni、Cr为中度变异,As、Pb、Zn、Cd为高度变异;通过主成分-模糊聚类分析将8个重金属指标转化为3个综合指标,最终将研究区域合理划分为3个近似均质性的分区,As、Pb、Zn、Cd、Cu、Ni、Hg平均含量为分区1分区2分区3,Cr平均含量为分区3分区2分区1。通过主成分-模糊聚类分析方法得到的分区与实际土壤重金属含量空间分布情况相吻合,该方法可用于空间变异特征较复杂的土壤重金属多变量均质性分区。     

基于主成分分析的协同克里格插值模型对土壤铜含量的空间分布预测

以湖北省宜都市红花套镇的柑橘产区为例,选取土壤重金属全铜含量为研究对象,利用Pearson相关系数方法选择与土壤铜含量具有较高相关性的土壤因子(全K、全Cr、CEC、全Al、全N(P0.05))作为辅助变量,利用主成分分析(PCA)对辅助变量进行降维求总得分处理后,与协同克里格插值相结合构建土壤铜含量空间模型(COKPCA),同时构建土壤铜含量的普通克里格插值模型(OK)和以全K作为辅助变量构建协同克里格插值模型(COKK),对不同的空间模型进行模拟精度的对比和分析之后提出最优空间模型方法,进一步分析土壤铜含量在研究区域的空间分布特征。结果表明:普通克里格插值(OK)、协同克里格插值(COKK)和与主成分相结合的协同克里格插值(COKPCA)3种模型的RMSE分别为7.044、6.907和6.309,R2分别为0.716、0.743和0.852,赤池信息量准则(AIC)分别为101.591、96.908和87.203。综合比较,COKPCA具有最优的模拟插值结果,其次为COKK,而OK则相对较差。     

东江流域土壤重金属污染特征及潜在风险评价

为从流域尺度上探讨土壤重金属分布特征、土地利用对流域土壤重金属的影响及重金属来源等,以东江流域为研究区,采集全流域及不同土地利用方式下的表层土壤（0~30 cm）测定Zn、Cr、Pb、Cu和As含量,运用数理统计、地统计学、污染指数和风险指数法,分析全流域及不同土地利用类型土壤的重金属含量特征,评价其污染特征及潜在生态风险;运用克里金插值法进行重金属含量及污染风险空间分布研究;同时探讨了重金属的来源。结果表明：与“七五”背景值相比,东江流域表层土壤重金属呈现不同程度累积上升趋势。不同用地类型土壤重金属含量存在较大差异,但均属于中等变异性,总体上中上游各类重金属含量相对较高,其中龙门及和平-龙川-寻乌一带尤为突出。东江流域各重金属均值均低于国家二级标准（GB 15618—2018）,单因子指数评价显示污染水平均为安全,内梅罗综合指数评价显示污染水平为安全且接近轻污染,流域平均综合潜在生态风险指数为55.6,属于低风险。东江流域土壤重金属主要有人为源和自然源两个来源,Pb、Zn及As可能同时受到工业污水排放、农药化肥、采矿、交通运输等人为源及自然源影响,而Cr、Cu可能主要受以土壤母质、大气沉降为主的自然源影响。研究表明,研究区域内土壤重金属呈不同程度累积上升趋势,但总体污染风险为低风险;不同用地类型土壤中重金属含量存在较大差异,总体上中上游较高;土壤重金属主要有人为源和自然源两个来源,部分重金属存在相似的来源途径。