滇东地质高背景区土壤镉的伴矿景天修复及其对后茬水稻的影响

云南是我国典型的重金属元素地球化学高背景区,超积累植物能否有效修复镉（Cd）地质高背景土壤,从而实现农产品安全生产,尚鲜见报道。以云南石林、富源和罗平等三地的典型Cd地质高背景农田土壤为对象,开展温室盆栽试验,探究Cd、锌（Zn）超积累植物伴矿景天对土壤Cd的吸取修复效果,及对后茬水稻生长和Cd吸收的作用。结果表明,种植三季伴矿景天使三地土壤全量Cd分别下降24.8%、30.9%和58.8%;伴矿景天在富源玄武岩风化物母质发育的土壤上长势最好,与富源土壤肥力相对最高有关;伴矿景天在罗平石灰岩风化物发育的土壤上重金属吸取修复效果最佳,与罗平土壤呈中性、酸化作用更为明显有关,这些差异由土壤母质、养分与重金属有效性等综合影响所致。经伴矿景天吸取修复三季后,全生育期淹水种稻,其糙米和秸秆Cd浓度均大幅降低,可实现糙米Cd安全生产。未经植物吸取修复,旱作处理下水稻糙米Cd存在超标风险。植物吸取修复后种植水稻,再结合水分管理措施,可进一步降低稻米中Cd浓度,实现稻米安全生产,为Cd地质高背景区土壤的农作物安全生产提供理论依据和技术支撑。     

南太行典型区小流域土壤铅含量空间分异及影响因素分析

为揭示小流域尺度土壤铅（Pb）含量的空间分异规律及影响机制，提高土壤污染修复与管控效率。该研究以蟒河小流域为研究区，采集121份土壤表层（0～20 cm）样品和15份环境辅助样品，利用经典统计学、地统计学和地理探测器等模型方法对土壤Pb空间分异特征及其影响因素展开研究。结果表明：1）蟒河小流域土壤Pb含量的平均值为110.40 mg/kg，高于区域背景值，部分点位超过农用地土壤污染风险筛选值，存在污染风险；2）土壤Pb含量变异程度为强变异，且不同方向均存在较强的变异程度，南-北（0°）和东北-西南（45°）变异在空间变异中占主导作用，变异程度受成土母质、地形等结构性因素影响大。3）经验贝叶斯克里金空间插值显示土壤Pb含量整体由西南向东北带状逐步增加，局部特征明显，东北部山前平原和中部平原区域是土壤Pb污染风险监测的重点区；4）地质类型和土地利用对土壤Pb含量空间分布差异具有最强解释力，叠加距矿山距离和工业距离等因素后，其交叉作用影响程度显著增加，地质地形、大气等自然因素叠加工矿企业及农业生产等复杂环境下区域重金属污染综合研究是未来面临并需要研究的重要内容。该研究可为南太行典型区复杂环境下土壤重金属污染防治与修复治理提供精准支撑。     

土壤侵蚀对重金属迁移的作用规律与机制研究进展

[目的]揭示土壤侵蚀作用下重金属的迁移规律，阐明重金属在土壤侵蚀作用下的迁移机制，为重金属的污染防治提供科学指导。[方法]基于国内外有关土壤侵蚀作用下重金属迁移的文章，从土壤性质、重金属性质、环境因子3方面就土壤侵蚀对重金属迁移的作用规律与机制进行系统研究。[结果](1)侵蚀作用下土壤重金属主要以颗粒态形式进行横向/纵向迁移，溶解态重金属迁移占比小但活性强，侵蚀造成沉积区的泥沙特性与侵蚀区土壤存在差异，可能影响重金属富集特征的空间分布格局；(2)土壤pH、有机质和黏粒含量越高，吸附重金属的能力越强，重金属被释放迁移的能力越弱；(3)土壤重金属的赋存形态对其迁移方式有影响，一般溶解态重金属主要来源于有效态，而相对稳定的残渣态通常以颗粒态形式迁移；(4)降雨、地形、植被等环境因子影响泥沙颗粒的迁移过程，并优先迁移细颗粒，使泥沙粒径分布随迁移路径呈一定的变化规律。[结论]侵蚀作用下重金属迁移受土壤—重金属性质及环境因子等多种因素影响，未来研究可重点关注不同地质背景与污染成因条件下土壤侵蚀对重金属迁移过程的影响；不同粒径土壤颗粒的重金属赋存形态异质性研究；喀斯特地下漏失对重金属迁移的作用机理，...     

贵州贵阳市郊区菜园土壤重金属污染的初步调查

对贵州省贵阳市乌当、白云、花溪及清镇四个区域菜园土壤重金属Ｈｇ、Ｐｂ、Ａｓ、Ｃｒ、Ｃｄ污染现状进行了调查与分析，在分析各调查区域的环境背景特征的基础上，计算各区域菜园土壤重金属污染指数，应用对应分析技术，计算出各区域菜园土壤重金属的污染特征，结果表明：贵阳市郊区菜园土壤重金属污染相当严重，各调查区域间菜园土壤重金属污染有一定差异，总体上清镇、白云、花溪较乌当污染严重，各区域间Ｈｇ、Ｃｒ、Ａｓ污染水平差异明显，Ｐｂ、Ｃｄ污染差异不大，根据研究提出了控制贵阳市郊区菜园土壤重金属污染成因．     

固化/稳定化修复后土壤重金属稳定性及再活化研究进展

固化/稳定化技术是一种经济、有效、快捷的重金属污染主流修复技术,随着我国以风险管控为主导策略的土壤污染防治工作的推进,该技术正发挥着极其重要的作用。固化/稳定化技术处置后土壤中的重金属并未移除,存在再活化的风险。本文对固化/稳定化技术特点、修复效果评估方法、评价标准等进行了系统总结,概述了修复后重金属赋存形态、生物有效性、微观形态等特征,着重阐述了冻融、水环境和酸雨淋溶3类环境胁迫下重金属的再活化行为和影响因素。在此基础上,讨论了当前固化/稳定化修复后土壤和场地环境监管体系构建的现状、不足和发展需求,提出需注重修复后重金属环境行为、再活化定量化等研究方向。     

白洋淀内不同土地利用类型土壤重金属分布特征与污染评价

  目的  白洋淀作为雄安新区生态共同体的重要组成部分,在“白洋淀生态环境治理和保护规划”中,淀区内陆地将被淹没。为科学评价淹没后陆地对白洋淀水体的环境影响,从淀区不同土地利用类型土壤重金属元素分布特征及污染程度评价两个方面开展了研究工作。  方法  以淀区内现有陆地0 ~ 20 cm土壤为研究对象,以砷、汞、镉、铬、铅、镍、铜、锌重金属元素为研究要素,以统计分析、污染负荷指数法和地质累计指数法评价为分析手段,对淀区内陆面重金属元素统计特征和污染程度进行分析和评价。  结果  淀区内陆地土壤重金属元素背景值显著高出区域背景值,污染程度总体为轻度污染;农业用地类型土壤重金属污染元素最多, 铜、镉、汞是本区陆地土壤中背景值高、污染贡献最为显著的元素。  结论  淀内陆地土壤重金属元素含量均低于国家标准（GB 15618—2018）和（GB 36600—2018）中土壤筛选或管控的标准,环境承载力仍有一定缓冲容量;重金属元素间的相关性特征主要由地质背景因素控制,但也明显受到土地利用类型改变的影响。     

湿地土壤重金属污染特征、来源及风险评价研究进展

湿地土壤重金属污染是当前湿地科学领域内的热点问题。论文较系统地总结了湿地土壤重金属在时间和空间上的污染特征,分析了湿地土壤重金属主要污染来源,总结了湿地土壤重金属形态的主要影响因素,评述了当前湿地土壤重金属在生态风险和健康风险评价方面的进展和不足。总体上,湿地土壤重金属含量在不同时间尺度上变化差异明显,在水平和垂直空间上的分布特征受人类活动方式和时间、湿地自然生态环境等因素影响。工农业活动、交通活动、人类生活废物排放、湿地商业开发等是湿地重金属的主要污染源。湿地水陆环境变化、氧化还原条件、人类活动等因素对湿地土壤重金属形态影响日益显著。最后,提出未来一段时间内湿地土壤重金属应加强研究尺度、手段和风险评价体系的研究。     

土壤中重金属累积特征及生态风险评价——以乌拉特后旗有色金属冶炼企业集中区为例

在内蒙古乌拉特后旗有色金属冶炼企业集中区域内土壤中测定了7种重金属元素的含量,利用地统计学方法、地累积指数法及Hankanson指数法研究了土壤中重金属元素的空间变异特征及成因,综合评价了重金属环境风险。结果表明:研究区内重金属元素含量已经很大程度上受到了工业、农业生产活动的影响,结构性因素的影响已经不显著;重金属元素的地累积指数均值排列顺序为CdZnPbCuAsHgCr,100%的土壤样本表现出极强的Cd污染程度,7种重金属的潜在生态风险由强至弱依次为:CdCuPbAsZnHgCr,研究区土壤总体处于轻微风险程度;研究区重金属含量的累积成因各有不同,总体来说由区域的有色金属冶炼、城镇交通运输、燃煤和耕地区域内的污水灌溉及农业施肥等导致。     

衡水湖西湖区土壤重金属污染特征及退田还湖的生态风险初探

衡水湖西湖区作为衡水湖重要的生态系统服务供给区，在开展生态补水和退田还湖的过程中，现有西湖区大部分露滩在淹水后土壤中赋存的重金属释放会产生一定的生态风险。本文从土壤重金属赋存特征、生态风险评价及淹水释放通量风险估算等方面综合评估西湖区土壤生态安全。在调查区域内布设9断面46个样方，以0~60 cm土壤为研究对象，7种管控重金属作为研究要素。采用地累积指数法和潜在生态危害指数法分析西湖区重金属空间分布特征和生态风险等级，并通过室内柱样模拟的方法开展土壤淹水后重金属释放风险评估。西湖区土壤中Zn和Cd的平均含量显著高于河北省土壤背景值，其中重金属Cd累积特征比较明显，中度污染水平以上的区域占97.83%，各重金属含量在空间上呈现南北高中间低的分布规律，西湖区土壤总体处于低风险等级。7种重金属元素的生态风险贡献率依次为：Cd>As>Pb>Cu>Ni>Cr>Zn，其中37.71%的生态风险来自Cd的贡献，其次是As（18.81%）和Pb（4.94%）。淹水后土壤中重金属的释放特征随土地利用类型变化差异显著，其中菜地释放通量最高，果园次之，麦田最低，不同土地利用方式造成的有机质累积可能是土壤重金属释放通量差异的主要原因。此外，衡水湖周边主要以石灰性土壤为主（土壤表层浸出液pH≈9；Ca²⁺含量为1.135~1.143 mg/g），这些以碳酸盐结合态为主要赋存形式的重金属相对稳定，淹水之后，经跟踪监测发现各重金属水溶态浸出浓度均未超标。因此，西湖区退田还湖后整体的水生态安全风险为低风险。     

云南喀斯特地貌区土壤重金属污染风险评估及水稻叶面肥筛选

为探究云南水稻种植区土壤重金属含量与叶面肥种类对水稻中重金属迁移,以及对糙米质量安全的影响,本研究选取地质高背景区泸西县水稻种植区作为研究区,采用单因子污染指数法、内梅罗综合污染指数法、潜在生态风险指数法对研究区稻田土壤污染情况进行了评估,并以锰锌肥、硅硒肥两种不同成分叶面肥作为试验材料,通过转运系数等指标探究不同成分叶面肥在田间大规模应用中的效果。研究结果表明：研究区稻田土壤中As、Cd、Cr的平均值均超过云南省土壤重金属背景值且变异系数较大,主要以Cd污染最为严重。研究区土壤总体上处于轻度污染状态,As、Pb、Cr均处于轻微潜在生态危害,40%的Cd处于中等潜在生态危害,但综合潜在生态危害指数仍为轻微潜在生态危害。喷施叶面肥的处理较仅喷施清水的处理而言,茎叶-糙米间转运系数降低,糙米及茎叶中重金属含量显著降低,产量无显著差异。供试的锰锌肥的肥效较硅硒肥更为显著,适合在田间大规模种植使用。     

三江源区土壤重金属的累积特征及潜在生态风险评价--以青海省玉树县为例

为了解三江源代表性区域玉树县土壤重金属污染状况,评估土壤重金属潜在生态风险,以玉树县采集的121个土壤样本中的重金属含量数据为基础,采用地累积指数和潜在生态危害指数法对土壤重金属含量进行分析和潜在风险评价。结果表明：玉树县表层土壤重金属含量均超过青海省1990年背景值,其中As、Cd和Hg出现了较强的的富集现象,同时As、Cd超出国家土壤环境质量一级标准,表明三江源区土壤重金属环境自20世纪90年代以来部分元素出现了过度富集;来源分析表明,玉树县土壤重金属As、Pb、Zn和Cd主要与成土因素有关,Hg、Cu和Cr受人类活动影响较大,Mn来源于气候的影响;潜在生态风险评价表明：土壤中Cd和Hg的危害最大,尤其是Hg已出现了很强风险和极强风险,这些风险主要分布在国道214沿线人口聚集的城镇和地段,与人类活动有着密切的关系。在各子流域中,江曲流域土壤重金属属于强风险,其他区域均属于中等风险。总体而言,玉树县土壤重金属环境已发生了改变,今后应加强人口聚集区Hg源的控制,以保护其生态环境。     

沿海滩涂区土壤重金属含量分布及其有效态影响因素

为揭示沿海地区土壤重金属含量的空间分布特征及其与自然、人为因素的关联,以近年来围垦开发强度较大的江苏沿海某滩涂区为研究对象,采用经典统计与地统计相结合的方法研究了表层土壤主要重金属Pb、Cr、Cd、As全量与有效态含量状况及其空间分布,分析了沿海滩涂区土地利用方式对重金属含量的影响,探讨了重金属有效态含量与土壤理化性质的相关性。结果表明:目前研究区土壤环境质量状况良好,土壤Pb、Cr、Cd、As均呈累积趋势但基本都低于土壤环境质量一级标准值;土地利用方式不同程度地影响了Pb、Cr、Cd全量与有效态含量,As全量与有效态含量受土地利用方式影响较小;研究区土壤Pb、Cr、Cd全量与Pb、Cr有效态含量具有明显的趋势效应,且研究区土壤重金属全量与有效态含量的空间分布受大尺度的潮汐作用与小尺度的人为因素的共同控制;土壤Pb、Cr、Cd有效态含量与黏粒含量、阳离子交换量和p H显著负相关,与有机质呈显著正相关,土壤As有效态含量仅与土壤p H显著正相关。本研究为沿海滩涂区土壤重金属源头减量、活性钝化、污染消减与风险防范提供科学依据。     

工业型城乡交错区土壤重金属含量及其空间分异的特征-以无锡典型城乡交错区为例

Phosphorus （P） is necessary for growth and nitrogen fixation, and thus its deficiency is a major factor limiting legume production in most agricultural soils. The effect of phosphorus supply on nodule development and its role in soybeans （Glycine max L.） was studied in a nutrient solution. Plants were inoculated with Bradyrhizobium japonicum and grown for 35 days in a glasshouse at a day and night temperature of 25℃ and 15℃, respectively. Although increasing P supply increased the concentrations of P and N in the shoots and roots, the external P supply did not significantly affect the P concentration in the nodules, and the N fixed per unit nodule biomass decreased with increasing P supply. The nitrogen content in the shoots correlated well with the P content （r=0.92＊＊）. At an inoculation level of 10^2 cells mL^-1, the P supply did not affect the number of nodules; however, at inoculation levels of 10^3.5 and 10^5 cells mL^-1, increasing P supply increased both the number and size of nodules. Irrespective of the inoculation level, increasing P supply increased the nodule biomass relative to the biomass of the host plant. It is suggested that the P deficiency specifically inhibited the nodule development and thereby the total N2 fixation.     

拉林河流域土壤重金属污染特征及来源解析

该文选取拉林河流域表层土壤为研究对象,通过对土壤重金属的含量和空间分布分析、污染评价、以及潜在生态风险评价,了解土壤重金属的分布特征和污染现状,并利用正定矩阵因子分解法（PMF）探索土壤重金属污染的来源。结果表明,表层土壤中Cr、As、Pb、Cu、Zn、Ni、Mn、V的平均含量均低于背景值,Co和Se略微高于背景值,部分土壤样点Cd和Ni超过国家土壤环境质量标准的二级标准。研究区土壤污染的主要金属元素为Cd和Hg,地累积指数表明受到污染的样品比例分别达到45.1%和37.0%,其潜在生态危害指数平均值分别为49.83和70.29。根据PMF计算结果,拉林河流域表层土壤重金属累积主要受自然源、农药肥料源、工业排放源的影响。其中,自然本底对研究区土壤中重金属的影响最大,贡献率为38.0%,其次是农药和肥料施用,贡献率为32.6%,燃煤和工业排放源的贡献率稍低,为29.4%。     

Availability and Toxic Level of Cadmium,Lead and Nickel in Contaminated Soils

ABSTRACT

The entry of Cd, Pb and Ni into the environment is a cause of concern due to potential toxicity of these metals to plants, animals, and humans. The present study evaluated the availability of Cd, Pb, and Ni to plants through soils. We examined three soil types (Typic Quartzipsamment (TQ), Xantic Hapludox (XH) and Rhodic Hapludox (RH)) with addition four rates of heavy metals: Cd (0, 2, 4 and 12 mg), Pb (0, 45, 90 and 270 mg) and Ni (0, 20, 40, 120 mg) per kg soil with reference to the corresponding rates defined in soil investigation values of the Brazilian environmental legislation. The availability of Cd, Pb and Ni was higher in the TQ than in XH and RH, and the roots and shoots of corn plants grown in TQ yielded the highest concentrations of toxic metals. Soil extraction with diethylene-triaminepentaacetic acid (DTPA) effectively assessed the bioavailability of Cd and Pb, while soil extractions with Mehlich-1 and aqua regia effectivety evaluated the bioavailability of Ni. The levels at which Cd, Pb, and Ni became toxic for plants were determined via extractioned by Mehlich-1, DTPA, Mehlich-3, and aqua regia. Plant growth was shown to influence heavy metal toxicity, with higher growth rates lowering the toxic effect of the metal. Cd, Ni, and Pb exhibited higher availiability in soils with low clay concentrations and were more easily absorbed by plants in those soils.     

博斯腾湖湿地边缘带农田土壤重金属的污染风险评价

对新疆博斯腾湖湿地边缘带农田土壤中8种重金属元素(As、Cd、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb和Zn)地球化学特征进行分析。采用污染负荷指数(PLI)、潜在生态风险指数(RI)和生态风险预警指数(IER)对农田土壤重金属污染与环境风险进行评价。结果表明:(1)湿地边缘带农田土壤Pb和Zn呈现重度污染,As、Cd、Cr和Ni轻度污染,Cu轻微污染,Mn无污染。土壤As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn平均含量处于轻微风险水平。Cd是污染程度与生态风险等级最高的重金属元素;(2)湿地边缘带农田土壤PLI平均值为1.43,呈现轻度污染,RI平均值为20.62,呈现轻微生态风险状态,IER的平均值为–4.53,呈现无警态势。湿地边缘带PLI、RI与IER空间分布格局基本一致;(3)湿地边缘带农田土壤Pb与Zn来源主要受到人类活动的影响,Cr、Cu、Mn与Ni来源主要受到土壤地球化学作用的控制,As与Cd受自然因素和人为因素共同影响。     

Effects of bacteria on metal bioavailability,speciation, and mobility in different metal mine soils: a column study

Purpose  

Successful phytoremediation depends mainly on the bioavailability of heavy metals in the soil. Recently, soil microbes possess several mechanisms that are able to change metal bioavailability in the soil, which provides a new strategy for investigating biogeochemical cycling of metals in contaminated soils. Three metal mines soils with elevated concentrations of Cd, Pb, and Zn from China were applied in this column study to (1) evaluate the effects of metal tolerant bacterial inoculation (Burkholderia cepacia, accession number: AB051408) on metal release, (2) monitor the migration of metals in the rhizospheric horizon (0–20 cm), and (3) investigate metal speciation and sequential fractions in soil.     

三峡库区典型农业区土壤重金属污染特征及风险评价

为了解三峡库区农业区土壤重金属污染现状及环境风险水平,该文以重庆市8个典型农业区县(铜梁、云阳、万州、丰都、城口、垫江、南川和江津)土壤为研究对象,共采集表层(0~20 cm)土壤样品160个,依照《土壤环境监测技术规范(HJ/T 166-2004)》和《土壤环境质量标准GB 15618-1995》分析了土壤样品中8种重金属(As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn)的含量,比较了不同区县8种重金属污染现状及差异,应用地积累指数法和潜在生态风险指数法探讨了研究区土壤重金属的累积特征及潜在生态风险等级。结果表明:该研究区农业土壤8种重金属含量平均值均未超过《土壤环境质量标准GB 15618-1995》二级标准,与土壤背景值相比,Cd、Cr、Cu、Hg和Zn均具有极显著差异(P0.01),As、Ni和Pb差异不显著,8个区县Cr均表现出极显著差异(P0.01),城口区多种重金属均表现出极显著差异(P0.01),8种重金属地累积指数平均值均小于0,研究区土壤受重金属污染水平为未污染等级,单个重金属潜在生态风险顺序为HgCdAsHgCuNiCrZn,Hg元素潜在生态风险指数平均值为43.840,属中等生态风险等级,其余元素生态风险指数值均小于40,属于低生态风险等级,8种重金属综合潜在生态风险指数平均值为108135,为低生态风险等级。综合研究结果表明:三峡库区典型农业区土壤Cd、Cr、Cu、Hg和Zn具有一定程度的累积,且表现为多种重金属复合累积现象,Cr累积具有普遍性,Hg是影响三峡库区农业土壤综合潜在生态风险的主要元素,但研究区土壤重金属总体处于低生态风险水平。     

南京栖霞重金属污染区植物富集重金属效应及其根际微生物特性分析

以南京栖霞重金属污染区5种植物及其根际土壤为研究对象,对植物富集重金属特征以及重金属含量与根际土壤细菌数量、土壤酶活性等的相关性进行了调查分析。结果发现,植物根际重金属污染物以Zn和Cd为主;重金属污染地区的植物有较强的吸收重金属能力,龙葵和茼草具备了超积累植物的基本特征;植物根际细菌和Pb抗性细菌的数量达到了107CFU g-1土;根际土壤酶活性未受到重金属的毒害或受到的毒害很小;植物体中重金属含量与土壤重金属含量及其存在状态、土壤酶、土壤重金属抗性细菌有显著的正相关性。根际土壤细菌尤其是具有重金属抗性的活性细菌可能会促进土壤重金属的活化,由此促进植物体对重金属的吸收和转运。     

山东省沂源县土壤重金属来源分布及风险评价

为建设高标准农田及保证食品安全,对土壤重金属污染状况进行精确评估极为关键。选取山东省山地丘陵区典型区域—沂源县为研究区,系统采集427个表层土壤样品(0~20 cm),测定了As、Cd、Co、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb、Hg和Zn共10种重金属含量;采用多元统计分析和地统计分析方法,揭示了土壤重金属的主要来源;进一步分析得出研究区重金属的空间分布以及与成土母质、工业排放和农业生产污染之间的关系。研究表明:1)沂源县表层土壤中10种重金属元素的平均含量值均高于土壤背景值但未超过国家二级土壤元素限定值,存在一定程度的重金属富集。2)经主成分分析和单因素方差分析后将研究区重金属的来源主要分为3类:As、Co、Cu和Mn主要来源于成土母质,属自然源因子;Hg、Cd、Zn和Pb受到母质和工农业污染双重控制,属于混合来源;Cr和Ni主要是成土母质影响下的自然来源。3)自然来源重金属含量的高值区主要与石灰岩成土母质类型分布相一致,Hg、Cd、Zn和Pb元素含量的高值区与工业区分布基本一致。4)通过潜在生态风险评价,沂源县表层土壤目前处于中度潜在生态风险等级,其中Hg和Cd潜在生态风险最强,达到中度生态危害,其他元素具有轻微的潜在生态危害。研究中通过多元统计-地统计模拟分析法有效的揭示了土壤重金属污染源汇特征,可作为评估该区土壤污染现状和对土壤重金属污染进行风险评价的重要依据。