基于时空克里格的土壤重金属时空建模与预测

土壤重金属或其他生态环境属性在时间和空间上均存在连续性和变异性,而目前的研究忽略了它们在时间维的变异。为了在预测时使用多时期采样数据,该文提出使用时空克里格方法对土壤重金属进行时空建模及预测,着重介绍了经验半方差值的计算、理论变异模型的形式及参数拟合、时空克里格估值算法、估值方差和精度随邻近点数量的变化及时空克里格制图。以武汉市青山区土壤重金属为例介绍了时空克里格建模及预测的流程。结果表明,时空克里格方法能够很好地描述土壤重金属在空间、时间和时空上3个部分的变异特征,能够利用其他时期的数据对预测时间点的属性进行插值,而多时期的属性空间分布图能够很好地反映土壤重金属的分布变化规律。该研究可为资源环境生态时空建模及预测研究提供参考。     

西安城市居民区土壤重金属健康风险评价

城市化过程中各种人类活动的废弃物进入土壤生态系统后经由多种方式对城市居民健康产生威胁,城市居民区作为人类密集活动的场所,土壤重金属污染的健康风险更为值得关注。通过实验数据的分析可知西安市居民区土壤中Pb、Cu、As的污染相对较重而Ba、Co、Cr、Ni、Zn的污染相对较轻,这八种元素产生的健康风险均在可接受范围之内,但对成人与儿童的风险大小具有一定差异。多元统计分析与基于ARCGIS的地统计分析的结果表明Ba-Co-Zn的累积主要与交通、工业、居民区内部活动有关,其空间分布表现为西部高东部低的特征;Cu-Pb的累积主要受交通活动和垃圾堆放等活动影响,空间分布上在城市中心偏北存在两个极值中心;As-Ni累积主要受成土母质影响,叠加有轻微的化石燃料燃烧等人类活动,城市中心为其高值区;Cr的累积主要与交通活动相关,空间分布特征表现为西部低而东部、北部高。     

长春市城区土壤重金属健康风险评价

为评价长春市城区表层土壤重金属人体健康风险,采集了352件表层土壤样品,测定了Cu、Pb、Zn、Cr、As、Hg和Cd含量。统计分析、环境背景值法和地质累积指数法分析表明所监测的7种重金属元素均为健康风险因子。采用《污染场地风险评估技术导则》推荐健康风险模型对表层土壤进行了健康风险评价,结果表明:除Cd外,各元素经口摄入暴露是人体城市表层土壤重金属暴露的最主要途径,Cd主要通过吸入和经口摄入两种方式暴露;从各元素的总非致癌危害指数(HIn)来看,As的非致癌健康风险最高,其次依次为Cr、Pb、Cu、Hg、Cd和Zn;叠加后的总非致癌风险指数平均值为1.13,表明研究区表层土壤金属污染已对城市居民构成了潜在健康风险,As对总风险的贡献最大。叠加后的总致癌风险指数(CRT)平均值为6.25×10-5,处于安全值范围内,不会对当地居民的健康构成较大风险,但应加强防范,As污染是主要风险因子。     

西安市不同功能区土壤重金属含量及生态健康风险评价

在西安市三环内采集62个表层土壤样品,涵盖了工业区、交通区、商业交通混合区、住宅区、文教区和公园。利用PW2403型X-Ray荧光光谱仪分析了土壤中As、Co、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb和Zn的含量。采用修正的潜在生态风险指数评价了土壤中重金属的潜在生态风险。应用美国环境保护部(US EPA)健康风险评价模型评估了人群暴露土壤重金属的健康风险。结果表明,土壤中As、Co、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb和Zn的平均含量分别为12.15、24.96、69.74、32.52、662.59、30.67、37.11和101.73 mg kg~(-1),高于陕西省土壤元素背景值,特别是Co、Pb、Cu和Zn。土壤中Pb、Cu、Ni、Cr、Zn和Mn的生态风险较轻,As和Co生态风险为中等水平。重金属总的生态风险属于中等水平,不同功能区土壤重金属的生态风险有一定差异。人群暴露土壤重金属的主要途径是手-口直接摄入和皮肤吸收,且儿童的暴露剂量高于成人。儿童和成人暴露土壤重金属均不会产生明显非致癌风险。人群暴露土壤中As、Cr和Ni的致癌风险在人们可接受的范围10~(-6)~10~(-4),但高于下限值10-6。不同功能区人群暴露土壤重金属非致癌风险和致癌风险存在一定的差异。     

土壤重金属地质高背景成因、风险与管控研究进展

土壤重金属地质高背景是近年来学术界研究的热点之一，涉及地质学、地球化学、土壤学、环境科学等学科。采用文献计量方法分析了土壤重金属地质高背景领域的研究进展与近期热点，介绍了全球和中国土壤重金属地质高背景分布特征、成因与类型，梳理了高背景区土壤重金属的环境风险及管控措施，以期为土壤重金属地质高背景成因机制与风险管控提供理论与技术参考。建议关注高背景区土壤重金属背景值调查、富集特征与形成机制、潜在活化与迁移，开展地质高背景区土壤风险评估、环境基准研究与管控技术研发。     

齐齐哈尔市主城区城市绿地土壤重金属来源解析与健康风险评价

为了解齐齐哈尔市建城区城市绿地土壤重金属来源与健康风险,在生产绿地、居住绿地、公园绿地、工业绿地、附属绿地、防护绿地、道路绿地内采集表层0～20 cm土壤样品,测定重金属含量,并用单因子指数法表征污染水平。应用美国环境保护部(US EPA)健康风险评价模型评估人群暴露土壤重金属的健康风险,以期为城市绿地系统规划和开敞空间规划提供有益的指导。结果表明:各绿地土壤中均有重金属元素含量超过黑龙江省土壤背景值,其中Cu、Zn、Pb、Cr、As表现更为突出;Cr在生产绿地、居住绿地、公园绿地、防护绿地及道路绿地土壤中最高,Hg最低,而工业绿地和附属绿地土壤中Zn最高,Hg最低;单向污染评价显示,居住绿地中的As、公园绿地中的As和Cr、防护绿地中Hg的单因子污染指数大于1,已产生污染。Cu、Pb、Cr、Zn含量高值点主要出现在公园绿地,该绿地土壤中Cu、Pb、Cr、Zn的累积可能受到居民生活和交通活动的多重影响;As含量的高值点主要分布在工业绿地土壤中,源于市区内的工业性企业在各个生产环节产生的污染物和煤炭燃烧的排放富集于土壤。Hg含量的高值点出现在防护绿地中,略超出黑龙江省土壤背景值,需要关注。城市绿地土壤中重金属对成人不存在非致癌健康风险;而居住绿地、公园绿地的土壤中As、Cr和生产绿地土壤中的Cr对儿童存有潜在的非致癌健康风险,需要引起注意。城市绿地土壤中,As、Cr呼吸对成人和儿童的致癌风险指数(CR)平均值均大于US EPA推荐的土壤治理标准(10^-6),但未超过有关专家所建议的土壤治理标准(10^-6～10^-4),其致癌风险已达到了较高的水平,应引起重视;不同绿地类型内人群暴露土壤重金属的非致癌风险和致癌风险存在一定的差异,进行城市绿地系统规划时要科学制定绿地空间布局,降低对人类健康的风险。     

云南会泽铅锌冶炼厂周边土壤重金属污染特征及健康风险评价

为进一步探讨云南会泽铅锌冶炼厂历史遗留的环境问题,掌握新址所在区域土壤环境质量状况,以会泽铅锌冶炼厂新、旧场址周边土壤作为研究对象,随机布设14个采样点,采集42个土壤样品,采用电感耦合等离子体发射光谱仪和原子荧光光谱仪测定土壤样品中的Cr、Cu、Mn、Ni、Pb、Zn、Cd、As、Hg。采用综合污染指数法、地积累指数法、潜在生态危害指数法和健康风险评价方法对土壤中重金属污染特征及其健康风险进行评价。结果表明,云南会泽铅锌冶炼厂周边土壤中Cr、Cu、Mn、Ni、Pb、Zn、Cd、As和Hg的平均含量水平分别为92.25、226.81、1 567.45、65.16、394.66、1 451.63、11.16、43.81、0.47 mg·kg-1,除Cr、Hg外,其他重金属含量均超过《国家土壤环境质量标准》二级标准值,其中Cd的最高超标倍数为274倍。地积累指数评价结果表明,该区域土壤中Cd污染最为严重,处于偏重-极重污染范畴;潜在生态危害综合指数评价结果显示:该区域重金属污染处于强-很强的生态风险程度;健康风险评价结果表明:旧场址周边土壤中Pb、Cd对儿童均具有显著的潜在健康风险。     

滦河流域不同时空水环境重金属污染健康风险评价

通过现场采样及室内分析方法,对滦河干流和主要支流的水体中As、Cd、Pb、Hg和Cu的浓度进行了调查研究,并应用美国环保局推荐的健康风险评价模型对其所引起的健康风险作了初步评价。结果表明,重金属的平均浓度范围分别为As：0.340-2.753 μg·L^-1,Cd：1.120-4.474 μg·L^-1,Pb：11.610-19.088 μg·L^-1,Hg：0.036-0.239 μg·L^-1和Cu：1.058-5.807 μg·L^-1。致癌物As和Cd对人体健康危害的个人年均风险均未超过国际辐射防护委员会（ICRP）推荐的最大可接受风险水平（5×10^-5·a^-1）,其中As大于Cd,最大在三道河子为1.85×10^-5·a^-1。非致癌物的个人年均风险为Pb〉Hg〉Cu,三者风险水平在10^-9-10^-10之间,均低于ICRP标准4-5个数量级。化学致癌物对人体健康危害的个人年均风险远远超过非致癌物的年风险。不同年代的As个人年均风险变化分析结果表明,1985年到1990年,乌龙矶和潘家口大黑汀水库区域出现了异常升高,在燕子峪最大达到2.80×10^-4·a^-1,其他断面均呈现逐年降低趋势,到2008年已全部低于ICRP标准。     

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。     

哈尔滨市城市土壤重金属生态风险评价

研究哈尔滨城市土壤中Cd、Pb、Cr、Cu和Zn含量与分布特征,采用Hakanson潜在生态危害指数法对土壤重金属污染环境质量和潜在生态风险进行评价.结果表明:哈尔滨城市土壤5种重金属含量与松辽平原土壤背景值相比有较大积累,污染源的空间差异性引起不同功能区土壤重金属含量不同.土壤表层5种重金属污染程度:工业区>交通区>郊区耕地区>植物园区,潜在生态风险系数在工业区和交通区为中度危害,在郊区耕地区和植物园区为低度危害.最后,对土壤重金属污染来源进行综合分析,提出相应的管理防治对策.     

沈抚灌区土壤重金属污染健康风险初步评价

采用现场采样及室内测试方法对沈抚灌区农田土壤中Cu、Hg、Ni和Cd等重金属的含量进行了测定分析,利用污染指数法对灌区土壤环境质量进行了评价,并应用美国环保局推荐的健康风险评价模型对灌区土壤重金属通过土壤摄食途径所引起的健康风险作了初步评价。结果表明,灌区土壤中重金属的平均浓度范围分别为Cu：22．1～40．8mg·kg^-1,Hg：0．036-0．310mg·kg^-1,Ni：29．8～44．4mg·kg^-1,Cd：0．145～0．956mg·kg^-1。4种重金属浓度平均值大小为Ni〉Cu〉Cd〉Hg;土壤中Cu、Hg、Ni和Cd所引起的成人和儿童的平均个人风险均低于可接受水平10^-6,且在这两类调查人群中,健康风险大小顺序均为Cd〉Ni〉Hg〉Cu;儿童比成人更易受到土壤重金属的影响,致癌风险是成年的3倍;灌区土壤环境质量环境评价结果显示,灌区土壤重金属污染处于轻微水平。     

焦化厂周边土壤重金属分布特征及生态风险评价

为研究某焦化厂周边土壤中重金属(Pb,Cd,Zn,Cu,Cr和Mn)的生态风险,对焦化厂东、西、南和北方向上的500,1000和3000 m处表层土壤进行了采样。采用单因子质量指数法、地累积指数法以及潜在生态危害指数法对各样点土样中重金属的生态风险进行了评价。结果表明,所有采样点中Cd含量是土壤环境质量标准(GB15618-1995)Ⅱ级标准中Cd标准值的2.1~7.2倍,其他重金属含量均未超过其标准值,各重金属元素含量均在1000 m处达到最大值;研究区域土壤中各种重金属元素的污染程度由强至弱依次为:Cd >Cr >Cu≈Zn>Pb≈Mn,潜在生态危害由强至弱依次为:Cd >>Pb >Cu >Cr >Zn >Mn,北部 >西部 >东北 >南部;焦化厂周边土壤整体存在严重的潜在生态风险,特别是焦化厂北面土壤中重金属的潜在生态风险为极严重,其中Cd在土壤中存在严重的累积效应,是造成潜在生态风险的主导因子。     

苏南某冶炼厂周边农田土壤重金属分布及风险评价

选择江苏南部冶炼厂周边污染的水稻田,采集耕层0～15cm的土壤,分析土壤中重金属Cd、Pb、Hg、As、Zn、Cu的污染程度及其空间变异特征。结果表明,土壤Cd、Pb、Cu、Zn、Hg的全量随着距污染源距离的增加而减少,呈现由东北向西南扩散的趋势,As则是由西北向东南扩散。6种重金属中Cd、Hg的污染范围相对较大,Zn的污染范围最小。DTPA浸提的6种重金属有效态含量都是距污染源距离越远而越少。采用内梅罗综合污染指数法对土壤中的重金属进行风险评价,土壤重金属的综合污染指数为39.27,污染程度已超过5级,为重度污染,其中Cd、Hg污染最为严重,含量范围分别为3.98～44.58mg·kg-1、0.36～2.01mg·kg-1,As为中度污染,Pb、Cu、Zn则为轻度污染,说明研究区域农产品安全生产存在很大的风险。     

酸雨地区蔬菜对重金属的吸收及重金属健康风险基准的估算

通过盆栽实验,以小白菜(上海青)、大白菜和萝卜为指示作物,研究了酸雨作用下Cu,Zn,Pb,Cd,Cr和Ni复合污染物在土壤-作物系统中的吸收与富集情况。结果表明,酸雨-重金属复合污染处理使Cu,Pb,Cr和Ni在蔬菜中积累量明显高于对照处理;Zn和Cd一般只有在复合污染处理中外源Zn或Cd含量较高时才明显高于对照处理。与对照相比,酸雨-重金属复合污染处理使Pb和Ni的富集系数增大,Cu的富集系数多数情况下增大,Cd的富集系数多数情况下减小,Zn和Cr富集系数的变化在不同蔬菜之间存在较明显的差异;重金属在不同蔬菜中的富集系数一般表现为萝卜>上海青>大白菜,蔬菜中不同重金属富集系数一般表现为Zn>Cd>Ni>Cu>Pb>Cr。酸雨-重金属复合污染条件下蔬菜中重金属积累量与其在土壤中总量之间的相关性均达到显著或极显著水平。以大宗蔬菜上海青、大白菜和萝卜为指示作物对酸雨地区蔬菜地中重金属的健康风险基准进行了估算,这对开展酸雨地区土壤重金属环境容量评价、重金属污染修复目标及地方性土壤环境质量标准的制订提供了参考依据。     

我国金银花主产区花和土壤重金属污染特征及风险评价

为了解我国金银花主产区花和土壤重金属污染情况以及暴露风险,本试验对我国三大主产区(山东平邑、河南封丘、河北巨鹿)的金银花和土壤进行取样调查,测定了金银花和土壤中Pb、Cr、Ni、Cu、Zn、As、Hg、Cd、Mn 元素含量,分析了这9种元素在金银花及其生长土壤中的分布和相关性,并对土壤重金属的污染情况进行了地质累计指数、潜在生态风险和健康风险评价。结果表明,土壤中Cd和Cu元素的含量大多高于当地土壤背景值,而其他元素的含量大多低于当地土壤背景值;各元素含量均未超出农用地土壤污染风险管制值。金银花对土壤中不同元素的富集能力不同,不同产地金银花对相同元素的富集能力也存在差异。金银花对土壤中各元素富集系数的趋势为As相似文献   

芜湖市三山区蔬菜中重金属富集特征及健康风险评价

通过采集蔬菜和对应土壤样品进行室内分析测试,研究了芜湖市三山区蔬菜和土壤中重金属的含量分布、富集特征及其经食入途径对人体的健康风险评估。结果表明,与食品中污染物限量值相比较,蔬菜中As、Zn、Cu、Pb和Cr含量均未超标。不同品种蔬菜中重金属含量不同,花菜和青菜中As、Zn、Pb、Cr、Fe、Ni、Co和Mn的含量相对于其他蔬菜中的同种重金属含量要高。除Cu、Cr外,其他重金属在根茎类蔬菜中的含量最低,除Pb外,其他重金属在花果类中的含量最高。各元素平均富集系数大小为：Zn〉Cu〉Mn〉Cr〉Ni〉Pb〉As〉Co〉Fe。叶菜类对As、Pb的富集系数最大,花果类对其他重金属的富集明显。三山区蔬菜对重金属的富集系数总体偏低,主要是受土壤pH值偏高、周围良好的大气环境质量的影响。三山区蔬菜中重金属所致的健康风险主要来自化学致癌物Cr,而花果类蔬菜中Cr含量最高,因此该区应加强土壤Cr的防治,居民应减少花果类蔬菜的种植和摄入,保障其饮食安全。     

蚯蚓对土壤中重金属的富集作用研究

通过向供试土壤中添加CuSO4、ZnSO4、Pb（Ac）2、HgCl2以模拟受污土壤,研究接种于其中的微小双胸蚯蚓对重金属的富集作用。以不加重金属盐类为对照,分别研究了不同培养时间和不同重金属浓度对富集量的影响。结果表明,蚯蚓对各种重金属的富集量随着培养时间的增加而变化,且对不同重金属最大富集量的出现时间也不相同。在第2周时蚯蚓对Cu、Pb富集量达到最大,而对Zn的富集量在第4周时达到最大。与Cu、Zn、Pb的富集量相比,蚯蚓对Hg没有明显的富集作用,且对Hg的最大富集量时间不明显。在其耐受浓度范围内,蚯蚓对重金属的富集量随着重金属浓度的增加而增加,且蚯蚓对重金属的吸收顺序为：Zn〉Cu〉Pb〉Hg,说明了微小双胸蚯蚓对Cu、Zn、Pb、Hg4种元素有一定的忍耐和富集能力,但其对重金属的忍耐和富集能力是有选择性的,说明不同重金属表现出的毒性是不一样的。研究结果初步推断,影响蚯蚓对重金属富集作用的主要原因可能是体内酶的作用,不同重金属可以从多方面干扰了动物机体内的生理生化功能。     

基于地积累指数法和潜在生态风险指数法评价广西某蔗田土壤重金属污染

采用地积累指数法和潜在生态风险指数法对广西某蔗田土壤中重金属污染进行评价。结果表明:4种重金属元素的地积累指数污染程度由强到弱依次为:CdZnPbCu,潜在生态危害指数污染程度由强到弱依次为:CdPbCuZn,其中Zn的影响程度发生了变化。2种评价方法的结果存在差异,蔗田土壤的地积累指数污染程度处于无污染情况,而潜在生态危害指数污染程度处于低度危害程度。潜在生态危害指数考虑外源重金属的富集程度和不同重金属的生物毒性的影响,使其评价结果更准确。     

城市土壤重金属有机酸淋溶特征与动力学机制

以典型工业城陕西省铜川市土壤为研究对象,采用BCR(欧共体标准物质局)连续形态分级法和Hakanson潜在风险指数法分别研究了人类活动性元素Pb,Cu,Cr,Zn的形态分布特征、环境迁移与生态风险;利用振荡浸提动力学试验(25℃平衡振荡24h)探讨了人工合成低氨基多羧酸(APCAs)乙二胺四乙酸(EDTA)、二乙烯三胺五乙酸(DTPA)和低分子有机酸(LMWOAs)抗坏血酸(Vc)对重金属Pb,Cu,Cr,Zn的淋溶解吸特征与动力学机制。结果表明,铜川市工业区土壤重金属污染程度严重,总体潜在生态风险程度较强;重金属Zn和Cu的环境迁移趋势较大。淋溶动力学试验表明,不同类型有机酸对土壤Pb,Cr,Cu和Zn的淋溶解吸具有相似的动力学过程,但淋溶速率和解吸量随有机酸的不同各异。重金属Pb,Cr,Cu和Zn各形态量之和与有机酸EDTA和DTPA淋溶解吸量呈指数关系,而与低分子有机酸Vc淋溶解吸量成线性关系。从而进一步表明低分子有机酸Vc与氨基多羧酸类有机酸EDTA和DTPA对土壤重金属Pb,Cr,Cu,Zn淋溶解吸机制不同。     

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。