广西典型岩溶地区重金属在土壤-农作物系统中累积特征及其影响因素

为了揭示碳酸盐岩区土重金属高背景值区土壤-农作物系统中重金属的迁移和累积特征,选择广西典型碳酸盐岩高背景值区,系统采集了大宗农作物及其配套耕层土145组,分析了耕层土壤和农作物中As、Cd、Cr、Pb、Hg、Cu、Ni、Zn的含量,并通过统计分析、计算生物富集因子及相关分析等方法,开展重金属元素在典型岩溶区土壤-农作物中累积特征及其影响因素研究.结果表明,研究区耕层土壤重金属含量显著高于广西和全国表层土壤平均值,其中,Cd、Zn含量是广西表层土壤平均值的1.3倍和4.9倍,是全国表层土壤平均值的1.5倍和7.3倍.依据GB 15618—2018和GB 2762-2017,耕层土壤中As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn的点位超标率分别为43.45%、88.97%、14.48%、8.28%、4.14%、9.66%、6.90%、33.79%,水稻中仅有Cd和Hg超标,超标率分别为6%和2%,分析显示耕层土壤中重金属含量与农作物籽实中重金属含量无对应关系.不同土壤-农作物系统中,Zn元素迁移能力最强,Cr元素迁移能力最弱;晚稻对Cd、Hg、As、Cr,玉米对Zn的吸收富集能力强;重金属元素在水稻和玉米中的生物富集因子普遍较低,明显低于非碳酸盐岩区农田土壤.相关分析显示,土壤pH、有机质、Fe₂O₃和Al₂O₃与重金属元素生物富集因子呈显著负相关,土壤中Se元素能够有效抑制农作物对重金属元素的吸收;随着土壤中碳酸盐含量增加,重金属从土壤向水稻的迁移受到抑制,但对玉米对重金属的吸收无显著影响.     

黔西北山区耕地重金属健康风险评价及环境基准

以贵州省西北某典型喀斯特山区耕地为研究区,通过对137组土壤-农作物协同样品中重金属（Cd、 Hg、 As、 Pb和Cr）含量进行检测,系统评价了区域土壤和农作物中重金属健康暴露风险,并基于物种敏感分布模型（SSD）反推区域耕地土壤环境风险基准值.结果表明：研究区玉米和水稻土壤均受到不同程度重金属（Cd、 Hg、 As、 Pb和Cr）污染,其中Cd为首要污染物,超标率在87%～445%之间,且玉米地>水稻田;与土壤重金属高污染水平相反,仅有3.51%和13.04%的玉米籽粒和稻米中Cd含量超过国家食品安全限量标准,重金属Cd累积能力为水稻>玉米.健康风险评价结果显示,重金属对研究区成人和儿童的致癌/非致癌风险均处于较低水平,稻米摄入的致癌风险略高于玉米,儿童的健康风险值均高于成人.研究区土壤环境基准值是基于保护95%（HC₅）和5%(HC₉₅)的作物品种安全所得的土壤风险值,玉米土壤Cd、 As、 Pb和Cr的HC₅值分别为0.67、 771.99、 40.85和609.88 mg·kg^-1     

皖江经济带耕地重金属健康风险评价及环境基准

以皖江经济带耕地为研究区对象,采集了水稻和小麦及其根系土样品338组,测定了5种重金属含量(As、 Cd、 Cr、 Hg和Pb),采用地累积指数法和综合污染指数法评价了土壤-农作物污染特征,进行摄入农作物重金属对人体健康风险进行评估,并基于物种敏感分布模型(SSD)反演了区域耕地土壤环境基准值.结果表明,研究区水稻和小麦土壤受到不同程度重金属(As、 Cd、 Cr、 Hg和Pb)污染,其中Cd为水稻首要污染因子,超标率在13.33%,Cr为小麦的主要超标因子,超标率达11.32%;地累积指数显示水稻Cd污染比例达80.7%,小麦Cd污染率为35.85%.与土壤重金属高污染水平相反,仅有17.19%和7.55%的水稻和小麦中Cd超过国家食品安全限量标准,重金属Cd的累积能力为水稻>小麦.健康风险评价表明重金属对研究区成人和儿童具有较高的非致癌风险和不可接受的致癌风险,水稻摄入的致癌风险高于小麦,儿童的健康风险均高于成人.SSD反演得出研究区水稻田土壤的As、 Cd、 Cr、 Hg和Pb基准值HC₅为6.24、 0.13、 258.27、 0.12和53.61m...     

老工业城市土壤-作物系统重金属的迁移累积及风险协同评价

为查明老工业城市土壤-作物系统的重金属环境地球化学特征,测试和分析石嘴山市水稻、小麦和玉米籽实及其根系土重金属含量和形态,利用统计学方法、风险评价编码法(RAC)、生物富集系数法(BCF)、土壤和农产品综合质量影响指数法(IICQ)及ArcGIS空间插值法开展土壤-作物系统重金属的迁移累积特征剖析及风险协同评价.结果表明,根系土中重金属ω(As)、ω(Cd)、ω(Cr)、ω(Cu)、ω(Hg)、ω(Ni)、ω(Pb)和ω(Zn)均值分别为12.56、 0.19、 63.48、 23.52、 0.038、 28.86、 21.68和69.47mg·kg^-1,与宁夏土壤背景值相比呈一定程度的累积,其中以Cd和Hg累积效应最为显著,但均低于农用地土壤污染风险筛选值;配套作物中上述8种重金属含量均值分别为0.014 9、 0.011 2、 0.075、 6.7、 0.001 5、 0.67、 0.042 7和20.48mg·kg^-1,与食品中污染物限量相比,作物中As、 Pb和Cr点位超标率分别为4%、 3%和1%,其余元素均未超标;相比水稻和小麦,...     

石家庄市栾城区农田土壤重金属分布特征及作物风险评价

为探讨栾城区内农田土壤重金属的分布特征,对表层土壤As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn这8种重金属污染特征、空间分布和污染风险进行分析,并使用PMF模型进行污染源解析,探讨栾城区土壤管控方案.进一步检测作物中重金属含量,利用概率风险评价方法评价研究区农产品的非致癌健康风险,为栾城区内农田土壤重金属污染治理与防控提供理论基础.结果表明,表层土壤ω（Cd）、ω（Cr）、ω（Cu）、ω（Pb）和ω（Zn）分别为0.06~1.08、22.14~473.47、12.83~150.74、10.75~577.72和62.23~652.78 mg·kg^-1,点位超标率分别为1.83%、1.22%、0.61%、0.61%和1.22%.此外,部分区域土壤中的重金属有向作物中转移并积累的现象,小麦籽粒Cd和Pb含量超标率分别为2.13%和5.32%,玉米籽粒Cd含量超标率为1.20%.健康风险评价结果表明,栾城区玉米的复合非致癌健康风险（TTHQ）小于1,对人体没有明显的负面影响,食用研究区小麦的复合非致癌风险（TTHQ>1）,对人体产生负面影响的可能性较大.土壤中重金属的空间分布受工业区涉污企业分布的影响,8种重金属含量较高的区域均主要分布在工业企业较集中的中部、西部和南部.总体而言,研究区大部分表层耕地土壤未受到明显的重金属污染,存在中等强度（2级）的生态危害.Cd为无-中度污染（1级）,Cd和Hg存在中等强度潜在生态风险（2级）,其余重金属均为无污染,低潜在生态风险（1级）.根据PMF污染源解析结果和实地调查推测,土壤重金属主要来自土壤母质（52.05%）,历史污灌和工业生产的人为污染源（32.98%）和大气沉降（14.97%）.综上所述,研究区北部和东部土壤重金属含量较低,应划分为优先保护类,研究区西部、中部和南部部分点位重金属含量超标,其来源主要为化工、涂料、机械装备等企业,应划分为安全利用类,严控污染物的输入,采用农艺调控等措施,减少重金属向农作物的转移,降低食品安全健康风险.本研究将有助于栾城区土壤的分级治理和污染管控.     

矿区周边农田土壤重金属分布特征及污染评价

为探索潼关矿区周边农田土壤重金属的空间分布及其生态风险,于2020年9月采集了潼关矿区周边的地表土壤样本,分析了样本中Pb、Cu、Cd、Hg、Cr、Ni、Zn和As这8种重金属元素的含量和分布特征,利用内梅罗综合污染指数和潜在生态风险指数评价了土壤污染程度.结果表明,该地区8种重金属元素的含量均超标,超标率分别为97....     

陕西潼关农田土壤及农作物重金属污染及潜在风险

对矿业活动频繁的陕西潼关农田土壤和主要农作物小麦和玉米中的Hg、Cd、Pb、Cu、Zn和As元素的污染现状进行了调查.结果表明,潼关农田土壤主要受到Hg、Cd、Pb的污染,超标率分别为89.8%,57.1%和12.2%,研究区83.6%的土壤已经受到了不同程度的重金属污染.小麦和玉米样品的调查表明,Hg、Cd、Pb是研究区农作物最主要的污染物,小麦和玉米中3种重金属的超标率分别为39.1%和44.4%,39.1%和33.3%,47.8%和33.3%.从潜在生态危害指数可以看出,样品具有轻微、中等、强和很强生态危害的比例分别为44.9%、38.8%、12.2%和4.1%,具有轻微的生态危害的农田土壤主要分布在研究区西北部和东部;具有中等的生态危害的农田土壤主要分布在研究区中部和南部;具有强生态危害和很强生态危害的农田土壤分布在南部.小麦和玉米中重金属含量与土壤中重金属含量的相关性分析表明,小麦和玉米中Hg的含量与土壤中Hg的含量显著相关.研究表明,加紧对陕西潼关重金属污染农田的治理刻不容缓.     

中国粮食主产区耕地土壤重金属时空变化与污染源分析

土壤重金属污染威胁着农田生态系统安全和人类健康.基于2000年以来中国五大粮食主产区3 006个耕地样点的土壤重金属实测数据和20世纪80年代的土壤重金属历史数据,采用单因子指数法评估了粮食主产区耕地土壤重金属的污染现状和变化趋势,并基于地累积指数,结合区位环境污染探讨了其污染来源.结果表明,中国粮食主产区耕地土壤重金属点位超标率为21.49%,整体以轻度污染为主,其中轻度、中度和重度污染比重分别13.97%、2.50%和5.02%.四川盆地、长江中游及江淮地区、黄淮海平原、松嫩平原和三江平原的耕地点位超标率分别为43.55%、30.64%、12.22%、9.35%和1.67%,南方耕地污染重于北方.主要污染物为Cd、Ni、Cu、Zn、Hg,超标率分别为17.39%、8.41%、4.04%、2.84%、2.56%.自20世纪80年代以来,耕地土壤重金属含量呈增加趋势,整体上点位超标率增加了14.91%,其中Cd、Ni、Cu、Zn和Hg的污染比重分别增加了16.07%、4.56%、3.68%、2.24%和1.96%.除三江平原外,其他4个粮食主产区耕地土壤重金属点位超标比重增加趋势显著,且南方地区的Cd、Ni和Cu重金属超标比重变化量高于北方,而Hg和Cr增速低于北方.Cd、Hg以人为污染源为主,其他6种重金属以自然污染源为主,但Pb、Zn和Cu约有20.00%的点位受人为活动的影响.矿业、工业、污灌水是主要的污染源,除污灌水来源北方重于南方外,其余污染来源均是南方污染重于北方,污染物种类也多于北方.     

不同玉米品种Cd、Pb、Zn和As积累与转运特性

通过田间试验,研究了22个玉米品种同时在未污染、轻度、中度和重度重金属Cd、Pb、Zn和As复合污染农田土壤条件下,玉米植株各部位对Cd、Pb、Zn和As的富集和转运特性,并对Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu、Ni和Zn这8种重金属元素进行了主成分分析和相关性分析,探讨了玉米植株吸收Cd、Pb、Zn和As含量与土壤中重金属元素形态含量的关系.结果表明：①玉米植株不同部位Cd和Zn含量分布规律为：穗上茎叶>穗下茎叶>根>籽粒,Pb分布规律为：根>穗下茎叶>穗上茎叶>籽粒,As分布规律为：根>穗上茎叶>穗下茎叶>籽粒,分布规律的不同与作物本身积累特性以及研究区土壤中Cd、Pb、Zn和As的环境活性高低密切相关.②22个玉米品种遗传背景的较大差异造成品种间Cd和Pb的积累具有显著差异（P<0.05）,表现为4种趋势：Cd和Pb复合高积累品种,单一Cd或Pb低积累品种（低Cd高Pb、低Pb高Cd）,Cd和Pb复合低积累品种.其中3个品种籽粒Cd含量超过国家食品安全标准,14个品种茎叶Cd含量超过国家饲料卫生标准;所有品种茎叶和籽粒Pb含量均未超标,但部分品种籽粒Pb含量接近限值具有超标风险;不同玉米品种茎叶和籽粒As含量均远低于标准限值,表现出稳定的低积累特性;不同玉米品种茎叶Zn含量随土壤Zn含量的升高而升高,但籽粒Zn含量维持在满足植株正常生长的阈值范围内.③研究区玉米植株中Cd、Pb、Zn和As具有一定的同源性,主要受土壤中Cd、Pb、Zn和As污染物含量超标的影响较为深刻,这说明矿山采选和尾矿堆存带来的人为来源,玉米植株中Cu元素受到一定人为污染来源的影响,但影响程度有限;玉米植株中Hg、Ni和Cr元素间具有一定的同源性,说明成土母质和风化产物累积的自然来源.④玉米植株各部位Cd、Pb、Zn和As元素含量,以及Cr和Ni元素含量均具有极显著正相关性（P<0.01）,Cd、Pb、Zn和As元素在植物体内的运输机制可能有共同之处,从玉米根部向地上部迁移方面表现出协同效应,Cr和Ni元素同样如此.而玉米茎叶中Hg与Cd、Pb、Zn和As元素,以及籽粒中Hg与Cd、Hg、As、Pb、Cr、Ni和Zn元素均表现出一定的拮抗作用.⑤采用对照优选法将同时满足：茎叶Cd、Pb和As含量未超过国家饲料卫生标准,籽粒Cd、Pb和As含量未超过国家食品安全标准,籽粒Cd、Pb和As聚类分析为低积累类群,植株茎叶和籽粒Cd、Pb和As富集和转运系数较低作为优选条件,筛选出C18（先玉335）可作为Cd、Pb和As复合低积累且籽粒Zn含量维持在正常水平的优选玉米品种,适宜在北方工矿企业周边重金属复合污染农田推广应用.     

广西典型酸性火成岩地质低背景区土壤-水稻重金属积累特征及生态风险

为了解地质低背景区农田土壤-作物系统中重金属的富集及迁移特征,采集了广西钦北区878km2酸性火成岩出露区的30套水稻籽实及根系土样品作为研究对象,研究酸性火成岩地质低背景区土壤和水稻中重金属(As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn)分布特征、土壤Cd等重金属的赋存状态及其生物有效性。结果显示:研究区土壤呈酸性,pH值为4.66～5.36;Cd、As、Cr等重金属元素含量较低,均低于或远低于我国土壤环境质量标准规定的风险筛选值,水稻籽实中As、Cr、Hg和Pb均未超标,但Cd超标率为16.7%。土壤中As和Pb主要以残渣态存在,Hg主要以残渣态和强有机结合态存在,而Cd的生物富集系数和生物有效性最高,水溶态、离子交换态和碳酸盐结合态的比例总和为32%。水稻籽实吸收Cd等重金属主要与土壤pH值、Fe、Mn和土壤质地有关。酸性火成岩地质低背景区农田酸性、强酸性土壤Cd等重金属元素含量低,但生物有效性高,其生态风险值得关注。     

典型锰矿区周边农田土壤-农作物重金属污染特征及生态风险评价

以湖南省某典型关停锰矿区为研究对象,采集了矿区周边（污染区）和远离矿区（对照区）的农作物及其对应的土壤样品,测定了Cr、 Mn、 Ni、 Cu、 Zn、 As、 Cd和Pb等8种重金属含量,利用ArcGIS空间插值和主成分分析法分析了土壤重金属的分布及主要来源,重点探讨了土壤及对应农作物间重金属迁移规律,采用单因子、综合污染指数法以及潜在生态风险指数法进行了生态风险评价.结果表明,污染区存在严重的Cd、 Zn、 As和Mn污染,其中旱田中的平均含量分别为6.22、 612.28、 37.72和1 506.2 mg·kg^-1,相较农用地风险筛选值,Cd、 Zn和As超标率分别为88.41%、 94.2%和84.06%, Mn的平均含量是湖南土壤背景值的3倍,水田污染相对较轻.由主成分分析可知农田土壤中Cd、 Zn和Mn的来源与锰矿开采有关,As可能来源于农业活动.污染区为重污染等级,Cd、 Mn和Zn是主要的污染因子,土壤中Cd存在极强的潜在生态风险,其余重金属具有轻微的潜在生态风险.研究区农作物主要存在Cr、 Pb和Cd超标且超标率在1.1%～37.3%,其中,玉...     

川南山区土壤与农作物重金属特征及成因

土壤及农作物中的重金属超标会影响人类生存环境和身体健康,为研究重金属在川南山区土壤与农作物中的富集特征及成因,以四川省南部山区的沐川县北部为研究区,采集了耕作土壤样品1699件,水稻籽实样品30件,玉米籽实样品31件,茶叶样品15件,对应农作物根系土壤样品76件,应用数理统计、主成分分析、相关分析等技术,研究土壤和农作物中重金属富集特征及成因、重金属在农作物与根系土的相关性.结果表明耕作土壤中重金属含量较高,其算术均值高于全国土壤背景值,且均存在超过风险筛选值采样点,其中Cd超标点数达770个;耕作土壤中重金属主要来源于地质背景,其次受土壤中的有机质及酸碱度和人类活动的影响.农作物中重金属均低于国家标准,农作物对重金属的富集系数总体表现为：茶叶 > 水稻 > 玉米.通过相关分析表明,土壤中重金属总体特征为含量高和活性低,未对3种农作物的质量安全造成影响,而土壤中CaO、Fe₂O₃和MgO对玉米和水稻籽实中重金属含量有一定影响.     

水头镇农田土壤及稻米重金属污染评价

为了研究水头制革污染区域土壤和稻米重金属污染状况,采集该区城农田土壤、稻米样品,测定重金属As、Hg、Pb、Cr、Cd含量。结果表明：农田土壤重金属的平均含量分别为As6．1mg·kg^-1、Hg0．15mg·kg^-1、Pb51．3mg·kg^-1、Cr77mg·kg^-1、Cd0．32rag·kg^-1,其中Cd超过国家二级标准的6％,土壤已经受到了重金属的污染。以国家食品卫生标准中规定的重金属限量为标准：稻米cd含量部分超标,超标率为60％。土壤和稻米中的Cd含量相关性显著。     

复合改良剂对稻田Cd、As活性与累积的协同调控

为同时降低水稻糙米中Cd、As含量,以达到国家标准食品污染物限量标准,选取湘南某矿区Cd-As复合污染稻田土壤,以盆栽实验研究复合改良剂QFJ(羟基磷灰石+沸石+酸改性炭化秸秆)对土壤中Cd、As生物有效性及对水稻各部位累积Cd、As的影响,探讨QFJ对土壤Cd、As生物活性与稻米Cd、As累积的协同调控.结果表明:施用QFJ降低了水稻糙米中的Cd、As含量,施加量2g/kg时,糙米中Cd、As含量分别为0.19mg/kg和0.14mg/kg,均低于对照组的0.49mg/kg和0.27mg/kg,且同时低于0.2mg/kg,达到了国家标准食品污染物限量标准.施用QFJ提高了土壤pH值0.02~0.68单位,增加了土壤CEC、OM含量,同时土壤中Cd 的酸可提取态、交换态及TCLP提取态含量分别降低了7.3%~32.5%、12.6%~39.8%和40.7%~60.1%,对As的交换态和TCLP提取态含量的影响趋势是先降低后增大.糙米中Cd含量与土壤中Cd的3种提取态含量存在极显著正相关关系,As含量与其土壤中TCLP提取态含量存在极显著正相关关系.当QFJ施加量在2g/kg水平时,土壤中Cd、As的生物活性可协同控制在较低水平,从而同时降低了糙米中Cd、As含量.施用QFJ使得Cd在水稻根表铁膜中的含量呈增大趋势,在水稻其他部位含量呈减小趋势;As在谷壳中含量呈减少趋势,在其他各部位呈先减小后增大的趋势.水稻吸收的Cd和As大部分累积在根部和茎叶部,各部位Cd累积率大小是白根 > 茎叶 > 糙米 > 谷壳,As是茎叶 > 白根 > 糙米 > 谷壳.根据Cd-As污染程度不同,可考虑施用2~4g/kg QFJ以达到水稻的安全生产.     

海南省集约化种植园中谷物、蔬菜和水果中重金属累积程度及健康风险

集约化种植园中植物有害元素的累积会危及人类健康.本研究共采集海南省典型集约化种植园中谷物、蔬菜和水果样品673份.分析了7种重金属（Cu、Pb、Zn、Cr、Cd、As和Hg）的分布特征,并采用单因子指数和内梅罗指数进行污染物评价.同时,结合中国营养学会推荐的日常膳食摄入量,分析重金属的膳食暴露风险.结果表明,673件农作物的Cu、As和Hg含量均低于国家食品限量标准,Pb、Zn、Cr和Cd的超标率分别为2.67%、3.71%、2.53%和3.71%.6类农作物的重金属综合污染程度表现为：叶类蔬菜 > 薯类 > 非叶类蔬菜类 > 豆类 > 水果 > 谷类.其中,叶类蔬菜中Cr的风险系数（HQ）显著高于其它类型农作物,并且大于1,表明通过叶类蔬菜摄入重金属具有潜在健康风险.薯类、非叶菜蔬菜类、豆类、水果类和谷类农作物的危害指数（HI）较低,表明这几类农作物更适合集约化生产模式.     

贵州丹寨县土壤-水稻中硒和重金属的积累及迁移特征

通过测定贵州丹寨县主要水稻种植区30件水稻土及对应的水稻中硒和重金属的含量,分析硒和重金属Cd、Hg、As、Pb在根系土及对应水稻中的分布特征,研究了土壤有机质和pH对硒和重金属在土壤-水稻系统中迁移的影响.结果 表明:该地区水稻根系土中硒含量变化范围为0.27～0.98 mg/kg,平均值为0.65 mg/kg,70...     

典型冶炼行业场地土壤重金属空间分布特征及来源解析

以韶关某冶炼厂为冶炼行业典型工业区,对冶炼厂区内土壤中的Cd、Pb、Hg、Sb、As、Zn、Cu、Cr和Ni等9种重金属元素的总量和有效态含量进行了测定,利用ArcGIS 10.2进行了冶炼厂地土壤中重金属空间分布的插值分析,采用的污染状况评价方法有单因子污染指数法、富集因子法和潜在生态危害指数法,重金属来源分析方法有相关性分析法和主成分分析法.对研究区土壤的重金属污染状况及来源进行分析.结果表明,Cd和As的单因子指数为1.50和2.13,分别属于轻微污染和轻度污染;Pb的单因子指数为5.58,属于重度污染.As、Hg和Zn的富集因子为3.73、10.4和22.4,分别属于中度污染、重度污染和严重污染;Cd、Pb的富集因子超过40,属于极重污染,受人为污染程度明显.Pb和Cd的有效态占总量的质量分数较高,分别在0.57％～46.0％和0.87％～69.2％之间.其次为Zn和Cu,而Hg、Sb、Ni、As和Cr的有效态质量分数均在5％以下.研究区重金属潜在生态风险指数的空间分布由西向东整体呈由低到高再降低的变化趋势,其中北部点位的指数显著高于其他点位,可能存在局部泄漏.Hg和Sb的空间分布与其他元素不同,呈现中部区域较高、东西部区域较低的特点.相关性和主成分分析结果表明,Cu、Zn、As、Cd和Pb元素之间的相关性显著,主要来源为工业生产活动的输入;Hg和Sb元素之间具有显著的正相关性,但与其他元素无相关性;Ni的主要来源更符合自然输入的规律.