污灌区土壤-小麦系统重金属污染、迁移和积累--以开封市化肥河污灌区为例

以开封市化肥河污灌区为例，研究了土壤-小麦系统重金属(Cd、Pb、Cr、Cu、Zn、Ni和AS)污染、迁移和积累规律。结果表明，该区土壤重金属污染较为严重，所有样点的综合污染指数均大于1，其中Cd和AS污染最为严重，其平均质量分数远远超出了土壤环境二级标准值。在该区土壤上种植的小麦也表现出一定程度的重金属累积，但其茎叶和种子重金属质量分数差别较大；在所有种子样品中，Zn质量分数都未超标，AS、Cr和Pb质量分数部分到达了较高的残留水平，Cd质量分数则远远超出了国家食品限量卫生标准。依据重金属迁移累积率(βi)，小麦对As和Cr的吸收能力较低，而对Ni和Cd的吸收能力较高；在所有小麦样品中，除Cu外，茎叶对同一重金属的平均富集能力均大于种子。     

太湖流域水体和沉积物重金属时空分布特征及潜在生态风险评价

为了研究太湖流域重金属含量分布特征及污染现状,采用ICP-MS和直接汞分析仪对2012年11月至2013年8月期间太湖流域98个点位水体和沉积物中Cr、Cu、Zn、As、Cd、Pb和Hg进行监测。结果表明:水体中ρ(Cr)、ρ(Cu)、ρ(Zn)、ρ(Cd)、ρ(Pb)、ρ(As)和ρ(Hg)年平均值分别为0.88、3.21、10.96、3.29、0.019、0.07和0.021μg·L~(-1),均没有超过GB 3838—2002《地表水环境质量标准》,而沉积物中w(Cr)、w(Cu)、w(Zn)、w(Cd)和w(Pb)年平均值分别为102.32、65.24、185.64、0.93、45.88 mg·kg~(-1),这5种重金属含量均超过GB 15618—2008《土壤环境质量标准》,其中Cd含量为标准值的4.7倍。而w(As)和w(Hg)年平均值为9.87和0.107 mg·kg~(-1),只有标准值的65.8%和71.3%。水体和沉积物中重金属含量的时空分布存在显著差异。平水期水体Cr和Cu浓度高于枯水期和丰水期,丰水期Zn和As浓度最大,Cd、Pb和Hg浓度在枯水期、平水期、丰水期稳定,无显著变化。Cr、Cu、Zn、As、Cd、Hg这6种重金属浓度在运河水系中最高,苕溪水体中最低,太湖水体中处于中等值,平水期沉积物中Cr和Cu浓度高于枯水期和丰水期。沉积物中Zn、Cd和Hg含量则以丰水期为最高,枯水期最低;As和Hg含量以枯水期为最高。运河水系和出湖水系沉积物中Cr、Cu和Pb含量明显超出标准值,而其他水系低于或者接近标准值。沉积物中Zn含量最高的为出湖水系和运河水系,而Cd含量最高的为宜溧河水系和太湖。太湖流域沉积物中7种重金属的潜在生态风险因子从大到小依次为Cd、Hg、Cu、As、Pb、Cr和Zn。Cd是最主要的生态风险贡献因子,其生态危害程度为强水平。宜溧河水系生态风险指数为278.13,属于重生态危害,而其他水系处于中等生态危害水平。     

典型矿冶周边地区土壤重金属污染及有效性含量

对湖南长沙、株洲、衡阳、郴州等地区的典型矿冶污染土壤进行了采样分析与有效性含量提取,结果表明,土壤中重金属污染严重,矿区土壤主要污染元素为Pb、Zn、As、Cr、Cu,而冶炼业周边污染土壤中主要是Zn、Pb、Cr、As、Cu、Cd,其污染程度均远远高于国家环境质量二级标准;Pb、Cd和Zn污染主要来源于采矿、冶炼活动而As污染可能还与农业生产有关。不同浸提液对土壤中Pb、Zn、Cd、As、Cu有效性质量分数的提取能力(设其符号为u)依次为u(NH4NO3)>u(HCl)>u(CaCl2);而对有效性Cr,HCl提取量为最高;盐基离子,尤其是NH4、NO3效应和酸效应(H+)大大促+-进了土壤中重金属离子的环境危害行为。     

长春市城区表层土壤重金属污染来源解析

为剖析长春市城区表层土壤中重金属污染来源,采用网格化均匀布点系统采集了352件长春市城区表层(0~20 cm)土壤样品,分别采用X荧光光谱法(XRF)、原子荧光光度法(AFS)和石墨炉原子吸收光谱法(GF-AAS)测定土壤中Cu、Pb、Zn、Cr、As、Hg和Cd。结果表明:长春市城区表层土壤中w(As)、w(Cd)、w(Cr)、w(Cu)、w(Hg)、w(Pb)和w(Zn)分别为12.5、0.132、66.0、29.4、0.118、35.4、90.0 mg/kg,且其变化范围较大,同时均显著高于研究区表层土壤背景值,已受到一定程度重金属污染。运用主成分分析法对土壤中重金属污染来源进行解析,结果表明,长春市城区表层土壤中不同重金属来源存在着差异,其中Cu、Pb和Zn主要来自交通污染;Cr目前仍然主要受自然因素控制,来源于自然源;As和Hg主要来源于燃煤源;Cd主要来源于工业源及化肥施用。     

地面苔藓对成都大气沉降重金属污染的监测

采用微波消解、ICP-AES对成都市一环至三环区域内15个取样点处5种地面苔藓植物体内重金属质量分数进行测定和分析,以监测和研究成都市大气沉降重金属污染状况及区域差异。结果表明：苔藓植物对重金属的富集在种间及种内差异显著,5种苔藓对Pb、Cd、Cu、Zn、Cr、As及Ni有较强的吸收能力,大小顺序为立碗藓(Physcomitrium sphaericum (Ludw.) Fuernr.)>地钱(Marchantia polymorpha L.)>鳞叶藓(Taxiphyllum taxirameum(Mitt.) Fleisch.)>柔叶青藓（Brachythecium moriense Besch.)>尖叶美喙藓（Eurhynchium eustegium（Besch.）Dix.）。对其中具有代表性的3种苔藓植物进行种内比较发现,对于立碗藓,人民公园的 Cd、Zn 质量分数最高,三洞古桥公园有最高质量分数的 Cr、Ni、Cu 及较高的 Pb,而塔子山公园的Pb、Cd、Zn、Cr及As质量分数最小;地钱对Pb、Cd、Cu、及As的积累量在人民公园达到最大,大多数重金属质量分数的最小值出现在成都理工大学;在鳞叶藓中,新阵地高尔夫俱乐部的Cd、Zn、Cr及Pb质量分数高于其余样点,东陂体育公园As质量分数最高,相反三洞古桥公园处多数重金属质量分数最小。各样点以Ni污染最重,Pb、Cr、Cu、As属污染中等,Cd和Zn污染较轻,且大气沉降重金属质量分数表现为中心城区、交通繁忙区及工业区高,郊区较低的特点。与2005年相比,成都市大气重金属污染依旧严峻,重金属质量分数呈现新的空间分布,Ni、Cr质量分数明显增加。因此,立碗藓、地钱和鳞叶藓可作为良好的生物指示植物,以此来监测成都市大气重金属污染状况。     

蓬莱仙界园区土壤-蔬菜系统重金属形态解析及关联特征

为了解贵阳市蓬莱仙界生态园区土壤-蔬菜系统中重金属的赋存形态及其内在的关联特征,采用Nemero综合污染指数和综合质量影响指数IICQ分析了番茄(Lycopersicon esculentum)、甘蓝(Brassica oleracea)、红油菜(Brassica napus)、豌豆(Pisum sativum)、白菜(Spinacia oleracea)、胭脂萝卜(Raphanus sativus)地土壤-蔬菜系统重金属Pb、Cr、Cd、Hg、As的综合污染状况,并依据重金属生物有效性、形态解析和富集系数对土壤-蔬菜系统中重金属的关联特征进行了表征。结果表明:土壤重金属综合污染指数为番茄地(2.98)甘蓝地(2.90)红油菜地(2.36)豌豆地(2.33)白菜地(2.18)胭脂萝卜地(1.85),番茄土壤和甘蓝土壤属于中度污染,胭脂萝卜土壤污染最轻,土壤中Hg的单因子污染指数最大,其含量高于贵州省背景值2~3倍。BCR连续分级提取结果表明:研究区Pb、Cr、Cd和As以残渣态为主,Cr、Hg和As的形态分布相似,Cd的酸可提取态占总量的比例最大,为14.81%,活性态比例大小顺序为:Hg(48.98%)Cd(44.44%)Pb(39.40%)Cr(10.37%)As(1.18%),同种元素的不同形态所占比例不同,其中,Hg、Cd和Pb的活性态含量较高,潜在危害较大。土壤-蔬菜系统重金属IICQ指数大小顺序为:番茄(3.92)红油菜(3.37)白菜(3.33)胭脂萝卜(3.32)甘蓝(3.25)豌豆(2.74),除土壤-豌豆系统属轻度污染外,其余属中度污染;蔬菜综合质量影响指数表明,番茄的IICQ_v最大,为2.50,污染最严重。番茄叶和白菜叶对Hg的富集系数均高于其他蔬菜的叶组织,不同蔬菜和不同组织部位对Pb、Cr、Cd、Hg和As的富集能力差异明显,番茄根和胭脂萝卜根对Pb的富集能力远高于茎叶,Pb主要累积在豌豆和甘蓝的茎部,其次为根部,红油菜叶和白菜叶对Pb的富集系数高于其根茎;甘蓝、白菜和红油菜富集Cd能力较高,豌豆对Cd的富集能力最弱、IICQ_V最小,受污染最轻,抵抗重金属能力最强。     

天津污灌区土壤重金属污染环境质量与环境效应

污水作为天津解决农业用水不足的手段已经有几十年的历史。文章分析了污灌区土壤一作物系统中Cd、Hg、As、Cu、Pb、Zn和Cr等有毒重金属的质量分数，利用单因子污染指数法和加权综合污染指数法进行污染评价。评价结果表明污灌区土壤受到了严重污染，主要重金属污染元素为Cd、Hg；农作物中的主要超标元素为Cd、As。因此，污灌区重金属污染土壤的修复工作迫在眉睫。     

4种草对铅锌尾矿污染土壤重金属的抗性与吸收特性

盆栽试验的结果表明,高羊毛、早熟禾、黑麦草、紫花苜蓿在纯尾矿污染土壤或经处理的尾矿污染土壤上都能生长,但在处理的土壤上生长的植物长势明显优于对照,其中紫花苜蓿的生物量所受影响比其他几种草坪草更大,说明其重金属抗性低于其他几种植物。单位面积上 4 种植物体内重金属质量分数高低均为 w(Zn)>w(Pb)>w(Cu)>w(Cd),但每种植物对 Cd、Pb、Zn 和 Cu 的吸收质量分数和分布均不相同,一般为根系质量分数大于茎叶。加入改良剂(CaCO3)和有机肥(菜枯)使生长在铅锌尾矿污染土壤上的 4 种草坪草生物量显著增加,植物体中的 Cd、Pb、Zn 质量分数下降,但 Cu 质量分数反而上升,结果单位面积上草坪草吸收各重金属元素的量均有所增加,可见利用改良措施与草坪草相结合的方法来修复重金属污染土壤具有可行性。     

三峡库区主要粮食作物和土壤中重金属的相关性及富积特征分析

采用野外采样和室内分析,试验结果表明三峡库区土壤中重金属Cu、Zn、Pb、Cd、Fe、Cr的变异系数小于50%,重金属的含量比较稳定。稻谷（Oryza sativa）中Cu、Zn、Pb、Cd、Fe、Mn、Cr,玉米（Zea mays）中Pb、Cd、Fe、Mn、Cr和小麦（Triticum aestivum）中Cu、Pb、Cd、Fe、Mn、Cr的变异系数大于50%。土壤、稻谷、玉米、小麦中大部分重金属呈偏态分布。土壤中重金属间均为正相关,且极显著正相关性明显。稻谷、玉米、小麦中重金属间有正相关,也有负相关,但正相关明显多于负相关;稻谷、玉米、小麦中Mn同其它重金属间均有显著正相关性,协同作用明显。稻谷、玉米、小麦中Pb、Cd、Cr的样本超标率较大,污染明显,并且稻谷中Cd与土壤中Cd有直线关系。     

矿粮复合区土壤-作物系统重金属污染风险性评价

为分析矿区污染农田农作物生产的生态安全性,以焦作市中马村矿区的典型农田为例,对矿区农田土壤及植物中Zn、Cr、Cd、Cu和Pb等重金属的质量分数进行了测定,并对重金属污染风险进行了评价。结果表明,根据重金属的单项污染指数,在矿井水污灌农田（F1样地）土壤中Zn和Cd的质量分数达到中度污染水平,Cr的质量分数达到轻微污染水平,Cu和Pb元素质量分数未达到污染水平。在煤矸石污染农田（F2样地）土壤中Zn、Cr和Cd的质量分数达到轻度污染水平,Cu和Pb元素质量分数未达到污染水平。在矿区公路侧农田（F3样地）土壤中各元素质量分数均未达到污染水平。采用潜在生态风险指数法对土壤重金属污染的生态风险进行评价,F1和F2样地综合生态风险指数分别为239．60和178．42,达到中等水平,F3样地土壤达到轻微生态风险水平。采用单项污染指数和综合污染指数法对小麦（Triticumaestivum）籽粒中重金属风险进行评价,在F1和F2样地中,小麦籽粒中Cu质量分数均未达到污染水平,Pb、Cd和Cr质量分数均达到重度污染水平。Zn质量分数在Fl样地中达到轻度污染水平,在F2样地中达到中度污染水平。在F3样地中,小麦籽粒中Cd和Cu质量分数未达到污染水平,Zn质量分数达到轻度污染水平,Pb、Cr质量分数达到重度污染水平。从综合污染指数评价来看,F1、F2和F33个样地小麦籽粒中重金属污染综合指数均达到重度污染水平。评价结果对科学治理矿区污染土壤,确保矿区农田生态安全、粮食生产安全具有重要意义。     

五种重金属在小麦植株不同器官中的分布特征

为研究Cd、Pb、As、Cu、Zn等5种重金属在小麦植株不同器官的分布特征，以郑州9023为供试品种，采用田间试验方法，应用原子吸收分光光度法和电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICPS)分别测定了小麦植株不同器官的重金属质量分数并进行了分析。结果表明，小麦植株中较易富集Cd的器官是根、叶及废弃物，较易富集Pd、As的器官是根、茎及废弃物，较易富集Zn、Cu的器官是根、茎和籽粒；在这5种重金属中，Zn在小麦茎和籽粒中的富集系数最高，Cd在地上部分其他器官的富集系数最高，而Pb在这些器官中富集系数均为最低，Cu和As则居中。     

应用物种敏感性分布评估中国近海和福建主要海湾水体重金属生态风险

利用物种敏感性分布(species sensitivity distribution,SSD)方法构建常见重金属元素对海洋生物的SSD曲线,在此基础上,结合实际调查数据,计算了中国近海7种重金属(As、Cd、Cr、Cu、Hg、Pb、Zn)和福建主要海湾6种重金属(As、Cd、Cu、Hg、Pb、Zn)对海洋生物的潜在影响比例(PAF),并分析了各种重金属在相应海区的联合生态风险(msPAF)。结果表明,中国近海水体重金属对海洋生物的生态风险大小顺序为:渤海(20.67%)>黄海(18.39%)>东海(15.94%)>南海(11.26%)。福建主要海湾水体重金属对海洋生物的生态风险大小顺序为:泉州湾(47.44%)>厦门湾(47.16%)>罗源湾(43.03%)>沙埕港(34.65%)>深沪湾(30.34%)>三沙湾(28.64%)>闽江口(20.55%)>诏安湾(20.42%)>兴化湾(18.37%)>湄洲湾(17.24%)。     

滦河流域鲫鱼体内重金属分布及风险评价

采集滦河流域鲫鱼样本并分析重金属元素(Cu、Zn、Cr、Pb、As、Cd)在其体内的分布特征及食用风险。实验结果表明鲫鱼体内重金属含量由高到低顺序为ZnCrCuPbAsCd,蓄积器官主要为肝脏和鳃部,Cu和Cr主要蓄积在肝脏,Zn、Pb、Cd主要富集在鳃部,As的蓄积器官随地域变化,而且下游样本中各组织器官重金属含量下游高于上游。针对鲫鱼肌肉的评价表明,Zn、Cr、Pb含量超出《无公害食品水产品中有毒有害物质限量》(NY5073—2006)、《食品污染物限量》(GB2762—2012)和《食品中锌限量卫生标准》(GB 13106—1991)规定的标准限值,超出倍数依次为Cr(3.34)Pb(2.24)Cd(1.15)。基于目标危险系数法(THQ)评价结果表明鲫鱼肌肉组织单一重金属THQ值均小于1,As导致的健康风险最高,Cr最低;总风险系数(TTHQ)显示下游的溯河(TTHQ=1.263)与陡河(TTHQ=1.381)存在食用风险,风险比重较高的元素是As、Pb、Zn。     

北京市典型有机设施蔬菜基地重金属污染特征及风险评估

为研究北京市典型有机设施蔬菜基地重金属污染状况,采用野外调查及室内分析法,选取北京市5个有机设施蔬菜基地中125个土壤样品和77个蔬菜样品进行了Pb、Cd、Cr、As和Hg含量的检测、统计分析与评价,对土壤重金属含量与土壤理化指标进行了相关分析,研究了重金属在蔬菜中的迁移规律,并结合美国环保署(US EPA)推荐采用的健康风险评价模型,评价由于蔬菜摄入导致的成人和儿童的健康风险。结果表明,5个设施蔬菜基地中有极少数土壤样本Cd含量超标,有极少数叶菜样本Cr含量超标,其他重金属含量均未超标。污染指数评价表明5个基地土壤重金属污染排序为:基地5基地1基地3基地2基地4,主要由土壤Cd累积所致。土壤重金属与理化性质相关性表明,5种重金属含量都受土壤的理化性质影响较大。总体上,5种重金属在土壤-蔬菜中迁移能力排序为:CdHgAsCrPb,在不同类蔬菜中的富集系数排序为:叶菜类茄果类瓜果类豆菜类。5种重金属造成的目标危害系数大小依次为:CdPbAsHgCr,不同类蔬菜的综合重金属目标危害系数值排序为:叶菜类茄果类瓜果类豆菜类,所有蔬菜单一重金属目标危害系数和复合危害系数都远小于1,说明单一重金属和复合重金属污染对成人和儿童都没有明显的负面健康影响。     

珠江三角洲养殖鱼塘水体中重金属污染特征和评估

为了解珠江三角洲主要养殖环境中重金属含量及潜在生态危害程度,用电感藕合等离子质谱法和原子荧光法测定了肇庆、广州、惠州和茂名4市14个样点沉积物中7种元素的水体及底泥总量,并对底泥中主要重金属污染状况及潜在生态风险进行了评价。结果表明：养殖鱼塘水体中Cr质量浓度范围是nd-0.1011 mg·L-1,超标率为7.1%,Cu质量浓度范围为nd-0.1438 mg·L-1,超标率为64.3%,As质量浓度范围是0.0112-0.0812 mg·L-1,超标率为24.1%,Hg质量浓度范围是0.00004-0.00458 mg·L^-1,超标率为35.7%,Pb质量浓度范围为nd-0.0973 mg·L^-1,超标率为6.8%,其余Ni、Zn和Cd质量浓度范围分别为nd-0.0218、nd-0.0232和nd-0.00319 mg·L^-1,均未超渔业水质标准;底泥中重金属元素Cr、Cu、Zn、As、Hg、Cd和Pb的平均值分别为83.86、46.19、242.16、32.38、0.64、1.00和60.06 mg·kg^-1,地积累指数评价结果显示,表层沉积物重金属污染程度顺序为Cd＞Hg＞Zn＞Pb＞As＞Cu＞Cr,其中,Cd污染程度为中-强,是底泥污染最严重的元素。潜在生态风险指数分析,单项潜在生态风险指数生态风险均值排列顺序为 Hg＞As＞Cd＞Pb＞Cu＞Zn＞Cr。对区域综合潜在生态风险指数RI的贡献率最大的元素为Hg、As和Cd。4个市底泥潜在生态风险综合指数（RI）比较,惠州（290.13）＞广州（240.54）＞茂名（193.23）＞肇庆（116.40）。Hg和Cd是该水域污染和潜在生态风险最大的元素。     

宝鸡城市街尘、土壤及河流沉积物重金属形态迁移特征

在宝鸡城市街尘、土壤及河流沉积物基本理化性质和重金属元素含量分析的基础上,重点研究了重金属元素在街尘、土壤及河流沉积物中的赋存形态和迁移特征.结果表明:在街尘中Cu主要以可氧化态和残余态形式存在,Pb主要以可还原态和可氧化态形式存在,Zn和Cd主要以乙酸可提取态形式存在,Mn、Fe、Co、Ni和Cr主要以残余态形式存在...     

滨海滩涂不同围垦年代垦区农作物重金属累积特征及其与氮、磷的关系

为探明滨海滩涂围垦区农作物重金属累积特征及其与围垦年代、作物氮磷含量及化学计量比的关系,采集盐城地区不同围垦年代(围垦20、30、40、60年)农田4种主要作物(大麦、小麦、油菜、蚕豆)样品63个,测定了其根、茎叶和籽粒中Cd、Cu、Zn、Pb、Hg、As及全氮(N)、全磷(P)和粗蛋白(CP)含量,分析了重金属累积特征及与围垦年代、N、P、CP及N/P比的关系,并采用单因子污染指数法和内梅罗综合污染指数法对重金属污染程度和安全水平进行了评价。结果表明,1)围垦农田作物整株各指标含量分别为Cd (0.52±0.94)、Cu (12.98±16.00)、Zn (34.93±27.91)、Pb (3.50±5.88)、Hg (0.0063±0.0063)、As (1.94±3.72) mg·kg~(-1)及N(13.69±8.27)、P (5.98±2.24)、CP (79.55±49.54) g·kg~(-1);籽粒中则分别为(0.0059±0.020)、(1.83±1.48)、(11.13±4.45)、(0.09±0.30)、(0.0023±0.0036)、(0.0021±0.0048) mg·kg~(-1)及(19.21±7.68)、(6.04±1.64)、(111.78±47.81) g·kg~(-1); 2)作物重金属均表现为根茎叶籽粒,N和CP与之相反,表现为根茎叶籽粒,而P则表现为根籽粒茎叶; 3)不同围垦年代之间作物重金属、N、P、CP含量、N/P比及综合污染指数(Pz)均没有显著差异(P0.05); 4)各作物籽粒6种重金属单因子污染指数均值均小于1,除个别样品Pb超标(超标率11%)外,其他重金属均未超标; 5)作物籽粒重金属Pz均值为0.38,表明该地区作物重金属总体处于安全级,但大麦、小麦、油菜籽粒均有样品Pb含量超过警戒线,个别样品甚至达到重度污染水平; 6)作物整株各重金属之间、重金属与P之间均存在显著正相关(P0.01),而重金属与N、CP、N/P存在显著负相关(P0.01),在籽粒中则相关性均不显著(P0.05)。以上结果显示,盐城滨海滩涂围垦区作物重金属累积与围垦时间关系不大,其含量目前尚处于可接受范围内,但Pb污染值得关注,作物重金属与P之间存在一定的相互促进作用,而与N存在一定的拮抗作用,高氮低磷的机体养分状况有助于降低重金属含量。