北京市再生水灌溉对土壤、农作物的重金属污染风险

如何准确、客观表征再生水长期灌溉的重金属污染风险是人们关注的主要问题之一。研究通过调查不同水源灌溉条件下土壤、小麦重金属含量,结合不同输入途径对再生水灌区土壤重金属的贡献,评估再生水灌溉对土壤、农作物的重金属污染风险。结果表明,污灌区、再生水灌区土壤均呈现不同程度的重金属累积,但不同灌区小麦籽粒的重金属含量之间没有差异。北京市再生水重金属浓度远远低于农田灌溉水质标准,再生水灌渠中采集的水样重金属浓度与地下水重金属浓度之间的差异并不显著。通过再生水灌溉途径带入的重金属与地下水灌溉相当,低于大气沉降和有机肥施用等输入途径带入的重金属。当前再生水灌溉导致土壤重金属污染的风险较小,并不会导致农作物重金属超标。再生水灌区土壤重金属污染并不一定是由于再生水灌溉导致,更大程度是早期的污水灌溉或有机肥施用造成的。     

土壤微生物群落结构对生活源和工业源再生水灌溉的差异化响应

为研究不同来源再生水灌溉对土壤微生物群落结构的影响,以地下水灌溉土壤为对照,采用Illumina MiSeq高通量测序技术对长期利用生活源和工业源再生水灌溉的土壤微生物群落结构进行分析,进一步探究土壤环境因子及其相互作用对微生物群落结构的影响.结果表明,与地下水灌溉相比,长期生活源再生水灌溉可显著提高土壤中TOC、 DOC、 Eh、 NH~+_4-N和TP的含量,长期工业源再生水灌溉导致Cd、 Cr、 Cu、 Pb和Zn在表层土壤大量累积.再生水灌溉显著增加了土壤中Acidobacteria和Planctomycetes的相对丰度,降低了Firmicutes和Tectomicrobia的相对丰度,且不同来源再生水对土壤中功能微生物的影响不同,生活源再生水灌溉可显著增加Chloroflexi和Nitrospirae的相对丰度,而工业源再生水灌溉对Actinobacteria具有显著的抑制作用.db-RDA分析结果表明,生活源再生水灌溉土壤菌群主要受TN、 TP、 DOC和Eh影响(P0.05),工业源再生水灌溉土壤菌群主要受重金属影响(P0.05).长期再生水灌溉可改变土壤环境因子间的相互作用,进而影响微生物群落结构,生活源再生水灌溉土壤中微生物主要受DOC、 TN和TP等营养物质含量的增加和氧化还原条件的改变控制,工业源再生水灌溉土壤中微生物与重金属的积累显著相关.     

再生水灌溉对土壤性质及重金属垂直分布的影响

再生水利用是解决水资源危机的重要手段之一,再生水灌溉对土壤的影响一直是受到关注的问题.以北京市典型再生水灌溉区为研究对象,对选定区域土壤进行剖面取样、样品分析以及灌溉用水中的重金属含量的分析来确定再生水灌溉对于土壤中重金属含量分布的影响,同时分析了对土壤中总碳、总氮、有机质含量以及pH的影响.结果表明,凉水河灌区灌溉用水中重金属含量大于北野厂灌区灌溉用水,是其2.5～10.5倍.再生水灌溉导致土壤有机质、总碳、总氮含量增加及pH值降低.灌溉再生水有利于提高土壤肥力,但是也会提高土壤重金属累积的风险.再生水灌溉作为土壤重金属来源之一会对土壤表层重金属累积和迁移有一定影响,同时土壤重金属的迁移分布受到土壤有机质含量的影响,凉水河灌区有更多的重金属被植物吸收或进入更深土层中.     

中国城市土壤重金属污染研究进展及治理对策

分析并阐述了中国部分主要城市土壤重金属污染的来源、危害、污染现状及污染特征,以及随着中国城市化进程的加快,今后应对于城市土壤重金属污染的研究引起广泛的关注。城市土壤重金属的来源非常复杂,目前的研究主要局限于定性描述和相关分析,因此在治理方面应根据城市土壤污染的特点及所处环境进行对策研究,并应结合人体健康评估和土地利用方式而制定相应的法规和标准。此外,对重金属的来源进行定量分析,对于控制日益严重的城市土壤重金属污染具有重要意义,也是今后土壤重金属研究分析的重点。     

城市绿化草坪再生水灌溉对地下水水质影响研究

再生水是城市绿化的良好水源,但其潜在的地下水污染问题不容忽视.本研究基于对地下水及其灌溉水水质的长期监测,探讨了绿化草坪地下水主要理化性质和污染物浓度的变化规律及其与灌溉用水水质的关系.连续5 a的监测结果表明,再生水氨氮超出用于城市绿化的城市杂用水水质标准（GB/T 18920-2002）,总氮偏高,二者变化范围分别为0.05～65.4 mg·L-1和2.56～78.0 mg·L-1,平均值分别为12.0 mg·L-1和28.3 mg·L-1.使用自来水灌溉,地下水水质指标正常,波动不大;用再生水灌溉草坪（冬末初春4个月未浇）对地下6 m浅井水质影响明显,对20 m深井水质影响不明显,主要变化表现在硝态氮浓度值升高.浅井地下水硝态氮浓度与灌溉的再生水溶解态氮呈滞后的显著正相关性,表明用再生水灌溉草坪可能会引起地下浅层水硝态氮污染.因此,需要根据城市绿化用水量大的特点,进一步完善再生水回用标准,避免再生水回用造成新的环境污染风险.     

工业污水灌溉处理对地下水的影响和防治对策

运用科学方法利用工业污水灌溉农田能够缓解我国一些干旱地区水资源匮乏的问题。但如果缺乏科学的管理和监督,工业污水就有可能成为新的地下水污染源。首先说明了工业污水排放导致地下水污染的研究进展,分析了工业污水中对地下水能起到污染影响的污染物成分,分别讨论了重金属、盐类、硬度矿物等污染物在地下水系统中的搬运和衰减原理,同时分析了影响污染物成分迁移的因素,最后提出了工业污水灌溉对地下水影响的防治措施和研究方向。     

再生水灌溉农田土壤镉累积规律模拟研究

我国农田土壤重金属污染情况严重,主要来源包括由污水灌溉、施肥和大气沉降等.由于这一过程具有小剂量长期性的特点,模型的应用相对常规检测手段能够更好地探索土壤重金属污染趋势和风险.基于STEM-profile模型,结合北京市通州凉水河农田区的实地检测,对该地区重金属Cd污染趋势进行了预测.结果表明,模型模拟结果与实测结果拟合较好,在持续现有输入的情况下,100 a之后该地区的土壤Cd污染将会超出国家土壤环境质量标准,耕作层中Cd含量达到0.866mg·kg-1.同时,通过对污染物的输入量与输入形态以及灌溉用水量对Cd的分布影响的分析发现,单独的有机肥施用和再生水灌溉均会导致Cd的累积,在地下水灌溉同时施用化肥的情况下不会造成Cd累积;当Cd的输入全部为有机结合态时,土壤耕作层中的Cd含量增加为0.943 mg·kg-1;在不改变由灌溉输入污染物的量的情况下,当灌溉量分别为0.8、1.5和2.0 ET时,土壤耕作层中金属镉的含量分别为0.952、0.784和0.638 mg·kg-1.     

再生水补充地下水水质指标及控制技术

再生水补充地下水是扩大污水回用最有益的一种方式,具有广阔发展前景.本文分析与总结了国内外再生水补充地下水研究与应用实例、水质标准,结合我国再生水的水质特点及水文地质状况,从保护地下水资源和人体健康的角度,探讨了我国利用再生水补充地下水应控制的水质指标及控制技术.按地表回灌和井灌方式分别提出了水质基本控制项目COD、BOD、氨氮、粪大肠菌群数等22项,选择控制项目Hg、三氯甲烷等重金属和微污染有机物52项及其建议指标值,并提出了再生水处理控制技术.     

城市土壤重金属污染来源研究

随着城市工业化和城市化进程的不断深入,人们越来越关注城市土壤重金属污染的问题.本文介绍了城市土壤的概念,城市土壤重金属污染的特征及其危害.重点从工业、交通、大气沉降、农用物资等自然和人为污染来源,探讨城市土壤重金属污染来源的种类和特点,并提出了城市土壤重金属污染的生物效应与食品安全、土壤重金属迁移转化规律、同位素地球化学示踪方法和城市土壤数据库建设等方面的研究展望,以期为城市土壤重金属污染的相关研究、环境改善管理和决策提供参考依据.     

ICP-MS对再生水灌溉区土壤重金属含量的测定

采用ICP-MS(电感耦合等离子光谱)对北京市3个再生水灌溉区8种土壤重金属含量进行分析测定,并将其分别与当地井灌区土壤重金属含量作对比,探究再生水灌溉对土壤重金属含量的影响。结果表明:3个再生水灌区均存在不同程度的汞污染,土壤中的Cd、Ni、Cu和As含量均符合国家土壤环境质量一级标准,而Pb、Zn和Cr含量的最大值(39.90、103.1和120.3 mg/kg)未超过国家土壤环境质量二级标准;Ni和Hg在多数采样点出现重金属向土壤深层移动的趋势;与对照区(井灌区)相比,Cd在3个再生水灌区的土壤中含量均无显著变化,Hg含量仅在通州区大北关井灌区超过再生水灌区,其余6种重金属则呈现不同程度的重金属累积现象。再生水灌溉区土壤重金属污染并非一定由再生水灌溉所致,早期的污水灌溉和有机肥施用等也是不可忽视的因素。     

上海市典型工业用地土壤和地下水重金属复合污染特征及生态风险评价

针对上海市3类典型工业用地（化工、金属加工和危废治理）土壤和地下水中有毒有害6种重金属（As、Cd、Cr、Pb、Hg和Ni）的污染程度、分布特征和生态风险效应开展了分析和评价.结果表明,3类工业用地30个潜在污染区域土壤和地下水均受到重金属污染,Cd、Cr、Pb、Hg和Ni在表层土壤中存在明显累积,As、Cr、Pb和Ni在地下水中存在明显累积,土壤中重金属含量和变异系数随着垂直深度的加深而逐渐降低,表明受人类活动扰动影响趋小.不同重金属污染来源不同,土壤中Cr和Hg主要来源于金属加工和危废治理业,Cd、Pb和Ni在3个行业土壤中均有累积;地下水中As主要来源于化工和危废治理行业,Cr主要来源于金属加工行业,Ni主要来源于金属加工和危废治理行业,Pb在3个行业地下水中均有累积.金属加工行业土壤和地下水内梅罗综合污染指数最高,重金属Cr、Pb和Ni存在明显的水土复合污染现象,可能与土壤重金属含量、迁移性和企业管理水平有密切关系.土壤和地下水重金属潜在生态风险处于轻度~中度范围,土壤中重金属Hg和Cd的潜在生态风险水平较高,主要受重金属毒性影响,地下水中重金属Ni的潜在生态风险水平较高,主要受重金属含量影响.     

基于地质统计及随机模拟技术的天津武清区土壤重金属源解析

为了解天津市武清区重金属污染状况及污染来源情况,在研究区共采集了578个表层土壤样品并分析了Cu、Zn、Pb、Cd、Hg、As(类金属)、Ni、Cr等8项重金属含量.综合应用描述性统计、主成分分析、地质统计学及随机森林回归技术对研究区表层土壤重金属含量时空变化特征及人为及自然源污染贡献性进行了探讨.结果表明,除Cr以外,研究区其余重金属平均含量均高于区域背景值,土壤As、Ni、Cr主要来自于自然源即土壤类型的差异性,Cu、Zn的变异性一是受土壤类型差异性的影响,二是受污灌的影响,Pb、Cd的变异主要受面源污染的影响,局部存在点源污染.Hg变异性主要受污灌的影响.实践证明多技术联合应用是土壤重金属来源解析的有效方法.     

基于正定矩阵因子分析模型的城郊农田重金属污染源解析

城郊农田是城市农副产品的重要生产基地,其土壤环境质量直接影响人群的健康状况.本研究采用200 m×200 m网格布点法采集DL市城郊农田表层土壤样品246个,分析土壤中重金属Cd、Hg、Zn、Pb、Cu、As、Ni、Cr和Mn的含量分布特征.运用正定矩阵因子分析法(PMF)对研究区9种重金属污染来源及其贡献率进行了解析.结果表明:工业污染源贡献率29.74%,农业与污灌复合污染源贡献率19.93%,自然母质源贡献率35.98%,大气沉降源贡献率14.35%.其中,Hg主要来源于大气沉降源,贡献率为67.23%;Pb、Cu和Zn主要来源于工业污染源,贡献率分别为67.58%、40.65%、35.51%;Ni、Cr和Mn主要来源于自然母质源,贡献率分别为68.82%、67.16%、72.32%;Cd、As主要来源于农业与污灌复合源的影响,其贡献率分别为71.30%、47.53%.由PMF模型解析结果可知,工农业生产等人为因素(64.02%)是造成城郊农田土壤重金属污染的主要来源.     

中水浇灌对土壤重金属污染的影响

城市化的加快,使缺水问题更为普遍,中水用于冲厕和绿地浇灌将是未来的趋势.为研究特殊行业污水处理后用于绿地浇灌对土壤的重金属污染状况,选取以生活污水和实验室污水为水源,一体式氧化沟为处理单元的出水为浇灌用水,以包括阔叶林、灌木和草坪的小区土壤作为研究对象;采集6个样品点0~20 cm深的土壤进行Cr、Mn等8种重金属检测.结果表明,与自来水浇灌土壤对比,中水浇灌土壤的重金属含量没有显著差异;中水浇灌土壤的重金属主要在表层富集,其中铬、镍、铜、锌、铅浓度低于北京市土壤背景值;浇灌土壤中砷和镉存在轻度污染,值得关注.     

呼和浩特市不同功能区土壤重金属污染特征及评价

选择呼和浩特市居民区、科教区、城市公园、商业区、道路、工业区和开发区为研究对象,共采集62个样品.通过分析不同功能区土壤重金属含量,采用单因子污染指数法和内梅罗综合污染指数法评价重金属污染程度,主成分分析重金属污染的成因和来源,旨在为防治城市土壤重金属污染提供理论依据.呼和浩特市不同功能区土壤7种重金属的含量表明,其中5种重金属的平均含量均超过内蒙古自治区土壤背景值,重金属Cu和Zn含量分别达到背景值的2.33倍和1.85倍;单因子污染指数评价表明,不同功能区土壤存在不同程度重金属的污染,重金属Cu在商业区呈重度污染.不同重金属元素平均污染程度为:Cu>Zn>Cr>Mn>As>Ni>Pb;内梅罗综合污染指数评价表明,商业区污染最严重,呈重污染程度;其次是道路,污染水平为中度污染;科教区和城市公园污染程度最轻.不同功能区土壤重金属的综合污染指数大小为:商业区(3.03)>城市道路(2.12)>居民区(1.98)>科教区(1.81)>工业区(1.72)>开发区(1.36)>城市公园(1.28);主成分分析表明,呼和浩特市土壤不同重金属来源存在差异,其中Cr、Cu、Mn、Pb和Zn主要来自交通污染源和生活废弃物的堆放,Ni和As目前仍然主要受自然因素控制,来源于自然源.呼和浩特市土壤重金属的污染已经对城市生态系统的健康发展构成了一定程度的威胁.     

复垦工业场地土壤和周边河道沉积物重金属污染及潜在生态风险

测定了上海郊区53个复垦工业场地土壤点位和23个周边河道沉积物点位中8项重金属(As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn和Hg)含量,通过内梅罗指数法和潜在生态风险指数法评价了复垦工业场地土壤和周边河道沉积物重金属污染及潜在生态风险.结果表明,复垦工业场地土壤中8项重金属均不同程度超过二级标准,其中Zn、Cu的点位超标率最为突出,分别达到了47. 17%和43. 40%;周边河道沉积物中重金属含量显著低于复垦工业场地土壤.复垦工业场地土壤重金属内梅罗综合污染指数为11. 41,处于重度污染水平,其中Cu、Zn最为突出;周边河道沉积物重金属内梅罗综合污染指数为1. 26,处于轻度污染水平.从单项潜在生态风险来看,复垦工业场地土壤重金属除Cd(较强)、Hg(较强)、Cu(中度)外,均处于轻度潜在生态风险水平,潜在生态风险指数(RI)为385. 79,总体处于较强潜在生态风险水平;周边河道沉积物重金属除Hg略高于轻度外,均处于轻度潜在生态风险水平,潜在生态风险指数(RI)为83. 91,总体处于轻度潜在生态风险水平.总之,复垦工业场地土壤重金属Cu、Zn污染较为突出,考虑到毒性响应因素则Cd、Hg更应引起关注;周边河道沉积物重金属污染较轻,处于轻度潜在生态风险水平.     

再生水灌水水平对土壤重金属及致病菌分布的影响

为了探讨再生水不同灌水水平对土壤重金属、活性微生物和典型环境致病菌分布的影响,采用室内土柱灌水实验,研究再生水、自来水不同灌水水平对土壤重金属Cd、Pb、Cu、Zn和土壤细菌、真菌、大肠菌群、大肠埃希氏菌分布的影响.结果表明：相同灌水水平下,与自来水灌溉处理相比,再生水灌溉处理下土壤重金属含量略有提高,但仍远低于《土壤环境质量标准》[GB15618-1995]限值,因此短期再生水灌溉不会造成土壤重金属污染;再生水不同灌水水平对比分析表明,充分灌溉相比非充分灌溉提高了表层土壤Cd、Pb含量,Cu、Zn含量无明显差异.此外,相同灌水水平下,再生水灌溉相比自来水显著提高了表层土壤细菌总数和大肠菌群、大肠埃希氏菌数量,对土壤真菌总数影响不大;再生水不同灌水水平对比分析表明,充分灌溉相比非充分灌溉显著提高了表层土壤细菌和真菌总数及大肠菌群、大肠埃希氏菌数量.土壤重金属与土壤活性微生物及典型环境致病菌之间的相关性分析表明,土壤Cd、Pb、Zn含量与土壤细菌、真菌总数及大肠菌群、大肠埃希氏菌数量之间呈正相关性,推断较低含量重金属对土壤活性微生物及典型致病菌的生长繁殖存在一定程度上的刺激作用.因此,再生水灌溉促进了土壤活性微生物的繁衍,并且在一定程度上增加了土壤重金属和环境致病菌的污染风险;合理控制再生水灌水水平可以有效阻控土壤重金属和致病菌含量.     

基于双模型的星云湖沉积物重金属溯源及风险评价

为了解星云湖沉积物中重金属污染现状,并为湖区污染防治提供理论依据,通过分析湖区表层沉积物中Cu、Zn、Pb、Ni、Cr、Cd、As、Hg等重金属含量,研究了其风险特征及污染来源组成.结果表明:①仅Ni、Cu含量尚未超过星云湖的背景值,其余元素均出现累积,Hg含量是星云湖背景值的2.13倍,潜在生态风险最高.②星云湖沉积物中重金属的空间分布与入湖河流和湖盆地势相关,表现出由河流输送向湖心扩散的趋势,高浓度区均分布在湖心深水区和特定河口位置,Hg的分布异于其他元素,呈西北湾>南部>中部的特征.③西北湖湾潜在生态风险最高,Cd、As是主要贡献元素.④星云湖沉积物中重金属主要来自自然源（占比为43.32%）、工业源（占比为25.89%）、农业源（占比为20.52%）和交通源（占比为10.27%）.研究显示,星云湖自然源重金属污染贡献最大,人为源相对较低,但湖区重金属污染处于较高水平.星云湖的重金属污染生态风险可能会持续加剧,其中Hg是污染防控的重点.