常熟市高风险区水稻籽粒重金属污染特征及评价

为研究长江三角洲经济高速发展区域粮食安全问题,于2005年采集了常熟市10个城镇高风险区农田的155个水稻籽粒样品,分析了稻米和稻壳中Cd?Cr?Cu?Pb?Zn?Ni?Hg和As的含量,并分别评价了样品的污染程度及其安全水平.结果表明,在10个城镇稻米与稻壳样品中,重金属含量顺序基本一致,部分重金属分布特征存在差异.以单因子污染指数法评价,稻米中Pb?Hg?Ni和Cd超标,其中Pb最为严重,超标率达29.7%;其次为Hg,超标率为20.6%.稻壳中As和Pb超标,超标率分别为3.2%和1.3%.稻米样品综合污染指数为0.30~3.50,污染稻米占28.4%,以新港镇稻米重金属综合污染指数平均值1.42为最高,已达轻度污染,其他城镇都没有达到污染水平;稻壳样品综合污染指数范围为0.15~2.46,污染稻壳占3.2%,所有城镇中稻壳综合污染指数均值都为安全级.稻米中重金属对人体暴露风险评价结果表明,该区稻米中Cu和Zn存在潜在食物安全风险,而Pb也有部分城镇出现潜在风险.     

广州市郊区农业土壤重金属污染评价分析

采用单项污染指数、单项平均污染指数、算术均数、加权均数、内梅罗污染指数法、聚类分析评价法和主成分分析法对广州市郊区土壤重金属Cu,Pb,Zn,Cr,Ni,Cd,As,Hg污染进行评价.从单项污染指数频率分布可以看出,8种重金属中Hg的污染频率最大,即轻污染、中污染和重污染的出现频率都较大,分别为25.4%,9.3%和16.1%;其次是Cd和Zn,也出现了较高频率的轻污染、中污染和重污染.聚类分析法将8种重金属共分为4组,第1组包括Pb,Ni,As,Cr和Cu,第2组、第3组和第4组分别是Zn,Cd和Hg,这4组的污染指数逐渐增大,并以Hg的污染指数最大.主成分分析中的前2个主成分就已经能解释信息的67.81%,尤其是第一主成分,它能解释接近50%的信息量.第一主成分主要反映重金属Cu,Pb,Zn,Ni,Cd,As和Hg的富集程度,第二主成分主要反映了重金属Cr和Ni的富集信息量以及Hg的释放信息.      

滇黔桂岩溶区河漫滩土壤重金属含量、来源及潜在生态风险

利用全国地球化学基准计划在滇黔桂岩溶区35个点位采集的70件河漫滩表、深层土壤样品,分析了As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn 8种重金属元素含量特征,探究了重金属来源、污染状况及潜在生态风险.结果表明,8种重金属元素含量大部分均高于全国土壤背景值,在滇东南地区含量最高,桂西北地区最低.表层土壤Cd、Hg明显富集,As、Cr、Cu、Ni与深层土壤含量相当;As、Cd、Hg、Pb、Zn在农田、菜地中明显高于深层土壤,Cr、Cu和Ni在各类土地中与深层土壤相当.因子分析结果显示,表层土壤中Cd、Cr、Cu、Ni受地质背景控制,As、Pb、Zn既与地质背景有关,也受人为活动影响,Hg受人为活动影响较严重;深层土壤中Cd、Cr、Cu、Ni、Cr、Zn继承了区域母岩特征,As、Hg和Pb受地质背景和人为活动双重影响.地累积指数法和富集因子法污染评价结果表明,研究区河漫滩表层土壤中Cd、Hg污染较重,As、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn大部分为轻度污染或无污染.各重金属潜在生态风险指数高低顺序依次为Hg > Cd > As > Cu > Ni > Pb > Cr > Zn,Cd和Hg的生态风险指数之和占综合指数的82.43%,生态风险最高;滇东南地区重金属潜在风险综合指数最高,具重度生态风险.     

汕头市湖库型饮用水水源地周边土壤重金属污染评价及源解析

通过对汕头市湖库型饮用水水源地秋风水库和河溪水库的准保护区、集水区土壤进行重金属Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu、Zn、Ni含量测定与分析,并用单项污染指数和内梅罗综合污染指数开展评价,结合相关性、主成分与聚类分析等进行源解析.结果表明:河溪水库周边土壤以重金属Cd污染为主,而秋风水库周边土壤以重金属Hg污染为主.河...     

密云县境内潮河流域土壤重金属分析评价

为了解潮河流域周边土壤重金属污染状况,判断重金属污染对周边饮用水源的威胁程度,沿潮河流域采集了15个潮河流域周边土壤样品,测定样品中重金属含量.结果表明,重金属As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn的平均值分别为7.94、0.16、127.71、38.45、0.22、45.97、21.98、81.06μg.g-1.除Pb以外,各采样点土壤重金属含量均值均高于北京市土壤重金属含量背景值.与上海黄浦江水源地相比,重金属Cr、Cu、Ni浓度较高,其他重金属处于中等水平.地累积指数法评价表明Cr、Hg处于中度污染,Cu、Ni处于无-中度污染,其他重金属无污染.生态危害指数法表明,Hg达到强生态风险等级,其他金属均处于低生态风险等级,研究区域整体处于中等生态风险水平,重金属Cr、Hg、Cu、Ni需要加以控制.     

电石渣堆放场重金属生态风险评价与成因分析

为了解电石渣堆放场重金属潜在生态风险和成因,选择天津市某电石渣堆放场为研究对象,通过现场采集电石渣样品和土壤样品,利用地累积指数和潜在生态风险评价方法对土壤重金属Cr,Ni,Cu,Zn,Cd,Pb,As,Hg含量进行分析.结果表明,场地内Zn,Cu,Cr平均值与天津市土壤背景值十分接近,地累积指数分布在-1.60~-0.10之间,不存在重金属污染现象;Ni,Pb,As地累积指数最大值小于1.00,存在个别点位轻微污染,Cd最大地累积指数为1.20,存在轻度污染现象,Hg地累积指数最大值为4.20,属于“重度污染”.Cr,Ni,Cu,Zn,Pb,As潜在生态风险低,经过因子分析,主要反映了成土母质对土壤重金属含量的影响;Cd,Hg局部位置具有较高~极高潜在生态风险,是场地内重点关注的潜在污染源,主要受电石渣,煤渣堆放对土壤重金属的淋滤作用和化学抑制作用影响.     

兰州市黄河风情线地表积尘及周边绿地土壤重金属污染特征及风险评价

为研究城市滨河公园景区地表积尘和周边绿地土壤重金属污染状况及潜在生态风险和健康风险,选择兰州市黄河风情线沿线的游园、广场和主题公园为研究区,分别采集了27个地表积尘和26个周边绿地表土样品.采用地累积指数(I_geo)、单因子污染指数(P_i)、内梅罗综合污染指数(P_N)和改进的潜在生态风险指数(RI)评估Cr、 Ni、 Cu、 Zn、 As、 Cd、 Hg和Pb这8种重金属污染特征和潜在生态风险程度,并利用暴露风险模型进行健康风险评价.结果表明,研究区地表积尘和周边绿地土壤As含量的平均值略低于甘肃省土壤元素背景值,但地表积尘的其余元素均高于甘肃省和兰州市元素背景值,而周边绿地除Cr和Ni元素略低于甘肃省和兰州市的背景值之外,其余Cu、 Zn、 Cd、 Hg和Pb含量的平均值却高于两者的背景值.地累积指数和单因子污染指数显示,研究区地表积尘受到Cr、 Cu、 Zn、 Cd、 Hg和Pb的污染,沿途绿地土壤存在不同程度的Cu、 Zn、 Cd、 Hg和Pb的污染.内梅罗综合污染指数表明,研究区地表积尘和周边绿地土壤的综合污染程...     

云南中甸县Cu矿区土壤重金属污染评价

通过对矿区土壤中重金属元素Cd、Cr、Cu、Pb、Zn、As、Hg含量的测定,运用单项污染指数法、内梅罗综合污染指数法评价了其污染现状。对位于云南中甸县雪鸡坪、春都矿区土壤重金属污染状况进行了调查研究。结果表明:矿区土壤中重金属元素污染程度有差异,从单向污染指数来看Cd、Cr、Cu、Hg、Zn等重金属元素污染水平为清洁。As单项污染指数变化范围为0.49~0.72,污染等级为警戒级。春都矿区中Pb的污染程度较严重,其单项污染指数大于1,已达到轻度污染水平;从内梅罗污染指数来看:春都矿区(p_n=1.12)雪鸡坪矿区(p_n=0.49),春都矿区土壤开始受到轻度污染,雪鸡坪矿区土壤为安全状态。     

贵州省麻江县蓝莓基地土壤重金属污染及风险评价

为了研究麻江县蓝莓基地土壤中8种重金属元素(Hg、Cd、As、Pb、Cu、Ni、Cr和Zn)的分布特征、污染程度、潜在生态风险及其来源。采用ICP-MS和AFS分别测定了麻江县6个蓝莓基地18件土壤样品中的8种重金属元素含量,并采用地累积指数法、内梅罗污染指数法、富集因子法、潜在生态污染指数法对蓝莓基地土壤重金属元素富集程度和潜在生态风险进行了评价,同时结合相关性分析和聚类分析对麻江蓝莓基地土壤重金属来源进行了探讨。结果表明,麻江蓝莓基地土壤Hg、Cd、As、Pb、Cu、Ni、Cr和Zn的平均值分别为0. 24、0. 30、35、35、22、27、62、79 mg/kg,Hg、As和Pb平均值高于贵州省土壤背景值,Hg和As污染严重。地累积指数法、内梅罗污染指数法、富集因子法、单项污染指数法的评价结果基本一致,其评价结果表明,麻江蓝莓基地土壤中的Hg、As、Pb受到了不同程度的污染。综合污染指数法评价结果表明,陡坡坪、乌卡坪和白竹林蓝莓基地土壤已受到重金属的轻度污染;陈家山、乌羊麻和甘溪蓝莓基地土壤已受到重金属的中度污染。潜在生态污染指数法评价结果表明,陡坡坪、乌卡坪和白竹林蓝莓基地土壤8种重金属存在轻微潜在生态风险,陈家山、乌羊麻和甘溪蓝莓基地土壤8种重金属存在强潜在生态风险。相关性分析和聚类分析表明,Ni、Zn、Cu、Cr和Cd相关性显著并聚为一类,主要来源于自然地质背景; As和Pb相关性极显著并聚为一类,主要受动物粪便、农药、汽车尾气等复合因素的影响; Hg与其他7种重金属之间无相关或相关性不显著,单独聚为一类,主要来源于燃煤。     

底泥重金属污染评价方法对比分析 ——以云南某地河流、湖泊为例

为分析不同底泥重金属污染评价方法的适用性,以云南某地河流、湖泊底泥为研究对象,分析其中As、Hg、Cr、Cu、Cd、Pb、Zn的含量,采用单项污染指数法、内梅罗综合指数法、地累积指数法、污染负荷指数法进行污染程度评价,采用Hakanson潜在生态危害指数法进行风险等级评价,探讨不同评价方法的优缺点及方法的应用范围,为类...     

污灌区稻田汞污染特征及健康风险评价

选择天津北排污河灌区作为研究区域,调查了土壤和水稻总汞和甲基汞的含量及分布特征,评估污灌区稻米食用汞暴露风险,并对污灌区土壤-稻米甲基汞的影响因素进行了初步分析.结果表明,1.调查的29个污灌区稻田,土壤总汞含量为(367.04 ± 129.36) μg/kg,显著高于区域土壤Hg背景值73 μg/kg,甲基汞含量为(0.87 ± 0.77) μg/kg;水稻各部位总汞含量依次为稻叶 > 稻根 > 稻茎 > 稻米,稻米总汞含量为(12.80 ± 5.14) μg/kg,甲基汞含量依次为稻米 > 稻根 > 稻茎 > 稻叶,稻米对甲基汞具有很强的富集能力,甲基汞含量为(2.09 ± 1.20) μg/kg,甲基化率均值超过10%.污灌区稻米总汞每周摄入量为0.068~1.25μg/(kg·bw),甲基汞每周摄入量为0.0095~0.49μg/(kg·bw),污灌区稻米总汞及甲基汞暴露对居民健康风险总体仍在安全阈值内,但个别汞污染较严重地块甲基汞暴露风险值得高度关注.土壤甲基汞含量仅与土壤总汞含量及黏粒含量的相关性达到显著性水平,稻米甲基汞含量与土壤总汞含量、土壤甲基汞含量、稻米总汞含量及黏粒含量的相关性达到显著性水平.     

不同水分管理方式下水稻生长季N_2O排放量估算:模型建立

我国水稻生产中往往采用多种水分管理方式,如持续淹水、淹水-烤田-淹水和淹水-烤田-淹水-湿润灌溉等. 水分管理方式的不同会引起水稻生长季N2O排放的显著变化. 本研究收集和整理了2005年以前17篇国内外文献报道的有关我国稻田N2O季节排放通量的71组田间原位测定资料,每组资料包括稻田氮肥施用的种类和施用量、水分管理方式、N2O季节排放量等数据,旨在建立不同水分管理方式下水稻生长季N2O直接排放量的估算模型. 分析结果表明,持续淹水稻田N2O季节排放量与施氮量无明显相关关系,在淹水-烤田-淹水和淹水-烤田-淹水-湿润灌溉的水分管理方式下,两者呈极显著线性正相关关系. 持续淹水稻田N2O季节排放总量相当于施氮量的0.02%. 基于普通最小二乘法(OLS)分析技术建立的线性回归模型估算结果表明,淹水-烤田-淹水的水分管理方式下稻田肥料氮的N2O排放系数为0.42%,但N2O季节背景排放量不显著. 在淹水-烤田-淹水-湿润灌溉的水分管理方式下,水稻生长季肥料N的N2O排放系数和N2O-N背景排放量分别为0.73%和0.79 kg·hm-2. 残差分析和效能分析显示模型具有较好的适切性. 综合3种水分管理方式,我国稻田水稻生长季N的N2O排放系数和N2O-N背景排放量平均分别为0.54%和0.43 kg·hm-2. 相对于旱作农田而言,水稻生长季肥料N的N2O排放系数较低,意味着水稻生产较旱地作物可能更有利于减缓我国农业N2O排放. 本研究建立的模型可以用于我国稻田水稻生长季N2O直接排放量的估算.     

太湖流域稻田湿地对低污染水中氮磷的净化效果

对太湖流域稻田湿地设置3种布水设计——地表漫流式、串形沟灌渗滤式和弓形沟灌渗滤式, 研究连续进水方式下3种布水设计的稻田湿地对低污染水中氮、磷的净化效果及其产量效应. 结果表明:①在水稻拔节期和灌浆期,稻田湿地对低污染水中TN和TP的去除率分别可达77%~93%和87%~96%,稻田排水中ρ(TN)均在2 mg/L以下. ②3种布水设计对TN的去除率表现为漫流式>弓形沟灌渗滤式>串形沟灌渗滤式;对TP的去除率则以弓形沟灌渗滤式最高,串形沟灌渗滤式最差,但二者间差异不显著. ③弓形沟灌渗滤处理由于沟渠占田面积比例相对比较适宜,水稻籽粒产量最高(8 520 kg/hm2),比传统的漫流型稻田湿地增产5.2%;而串形沟灌渗滤处理因其沟渠占田面积比例(约14%)较大,水稻籽粒产量最低. 研究结果证实,利用太湖流域广泛存在的稻田湿地来净化周围的低污染水方法可行且效果较好.      

不同农业管理方式对北京地区稻田甲烷排放的影响研究

1990年7月4日到9月28日,对北京朝阳区洼里乡的麦茬稻田甲烷排放进行了测定研究,取得了不同农业管理条件下的一些初步结果。其中按农民常规管理方式的麦茬稻田甲烷平均排放通量为17.5mg/(m2·h)。该值可代表北京地区一般麦茬稻田甲烷排放水平。实验表明,水稻田甲烷排放受到灌溉方式、施肥类型及用量、气温等多种因子的影响,其中农业管理措施的影响是显著的。在农民传统施肥方式下,采用间歇灌溉的方式,比传统的淹灌能有效地提高水稻产量并减少稻田甲烷的排放。      

Effects of fulvic acid and humic acid from different sources on Hg methylation in soil and accumulation in rice

Humus is often used as an organic modifier to reduce the bioaccumulation of heavy metals in plants, but the effects of different humus components from different sources on the fate of mercury (Hg) in paddy fields are still unclear. Here, fulvic acid (FA) and humic acid (HA) extracted from composted straw (CS), composted cow dung (CCD), peat soil (PM) and lignite coal (LC) were used to understand their effects on the methylation and bioaccumulation of Hg in paddy soil by pot experiments. Amendments of both FA and HA largely increased the abundance of Hg-methylating microbes and low-molecular-weight organic matters (e.g, cysteine) in paddy soil. They were also found to change the aromaticity, molecular size and Chromophoric DOM concentration of DOM, and resulted in heterogeneous effects on migration and transformation of Hg. All the FA-amended treatments increased the mobility and methylation of Hg in soil and its absorption in roots. Nevertheless, FA from different sources have heterogeneous effects on transport of Hg between rice tissues. FA-CCD and FA-PM promoted the translocation of MeHg from roots to rice grains by 32.95% and 41.12%, while FA-CS and FA-LC significantly inhibited the translocation of inorganic Hg (IHg) by 52.65% and 66.06% and of MeHg by 46.65% and 36.23%, respectively. In contrast, all HA-amended treatments reduced the mobility of soil Hg, but promoted Hg methylation in soil. Among which, HA-CCD and HA-PM promoted the translocation of MeHg in rice tissues by 88.95% and 64.10%, while its accumulation in rice grains by 28.43% and 28.69%, respectively. In general, the application of some FA and HA as organic modifiers to reduce Hg bioaccumulation in rice is not feasible.     

三江平原典型灌区井灌地下水中铁的随水迁移特征

以三江平原典型水稻灌区———黑龙江省农垦总局建三江分局为例,系统调查了该区地下水的铁含量特征,并具体分析了铁通过井灌从地下水进入晒水池、稻田,再通过排水进入多等级沟渠系统的季节迁移过程及铁在相应沉积物或土壤中的分布特征.结果表明,研究区地下水总铁质量浓度为(1.73±0.41)mg.L-1,最大值为11.4 mg.L-1,最小值0.01 mg.L-1,变异系数1.29%.根据2010年水稻种植面积和当地实行的每亩额定灌水量推算,从地下进入稻田和其它地表水体中的铁可达4 976.40 t.溶解性Fe2+、溶解性Fe3+、溶解性铁和总铁都具有明显的季节变化(6、7月较高),且沿水流方向以稻田积水中的含量较高.晒水池和稻田对地下水铁的富集效应明显,二者的总铁质量浓度分别达到地下水的6.17和21.65倍.晒水池沉积物的总铁含量显著高于稻田、农渠和干渠(浓江河).不同氧化铁形态中,仍以晒水池沉积物中各形态铁氧化物的含量较高,而稻田土壤、农渠和干渠沉积物之间没有显著性差异.三江平原典型灌区地下水中的铁通过井灌进入地表水体中,大部分被蓄积在晒水池和稻田中,仅有少部分随稻田退水进入沟渠网,并逐级沉淀在稻田和沟渠沉积物中.铁在随水迁移过程中除了总量变化外,还伴随着种类和形态的转化,这些变化直接受水稻灌溉管理方式的影响,具有明显的季节特征.长期井灌或将导致铁在稻田土壤和沟渠沉积物中的富集,具有潜在的污染风险.     

Biochar affects methylmercury production and bioaccumulation in paddy soils: Insights from soil-derived dissolved organic matter

Biochar has been used increasingly as a soil additive to control mercury (Hg) pollution in paddy rice fields. As the most active component of soil organic matter, soil dissolved organic matter (DOM) plays a vital role in the environmental fate of contaminants. However, there are very few studies to determine the impact of biochar on the Hg cycle in rice paddies using insights from DOM. This study used original and modified biochar to investigate their effect on DOM dynamics and their potential impact on methylmercury (MeHg) production and bioaccumulation in rice plants. Porewater DOM was collected to analyze the variations in soil-derived DOM in paddy soils. The results showed that the addition of biochar, whether in original or modified form, significantly reduced the bioaccumulation of MeHg in rice plants, especially in hulls and grains (p<0.05). However, MeHg production in soils was only inhibited by the modified biochar. Biochar addition induced a significant increase in DOM's aromaticity and molecular weight (p<0.05), which decreased Hg bioavailability. Furthermore, enhanced microbial activity was also observed in DOM (p<0.05), further increasing MeHg production in the soil. Thus, the effect of biochar on the fate of Hg cycle involves competition between the two different roles of DOM. This study identified a specific mechanism by which biochar affects Hg behavior in rice paddy soil and contributes to understanding the more general influence of biochar in agriculture and contaminant remediation.     

广州地区用蘑菇底肥控制稻田甲烷排放

采用华南地区常用施肥方式,即有机肥加化肥,在广州地区设计2种施肥方式:①猪粪加化肥,②蘑菇肥加化肥,在肥效和灌溉条件基本相同情况下,监测晚稻田甲烷排放通量。实验证明,在产量基本相同下,广州地区晚稻施用蘑菇底肥比猪粪底肥可大大地降低甲烷的排放。      

盐渍化环境下秸秆还田对稻米汞及甲基汞累积的影响

通过盆栽试验探讨了盐渍化环境下秸秆还田对土壤中总汞（THg）、甲基汞（MeHg）含量和转化以及对水稻吸收汞的影响.试验用土采集自天津典型污灌地区,人为添加不同梯度的盐分（0、0.2%、0.5% NaCl）及外源汞（0、5mg/kg~Hg（NO₃）₂）,秸秆还田按照0.1%进行处理.结果显示：1.秸秆还田促进稻田系统中无机汞的甲基化.与未添加秸秆的处理相比,秸秆还田后土壤MeHg含量提高了56.8%~76.8%,水稻MeHg含量增加了127%~171.6%.2.在轻度盐渍化稻田开展秸秆还田,会进一步提高稻田土壤中汞的甲基化水平,进而增加水稻籽粒中甲基汞含量.与不添加盐分处理相比,轻度盐渍化环境中（0.2% NaCl）,秸秆还田处理导致土壤MeHg含量提高了92.2%~101.2%,水稻籽粒MeHg含量增长了52.8%~132.1%.更高的盐渍化水平会抑制土壤汞甲基化趋势,水稻籽粒中甲基汞含量降低.在中度盐渍化环境中（0.5% NaCl）,秸秆还田导致土壤MeHg含量降低了57.9%~88.6%,水稻籽粒MeHg含量降低了72.9%~86.8%.以上研究结果表明,在盐渍化且汞污染稻田开展秸秆还田可能大幅度增加该地区汞食物链暴露风险,因此在中轻度盐渍化的污灌区,对秸秆还田等农艺措施需要格外慎重.