雄安新区农田土壤-农作物系统重金属潜在生态风险评估及其源解析

为评估雄安新区农田土壤-农作物系统重金属潜在生态风险,分析测试新区小麦籽实和根系土壤中重金属含量及其赋存形态,利用综合污染指数（IPI_N）、潜在生态风险指数（RI）、生物富集系数（BFC）和风险评价指数（RAC）,采用主成分分析和相关分析等统计方法开展重金属潜在生态风险评估及来源解析.结果表明,新区根系土壤中Cd、Cu、Pb和Zn含量均值显著高于河北省表层土壤背景值.IPI_N介于0.2~5.18之间,94.83%的根系土样为安全无污染等级;土壤中Cd单指标潜在生态危害最大,其次为Hg元素,Cr、Ni和Zn潜在生态危害较小;总潜在生态风险以轻微和中等等级为主,占比分别为64.66%和30.17%.根系土壤中Cd生物活性形态组分（离子交换态和水溶态）占比达33.43%,生物有效性相对较高,其他各重金属元素赋存形态均以残渣态为主（残渣态占比>60%）.RAC指数由大到小为Cd > Ni > Hg > As > Cu > Cr > Zn > Pb,重金属Cd的RAC均值为22.75%,以中等风险为主,其他各元素RAC均为低风险或无风险.根系土壤重金属主要潜在来源是在地质背景的基础上叠加了人为活动.农作物籽实中重金属迁移、富集能力依次为Zn > Cu > Cd > Hg > As > Ni > Pb > Cr,其中As、Cd、Pb和Zn的生物有效组分对小麦籽实吸收重金属起促进作用,农作物籽实中重金属含量与土壤pH值呈负相关,土壤理化指标（OM和CEC等）双向影响土壤中重金属生物有效态组分比例.     

铅锌矿区废弃地修复客土层的重金属污染特征分析

采集湖南郴州某典型铅锌矿区废弃地植物修复客土层（0~30 cm）及污染土层（30~50 cm）土壤,测定土壤中Cd、Cr、Cr⁶⁺、Cu、Ni、Pb、As和Hg的含量;采用地累积指数法、内梅罗指数法和潜在生态风险指数法对土壤中重金属的含量及污染程度进行定量评价;并通过BCR连续分级提取法分析重金属的形态.结果表明,客土的As含量以及污染土的Pb和As含量均远超出"土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准（试行）-GB36600—2018"中第二类用地筛选值.对重金属含量和污染程度的评价结果表明,试验土壤主要以Pb和As污染为主,污染土中Cd、Cu、Pb和As的污染程度均高于客土.土壤中Cd和As的生态风险系数较高,最高分别达到了22.96和568.57.Cd和As是研究区域中土壤重金属潜在生态风险的主要贡献者;BCR结果表明,Cd在客土和污染土中均具有最高的生物有效性,酸可溶态Cd的最高占比达到31.9%.污染土和客土之间的混掺,污染土中活性金属向客土层的迁移以及植物根系分泌物的螯合作用都是导致客土层土壤中重金属总量和生物有效性增加的原因.本研究结果可为铅锌矿区废弃地重金属污染治理提供参考.     

珠江口沉积物中重金属分布、形态特征及风险分析

为了解珠江口沉积物中重金属的污染现状及潜在生态危害,于2012年5月在珠江口海域采集29个站位表层沉积物,对6种重金属(Cr、Cu、Zn、As、Cd、Pb)的含量、形态特征、影响因素以及潜在生态风险进行了研究。本研究采用改进BCR提取法分析重金属赋存形态,并运用酸提取态百分含量风险评估法对重金属潜在生态风险进行评价。结果表明,珠江口沉积物中重金属总量呈现西北向东南逐渐减小的分布特征,西岸的浓度普遍高于东岸区域,重金属含量高值区主要分布于虎门、磨刀门、鸡啼门附近,陆源人为污染影响明显;重金属赋存形态中Cr、Cu、Zn、As主要以残渣态存在,Pb主要以可还原态存在,Cd主要以酸提取态存在,各重金属非残渣态所占比例以Cd最高,表明Cd的迁移性最强;以酸提取态百分含量为依据进行的珠江口沉积物重金属的风险评价,结果显示虽然Cd的绝对含量不高,但其潜在危害等级为高风险,其余重金属为中-低-无风险等级。     

典型碳酸盐岩区耕地土壤剖面重金属形态迁移转化特征及生态风险评价

碳酸盐岩土壤母质区是我国耕地土壤重金属高含量的主要分布区,且耕地重金属迁移转化受到自然过程与人为活动的交互影响.以广西碳酸盐岩母质水田9条土壤剖面为研究对象,在分析测试土壤Cd、As、Zn、Cr、Cu、Hg、Ni和Pb含量、pH、Corg含量等土壤性质指标以及Cd、As、Zn和Cr赋存形态基础上,重点探讨了研究区耕地土壤重金属形态垂向分布特征、重金属生态风险以及对比在自然成土过程中和人为活动干扰下重金属迁移转化的影响因素.结果表明,研究区土壤剖面中Cd、As、Zn和Cr存在样本超农用地（水田）污染风险筛选值,Cd和As部分超管制值.土壤剖面Cd各形态均有一定比例分布,且随剖面深度由浅至深,Cd生态风险较高的水溶态、离子交换态比例呈显著下降趋势;土壤剖面As、Zn和Cr各深度段均以残渣态为主,随深度加深,水溶态和离子交换态比例变化不大.风险评价编码法（RAC）和次生相与原生相分布比值法（RSP）评价结果显示,研究区土壤Cd污染风险相对较高,总体上As、Zn和Cr处于无污染或无风险状态.研究区自然发育的土壤,黏土矿物含量和土壤发育程度对Cd迁移活动性的影响较为显著,而受人为活动影响的耕作层中,土壤pH与有机质含量则成为其迁移活动性的主控因素;土壤As的迁移能力主要与土壤有机质、Fe₂O₃含量以及土壤发育程度有关,但在耕作层中,有机质对其控制作用明显增强;土壤中Zn、Cr迁移能力的主控因素均为pH,而在人类活动干扰下,pH对其影响更为强烈.     

喀斯特高原石漠化治理示范区土壤和农作物重金属含量特征

通过采集贵州毕节撒拉溪石漠化治理示范区土壤和主要农作物样品,分析了土壤和农作物样品中重金属Cr,Co,Cu,Cd, Pb,Zn,As和Ni含量,采用富集因子评价了土壤中重金属的污染状况,并分别采用潜在生态风险指数(RI)和生物富集系数评价了示范区土壤重金属的潜在生态风险和农作物对重金属的富集特征.结果表明,示范区土壤中Cr,Co,Cu,Cd,Pb, Zn,As和Ni平均含量分别为123,28.0,67.8,1.52,32.7,132,25.6和56.5mg/kg,除Cd外,其他均低于农用地土壤污染风险筛选值;其中森林土重金属污染程度的评价等级均为无污染-轻度污染,旱地土中Cd和Cu个别样点存在中度污染,其他均为无污染-轻度污染.潜在生态风险评价结果表明,示范区土壤重金属Cr,Co,Cu,Pb,Zn,As和Ni的单项潜在危害指数分别为1.23,4.67,3.39, 1.36, 0.53,8.54和2.83,潜在危害等级均为轻微生态危害,Cd的单项潜在危害等级为中等生态危害,8种重金属的综合生态危害等级为轻微生态危害.Cd在土豆中的生物富集系数为4.05,其他重金属的富集系数均小于2.不同农作物对土壤中不同重金属的富集能力有较大差异,其中Cd,Zn,Co,Cu, Pb和Ni在土壤-土豆系统中的迁移富集能力相对较高,Cr和As在土壤-玉米系统中的迁移富集能力相对较高,其他农作物对重金属的迁移富集能力较弱.     

我国城市污泥中重金属的赋存形态与生态风险评价

为全面了解中国城市污水处理厂脱水污泥中重金属（HMs）的形态特征和污染状况,本研究以我国40座城市污水处理厂的剩余污泥为研究对象,对污泥中重金属As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn的总量以及赋存形态进行了测定.采用毒液浸出法（TCLP）、风险评价编码法（RAC）和潜在生态风险指数法评价了其生态风险.结果表明,40个样品中重金属含量的中位值由大到小依次为：Zn > Cu > Cr > Pb > Ni > As > Cd,各元素整体达标率>90%.As的各形态分布较为平均;Cd和Zn以可还原态为主;Cr主要以残渣态的形式存在,其次为可氧化态和可还原态;Cu主要以可氧化态的形式存在;Ni主要以可交换态的形式存在;Pb主要以可还原态和残渣态的形式存在,可交换态的含量最低.TCLP提取态重金属的比例大小顺序为：Ni > As > Zn > Cd > Cu > Cr,所有样品中Pb的TCLP提取态含量均低于检出限;RAC法评价结果显示,7种重金属环境风险大小依次为：Ni > As > Zn > Cd > Cu > Cr > Pb,Ni的生态风险等级为高等,Zn、As和Cd的生态风险等级为中等,Cr和Cu的生态风险等级为低等,Pb无生态风险;潜在生态风险评价结果表明,城市污泥中Cd和Cu的潜在生态风险最高,是我国城市污泥中主要的重金属污染物,但是如果按照国家标准规定的方法进行农用,造成土壤污染的风险总体处于较低水平.     

小清河表层沉积物重污染区重金属赋存形态及风险评价

测定了小清河表层沉积物重污染区间隙水中重金属(Cu、As、Pb、Zn、Cr、Cd和Ni)的质量浓度,采用改进的BCR顺序提取法分析了沉积物中重金属的赋存形态,并分别基于美国水质基准(CCC、CMC)和风险评价编码法(RAC)、潜在生态风险指数法对间隙水和表层沉积物中重金属的毒性及生态风险进行评价.结果表明,小清河沉积物间隙水中的重金属基本不会对水生态系统产生毒性.除As外,表层沉积物中6种重金属的含量显著高于土壤背景值,呈现明显的累积效应.沉积物中Cu、As和Ni主要赋存于残渣态,Pb、Cr主要赋存于可氧化态和残渣态,Zn、Cd以酸可溶解态和可还原态为主.Cd、Zn、Cr和Pb的有效态含量高于残渣态,有较高的二次释放潜力.RAC的评价结果表明,沉积物中Cu、Pb、Cr和As处于无风险到低风险级,Ni处于低风险到中等风险级,Cd处于中等到高风险级,Zn处于中等到极高风险级,不同重金属RAC的平均值依次为CdZnNiAsCuCrPb.潜在生态风险指数法的评价结果表明,沉积物中除Cd有强~很强生态风险外,其他6种重金属均表现为低生态风险,RI值介于136.83~264.83,研究区采样点处于中等~强生态风险.     

大伙房水库沉积物重金属形态分析及污染特征

采用BCR连续提取法对大伙房水库沉积物中7种重金属元素(Cr,Ni,Cu,Zn,As,Cd和Pb)的赋存形态进行了分析,并结合重金属总量讨论了各元素的潜在环境危害性. 结果表明,Cd主要以醋酸可提取态及可还原态存在,具有很强的环境危害; Pb主要以极高比例的可还原态存在,潜在环境危害较高; Zn,As和Cu存在较大比例的酸可提取态及可还原态,也具有一定程度的潜在环境危害; Cr和Ni以残渣态为主,产生环境危害的可能性极小. 相关分析结果显示,Cu,Zn,As,Cd和Pb各赋存形态含量及总量与沉积物性质之间的相关性均不显著,说明大伙房水库沉积物受到了这5种重金属元素外源输入的影响.      

典型石油场地周边土壤重金属形态特征及源解析

为研究荆门市某石油场地周边表层土壤重金属形态特征和来源,对研究区土壤中Cr、As、Cd、Sb、Hg、Pb、Ni、Cu和Pb这9种重金属总量和赋存形态进行了调查分析,对土壤中重金属的生态风险和生物有效性进行评价,并且用多元分析方法对重金属的来源进行辨析.结果表明,Cd在土壤中主要是以酸溶态和可还原态为主,含量平均值为0.19 mg·kg^-1,占到4种形态总和的79.86%;Cr、Cu、Zn、As、Sb和Pb主要以残渣态为主,Hg主要以残渣态和可氧化态为主,在土壤中稳定性较好.Cr处于无风险状态,Sb、Pb、Ni和Cu的风险评价结果为低风险.Cd、Hg、Zn和As的风险指数均达到中等风险水平,尤其Cd接近高风险标准,需要引起相关重视.土壤重金属总量和赋存形态的相关性和主成分分析结果表明,As、Cr、Ni、Sb、Hg和Pb等重金属主要来源受自然输入影响较大,重金属Cd受工业生产人为活动的外源性因素影响较为明显.     

异龙湖沉积物重金属人为污染与潜在生态风险

本文通过对云南省异龙湖4个沉积短岩芯中Al、Ti、As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Hg、Zn等金属元素含量与赋存形态的分析,研究了重金属污染特征和潜在生态风险.结果表明,除Cd之外,沉积物中其余金属元素含量变化较小,变异系数均小于0.3.根据聚类分析结果,所有元素可分为两组,第Ⅰ组元素包括As、Cd、Hg和Pb,第Ⅱ组元素包括Al、Ti、Cr、Cu、Ni和Zn;各沉积岩芯中每组元素具有相似的垂向变化规律,但不同沉积岩芯中各组元素变化趋势存在较大差异,反映了较为复杂的沉积环境特征.相关分析表明,沉积物中金属元素含量的变化明显受到沉积物质地变化的影响.沉积物中Cd和Pb以可还原态为主,平均百分含量分别为48%和42%;Cr、Cu、Zn和Ni主要赋存于残渣态中,平均百分含量分别为68%~82%.根据重金属富集系数和次生相富集系数评价结果,Cd为主要的污染元素,平均达到了中等污染程度,而其他元素为无污染至弱污染水平;人为贡献的重金属主要赋存于可提取态中.综合生态风险指数与沉积物质量基准评价结果、以及重金属污染水平与赋存形态,异龙湖表层沉积物中As、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn具有低等程度的潜在生态风险,Cd具有较高程度的潜在生态风险.     

广州市污水污泥中的重金属及其农用探讨

分析了广州市6种污水污泥中重金属(Zn,Cu,Pb,Cr,Mn和Ni)质量分数及其存在形态,并对污泥农业利用过程中施用的最大量进行了估算.结果表明:广州不同来源污水污泥中.(Cu),w(Zn),w(Mn)和,(Ni)较高,变幅较大,而w( Ph )和w( Cr)低.除一种污泥中w(Cu)超标外,其他重金属基本符合国家农用控制标准(G1318918-2002),但所有污泥中重金属质量分数都超过广州市农田土壤平均值.不同重金属以及同一重金属在不同污泥中的形态分布也不同,其中Zn,Mn和Ni的潜在迁移性强,Cu和Cr中的还原态占有很大的比例,污泥中Pb主要以还原态和残渣态存在.根据广州市主要旱地赤红色土壤静态环境容量和动态环境容量计算表明,污泥农用过程中Cu和Zn是主要监控污染元素,不同来源污泥的最大施用量有明显差异.为保证土壤环境的安全,建议将Cu和Zn作为控制城市污水污泥农用过程中最高施用量的计算参考指标.     

深圳市不同土类的重金属环境背景值与理化性质特征

城市土壤环境背景值特征研究可为制定区域土壤背景值标准提供科学依据.为摸清深圳市不同土类重金属（Cr、Cu、Zn、Ni、Pb、Co、V、Cd和Hg）的环境背景值特征,探究重金属环境背景值与土壤理化性质的关系,在全市布设500个土壤背景点位,采用多点增量法采集500个土壤表层（0~20 cm）样品,赤红壤405个,红壤77个,黄壤18个.结果表明：①红壤重金属的背景值整体偏低,赤红壤Cr、Ni、Co和V以及黄壤Cu、Zn、Hg、Pb和Cd的背景值高于其他土类;3种土类中Cr、Cu、Zn、Ni、Co和V的背景值比全国"七五"背景值低,Cd和Hg背景值与全国"七五"背景值较为接近,Pb背景值高于全国"七五"背景值;②9种重金属背景值的空间分布规律差异较大,Pb、Zn和Co呈明显的地带性分布格局,Cr、Cu、Ni、V、Cd和Hg表现为点状分布格局;③将不同土类重金属背景值与理化性质参数进行相关性分析,发现赤红壤重金属背景值与理化性质的相关性最为显著;④通过逐步回归分析,将赤红壤中重金属背景值与理化性质参数的关系进行定量化表达,探明影响赤红壤重金属背景值的理化性质参数依次为机械组成、pH、有机质和阳离子交换量.     

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...     

农田土壤重金属垂直分布迁移特征及生态风险评价

为探讨农田土壤环境中重金属的垂直分布迁移特征及潜在生态风险,以我国湖南省湘潭县某镇为研究对象,系统分析了8种常见毒性重金属（Cd、Cr、Cu、Zn、Pb、As、Hg、Ni）在农田土壤剖面中的含量及垂直分布迁移特征,并通过Hakanson潜在生态风险指数法对其进行评价。结果表明:研究区域土壤Cd、Cr、Cu、Zn、Pb、As、Hg和Ni均有一定积累,但仅有表层土壤Cd含量均值为0.59 mg/kg,超过了土壤污染风险筛选值（0.3 mg/kg,pH<5.5）,说明该区域农田土壤表层受Cd污染;分析农田土壤剖面重金属的垂直分布迁移特征得到,除Cr和Ni外,Cu、Zn、As、Cd、Hg和Pb 6种重金属主要富集在表层;重金属的潜在生态风险单项系数评价中,Cd在表层和中层土壤中表现为强生态危害,底层表现为中等生态危害,而Cr、Ni、Cu、Zn、As、Hg和Pb在表层、中层和底层土壤中均表现为轻微生态危害,表明Cd是该区域不同土层中的主要生态风险因子;综合潜在生态风险指数评价表明,研究区域表层土壤为中等生态危害,中层和底层土为轻微生态危害。综上,该区农田土壤表层重金属生态风险较高,主要由Cd污染引起,应当采取农艺调控或替代种植等安全利用措施进行风险管控,以保障农产品质量安全。     

张家口市万全区某种植区土壤重金属污染评价与来源分析

以张家口市万全区某蔬菜种植区土壤为研究对象,采集132件表层和80件深层土壤样品,测试分析As、 Cd、 Cr、 Hg、 Cu、 Ni、 Pb和Zn等8种重金属元素含量以及Cr和Ni赋存形态.综合应用地统计学分析和PMF受体模型,并结合3种重金属污染评价方法,摸清了研究区土壤重金属空间分布特征、重金属污染程度和垂向上Cr和Ni赋存形态的分布情况,探析了土壤重金属污染源和贡献率.结果表明,表层土壤重金属Cd和Pb含量平均值均高于河北省土壤背景值,表层土壤Cr、 Ni、 Cu, Cd、 Pb和Zn空间分布特征存在相似性.地累积指数法表明研究区以无污染为主,分布少量轻污染点位,以Cd污染点居多;富集因子法表明研究区主要以无-弱污染为主,各元素均存在中污染情况,背景区显著污染元素为As、 Pb和Hg,重点区中显著污染元素为Cd;潜在生态风险指数法表明研究区以轻污染为主,局部分布“中”和“强”风险点,背景区Hg存在“很强”风险点,重点区Cd存在“很强”风险点.这3种评价结果表明背景区以Cd和Hg污染为主,而重点区则以Cd污染为主.垂向土壤赋存形态研究表明Cr以残渣态(F4)为主,可氧化态(F3)...     

湖北省铜绿山矿区农业土壤重金属形态及生物有效性

以铜绿山矿区农业土壤为研究对象,采用BCR连续提取法提取并测定了土壤中Cu、Zn、Pb、Cd四种重金属的形态和含量,分析了重金属各形态、土壤p H和有机质之间的相关性;并对重金属分布特征和有效性进行了分析,探究土壤本身性质对矿区农业土壤重金属及其生物有效性的影响因子。结果表明:矿区农业土壤受到重金属不同程度的污染,重金属的污染程度大小为:CuZnPbCd;各重金属之间存在不同程度的相关性,Pb和Zn之间显著相关,二者可能属于同源污染物;四种重金属总量与土壤的p H和有机质不存在相关性;Pb与Cu、Zn和Cd有效态含量之间有显著相关性,表明矿区农业土壤中重金属Pb与Cu、Zn和Cd有效态含量之间相互促进、相互影响的作用较强;矿区农业土壤p H值与Pb_(可还原态)、Cd_(可还原态)、Cd_(弱酸提取态)、Cd_(可氧化态)之间均存在显著相关关系;有机质含量与Pb_(可还原态)、Pb_(残渣态)、Cu_(残渣态)、Cd_(弱酸提取态)、Cd_(可还原态)、Cd_(可氧化态)之间相关性显著,可见土壤的p H值、有机质都会对土壤中重金属的化学形态产生一定的影响;土壤中Pb、Cd的生物有效性主要受其全量、土壤p H和有机质的影响,而Zn和Cu受其全量、土壤p H和有机质的影响较小。     

基于高密度采样的土壤重金属分布特征及迁移速率

重金属在土壤剖面中的垂直分布特征是土壤自身理化性质和外界条件影响下重金属迁移和积累的综合反映,也是了解土壤重金属污染程度和修复治理的基础.传统的用于农业土壤研究的层次采样技术和方法,只能粗略了解重金属在土壤层次中的分布状况,不足以确定污染物的垂直迁移距离和速度.本研究通过对钢铁厂周边3种不同利用类型土壤进行垂直方向的高密度采样分析,即在0～40cm深度内以2cm间隔,在40～80cm以5cm间隔,80cm以下以10cm间隔采样,对重金属元素Cu、Zn、Pb、Cr、Cd的剖面垂直分布进行了研究.结果表明,在几乎未受人为干扰的林地土壤中,可见重金属在土壤表层明显富集,证实其来源是大气沉降,其中Zn、Pb向下迁移的距离很小,Cu、Cd迁移稍快,Cr向下淋溶迁移的深度没有明显的界限;在受人为影响的旱地和水稻田中,重金属在耕层土壤中被人为扰动混合,但在耕层界面以下仍然有明显的向下迁移.研究表明,垂直方向高密度采样可以比较精确地理解重金属在土壤中的分布模式,通过重金属元素含量与稳定元素Ti含量的比值及其变化,还可以估计在特定时间内污染物的迁移距离和迁移速度,各种重金属具有不同的迁移能力,其相对顺序为Cd>Cu>Zn>Pb.