基于地理信息系统技术的新疆焉耆绿洲农田土壤重金属污染评价和潜在生态风险预警

在新疆焉耆绿洲采集农田土壤,测定As、Cd、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb和Zn等8种重金属的含量。基于地理信息系统(GIS)技术,并采用污染负荷指数(I_(PL))、潜在生态风险指数(I_R)和生态风险预警指数(I_(ER))对焉耆绿洲农田土壤重金属污染状况进行评价。结果表明,焉耆绿洲农田土壤Cd是《土壤环境质量标准》(GB 15618—1995)二级标准限值(0.60mg/kg)的10.13倍。Cd、Cr、Ni、Pb和Zn分别是新疆灌耕土背景值的50.67、1.40、1.33、2.63、4.92倍。农田土壤Cd和Zn呈现重度污染,Pb为中度污染,Cr和Ni为轻度污染,Cu为轻微污染,As与Mn为无污染。重金属I_(PL)平均值为2.00,呈现轻度污染。重金属I_R平均值为318.38,属于较强风险。重金属I_(ER)平均值为4.83,属于中度预警。重金属I_(PL)、I_R与I_(ER)空间分布均呈现明显的地带性分布格局。Cd是污染水平与生态风险等级最高的重金属,表明焉耆绿洲农田土壤Cd污染风险必须给予关注。     

雷州半岛土壤重金属分布特征及其污染评价

在雷州半岛采集了106个土壤表层样品,分析了其中8种重金属元素(Cu、Pb、Zn、Cr、Ni、Cd、Hg和As)的全量.结果表明,雷州半岛土壤重金属污染由高到低排序为Ni＞Cr＞Hg＞Cu＞Zn＞Cd＞As＞Pb,Zn、Cd、As和Pb质量浓度均没有超标,Hg和Cu质量浓度超标率亦不高,但Ni和Cr平均质量浓度达49.81、87.13 mg/kg,高于国内外其他对照区域,超标率分别为25.47%和24.53%;重金属元素在雷州半岛各土壤利用类型中分布规律不明显,按4种主要土壤利用类型受重金属污染程度大小排序为甘蔗地＞果园土＞水田＞菜地;雷州半岛土壤综合污染指数总平均为0.970,土壤总体上尚清洁,重金属污染处于警戒水平;雷州半岛各区域中,徐闻、雷州两地土壤重金属质量浓度明显高于其他地区,其主要原因是徐闻、雷州两地成土母质主要为玄武岩,造成土壤Cr、Ni及其他重金属背景值较高.     

基于地球化学标准化方法的平湖市农田土壤重金属污染评价

运用地球化学标准化方法评价浙江省平湖市农田土壤重金属污染状况.结果显示,约50%的农田土壤受到了重金属人为污染,其中除了5.6%的农田土壤受到了Hg中度人为污染外,其余均为轻微人为污染.每种重金属元素的地球化学基线值均可信,Cr、Pb、Cu、Zn、Ni和As与标准化元素Al线性相关性较好,而Hg和Cd与Al线性相关性不好,原因可能与后者受人类活动或土壤环境影响较大有关;多变量聚类分析结果表明,平湖市农田土壤重金属元素组成特征为Cd一族、Hg一族,而Cu、Pb、Ni、As、Cr和Zn为一组合族.     

北京高校校园道路灰尘重金属污染特征及健康风险评价

为了解高校校园道路灰尘重金属污染特征及其可能带来的健康风险,在北京10所高校共采集了50个道路灰尘样品,测定了灰尘中Cr、Ni、Cu、Zn、Cd和Pb的浓度,采用美国环境保护署(USEPA)推荐的健康风险评价模型对高校道路灰尘重金属做了初步的健康风险评价。结果表明,北京10所高校校园道路灰尘中Cr、Ni、Cu、Zn、Cd和Pb的平均质量浓度分别为0.77、85.07、82.41、34.03、54.30、308.31mg/kg,均高于北京土壤重金属背景值。10所高校的重金属平均地累积指数(Igeo)排序为ZnCdCuCrPbNi,其中Zn、Cd和Cu处于中度污染水平,Cr和Pb处于轻度污染水平,Ni处于无污染水平。对于非致癌风险,呈现摄食皮肤接触呼吸吸入的特征,摄食是主要的暴露途径,Cr和Pb是主要的风险元素。对于致癌风险,Cr、Ni、Cd的致癌风险均低于风险阈值。高校校园道路灰尘重金属引起的健康风险处于较低水平。     

典型石油城市道路积尘重金属污染及健康风险评价

从新疆典型石油城市克拉玛依市采集52个道路积尘样品,测定其中As、Cd、Cr、Cu、Pb和Hg 6种重金属元素的含量,采用地质累积指数法与美国环境保护署(USEPA)推荐的健康风险评价模型,分析了道路积尘重金属污染及潜在健康风险。结果表明,克拉玛依市道路积尘中As、Cd、Cr、Cu、Pb、Hg的平均值分别为新疆土壤背景值的1.62、1.75、0.99、1.50、1.24、2.94倍,道路积尘中6种重金属元素的地质累积指数(I_(geo))平均值排序为HgAsCuPbCrCd。其中,Hg处于轻度污染,其他5种元素均处于无污染水平。总体上,As、Cu、Hg的I_(geo)从西北向东南呈减小趋势;Cd的I_(geo)空间分布较为离散,出现两个同心圆状分布格局;Pb、Cr的I_(geo)呈现均匀分布格局。健康风险评价结果表明,克拉玛依市道路积尘中重金属元素的非致癌风险及致癌风险均处于安全范围内,主要暴露途径为手-口摄入,儿童受到的健康风险高于成人,As是克拉玛依市道路积尘中最主要健康风险元素。     

长荡湖沉积物重金属污染特征及生态风险评价

为明确长荡湖重金属污染特征及生态风险,于2018年9月至2019年8月采集长荡湖入湖河流、湖泊水体及表层沉积物样品,分析8种重金属(Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Pb和Hg)含量,采用正定矩阵因子(PMF)模型和主成分分析多元线性回归(PCA-MLR)模型对湖泊重金属污染来源进行解析,评估长荡湖沉积物重金属污染程度及风险等级。结果表明,8种重金属有7种超出江苏省土壤环境本底值,秋季长荡湖沉积物中重金属含量普遍较低。Cr、Cd、Zn和Ni的分配系数较高,现阶段不易从沉积物中释放到水体中,但由于Cd多为可交换态且在沉积物中含量较大,因此仍具有从沉积物中释放到水体中的潜力;Cu、As和Hg的分配系数较低,具有从沉积物中释放到水体中的潜力。Hg、Cd、As和Cu污染来源中农业生产占比最高,Pb和Zn交通污染占比最高,Ni自然来源占比最高,Cr工业活动占比最高。长荡湖春季和夏季受重金属污染程度更高,Cd和Hg的生态风险较高,需重点关注。     

大辽河主要污染源重金属特征及污染评价

为了解大辽河水环境中重金属污染来源及其污染程度,对大辽河上游来水以及主要排污口的表层水体和表层沉积物主要重金属(Cr、Co、Cd、Mn、Zn、Ni、Cu、Pb、As)浓度进行了研究,并分别采用综合污染指数评价法和地累积指数评价法对表层水体和表层沉积物污染程度进行了评价。结果表明,大辽河上游来水中Cr、Cd、Zn、Cu、As、Pb元素浓度均低于《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)Ⅰ类标准规定的限值;太子河中Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb元素浓度较高,海城河Mn、As元素浓度较高;主要排污口水体中Cr、Cu、As、Cd、Pb元素浓度均低于GB 3838—2002的Ⅰ类标准规定的限值,其中纱厂潮沟、港监潮沟排污口水体重金属浓度较高。大辽河沉积物重金属浓度表现出自上游向下游递减的特征,西潮沟、港监潮沟排污口沉积物重金属浓度高于其他排污口。综合污染指数评价法表明,大辽河水质情况较好,太子河存在较高的潜在污染风险;而地累积指数评价法表明,大辽河主要汇入河流和主要污染源沉积物重金属污染程度大多为清洁,只有西潮沟排污口沉积物中As处于轻度污染,需要引起注意。     

湖南某铅锌锰冶炼区总悬浮颗粒物重金属来源及健康风险评价

通过监测湖南某典型铅锌锰冶炼区大气总悬浮颗粒物(TSP)和铅锌冶炼企业外排废气中Cd、Cr、As、Ni、Pb、Zn、Cu和Mn的浓度水平,应用富集因子、相关性及主成分分析研究了铅锌冶炼企业外排废气中重金属含量与大气TSP中重金属含量的关系,采用美国环境保护署(USEPA)的人体暴露风险评价模型进行了健康风险评价。结果表明:废气中重金属平均浓度表现为ZnCrMnCuNiPbCdAs。其中,致癌物质Cd、Cr、As、Ni的平均质量浓度分别为4.87、27.06、0.09、12.54μg/m~3,非致癌物质Pb、Cu、Zn、Mn的平均质量浓度分别为5.87、17.98、10 426.87、23.52μg/m~3。大气TSP中重金属平均浓度表现为ZnCuPbMnNiCrAsCd。其中,致癌物质Cd、Cr、As、Ni的平均质量浓度分别为1.07、1.63、1.59、2.00μg/m~3,非致癌物质Pb、Cu、Zn、Mn的平均质量浓度分别为36.30、65.54、189.79、35.03μg/m~3。Zn、Pb、Cu、Ni、Mn可能为同一来源,主要来源于铅锌冶炼企业的外排废气,Cr主要来源于电解锰企业的废渣堆放,Cd主要来源于煤燃烧。大气TSP中致癌物质Cd、Cr、As与Ni的致癌风险基本都高于10-4,说明Cd、Cr、As与Ni存在较大的致癌风险;非致癌物质Pb与Mn的非致癌风险高于1,存在较大的非致癌风险,尤其是Mn。     

耒水流域土壤重金属污染的时空变异对比

收集了研究区内2008年的历史数据和2018年采集的最新数据,共计278个样品,分析测试了土壤环境污染常提及的Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu、Ni、Zn共8类重金属元素,利用单因子指数评价法、内梅罗综合污染指数法以及土壤环境质量评估法评价研究区内西河和耒水2条河流周边的土壤环境质量类别,结合反距离空间插值法以及空间几何分析,直观地展示出研究区2008—2018年土壤重金属的时空变异特征。结果表明:采集的2期数据中除Cr外,Cd、Hg、As、Pb、Cu、Ni、Zn表层土壤重金属元素均存在点位超标的情况,说明该研究区中整体存在重金属污染;通过单因子指数评价可知,2期数据单因子指数平均值排前2位的均为Cd和Pb,Cr平均值最小,研究区内2期数据Cr超过98%点位均属于优先保护类点位,Cd、As、Pb均存在超过《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准》(GB 15618-2018)管制值的点位;污染增强区主要分布于采矿及冶炼企业密度较大的西河中上游、耒水上游和耒水下游3个区。为防止今后土壤重金属污染进一步增强,建议对3个高值区采取恰当的管理措施。     

南方某铅锌锰冶炼区周边大气降尘重金属污染水平及风险评价

于2016年8月至2017年1月分别对南方某铅锌锰冶炼区周边(污染区)及大新村(对照区)进行大气降尘干法采集,测定了大气降尘中Cd、Zn、Pb、Mn、Cu、As、Ni、Cr含量,采用富集因子法、潜在生态风险指数法和健康风险评价对大气降尘重金属污染进行源解析与风险评价。结果表明,污染区大气降尘中Cd、Cr、Mn、Ni、Pb、As、Zn、Cu均值分别为166.6、104.5、6 109.0、80.9、635.9、53.6、8 838.5、180.3mg/kg,分别为背景值的691.3、2.1、11.6、2.4、24.5、2.9、106.6、6.9倍。富集因子法分析得出,污染区大气降尘中Cd、Zn和Pb主要来源于铅锌冶炼以及电解锰企业;Mn、Cu、As和Ni在大气降尘中富集程度次之,既受自然源,也受人为源影响。生态风险评价表明,污染区大气降尘中Cd为极强生态危害,Pb、Zn属于强生态危害,Cu、As、Ni、Cr均为轻微生态危害,综合潜在生态风险达到很强生态危害等级。健康风险评价表明,污染区大气降尘中重金属主要健康风险来源于非致癌风险,致癌风险可忽略。大气降尘中Pb、As、Cd经手-口摄入途径对儿童存在非致癌风险,应采取措施降低污染区大气降尘中Pb、As、Cd含量,控制手-口摄入途径对儿童的非致癌风险。     

重庆西部农业区大气沉降特征及其对地表的影响

从2009年4月至2010年4月,在重庆西部农业区采集了50个大气干、湿沉降样品,分别测试干、湿沉降样品中K、Ca、Mg、N、P、S、Fe、As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Zn、Pb、B、Mo、Mn 18种元素的含量,计算各元素的年沉降通量。研究发现,重庆西部农业区各元素年沉降通量均低于重庆主城区和成都经济区。采用富集因子分析得出,S、Cd、N、Pb、P、Hg、Mo、Zn、Cr、As明显受人为活动影响,其中S、Hg、As、Pb是典型的燃煤元素,Cd、Cr、Zn主要来源于工业排放、汽车尾气等,N、P与农业施肥密切相关。相关性分析表明,大气沉降输入Hg引起土壤中Hg含量显著增加,大气沉降输入S引起地表水中SO2-4浓度显著升高。     

株洲市公园土壤重金属污染现状及评价

随着城市化和工业化进程的推进,城市及其周边地区已受到明显的重金属污染.研究了株洲市4个公园5个土壤样品的重金属污染特征,研究表明,Cu、Zn、Cr、Cd、Pb、Ni、Hg、As的平均值分别为52.43、129.15、66.37、0.55、48.82、30.36、0.08、4.80mg/kg.以2003年株洲市土壤重金属...     

龙口市污灌区重金属污染影响因子分析

在龙口市污灌区采集70个土壤样品测定Cr、Ni、Pb、Zn、Cu、Co、As和Cd含量,利用富集因子法分析各重金属的空间分布情况,采用地理探测器模型评估7个影响因子对重金属空间分布的影响及各影响因子间的交互作用.结果表明:(1)Cu、Pb、Zn、As、Cd的富集程度较大,Co、Cr、Ni富集程度较低,8种重金属富集系数...     

黄石市冬/春季大气PM_(10)中重金属形态特征研究

采用三级序列提取程序分离黄石市黄石港区、西塞山区、大冶市、阳新县PM10中的不同形态重金属,并使用电感耦合等离子体质谱对分离后液体中8种重金属(Cu、Cd、Zn、Cr、As、Pb、Ni、Co)的含量进行测定。同时,将传统金属生物有效性系数(k)进行加权,从而以重金属生物有效性综合系数(K)直观表征4个区域空气PM10中重金属对人体健康的危害程度。结果表明:(1)As为黄石市主要重金属污染物,冬季西赛山区As的质量分数为85.5%。(2)黄石港区PM10中冬季Cu、Zn、Cd、Pb和春季Cu、Cr、Pb,西塞山区PM10中冬季Cu、Zn、Cd、Pb、Ni、Co和春季Zn、Cd、Cr、Pb、Ni、Co,大冶市PM10中冬季Cu、Zn、Pb、Ni和春季Cd、As、Pb,阳新县PM10中冬季Zn、Cd、As、Pb和春季Zn、Cd、Pb,其k均大于0.2,对当地居民的健康存在潜在风险或风险。综合评价,阳新县冬季和大冶市春季的大气重金属污染较严重,其K分别为0.544和0.340,对人体健康风险较大。     

北京市PM2.5污染特征 、来源分析及其重金属健康风险评价

分析了2016年北京市的PM_(2.5)及其中的Zn、Pb、Mn、Cu、Cr、As、Ni、Cd、Sb、Co、V、Ba、Al、Fe、Mg、Ti、Ca、S 18种元素含量,并对重金属As、Cr、Pb、Cd、Ni、Mn、Cu和Zn进行了相应的健康风险评价。结果表明:PM_(2.5)质量浓度为14.63～206.35μg/m~3,年平均值为74.00μg/m~3,超过《环境空气质量标准》(GB 3095—2012)二级标准(35μg/m~3)1倍多;PM_(2.5)中S、Zn、Sb、Pb和Cd的富集程度较高,主要来源于机动车尾气排放、燃煤和工业活动;Mn、Pb、Cr、Zn、Cu、As、Cd、Ni 8种重金属对儿童、成人女性、成人男性的非致癌总风险均小于1,不存在非致癌风险;As、Cd、Cr和Ni 4种重金属的致癌风险为1.94×10~(-7)～6.04×10~(-5),均小于10~(-4),部分重金属可能存在潜在致癌风险,主要是As和Cr存在潜在致癌风险。     

冶炼厂周边表层土壤重金属关联特征及污染评价

以冶炼厂为中心设定27个取样点,检测27个取样点表层土壤中的Cr、Cu、Zn、Pb、As、Cd和Hg 7种重金属浓度,根据国家规定土壤环境质量标准值,使用单因子分析法、内梅罗污染指标分析法以及统计软件对检测数据进行分析评价,结果表明,该区域大部分土壤中重金属浓度超出标准值,其中污染程度排序为CdHgPbZnCrCuAs,Cr、Cu、Cd与Zn、Pb相关性显著,都有相同的污染源,并且土壤中重金属污染的程度与地势高低、风向以及冶炼厂都有密切关系。可初步判断重金属污染的来源以及原因,这对治理和防控土壤重金属污染有重要意义。     

应用地质累积指数评价抚顺市PM10中元素的污染

2006-2007年采暖季、风沙季和非采暖季分别在抚顺市的6个采样点采集PM10样品,用等离子体原子发射光谱(ICP-AES)法测定样品中Ti、Al、Mn、Mg、Ca、Na、K、Cu、Zn、As、Pb、Cr、Ni、Co、Cd、Fe、V等17种元素的含量,并用地质累积指数对其污染状况进行初步评价。结果表明:(1)从PM10中元素在不同采样点的含量看,抚顺市PM10中Ti、Mn、Mg、Cu、Zn、Pb、Cr、Ni、Co这9种元素在各采样点间的差别较大;Al、Ca、Na、K、As、Cd、Fe、V这8种元素差别较小。(2)从PM10中元素在不同采样季的含量看,抚顺市PM10中Mn、Mg含量的季间差别较大,其余15种元素季间差别较小。(3)Zn、Cd污染较重;Ti、Al、Mg、Ca、Na、K、As、Fe和V污染较轻;其他6种元素在6个采样点和3个采样季污染程度差别较大。(4)水库采样点各元素污染级别均不是最高;新华采样点PM10中Cu、Zn、Pb、Cr、Ni、Co、Cd污染级别均较高。(5)3个采样季PM10中Cd、Zn污染均较重,属于重度或严重污染;在采暖季PM10中Cu、Pb、Cr的地质累积指数较风沙季、非采暖季大;在非采暖季PM10中Mn、Co受到的污染比采暖季和风沙季稍严重。     

云浮硫铁矿矿区土壤重金属含量的空间分布

对云浮硫铁矿矿区及其周边土壤中Cu、Zn、Pb、Cd、Cr和Ni等元素含量进行了测定分析,利用地统计学方法研究了6种重金属的空间结构与分布特征。结果表明,6种重金属元素平均含量都超出当地土壤元素背景值;结构性因素对Cd、Cu、Zn的空间变异起着较显著的主导作用,而随机性因素对其空间变异的影响是较弱以及不显著的;Pb和Cr表现为具有中等程度的空间相关性,随机效应与结构效应相近;土壤中Cd、Cr、Cu与矿石加工企业以及矿渣的堆放密切相关,Zn的污染主要来源于农业施肥,Ni的含量除了受企业的影响外,农业施肥对重金属污染的影响也是不可忽略的。Pb含量的增加主要是由于矿石的开采造成。     

生活垃圾焚烧飞灰重金属的受热特性

研究了飞灰重金属在不同煅烧温度下的挥发情况及其存在形态.结果表明:重金属挥发能力由强到弱依次为Hg＞Pb＞As、Cd＞Zn＞Cr、Ni、Cu;其中Hg、Pb、As和Cd属易挥发重金属,在1 150 ℃时几乎全部挥发;Zn属较易挥发重金属,1 150 ℃时的挥发率在40%～50%;Cr、Ni和Cu属难挥发重金属,在1 150 ℃的挥发率不超过10%;在400～1 150 ℃,随温度的升高,部分Zn、Hg、Cu、Pb、Cd、Ni和As由可溶态向残渣态、铁锰氧化态转化;在400～900 ℃,随温度的升高Cr可溶态比例减少,而在900～1 150 ℃,随温度的升高其可溶态比例增加.     

典型农业活动区土壤重金属污染特征及生态风险评价

联合野外采样和室内分析,以典型农田土壤为研究对象,分析土壤中重金属Cr、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb、As和Hg的含量及污染特征,并采用单因子污染指数法、内梅罗污染指数法及潜在生态危害指数法,对农田土壤进行生态风险评价,同时利用主成分因子分析法,提取出3主因子,分析土壤重金属可能来源。结果表明,研究区农田土壤各重金属含量均高于背景值,表层污染程度高于底层;各重金属单因子污染指数对应污染等级均为清洁,内梅罗污染指数为0.46,污染等级为安全。潜在生态风险评估结果显示,研究区土壤重金属污染的潜在生态风险危害程度为中等,各重金属的潜在生态危害程度依次为CdHgAsCuPbNiCrZn。主成分因子分析显示,研究区土壤中Hg、As和Cr主要由工业污染源贡献,土壤中Cd、Pb的污染主要来源于不合理的农业生产活动和居民生活,Ni、Zn和Cu与自然成土过程密切相关。综合评价表明,尽管研究区农田土壤目前重金属污染情况较轻,未达到警戒水平,但由于城市化的发展及长期现代化农业耕作活动造成农田土壤重金属的富集,因此,增强农田土壤安全性生产管理、严控土壤污染源与推行标准农业生产是十分必要的。