土壤污染物的生态毒理效应和风险评估研究进展

环境生态风险评估（ERA）流程已经被纳入全球环境政策中，既用于规范新化学物质的授权和营销（前瞻性环境生态风险评估），也用于评估潜在的污染场地（回顾性环境生态风险评估）。将土壤生态毒理学应用于风险评估，能阐明有毒物质对土壤生态系统中生命有机体的危害程度与范围。笔者主要介绍了应用评估因子法和物种敏感度分布法对基于效应数据进行的外推与估算，并综述了欧美等主要国家和地区的土壤生态风险评估框架、相关法律法规及其实施情况等，为中国开展土壤污染物生态毒理效应和风险评估等相关研究提供参考。     

某集中式饮用水源地保护区土壤重金属监测与评价

采用现场采样与室内测试方法测定了某大型集中式饮用水源地一级保护区土壤中Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu、Zn和Ni的含量,利用污染指数法、地累积指数法和潜在生态指数法对其土壤环境质量进行了评价。结果表明,上述8种重金属都存在不同程度的超标,其中Cd超标最为严重。地累积指数法评价结果表明,研究区只有Cd、Hg存在一定污染,污染程度分别为中度污染到强污染、中度污染和中度污染到强污染。潜在生态指数法结果表明:研究区土壤样品Cd的单因子潜在生态风险指数最高,轻微、中等和较高风险等级中所占比例分别为44.7%、23.7%、31.6%;其次为Hg,有89.5%的土壤样品中Hg处于轻微生态风险水平,10.5%的土壤样品处于中等生态风险水平;土壤样品中As、Pb、Cu、Ni、Zn、Cr都处于轻微生态风险水平。Cd是研究区最主要的污染和生态风险因子,其次是Hg,说明集中式饮用水源地保护区土壤已受到个别重金属的影响。虽然目前尚不存在饮用水源地水体受污染问题,但应引起高度关注。     

某金属冶炼企业土壤As污染特征及潜在生态风险评价

以某金属冶炼企业原址用地土壤为研究对象,采用单因子污染指数法、地累积指数法、潜在生态危害指数法探讨土壤As污染累积、潜在生态风险和空间分布特征。结果表明：研究区土壤采样点位超标率为98.85%,2.5~14.0 m深度范围土壤As污染较重、潜在生态风险较高,尤以6.0~10.0 m深度范围内相对最高。从As污染成因看,0~1.0 m深度范围土壤As污染主要受企业生产活动影响;1.0~14.0 m深度范围土壤As污染除受企业生产活动影响外,还与大量回填的含As较高的硫铁矿渣、极强碱性土壤环境、土壤渗透性有关。从As污染空间分布特征看,垂直方向上As污染浓度在0~10.0 m深度范围内随深度增加呈升高趋势,地表10.0 m以下随深度增加呈下降趋势。水平方向上,地表以下5.0、10.0、12.0 m剖面深度处As污染羽分布随深度增加呈增大趋势,12.0 m以下呈减小趋势。土壤As污染分层评价结果与地表以下特定剖面深度处土壤As污染评价结果一致性较好,土壤As污染较重的区域潜在生态风险亦相对较高。可见,采用单因子污染指数法、地累积指数法、潜在生态危害指数法综合评价土壤As污染与潜在生态风险,具有较高的可靠性。     

河北曹妃甸农田土壤重金属污染及潜在生态风险评价

以河北曹妃甸项目区农田土壤为研究对象,分析测定土壤基本性质和Zn、Cu、Pb、Cd含量,并依据有关标准和模型对土壤环境质量和潜在生态风险进行评价。结果表明:农田土壤总体偏碱性,属壤质和黏壤质水稻土,有机质含量低;土壤中Cu的污染指数最大,Zn、Pb次之,Cd虽没超过国家标准但已出现污染累积现象。在单因子评价中,有76%的土样中Cd元素呈中等或强潜在生态风险,其余元素均无潜在生态风险;在多因子评价中,有95%的土样属于无生态危害或一般生态危害,只有5%是强生态危害。项目区农田土壤质量虽总体良好,但个别区域存在严重生态危害问题,尤其是Cd元素的潜在生态风险十分突出。在今后的土地整理和污染修复工程中,应注意保护清洁农田,防止污染交叉转移,促进农业可持续发展。     

土壤重金属污染生态风险评价方法综述

生态风险评价是风险论与生态学、环境科学、地学等多种学科相互交叉的边缘学科.以土壤生态系统为对象,介绍了目前已有的几类重金属污染生态风险评价方法,包括概念模型法、数学模型法、指数法、形态分析法、植物培养法等.指出根据研究目的与污染特性选择适当的评价方法,可以为土壤生态风险管理提供科学信息.     

持久性有机污染物(待续)

持久性有机污染物的环境化学和生态毒理学是目前环境研究最活跃的领域之一。本文综述了持久性有机污染物的成分特性、对生物群的毒理效应、环境污染源、环境分析、环境行为、食物链传播、地区性或全球性的污染传输等问题。同时提出了对目前和将来持久性有机污染物研究的一些浅见。     

持久性有机污染物(续完)

持久性有机污染物的环境化学和生态毒理学是目前环境研究最活跃的领域之一。本文综述了持久性有机污染物的成分特性、对生物群的毒理效应、环境污染源、环境分析、环境行为、食物链传播、地区性或全球性的污染传输等问题。同时提出了对目前和将来持久性有机污染物研究的一些浅见。     

某铀尾矿库周围农田土壤重金属污染潜在生态风险评价

为能够定量评价铀尾矿库周围农田土壤重金属污染程度及其潜在生态危害性,采用Hakanson潜在生态风险指数法对土壤中重金属进行综合污染评价。结果表明,铀尾矿库周围部分农田土壤中重金属Cd、Ni、As、Cu、Hg、Zn含量存在积累和超标情况,尤以Cd的污染最严重,Ni、As次之;Pb、Cr含量能够满足标准限值要求。潜在生态风险评价结果显示,铀尾矿库周围农田土壤重金属潜在生态风险较高,主要潜在生态风险因子为Cd,其次是Hg、As,Cr、Pb、Ni、Cu、Zn并不构成潜在生态风险。铀尾矿库周围农田土壤中较高水平的Cd在构成环境污染的同时,也构成了较严重的生态危害,应加强对重金属Cd、Hg的生态风险防治。     

濮阳工业园区土壤重金属背景值及质量评价

为了研究濮阳工业园区土壤重金属背景值,采集了该园区及周边土壤46个样品,测定了土壤中重金属Cu、Zn、Pb、Cr、Cd和Ni的含量,并采用污染负荷指数法和潜在生态危害指数法对土壤质量进行了评价。结果表明:工业园区土壤中Cu、Zn、Pb、Cr、Cd、Ni的背景值分别为36.2、118、49.2、40.6、0.125、15.3 mg/kg;Cu、Zn、Pb、Cd的含量高于河南省土壤重金属背景值;Pb为极强污染,Cu、Zn、Cd为中等污染,重金属污染程度从重到轻的排序为PbZnCuCd,表明濮阳工业园区土壤重金属具有轻微的潜在生态危害。     

基于区间数排序法的农田土壤重金属生态风险分析

将土壤中重金属浓度以区间形式表示,运用土壤重金属生态风险分析模型得出风险区间。为区分风险等级并引入区间数排序法,建立了一种基于不确定性的区间数排序法的土壤重金属污染风险评价模型。运用该模型对不同研究区域土壤重金属生态风险和同一研究区域土壤中不同重金属生态风险进行分析。结果表明,A采样区的风险最大,其区间排序向量为0.275 5,区间向量排序为ABDEC,与内梅罗综合污染指数排序结果一致。区间数排序法考虑到评价过程中的不确定性,避免主观因素的影响。因此,土壤重金属生态风险量化结果更加客观直观,为风险管理提供较为精确的理论依据。     

基于Hakanson潜在生态风险指数的某垃圾填埋场土壤重金属污染评价

将Hakanson提出的潜在生态风险指数法应用于垃圾填埋场及周边土壤重金属污染评价，扩充了评价因子，确定了各重金属的毒性系数及参比值。研究结果表明，评价区土壤中Hg的潜在生态风险较重，其后依次为Cd、As、Ni、Cu、Pb、Co、Cr、Mn和Zn。对污染场地的风险评估及生态修复有一定的指导意义。     

吐鲁番盆地葡萄园土壤重金属污染状况及其潜在生态风险

为探讨中国葡萄主产区土壤重金属污染状况及生态风险,从吐鲁番盆地葡萄园采集了101个土壤样品,测定As、Cd、Cr、Ni、Pb和Hg等6种元素的浓度。利用地质累积指数(I_(geo))、潜在生态风险指数(RI)和生态风险预警指数(I_(ER)),对葡萄园土壤重金属污染状况及其潜在生态风险进行了评估。结果表明:吐鲁番盆地葡萄园土壤中6种元素的平均含量均小于《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB 15618—2018)中的筛选值,但As、Cd、Cr、Hg的平均含量分别为新疆灌耕土背景值的1.05、1.58、1.49、1.15倍。各元素I_(geo)平均值排序为Cd(0.0)Cr(-0.02)As(-0.53)Hg(-0.62)=Pb(-0.62)Ni(-0.88),均表现为无污染;单项生态风险指数排序为CdAsNiHgCrPb,均呈现轻微生态风险;RI平均值为17.33,属于轻微生态风险;I_(ER)平均值为-4.87,属于无警态势。Cd是吐鲁番盆地葡萄园土壤中污染水平及生态风险级别最高的重金属,应予以关注。总体上,当前研究区葡萄园土壤中6种重金属的含量处于安全范围内。     

三江源畜牧业示范区土壤重金属含量特征及评价

为了明确三江源智慧生态畜牧业示范区内土壤重金属元素含量特征及潜在风险,2015年7月在三江源智慧生态畜牧业示范区11个示范村镇进行土壤样品采集,带回实验室分析Pb、Cd、Hg、Cr、Cu、Zn、Ni含量。对数据进行统计分析并采用内梅罗综合污染指数和生态危害指数进行风险等级评价。结果显示:部分采样点重金属元素含量高于青海省背景值;Pb、Cr、Cu、Zn、Ni主要受土壤母质的影响,Cd受自然和人为因素的双重影响,Hg主要受人为因素影响;内梅罗综合污染指数显示11个点位的指数都小于1,该地未出现污染状况;生态危害指数显示除GMY点位处于轻微风险等级,其余采样点为中等风险等级。总体上示范区内土壤未出现强污染和面源污染状况,但需要加强点源污染的风险防范。     

淮安市某垃圾填埋场重金属污染现状调查

对淮安市某垃圾填埋场土壤中13个采样点中典型重金属 Cr、Pb、As、Hg、Cd、Cu、Zn 的含量进行了调查，采用单因子污染指数、综合污染指数及 Hakanson潜在生态风险指数法评价了土壤中典型重金属对其所在环境的污染程度，对周围环境造成的潜在生态风险影响。结果表明，研究区域内重金属含量均未超过《土壤环境质量标准》（GB 15618-1995）二级标准。主要的潜在生态风险因子为 As，潜在生态风险因子大小顺序为 As＞Hg＞Cd＞Cu＞Cr＞Pb＞Zn。     

张掖市农田土壤重金属污染分析及防治建议

选择张掖市部分区域农田土壤进行了Hg、Cd等8种重金属元素含量的分析,并采用内梅罗综合指数法和Hakanson潜在生态危害指数法对其土壤重金属污染状况和潜在生态风险进行了评价。结果表明,张掖市农田土壤中Hg、Cd等8种重金属元素的平均含量均低于国家土壤环境质量标准二级标准,但是Cu、Pb、Cd、Cr等4种重金属元素含量的平均值不同程度的超过了张掖市土壤背景值。综合两种评价方法的结果表明,张掖市农田土壤重金属污染的潜在生态风险为轻度生态风险,但是Cd元素的生态风险系数达到中等生态风险,应该引起关注。     

江苏沿海滩涂土壤重金属风险分析

以江苏沿海滩涂作为研究区,通过采样检测,结合统计分析方法和潜在生态风险指数,研究不同滩涂围垦类型下土壤/沉积物重金属总量、有效态含量及其潜在生态风险。研究结果表明：滩涂土壤重金属总体呈轻度污染,高值区位于养殖区和行道树林;不同土地利用类型下的重金属以中等偏下变异为主,空间异质性弱;重金属有效态与总量呈显著正相关;潜在生态风险主要由Cd、Hg贡献,64.78%和35.21%的土壤点位呈现Cd强度和中度生态风险,养殖池塘和农田重金属潜在生态风险最严重。     

典型涉污企业周边土壤重金属污染特征及潜在生态风险评价

分析和评价典型涉污企业周边土壤环境质量,对于加强企业用地环境风险管控,实施土壤重金属污染精准防控,进一步保障农产品质量安全具有重要意义。以18类典型涉污企业周边土壤为研究对象,对475家企业周边的2 017个监测样点进行土壤重金属Cd、As、Pb、Hg、Cr、Cu、Zn和Ni元素含量测定,并采用主成分分析法、Hakanson 潜在生态风险指数法进行分析及评价。结果表明:典型涉污企业周边土壤重金属污染以Cd、Pb和As元素为主,各元素含量超过土壤污染风险筛选值的样品比例为9.82%~31.0%,超过土壤污染风险管控值的样品比例为4.46%~13.1%,其次是Zn、Cu、Hg和Ni,Cr无明显污染;主要污染元素Cd、Pb、As、Zn和Cu来自相同污染源且主要分布在有色金属矿采选业(B9)、黑色金属冶炼和压延加工业(C31)、有色金属冶炼和压延加工业(C32)、生态保护和环境治理业(N77)等行业企业周边;黑色金属冶炼和压延加工业(C31)、有色金属矿采选业(B9)、有色金属冶炼和压延加工业(C32)等行业企业周边土壤重金属潜在生态风险等级较高,中等风险及以上比例分别为76.0%、53.0%和54.1%。可见,典型涉污企业周边土壤重金属存在一定程度的污染,尤其是有色金属矿采选业(B9)等采矿业以及黑色金属冶炼和压延加工(C31)等制造业等,污染程度高,潜在生态风险大,需要加强监测和管控。     

湖南省某冶炼厂周边农田土壤重金属污染及生态风险评价

利用野外采样与实验室分析相结合的方法,以湖南省某冶炼厂周边农田土壤(0~20 cm)为研究对象,监测了Cd、As、Pb、Cr、Cu、Zn、Hg等7种重金属的含量,并对重金属污染程度与潜在生态风险进行了评价。结果表明,7种重金属都存在不同程度的超标或污染,其中Cd、As、Pb等的污染较为严重。统计学分析结果表明,Pb、As、Hg、Zn、Cd等来源相同,可能主要都来自于人为污染,即冶炼作业造成的污染。7种重金属化学形态不尽相同:在重金属有效态中,Cd的水溶态和可提取态较高;Pb、Cu、Zn可还原态、可氧化态这两部分含量较高。而Hg、As、Cr的残渣态含量较高。风险评价代码评价结果表明,Cd的生态风险较高,4.5%的样点Cd为极高生态风险,52.8%的样点Cd为高生态风险,42.7%的样点Cd为中度生态风险;100%的样点Zn为中度生态风险;Cu有60.1%的样点属于低生态风险,39.9%的样点属于中度生态风险;As、Pb主要以低生态风险为主(所占比例分别为77.2%、80%);Hg主要以无生态风险为主(所占94.3%)。Hakanson潜在生态风险指数法计算的综合潜在生态风险指数(RI)的范围为46.4~1 627.5,表明研究区域农田土壤存在很高的生态风险。上述各项结果综合表明,研究区农田土壤受到了严重的重金属污染,由此引起的重金属生态风险应引起高度关注。     

德宏州耕作土壤表层重金属含量特征及潜在生态风险评价

利用Hakanson潜在生态危害指数法,对云南省德宏州耕作土壤表层重金属Pb、Cd、Hg、As、Cr和Cu进行分析评价。结果表明,德宏州耕地土壤中Pb、Cd、Hg、As、Cr、Cu含量分别为ND~249、ND~0.68、0.01~0.55、0.04~52.18、ND~195、0.79~64.3 mg/kg。6种重金属元素富集系数Cif均小于1,平均值从大到小依次为CuCdCrPbHgAs,属于轻微污染;单因子潜在生态风险指数Eir均小于40,平均值从大到小依次为CdHgCuAsPbCr,属于轻微生态风险危害;7种土壤利用方式潜在生态危害指数RI均小于150,平均值从大到小依次为菜园胶园蔗园玉米地茶园稻田果园。研究区潜在生态危害水平为轻微危害,不同利用方式重金属元素富集存在差异,局部表现出中度污染现象。总体上,德宏州耕地土壤清洁安全,潜在生态危害以Cd、Hg为主,Pb、Cr危害较小,菜园土壤重金属生态危害风险最高。     

生态修复后某矿区下游农田土壤金属污染特征与风险评价

为研究广东省某矿区开展生态修复多年后下游农田土壤的金属污染状况,选取该矿区下游某村周边农田土壤及灌溉水渠作为研究对象,对该区域采集了40个土壤表层样本和8个水体样本,利用Arcgis软件对农田土壤样品中As、Cu、Cd、Pb、Zn、Mn和Fe₂O₃的质量分数进行克里金空间插值,解析该区域农田土壤金属的空间分布特征;采用综合污染指数法和潜在生态风险指数法对该区域耕作层土壤中As、Cu、Cd、Pb、Zn和Mn进行风险评价。结果表明,40个土壤样品中As、Cd、Cu、Zn和Pb的超标率分别为77.5%、70%、87.5%、27.5%和67.5%,说明调查区域农田土壤污染属于多金属复合污染,且对农作物的生产和安全产生巨大的威胁。部分土壤样品中As、Pb和Cd含量超过了中国农用地土壤污染风险管制值,需采取严格管控措施。通过分析土壤金属的空间分布,发现土壤金属含量超标点位主要位于灌溉口与受污染河流周边,且含量与离灌溉口距离成反比。结合目前灌溉水样中的金属均未超标的情况,得出该区域农田土壤污染是由该矿区生态环境修复前所产生的含金属灌溉水导致土壤中金属的积累...