贵州中部土壤砷累积特征及异常富集成因研究

为探究贵州中部耕地土壤As异常富集地球化学成因,利用贵州省多目标区域地球化学调查(贵阳市)成果,分析贵州中部地区表层及深层土壤As累积特征及分布规律,并结合区域地质背景及岩石地球化学数据研究耕地土壤As异常富集的成因.结果 表明,贵州中部地区表层土壤与深层土壤As平均质量比分别为22.2 mg/kg与26.3 mg/kg,分别是全国土壤As背景值与基准值的2.5倍和2.9倍.研究区土壤As分布受地质背景制约,其中三叠系地层风化形成的土壤As质量比较高,表层、深层土壤As平均质量比分别为26.0 mg/kg和30.1 mg/kg,成土母岩As平均质量比为28.4mg/kg,具有典型的高As地球化学背景.剖面土壤As质量比呈明显的深部富集特征,土壤剖面As质量比与Fe、Al、Si的相关性关系表明,成土母岩的风化程度是影响岩溶区土壤As累积的重要因素.在岩溶区,强风化土壤中存在As的异常富集,其可能与铁氧化物对As的吸附有关.     

耕作方式对农田土壤PAHs分布特征的影响

以沈抚灌区为研究区域,分析了不同耕作方式对农田土壤多环芳烃分布及组成的影响.结果表明,停灌30 a来,沈抚灌区周边不同耕作方式的农田土壤受PAHs污染仍较为严重,属于中度以上污染.美国环保署(USEPA)规定的16种PAHs中有15种被检测出,主要富集在表层土壤(0～20 cm),质量比为3 518～9 140 μg/kg,以高环芳烃(>4环)为主;亚表层土壤(20～40 cm)中PAHs质量比显著低于表层土壤,以低环芳烃(<4环)为主.不同耕作方式对农田土壤PAHs质量比影响较大,表层土壤水田耕作下土壤PAHs残留量最高,水田-旱田轮作比长期旱田耕作模式下土壤PAHs质量比高70%;亚表层土壤中耕作下长期旱田耕作下土壤PAHs质量比最低,为1 020 μg/kg.亚表层土壤PAHs与有机质存在着显著的相关性(p<0.05).w(IcP)/[w(IcP)+w(BgP)]和w(Fla)/[w(Fla)+w(Pyr)]分析表明,表层土壤PAHs来源除受长期污灌影响外,耕作方式和环境因素不容忽视.     

北京东郊污水与清水灌区土壤中重金属含量的比较研究

运用遥感影像对北京东郊的凤港减河、北运河、潮白河并行区进行实地调查,在污水灌区、清污混合灌区、清水灌区采集土壤样品,比较分析了不同类型灌区土壤中重金属含量的分布特征.结果表明,与研究区土壤背景值相比,在污水灌区、清污混合灌区、清水灌区的表土层和心土层中重金属元素Co、Ni、Mn和V没有出现明显积累现象;污水灌区和清污混合灌区表土层中重金属元素Cr、Cu和Zn具有明显的积累现象.污水灌区表土层中Cr平均质量比达84.20 mg/kg、Cu平均质量比达25.67 mg/kg、Zn平均质量比达105.20 mg/kg,均高于清水灌区表土层中对应元素的平均质量比,也均高于污水灌区心土层中对应元素的平均质量比,这可能是由于研究区的碱性土壤、土壤中CaCO3和有机质对这些重金属具有一定的吸附和固结作用,从而降低了这些重金属元素的活性.潮白河沉积物中Co、Cr、Cu、Mn、Ni、V和Zn质量比平均值分别达到19.07 mg/kg、67.19 mg/kg、 20.81 mg/kg、610.64 mg/kg、26.84 mg/kg、84.97 mg/kg、112.37 mg/kg,均与研究区土壤背景值相当;北运河及凤港减河沉积物中Co、Mn、Ni和V质量比平均值分别为18.70 mg/kg、628.47 mg/kg、52.00 mg/kg、69.67 mg/kg,也均与研究区土壤背景值相当;而北运河及凤港减河沉积物中Cr、Cu、Zn平均质量比分别为160.96 mg/kg、184.57 mg/kg、533.48 mg/kg,均明显地高于研究区土壤背景值,这表明引用北运河和凤港减河的污水灌溉是造成土壤中Cr、Cu、Zn质量比增高的主要原因.     

基于多元统计的土壤主要重金属影响因素分析——以济南市平阴县城区及附近区域为例

利用多元统计方法对表层土壤中主要重金属元素的影响因子进行分析.在济南市平阴县城区及附近区域布设3条土壤地球化学剖面,并分析其中7种主要重金属元素的质量比.结合土壤重金属元素质量比的数理统计与空间分布特征,利用多元统计方法,如数据形态分布、主成分分析、聚类分析等,对土壤中主要重金属元素的影响因子进行分析.结果 表明,表层土壤中7种主要重金属元素可以划分为两类:第一类包括As、Cr、Cu、Pb和Zn,这类元素的平均质量比接近于当地背景值,且具有较小的变异系数;第二类包括Cd和Hg,其中Cd的平均质量比接近于当地背景值,但具有较大的变异系数,而Hg富集系数及变异系数均较大.地球化学剖面图也显示Cd和Hg的空间分布与人类活动具有较高的相关性.结合主成分分析和聚类分析可以得出,在研究区表层土壤中,As、Cr、Cu、Pb和Zn主要受土壤母质和自然过程的控制,Cd及Hg则受到较为强烈的人类活动的影响.     

草原煤矿开采区土壤重金属污染分布特征及影响因子

针对鄂尔多斯市伊金霍洛旗典型能源开发区,以土壤重金属污染为切入点,通过对土壤不同层次8种重金属质量比的分析,探讨了矿山开采对土壤重金属的影响。结果表明:煤矿开采区周边土壤重金属质量比受采矿影响较大,利用表层与深层质量比的比值Ri来表征重金属在垂直方向上的富集特点,总体上表层重金属富集显著;通过单因子指数法(Pi)、内梅罗综合污染指数法(PN)及地积累指数法对研究区域土壤重金属污染状况进行综合评价,采矿区周边土壤总体污染程度较轻,各重金属污染程度从大到小依次为镍、铜、铅、锌、镉、砷、铬、汞,铅、铜和镍,表层质量比平均值均大于当地背景值;土地利用类型对土壤重金属质量比的影响较大,利于重金属富集的土地利用类型排序为裸地、旱地、水浇地。     

长江口围填海土壤中PBDEs的浓度、组成及来源解析

选取上海市崇明岛为采样区域,研究1974—2010年5个年代的由长江泥沙冲刷淤积而成的长江口围填海土壤中PBDEs的质量比分布、组成特征,并对其进行来源解析。于2012年10月在选取的5个年代区域分别采用五点梅花网格布点法采集表层(0~15 cm)和深层(100 cm)土壤,样品经索氏提取和层析净化处理后,采用GC-MS定量定性方法检测。结果表明,12种PBDEs目标化合物全部被检出,表层和深层土壤中∑12PBDEs质量比范围分别为8.008~27.783 ng/g、7.032~12.506 ng/g,主要是低溴代PBDEs。此外,其污染水平随年代呈现不断上升的趋势。最后基于因子分析法解析其来源,围填海土壤样品中最主要的污染源是PBDE-17、47、66和28;而且结合土壤污染质量比及组分特征分析得到,表层土壤与下一年代的围填海深层土壤的污染水平和来源基本一致。     

德兴地区土壤重金属人为污染的地球化学评价

在系统采集德兴地区表层土壤样品的基础上,采用标准化方法确定了该区Cu、Pb、Zn、Cr、Cd、Hg、As的地球化学基线值,并采用富集因子对表层土壤的人为污染进行了地球化学评价.结果表明:1)土壤中7种重金属元素的基线值较江西省土壤背景值高;2)土壤中As、Hg、Cd、Cr、Pb、Zn的人为污染以轻微污染为主,Cu的人为污染为轻微污染和中度污染,人为污染的区域主要分布在德兴铜矿及其周边地区;3)土壤重金属污染源判别表明,Pb、Zn、Cd具有相似的来源,其污染与铅锌矿的采矿及冶炼活动有关,Cu的来源与德兴铜矿的采矿活动有关,其他重金属来源差异较大.     

珠江口沉积物与土壤的重金属特征及潜在生态危害评价

为了解珠江三角洲河口区重金属污染状况,采集了28个河口表层沉积物及57个河口西岸农田表土样本,分析了其中Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb的质量比。以研究区内2个第四纪钻孔岩芯中沉积物的元素平均质量比为背景值,将测试结果与背景值及沉积物和农田土壤国家质量标准分别做比较。结果表明,1)研究区表层土壤与沉积物中的Co、Pb质量比相当,Cr、Ni、Cu、Zn、Cd则以河口表层沉积物中的质量比更高; 2) 85个样本中该7种重金属的平均质量比都高于背景值,其中Cu、Cd、Pb的平均质量比为背景值的2倍以上;3)表层土壤中全部样本的Cd和大部分样本的Cu质量比显著高于农用地土壤污染风险筛选值,但尚低于污染风险管制值;河口表层沉积物大多为二类,个别样点的Cd、Cu达到三类。最后,采用Hakanson法进行了重金属污染潜在生态危害性评价,结果表明研究区内Cd的潜在危害最大。     

宁波市浙贝母主产地土壤重金属形态分析及污染评价

为了解宁波浙贝母种植地土壤重金属分布特征,采用ICPAES测定了章水镇种质资源圃土壤Cd、Pb、Cu、Ni、Cr和Zn质量比,用Hkanson潜在生态风险指数法评价重金属的生态风险,BCR连续提取法分析其分布形态。结果表明,土壤中重金属元素总量从大到小排序为Zn、Cr、Pb、Cu、Ni、Cd,其中Cd富集程度最高,平均质量比为背景值的8倍左右,超过国家二级土壤标准。Eir指数表明,Cd的潜在风险指数也最高,75%区域处于很高或高潜在生态风险;RI指数表明,90%区域处于高潜在生态风险或中潜在生态风险。土壤中重金属均以残渣态为主,但Zn的弱酸提取态、Cu的可氧化态比例相对较高,Cd的3种可提取态相加接近45%,具有高潜在危害性。相关性分析表明,Cu和Zn、Cr和Ni,以及Cu和Cd重金属的来源具有相似性,且不同形态重金属之间可能会发生迁移转化。p H值与各种重金属的形态之间不存在明显的相关关系,有机质对重金属化学形态的影响因重金属种类不同而有差异。     

新疆伊犁河灌区土壤地球化学特征研究

根据2009年伊犁河灌区土壤监测和取样分析资料,运用半方差函数与克里格插值法,对伊犁河灌区土壤盐分和主要离子组成特征与空间分布情况进行研究.结果表明,研究区0～3 cm土层含盐量约占0～60 cm土层含盐量的60.19％,土壤盐分剖面分布呈现表聚性.土壤各层盐分质量比与主要离子质量比呈现强烈的空间变异性.表层土壤主要离子总体上在东西向和南北向上呈二阶趋势效应.从克里格插值结果可以看出,研究区表层土壤离子组成的空间分布格局基本相似,即各离子质量比最高值均出现在研究区的中、西部区域,并形成了区域土壤的积盐中心.     

奎屯河表层不同粒径沉积物中重金属空间分布及污染评价

在对新疆奎屯河表层沉积物粒径组成分析的基础上,采用原子吸收光谱仪测试了不同粒径沉积物中Co、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb、Zn 7种重金属的质量比,研究了奎屯河表层沉积物不同粒径中各种重金属的空间分布特征,并运用单因子污染指数法与内梅罗综合污染指数法评价了各采样点重金属的污染状况。结果表明,奎屯河表层沉积物粒径主要分布在250μm的范围内,其中粉砂所占比例最大,平均质量分数达到63.66%;黏土次之,平均占16.77%。从上游到下游地区,各重金属污染物没有形成一定规律的分布特征。单因子污染指数评价表明除了Co,各采样点不同粒径沉积物中6种重金属存在着不同等级的污染,在粒径4μm、4~63μm、63~125μm、125~250μm的沉积物中,各重金属污染样品所占比例由大到小为Cu、Zn、Cr、Pb、Ni、Mn,Zn、Cu、Ni、Cr、Pb、Mn,Cu、Zn、Pb、Cr、Mn、Ni,Cu、Pb、Zn、Cr、Mn、Ni。内梅罗综合污染评价表明,各采样点均受到不同程度的重金属污染。     

北京市郊污灌区镉、铜在小麦中的富集特征

为探讨污灌农田重金属Cd、Cu在小麦中的迁移富集特征及对人类健康的安全性影响,选取北京城郊污灌区17块代表性小麦(Triticum aestivum)样地,运用BCR顺序提取法和高分辨电感耦合等离子体质谱仪(HR-ICP-MS)测定了土壤中Cd、Cu不同化学形态质量比和土壤及小麦根、茎、颖壳、籽粒中消解态全量.结果表明,污灌土壤中Cd、Cu质量比均值分别为0.25mg·kg-1和26.67 mg·kg-1,高于北京土壤元素背景值,已出现积累现象.小麦植株各组织中中Cd质量比从大到小为:根(210.09 μg·kg-1)、茎(100.19 μg·kg-1)、颖壳(60.71μg·kg-1)、籽粒(38.33 μg·kg-1).植株地上部分Cd质量比的加权平均值为52.62 μg·kg-1.Cu质量比从大到小为:根(9.47mg·kg-1)、籽粒(6.03mg·kg-1)、茎(3.53 mg·kg-1)、颖壳(2.94mg·kg-1).植株地上部分Cu质量比的加权平均值为5.30mg·kg-1.Cd、Cu富集系数(BCF)分别为0.38和0.27,转移系数(TI)分别为0.25和0.69.土壤中Cd酸提取态(生物有效态)比例和风险评价(RAC)值显著高于Cu.小麦Cd和Cu的有效性系数(BEC)均值分别为0.18和0.28,表明Cu向地上部分转移能力强于Cd,Cu容易被小麦籽粒吸收;小麦籽粒中Cd、Cu最大质量比分别为0.125mg·kg-1和15.48 mg·kg-1,高于食品中污染物限量标准值25%和50%,应对食品安全给予更多关注.从保证粮食安全性角度出发,建议选择种植有效性系数较低的作物品种(如玉米、豆类),以减少重金属向食物链的迁移.     

施用10年猪粪肥的黄壤剖面重金属分布及风险评价

为了解施用10年猪粪肥后土壤剖面重金属分布情况及生态风险,以贵州喀斯特地区施用10年猪粪肥的黄壤剖面为研究对象,分析茶园和耕地土壤的重金属剖面分布,采用内梅罗(Nemerow)综合污染指数法和Hakanson潜在生态危害指数法对土壤环境质量及潜在风险进行了评价。结果表明,施用10年猪粪肥的耕地和茶园表层土壤中Cd、Cr、Pb、As、Cu和Zn质量比均高于未施用猪粪肥的表层土壤。重金属Cd、Cu、Zn表层聚集现象明显,质量比随剖面深度增加而降低;重金属Cr、Pb、As表层聚集现象不明显,质量比随剖面加深变化不大。内梅罗综合污染指数法评价结果表明,施用10年猪粪肥的茶园和耕地土壤表层(0~20 cm)综合污染指数分别为0.72、0.71,污染等级达到警戒线(0.7P综≤1.0)。Hakanson潜在生态危害指数法评价结果表明,施用10年猪粪肥的茶园和耕地土壤剖面的生态风险危害程度为轻微污染(RI150)。施用10年猪粪肥的土壤表层(0~20cm)出现重金属Cd、Cu、Zn的聚集,重金属污染等级达到警戒线,土壤存在安全隐患。     

郑州市城市化进程中土壤环境质量评价

以郑州市为例,揭示城市化过程对土壤环境质量的影响.对距市中心不同距离的表层土样的重金属(Pb、Cr、Cd、Hg和As)含量进行分析.根据土壤环境背景值标准对土样进行污染评价,同时采用克里格插值方法分析土壤环境质量指数分布的空间特征.结果表明,城市扩张对土壤中重金属Cr含量的影响最大,对As有一定影响,而对其他重金属含量的影响较小.样点表层土壤中各重金属含量均有超过背景值现象,其中Cr平均含量远高于背景值,为主要污染因子; Pb为轻污染; Cd、Hg和As平均含量小于背景值.各重金属单因子污染指数的空间分布特点不同,其中Cd在郑州市西部为轻污染; Hg在北郊为轻污染; Pb为较普遍的轻污染; As存在点源污染; Cr在绝大部分地区属重度污染.因此,郑州市在城市化进程中应把Cr作为严控指标.     

兰州市主城区大气降尘和表层土壤重金属污染特征与评价

同一区域大气降尘和表层土壤中重金属的污染特征能够反映出重金属污染物在大气-土壤系统中的迁移、传输和扩散规律。在兰州市主城区设置10个采样点,分别采集大气降尘及附近表层土壤样本,分析大气降尘和表层土壤中6种重金属(Cu、Pb、Zn、Cr、Cd和Ni)质量比、来源等污染特征,并对其污染水平和潜在生态危害进行评价。结果表明,大气降尘中6种重金属元素平均质量比由大到小为Zn(379.84 mg/kg)、Pb(133.78 mg/kg)、Cr(95.61 mg/kg)、Cu(84.25 mg/kg)、Ni(43.13 mg/kg)、Cd(3.89 mg/kg),表层土壤中6种重金属元素平均质量比由大到小为Zn(136.07mg/kg)、Cr (85.25 mg/kg)、Pb (55.99 mg/kg)、Cu (42.20mg/kg)、Ni(37.61 mg/kg)、Cd(0.55 mg/kg),在不同功能区6种重金属的平均质量比差异较大。大气降尘和表层土壤中,Cu、Pb、Cd、Zn的变异系数较大。因子分析结果表明,兰州市大气降尘中的重金属主要来源于燃煤、交通运输和工业生产。重金属污染水平评价结果表明,兰州市主城区大气降尘中的Cd已经构成偏严重污染,Pb达到偏重度污染,Cu、Zn为中度污染,Cr、Ni无污染;表层土壤中的Cd达到中度污染,Pb、Zn为轻度污染,Cu、Cr、Ni均为无污染。潜在生态危害评价结果表明,兰州市主城区大气降尘和表层土壤中Cd的潜在生态危害最大,分别达到极强污染水平和强污染水平; Cu、Zn、Cr、Ni均为低潜在生态危害。     

热辐射与灰分耦合对矿区表层土壤Cr、As、Cu和Zn赋存及浸出影响机制研究

为了解热辐射与灰分耦合对矿区表层土壤理化性质及其重金属Cr、As、Cu、Zn赋存和浸出毒性的影响，采用锥量仪在不同热辐射温度(400℃、600℃、750℃)及生物质负载量(1 kg/m²、3 kg/m²、5 kg/m²)下开展室内燃烧试验，对样品理化性质、Cr、As、Cu、Zn质量比和形态进行分析，并通过TCLP法对重金属潜在的浸出风险进行评估。结果表明：热辐射与灰分耦合作用显著改变表层土壤的理化性质。其次，耦合作用使得表层土壤Cr、As、Cu和Zn的总质量比增加，说明生物质燃烧产生的热辐射与灰分是影响矿区林地表层土壤重金属浓度的重要因素。此外，耦合作用使得Cr有效态的比例由50%下降到40%,As有效态的比例由14%增加到22%,对Cu和Zn有效态的作用则不明显，说明其对表层土壤Cr、As的迁移性分别起到了抑制和促进作用。TCLP试验结果表明，仅土壤受热或生物质与土壤共同燃烧都会使土壤中Cr、As、Cu和Zn的浸出水平增大；Cr、As、Cu和Zn浸出质量比最高分别为0.88 mg/kg、0.81 mg/kg、654.1...     

铀在黄壤中的胶体迁移研究

利用南方某核生产企业所在地表层黄土和深层黄土,对铀进行了胶体迁移的批试验,分析了溶液中胶体量、胶体载铀量及其影响因素。结果表明,表层土壤较深层土壤产生更多的胶体,单位胶体的载铀量与接触的铀质量浓度呈正相关。铀在胶体上的吸附量与pH值呈非线性关系,表层土单位胶体的载铀量最大为0.17 mg/g,出现在pH=6.0左右;深层土单位胶体的载铀量存在峰值0.51 mg/g,出现在pH=5.0左右。振荡时间对胶体量影响很小,对胶体的载铀量有影响。外加离子和腐殖质会影响土壤胶体量及胶体的载铀量。     

最大熵模糊综合评价法在污灌区土壤重金属污染等级划分中的应用

以开封市化肥河污灌区为例,运用最大熵模糊综合评价法开展了土壤重金属(Cu、Zn、Cr、Pb、Cd、Ni、As)污染评价.结果表明: 在污灌区13个样点中,属于3级重污染的样点达11个,占总样点数的84.62%,只有位于化肥河上游的两个样点属于2级水平,污染较轻;在所有污染因子中,Cd和As的污染最为突出,其中Cd平均权重值为0.541 9,是最主要的污染因子.与内梅罗法综合指数法评价的结果相比较,最大熵模糊综合评价法能够显示更多的土壤污染信息,引入目标函数和隶属度,重视不同污染因子的权重,具有更高的准确性.     

污水灌溉对土壤重金属含量、酶活性和微生物类群分布的影响

以沈阳张士灌区长期污灌的农田土壤为对象,研究了土壤重金属、土壤酶活性、微生物生物量和种群分布特征,分析了土壤微生物参数与土壤重金属和土壤性质的相关关系.结果表明,虽然已停止污灌十余年,张士灌区农田土壤仍存在Cd、Zn、Cu等多种重金属污染.土壤Cd污染最严重,含量达1.75～3.89 mg·kg-1.土壤耕作层(0～30cm)Zn、Cu、Pb总含量随土层深度增加逐渐减少,而Cd元素的垂直分布呈向下迁移的趋势.Cd、Zn、Cu、Pb等4种重金属含量水平分布特征相似,均为1号样地＞2号样地＞3号样地＞4号样地.相关性分析表明,张士灌区土壤酶活性、微生物生物量和种群分布受重金属污染和土壤养分的影响,土壤养分含量(有机碳、N、P、K)对微生物的正面效应大于重金属对微生物的负面效应.土壤全量Cd和速效K对微生物参数的影响最为明显,Cd含量与多酚氧化酶活性和微生物生物量(Cmic)呈极显著负相关,与纤维素酶活性呈极显著正相关(P＜0 01),速效K含量与多酚氧化酶活性、微生物生物量以及可培养微生物种群数量均呈极显著正相关(P＜0.01).     

土壤中多环芳烃的垂直分布特征及来源研究——以四川省南充市区为例

为了解土壤垂直剖面PAHs的分布特征及来源,运用气相色谱法对四川省南充市区土壤中PAHs的纵向分布特征进行了分析,并运用聚类分析法对PAHs进行源解析.结果表明,美国环保局优先控制的16种多环芳烃,炼油厂附近土壤剖面中检测出12种,加油站检出14种.土壤垂直剖面中PAHs总质量比随着土壤深度的增加呈下降趋势,最高值出现在10～30 cm,而不是表层;50 cm以下土层中PAHs质量比和种类数目锐减.低环PAHs在土壤各剖层均被检出,以2环和3环为主,单种PAH以芴、菲和荧蒽为主;而高环PAHs多出现在地表附近的土层.各剖层中PAHs质量比和种类数目的变化表明,低环PAHs比高环PAHs更容易往土壤深层迁移.聚类分析揭示了土壤中PAHs污染源来自于煤的不完全燃烧和石油及相关产品的泄漏、挥发及燃烧.