铅锌冶炼厂周边农田土壤、苕子与荠菜的重金属污染特征

在云南某铅锌矿冶炼厂周边农田,采集当地主要绿肥(苕子)与野菜(荠菜)的植株和根部土壤样品,测定重金属(Pb、Zn、Cu和Cd)的全量和DTPA提取的有效态质量比,并进行污染评价.结果表明:1)综合污染指数评价显示,铅锌冶炼厂周边农田土壤以重度和中度重金属污染为主,Cd质量比为GB 15618-1995《土壤环境质量标准》三级标准限值的1.94～8.30倍,污染程度最重,其次为Pb和Zn;2)荠菜植株Pb、Zn和Cd质量比的最大值、平均值均大于苕子;荠菜对Cd的富集系数大于1,对Pb、Zn和Cd的转移系数大于或接近1;3)苕子和荠菜地上部与土壤的Cd、Pb质量比,苕子地下部与土壤的Pb质量比,荠菜地上部与土壤的Zn质量比均呈显著或极显著正相关.研究表明:铅锌冶炼厂周边农田存在严重的重金属污染,Cd是主要污染因子;苕子和荠菜植株重金属质量比高,且荠菜对重金属的富集能力大于苕子.     

典型炼锌废渣堆场重金属环境影响特征分析

以贵州省毕节市岳家海子为研究对象,采用原子吸收光谱仪测试了炼锌废渣堆场内和附近的渣、土壤、地表水、水体沉积物及孔隙水中Cu、Pb、Zn和Cd的含量,并采用内梅罗指数和潜在生态危害指数(RI)对地表水、土壤及表层沉积物的重金属污染进行了评价。结果表明:废渣与其浸出液重金属含量之间没有正相关关系,废渣浸出毒性与其重金属质量比没有直接关系;北片区溪流水重金属质量浓度沿水流方向大体上不断降低,沉积物(除Pb外)和孔隙水重金属含量沿水流方向先降低后升高,表明进入水体的重金属不断向沉积物迁移,且由于"静水区"作用,重金属主要累积在水池和池塘沉积物中;表层0~20 cm土壤受Cu、Pb、Zn、Cd污染,0~200 cm土壤Cu、Zn质量比均较高,Pb在40 cm以下、Cd在60 cm以下质量比低;地表水内梅罗指数达到严重污染级别;堆场内及周边土壤的RI属于轻微~中等潜在生态危害,水体沉积物属于强~很强潜在生态危害,Cd的潜在危害风险系数(Eir)明显大于其他重金属,表明炼锌废渣堆更易对水体环境造成危害,其中Cd是最主要的污染因子。     

工业区土壤和农产品镉污染状况及暴露评估

以某铅锌冶炼厂周边为研究区域,网格法采集30个表层(0～10 cm)土壤样品,对应采集46个粮食样品和69个蔬菜样品,用ICP-MS测定镉质量比。运用普通克里格法(Ordinary Krigging)预测研究区域内土壤镉质量比的空间分布,结合单因子污染指数评价土壤的镉污染级别。通过分析粮食和蔬菜的镉质量比,评估其食用安全性以及受调查居民镉的膳食暴露风险。结果表明:1)距离铅锌冶炼厂1 000m范围,或东南侧(下风向)3 000 m内土壤中镉质量比大于0.65mg.kg-1;2)研究区域土壤中镉单因子污染指数超过了警戒线(P≥1.0),个别区域受到严重污染(P=4.7);3)土壤与小麦籽粒镉质量比存在极显著正相关关系(r=0.889,p<0.01),粮食样品镉质量比超过限量标准(GB 2762—2005)的占52.2%,蔬菜样品为8.7%;4)仅以粮食和蔬菜摄入估计的THQ=0.79,对于普通人群来说,小麦、蔬菜和大豆摄入对每日镉摄入量的贡献率分别为85.1%、12.9%和2.0%。研究区域土壤2/3以上面积受到镉污染,土壤可能是小麦籽粒镉的来源之一。当地受调查人群若长期食用该地区种植的农产品,镉的膳食暴露风险在可接受的范围内,其中,小麦对镉摄入贡献最大。     

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。     

高寒生态脆弱区新建公路旁土壤重金属潜在生态风险

西藏公路的快速发展致使脆弱且面积广泛的高寒草地生态系统受到影响.为了解交通源重金属Cu、Zn、Pb、Cd在新建公路旁土壤中的分布及污染状况,以西藏邦杰塘高寒草甸为例,分析贯穿其间的林拉高等级公路旁不同距离土壤重金属分布,利用潜在生态风险指数法评价其风险.结果表明,研究区土壤重金属呈随距路基越远而质量比越少的趋势,在0～10cm 土层表现尤为明显;不同距离不同土层Cu、Cd质量比均高于西藏土壤环境背景值,其中0～10 cm 土层Cu、Cd质量比分别是西藏土壤背景值的1.95～6.28倍、5.50～7.31倍,10～20 cm 土层Cu、Cd质量比分别是西藏土壤环境背景值的3.51～6.14倍、5.85～7.45倍;Cu与Pb、Cd以及Pb与Cd均呈极显著相关关系;Cu、Cd高于Pb、Zn的潜在生态风险,重金属综合潜在生态风险均为轻微生态危害.在青藏高原高寒草甸公路旁划定宜牧范围,制定青藏高原草地土壤质量标准等前期防治工作极有必要.     

外源Cd、Cd - Zn复合污染对绿豆苗的影响

采用盆栽试验,分别向磁器口土样(土壤1)、校园土样(土壤2)中添加不同质量比的Cd及不同质量比的Zn+ Cd(20 mg/kg),研究不同质量比外源CA及Zn+Cd(20 mg/kg)复合污染对两种土壤中绿豆苗株高及绿豆苗吸收Cd的影响.结果表明:单一外源不同质量比Cd污染绿豆苗时,生长期为7d的绿豆苗株高较对照组有明显下降,随Cd污染加剧,绿豆苗生长受到抑制,随生长期延长而其危害加剧;随Cd污染的加剧,绿豆苗中Cd质量比增加,并呈正相关性,相同污染水平下,生长期为7d的绿豆苗Cd质量比均大于生长期为3d的;在不同污染水平下,土壤1的绿豆苗株高高于土壤2,其绿豆苗Cd质量比低于土壤2;Zn+ Cd(20 mg/kg)复合污染时,株高较对照组矮,绿豆苗中Cd质量比随着Zn质量比增加而增加,呈正相关,表现为协同作用;对比土壤1和土壤2,土壤2的株高较低,但其绿豆苗中Cd质量比在不同水平下均高于土壤1.     

成绵高速公路两侧土壤中4种重金属的污染特征及分布规律

对成绵高速公路两侧土壤中4种重金属(Cu、Zn、Pb和Cd)的质量比进行了测定,分析了其污染特征和分布规律,并利用单因子指数法和内梅罗综合指数法对土壤重金属污染程度进行了评价。结果表明:分析路段Cu、Zn、Pb、Cd的平均单项指数分别为0.52、0.37、2.33、3.18,Cu、Zn污染等级为安全,Pb为中度污染,Cd为重度污染。分析路段为东北至西南走向,路段南北两侧综合污染指数从大到小为南侧无防护林段(3.36)、南侧有防护林段(2.39)、北侧有防护林段(1.87),北侧为轻污染,南侧有防护林段为中污染,南侧无防护林段为重污染,防护林可有效降低高速公路上车辆对路旁土壤造成的重金属污染。Cu、Zn、Pb和Cd的质量比在路基两侧随公路路基距离的增加变化较大,除南侧无防护林的Cu外,其余路段分布趋势基本一致,峰值出现在35~50 m,随后逐渐降低,并不呈现简单的线性负相关。     

成灌铁路CRTS Ⅲ型板式无砟轨道路基段环境振动特性

为研究CRTSⅢ型板式无砟轨道环境振动特点,对成灌快铁某路基段地面振动进行了现场测试,分析了不同测点地面振动加速度时程特点、频谱特征和铅垂向振级随距离的衰减特性。结果表明:CRH 1型动车组以181 km/h速度通过测试路基地段时,地面振动持续时间约6 s,距线路中心线22 m处振动峰值加速度为60 mm/s2,由于传播过程中的几何阻尼和材料阻尼作用,52 m处振动峰值加速度衰减为10 mm/s2;在22 m处振动能量主要分布在20~60 Hz,传播过程中高频振动随距离衰减更快,52 m处振动能量主要分布在20~23Hz;地面振动垂向振级随距离的衰减符合对数规律。     

秦岭安河铅锌尾矿复垦区重金属污染现状分析

系统采集秦岭安河铅锌尾矿复垦区尾砂、覆土、蔬菜、作物和中药材等样品,采用火焰原子吸收光谱法测定了样品中Pb、Zn、Cu、Cd 的质量比,并依据国家标准对其进行了评价.旨在调查当地铅锌尾矿复垦作物的重金属污染现状,探讨蔬菜、作物和中药材等重金属污染与覆上、尾砂的关系.提出防控铅锌尾矿复垦作物重金属污染的技术对策.结果表明:1)尾矿复垦与污灌作物中的重金属普遍超标,不能食用,其中污灌地菠菜叶Ph超标1 910倍,葱叶Cd超标1750倍.复垦地玉米籽粒Pb超标35倍,黄豆籽粒Cd超标.189倍;2)尾矿复垦作物中的重金属质量比与尾砂、覆土的重金属质量比具有高度的正相关关系,其污染与铅锌选矿活动有关;3)尾矿复垦地上的小麦、黄豆和玉米籽粒中重金属质量比趋势是:小麦最高,黄豆次之,玉米最低,重金属质量比与作物生长期呈正相关;4)不同植物组织部位中Zn、Cu、Pb、Cd等重金属质量比趋势均表现为:根最高,攀叶次之,耔实最低.     

贵州草海表层沉积物重金属分布特征及污染评价

以Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、As和Hg 7种重金属为研究对象,均匀布点采集草海表层0~30 cm沉积物,测定样品重金属质量比,分析其空间分布,并应用地累积指数法、潜在生态风险指数法和生物效应浓度法对重金属的潜在生态风险进行了评价。结果表明,湖泊表层沉积物中Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、As和Hg质量比分别为14.8~50.8 mg/kg、26.1~108.0 mg/kg、72.0~473.0 mg/kg、0.6~10.1 mg/kg、25.6~136.0 mg/kg、6.0~22.6 mg/kg和0.039~0.088 mg/kg,其中Cd超标率为100%,最大超标达50.5倍,为主要污染物,S1和S2两站位污染严重。Cd处于强~极强污染级别,具有强生态风险,负面生物毒性效应频繁发生;Cu、Cr、As、Pb和Zn处于无~中度污染级别,具有中等生态风险,负面生物毒性效应发生但不频繁;草海几乎不受Hg污染。空间分布上,靠近威宁县城且受人工码头航运影响的东北湖区(代表站位S1和S2)及白家嘴码头附近湖区(代表站位S4)污染严重,重金属污染分布规律大致呈由东向西逐渐降低的趋势。     

天津市夏季PM10浓度及组成元素垂直分布特征

通过天津市气象局大气边界层观测站高255 m的气象铁塔,获得了10m、40m、120m和220 m 4个高度共80个PM10样品,分析了PM10的日均质量浓度及其元素的垂直分布特征.结果表明,4个高度处PM10质量浓度时序变化基本一致;PM10质量浓度及其组成元素总量随高度增加递减;10 m、40m和120m3个高度处的PM10质量浓度时间序列分布的相关性较好,组分分歧系数较小,而220 m处的PM10质量浓度时间序列分布与其他3个高度处的相关性较差,组分分歧系数较大.样品中元素质量浓度由高到低依次是Si、Al、Ca、Fe、Na、Mg、K、Zn、Ti、Cu、Mn、Pb、Cr、Ni、Co、V、As、Cd和Hg.其中,Si、Al、Na、K质量分数随高度变化不大;Ca、Fe、Mg质量分数随高度增加递减明显;Zn、Cu、Mn、Pb、Cr在10m、40m和120 m3个高度处质量分数接近,而在220m处明显降低;Ti元素在4个高度处的质量浓度接近,质量分数总体上随高度增加递增;Ni、Co、V、As、Cd、Hg质量分数随高度的变化不同,其中与燃煤有密切关系的Hg在120 m处质量分数明显高于其他高度处,而在220m处最低.Al、Fe、Na、K等元素相对富集因子小于或接近1,其质量浓度与PM10质量浓度时序分布的相关性较好,其中Al、Na相关系数随高度增加显著递减;Zn,Cu、Pb、Cr、As、Ni的相对富集因子显著大于1,其质量浓度与PM10质量浓度时序分布的相关性较差,相关系数随高度增加变化不大.     

广州城市土壤砷的含量及其污染评价

采集广州市城市土壤表层(0～10 cm)426个样品,研究土壤As的含量及其分布特征,采用单因子污染指数评价土壤的As污染状况.结果表明,广州城市土壤砷质量比变幅为1.40～144 mg·kg~(-1),平均值为17.4 mg·kg~(-1).各行政区中,土壤砷平均含量和中值均是越秀区和荔湾区最高;各功能区中土壤砷平均含量以城市公园为最高.根据污染指数判断,有37%土壤样品受到不同程度的砷污染,各行政区中越秀区和荔湾区土壤砷污染最严重,各功能区中城市公园土壤砷污染最严重.城市历史和工业活动与城市土壤砷污染密切相关,建议密切关注城市公园土壤砷污染对人类健康和城市环境质量的影响.     

复合药剂对不同类型重金属污染土壤的固化修复

为了考察复合药剂对Pb、Hg、Cr、Cd、Zn、Cu和Ni污染土样的固化修复效果,以重污染企业用地、冶炼厂河道底泥和自配土壤为污染土样进行试验,试验中的普适复合药剂主要为含磷酸盐沉淀剂、黏土和水泥,视情况辅以无机还原助剂和有机络合助剂。在普适药剂(相对原土样的质量分数15%)、还原剂(5%)和有机助剂(2%)的组配下,处理后的重金属浸出质量浓度低于GB 18598—2001标准值。普适药剂对Pb、Cd、Zn、Cu、Ni的固化有效,磷酸盐是促成Pb固化的关键成分,黏土和水泥分别起到吸附固定和物理包封的作用。无机助剂中的还原/络合性成分和硫化物分别对Cr(VI)和Hg的固化有明显的促进作用。对于Pb、Cd、Zn、Cu复合污染土壤的修复,分析了重金属浸出质量浓度随普适药剂投加量变化的特征曲线,结果表明,Pb比Cu的曲线斜率更大,表明Pb的固化效率更高;Cd和Zn具有相似的曲线形状,推测二者具有类似的固化机理。     

厦门岛内不同功能区土壤与灰尘重金属污染的特征及评估

以厦门岛内城市表层灰尘和土壤为研究对象,系统考察了不同功能区(商业区、风景区、工业区、居住区)表层灰尘和土壤中典型重金属Cr、Cu、Cd和Zn的质量比水平和分布情况,采用单因子污染指数法和综合污染指数法评价其污染程度,并分析它们的相关性及可能来源。用综合污染指数法得出土壤重金属污染强度从大到小依次为工业区(7.8)、商业区(4.9)、风景区(3.8)、居住区(3.5),灰尘的污染强度顺序为工业区(4.5)、商业区(3.9)、居住区(2.2)、风景区(2.1)。单因子污染指数法结果表明,各功能区土壤及灰尘都受到了重金属污染(Pi1),且与综合污染指数法得到的污染强度顺序类似,在土壤方面,商业区所有元素,风景区除Cr外,工业区除Pb、Cd外,居住区的Cu、Pb、Zn都达到了重度污染(Pi3);对于灰尘,商业区和工业区的Cu、Zn均达到了重度污染。相关性分析结果表明,各功能区的元素间无负相关关系,表明各元素间没有显著的抑制关系。从总量上看,土壤比灰尘中重金属质量比更高。最后对比分析了我国其他城市与厦门市的土壤重金属质量比。     

不同粒径磷矿粉对玉米吸收积累重金属的影响

通过盆栽试验研究土壤中添加不同粒径磷矿粉对玉米吸收积累重金属的影响。结果表明,土壤中添加不同磷矿粉均可显著地降低玉米地上部和地下部的生物量。玉米植株对Cd、Zn、Cu和As的吸收积累也受不同粒径磷矿粉添加的影响。与对照处理相比,添加200μm、22μm和0.8μm的磷矿粉可导致玉米地上部Cd和As质量比分别降低14.1%~26.8%和15.4%~22.9%,玉米地上部Cu质量比和地下部As质量比分别提高5.2%~10.5%和56.3%~75.6%。与200μm和22μm相比,0.8μm磷矿粉可显著降低玉米根系对土壤Cu、Cd和Zn的吸收,说明该粒径磷矿粉是修复复合重金属污染土壤具有潜力的材料。     

综掘工作面压入式风筒出口有效距离研究

综掘工作面是井下粉尘的重要污染场所。对压入式通风综掘工作面而言,压入式风筒出口距掘进头的距离是一个非常重要的工况参数。如何在有效距离范围内提高减尘率也是一项值得研究的工作。采用气固两相流数学模型来研究掘进工作面的粉尘运移规律,采用基于欧拉-拉格朗日法的离散型模型(DPM)模拟粉尘在气场中的运动。采用三维立体模式,借助流体力学软件Fluent对综掘工作面压入式风筒出口距掘进头不同距离时的粉尘运移规律进行数值模拟。综合分析风筒出口距掘进头不同距离时的风速云图和粉尘粒子轨迹及其逃逸统计后发现,在风筒出口风速为12 m/s时,风筒出口距掘进头距离在5~10 m较合适,排尘效果较好;而综掘机安装上挡尘板后,风筒出口距掘进头距离在5~8 m较合适,且同距离情况下,运移到司机处的粉尘粒子较之前明显减少,控尘效果较好。现场应用结果表明,当压入式风筒出口距工作面煤壁距离为6.0~8.5 m时,安装挡尘板后综掘机司机处的粉尘质量浓度减尘率达21%,效果良好。     

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。     

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。     

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).     

CO2封存泄漏大气扩散规律及监测方案——以延长油田CO2-EOR工程为例

针对延长油田CO_2-EOR项目的潜在泄漏问题,根据当地气象环境条件,利用重气扩散模型研究了CO_2泄漏运移特征,并以此为依据,讨论了该工况条件下CO_2泄漏的大气监测方案。结果表明:CO_2喷射泄漏后先上升后下降,并沿着下风向运移;在研究区优势风速2.7 m/s条件下,喷射高度与最大CO_2体积分数点高度随泄漏速度增加而上升;CO_2顺风向运移距离大于侧风向运移距离,且泄漏的地表影响范围随泄漏速度增加呈近似线性增加;泄漏速度3 kg/s时开始出现危险区域,且大于该泄漏速率时,地表危险区面积随泄漏速度增加呈抛物线变化;监测点应位于距离泄漏源下风向50~80 m处,在监测高度0~4 m范围内,CO_2监测半宽相对稳定且较大,约为12 m,当监测高度大于4 m时,监测范围明显减小;考虑到监测点预警功能,认为研究区大气监测需要在潜在泄漏源的西北和正南方向50 m处、高度为0~4 m范围内各设置1个CO_2大气监测点,该监测方案可根据现场最大泄漏量预估值及监测预警要求,适当减小与潜在泄漏源的距离。