河南某污灌区土壤-作物-人发系统重金属迁移与积累

开展污灌区土壤-作物-人发系统(SCHS)重金属迁移与积累研究,对于维护农田生态系统和人体健康具有重要意义.以河南某污灌区为例,采集土壤和小麦籽粒样品各27份、人发样品355份,用原子吸收法测定Cu、Zn、Pb、Cd含量,用二乙基二硫代氨基甲酸银分光光度法测定As含量,开展重金属在SCHS中的迁移与积累探讨.结果表明,污灌区土壤和小麦籽粒发生了不同程度的重金属污染.土壤Cu、Zn、Pb、Cd和As平均含量分别为40.63、203.47、22.10、1.84、26.87 mg·kg-1,小麦籽粒中上述重金属平均含量分别为10.10、25.83、0.87、0.56、0.35 mg·kg-1,都高于对照区.污灌区人发中上述重金属平均含量分别为14.11、143.13、13.24、0.19、1.97 mg·kg-1,高于对照区,人发多数重金属含量随年龄增长呈增加趋势,男性高于女性.污灌区人发对小麦籽粒重金属的富集系数(BAF人发/小麦)远大于小麦籽粒对土壤重金属的富集系数(BAF小麦/土壤),人发对大多数重金属的放大作用显著.在SCHS中,大多数重金属沿土壤→小麦籽粒→人发的迁移与积累曲线呈不规则"V"形,长期污灌样点的土壤和小麦籽粒重金属污染程度、人发重金属含量都高于"清污"混灌的样点.     

城市污水回用于山地绿化灌溉土壤重金属的空间变异性

新疆乌鲁木齐市雅玛里克山国家级绿化示范基地的灌溉用水为雅玛里克山污水厂一级出水(乌鲁木齐生活污水出水). 在面积为59 hm2的污灌区布设了61个采样点,测定了表土(0～20 cm)中Cu,Zn,Ni,Cr,Pb,Cd的含量和pH,有机质(OM)含量,阳离子交换量(CEC)等土壤理化参数,并在此基础上进行了尼梅罗综合污染指数评价和基于地理信息系统(GIS)及地统计学的研究. 结果表明,6种重金属的平均含量均低于国家二级标准(GB15168-1995)限值;采样区的土壤重金属总体上属于轻度污染. Zn,Cr,Pb和Cd含量变异函数曲线的理论模型符合指数模型;Ni和OM含量及CEC的理论模型表现为高斯模型;Cu含量和pH的理论模型为球状模型. Pb,Ni,Cr,OM含量和pH,CEC表现为中等强度的空间自相关,Cu,Zn和Cd含量均表现出强烈的空间自相关. 重金属a值最大的是Pb (450 m),而其他重金属的a值多集中在100～200　m,采用普通克立格最优内插法对未测点重金属,pH,OM含量和CEC进行最优估计,绘制了空间分布图,更直观地反映出了重金属元素及土壤理化参数的空间变异特征.      

组配改良剂对污染稻田中铅、镉和砷生物有效性的影响

选取湖南某矿区重金属和砷复合污染稻田土,以盆栽实验研究了施用组配改良剂LMF(碳酸钙+偏高岭土+钙镁磷肥)对土壤中Pb、Cd和As的生物有效性和水稻糙米中Pb、Cd和As累积效应的影响.结果表明:施用LMF能显著增加供试土壤pH值、交换性盐基总量(TEB)和阳离子交换量(CEC),对盐基饱和度(BS)和有机质(OM)含量无显著影响.施用LMF能显著降低土壤中Pb、Cd的交换态和酸可提取态含量,以及降低Pb的TCLP提取态含量,对Cd的TCLP提取态含量无明显效果.LMF施用使土壤中As的交换态和TCLP提取态含量呈现先下降后上升的趋势,且均在施用量为2 g·kg-1时含量最低.随着LMF施用量的增加,水稻糙米中Pb、Cd的含量分别降低了8.44%~99.6%、27.5%~74.1%,而水稻糙米中As含量呈现出先下降后上升的趋势.除Cd的TCLP提取态和酸可提取态外,Pb、Cd和As的其它提取态含量与其在水稻糙米中的含量均呈现出显著正相关关系(p0.05或p0.01).     

梁子湖沉积物重金属污染现状分析及风险评价

采集了梁子湖柱状沉积物,分析了Cd、Sn、As、Cu、V、Zn、Ni、Cr、Co、TI、Pb和Mo 12种重金属元素的含量及空间分布,并对其污染源进行解析,最后对重金属的生态风险作出评价.结果表明,在空间分布上,东部湖区存在严重的重金属污染问题,其中,Cd的平均含量达到0.80 mg·kg~(-1),是湖北省土壤背景值的4.66倍;Sn和As平均含量分别为6.35 mg·kg~(-1)和35 mg·kg~(-1),已经超过湖北省土壤背景值近2倍;在垂直分布上,Cd和Zn在0~20 cm深度上富集现象明显,平均含量分别为0.67 mg·kg~(-1)和116 mg·kg~(-1).富集系数EF值表明,Cd、Sn、As主要来自人为污染.单一重金属潜在生态风险指数Eri值范围在3~140之间,以Cd污染最严重,Eri平均值为140,表现为较重生态风险,其他11种元素均为低等生态风险水平.综合生态风险指数RI值显示,梁子湖整体处于中度污染水平,其中,东部湖区风险程度最大.梁子湖作为武汉市备用水源地,沉积物重金属Cd、Sn、As含量过高将威胁湖水质量,危及水生态安全和人体健康.     

有色冶炼园区道路扬尘中重金属污染特征及健康风险评价

为研究有色冶炼工业园区周边道路扬尘中重金属污染特征及其健康风险,在云南省蒙自地区采集了城市道路、有色冶炼工业园区道路以及隧道尘样品,通过再悬浮设备将尘样悬浮至Teflon滤膜上获得PM_(2.5)和PM_(10)样品,并利用ICP-MS分析了Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、As、Cd和Pb这8种重金属的含量.结果表明,在PM_(2.5)中重金属的平均含量高于PM_(10).Pb、Cd、As和Zn在3种道路扬尘中平均含量最高,且在不同道路扬尘中平均含量差异表现为:隧道工业园区道路城市道路.隧道扬尘中Pb和As的平均含量高于其它重金属,在PM_(2.5)中达到92 338.3 mg·kg~(-1)和12 457.7 mg·kg~(-1);工业园区道路扬尘中Pb和Zn的平均含量最高,在PM_(2.5)中分别是4 381.7 mg·kg~(-1)和4 685.0 mg·kg~(-1);城市道路平均含量最高的重金属是Zn和Pb,在PM_(2.5)中为1 952.6 mg·kg~(-1)和1 944.8 mg·kg~(-1), 3种道路扬尘中Cu、Zn、As、Cd和Pb平均含量均高于云南省土壤背景值.富集因子分析和主成分分析结果显示:Cu、Zn、As、Cd和Pb在3种道路上均有明显富集,受到有色冶炼工业和交通源的显著影响;而Cr、Mn和Ni在3种道路上富集不明显,未受到明显的人为源影响.健康风险评价结果表明,摄食是主要的暴露途径;儿童的非致癌风险高于成人.在PM_(2.5)道路扬尘中所含有的As、Cd和Pb都会对成人和儿童造成非致癌风险,在PM_(10)工业园区道路和隧道扬尘中的As、Cd和Pb对人体有非致癌风险,城市道路中的As仅对儿童有非致癌风险.此外,隧道中的As具有致癌风险.     

洪水淹没对矿区下游农用地土壤重金属污染特征的影响

为评估洪水淹没对西南某有色金属矿区下游农用地土壤重金属污染状况及土壤质量的影响,采用单因子指数法、内梅罗指数法、潜在生态风险指数法,对矿区下游淹没区及非淹没区农用地进行评价.结果表明,研究区域内主要重金属污染物为Cd、Sb、Pb、As、Zn,淹没区6种重金属As、Cr、Pb、Zn、Cd、Sb的平均含量分别为36.66、63.48、82.54、128.21、0.61、39.46 mg·kg~(-1),非淹没区6种重金属As、Cr、Pb、Zn、Cd、Sb的平均含量分别为7.38、71.44、13.27、35.27、0.16、5.62 mg·kg~(-1),除重金属Cr外,淹没区与非淹没区重金属平均含量存在显著性差异(p0.05).淹没区As、Pb、Zn、Cd、Sb的超标率分别为52.23%、44.54%、48.14%、72.03%、88.25%,非淹没区As、Pb、Zn、Cd、Sb的超标率分别为4.12%、3.23%、2.16%、15.03%、22.00%,淹没区土壤环境质量类别为安全利用,综合潜在环境风险为很强生态风险(RI=600.3),非淹没区土壤环境质量呈现优先保护状态,综合潜在环境风险为轻微生态风险(RI=69.1).有色金属矿区下游农用地被洪水长期淹没导致As、Pb、Zn、Cd、Sb的污染加重,由于研究区域特殊的地质背景,土壤中大量存在的铁锰氧化物胶膜对重金属具有强吸附作用,当洪水中存在大量重金属,随着水位上升洪水浸没土壤,铁锰氧化物胶膜把大量重金属截留在中下层土壤中,从而导致污染更为严重.     

西南某铅锌矿区农田土壤重金属空间主成分分析及生态风险评价

以西南某铅锌矿区周边农田土壤作为研究对象,采集土壤表层(0~20 cm)149个土壤样品,分析测定了As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn共8种重金属含量.采用多元统计分析,揭示了研究区农田土壤重金属污染的主要来源及各元素之间的相关性;并应用Hakanson潜在生态风险指数法,对农田土壤生态风险进行评价.结果表明,研究区农田土壤重金属Cd、Pb、Zn含量相对处于极高水平,均值分别为15.56、419.4、933.4 mg·kg~(-1),污染十分严重;Hg和As的均值分别为0.13 mg·kg~(-1)和37.3 mg·kg~(-1),属于中度污染;Cu、Ni、Cr的均值分别为26.1、14.3、33.4 mg·kg~(-1),未超过云南省土壤环境背景值;多元统计分析结果显示Cd、Pb、Zn、Hg、As这5种元素来源相似,主要来源于矿山开采和工业活动;Cu、Ni、Cr这3种元素来源相似,主要是自然来源;研究区综合潜在生态风险指数RI的均值为2 294.8,整体上处于极高生态风险水平.矿区开采和工业活动对农田土壤造成了严重的重金属污染.     

闽江福州段沉积物中重金属的分布特征及其毒性和生态风险评价

研究了闽江福州段表层沉积物中Cr、Zn、As、Cd、Cu和Pb等6种有毒重金属的含量及其空间分布特征,并采用基于共识的沉积物质量基准(CBSQGs)和潜在生态风险指数法(RI)对沉积物中重金属的毒性和潜在生态风险进行了评价.结果表明,6种重金属平均含量大小顺序为Zn(195.57 mg·kg~(-1))Pb(79.41 mg·kg~(-1))Cr(66.62 mg·kg~(-1))Cu(42.33 mg·kg~(-1))As(10.02 mg·kg~(-1))Cd(0.90 mg·kg~(-1)).Zn、Cd、Pb含量从河段上游到下游呈递减趋势,Cr、As呈递增趋势,Cu含量分布均匀.平均可能效应浓度商Q值对沉积物中重金属毒性判定结果表明,有18%的沉积物样品具有毒性,说明闽江福州段沉积物整体毒性效应低.从RI值来看,闽江福州段沉积物的生态风险属于中低等级;风险等级为中的样品占55.3%,主要分布在河段上游和中游(福州市区的南港和北港段),风险主要来自Cd的污染.     

电子垃圾拆解地稻田土壤和稻米中重金属污染评估

As、Cd、Cu、Pb等重金属是废旧电子电器产品(电子垃圾)拆解过程释放的一类重要的有害化学物质.大米是电子垃圾拆解地居民主要的食物,大米中的重金属含量直接关系到当地居民的食品安全和健康风险.本研究测定了广东省清远市电子垃圾拆解地4个拆解点稻田土壤和稻米中As、Cd、Cu和Pb的含量水平,并评估了土壤中重金属的生态风险和当地居民食用大米中的重金属的健康风险.电子垃圾拆解地稻田土壤中As、Cd、Cu和Pb的平均含量分别为8.9~9.4、0.73~1.94、75~195和54~87 mg·kg~(-1),稻米中As、Cd、Cu和Pb的平均含量分别为0.11~0.17、0.11~0.66、7.54~21.6和0.27~0.42 mg·kg~(-1)(以稻米干重计).电子垃圾拆解地土壤和稻米中Cd、Cu和Pb的含量是对照区的2~15倍,但As的含量与对照区无显著性差异.土壤中重金属的生态风险评估结果显示,电子垃圾拆解地稻田土壤中的Cd具有极强生态风险.当地居民膳食暴露风险评估结果提示,电子垃圾拆解地当地居民大米中的Cd和Cu可能存在较高健康风险,且Cd具有较高的致癌风险.     

锌冶炼区耕地土壤和农作物重金属污染状况及风险评价

对贵州省某典型锌冶炼区耕地土壤和主要谷类农作物(稻米、玉米和小麦)进行取样调查,测定了土壤和谷类农作物中重金属Pb、Cd、Zn和Cu的含量,采用单因子污染指数和综合污染指数法评价了土壤和作物籽粒中重金属的污染状况,并分别采用潜在生态风险指数(RI)和危险商(HQ)法评价了土壤重金属污染的潜在生态风险程度和作物中重金属对成人和儿童的健康风险.结果表明:(1)冶炼区耕地土壤受到了重金属不同程度的污染,污染程度排序:玉米地水稻田小麦地,且CdCuZnPb,内梅罗综合污染指数分析结果表明,玉米地污染程度为重污染,水稻田和小麦地为轻污染,且均以Cd对综合指数的贡献最大;(2)土壤Cd存在极强生态风险,4种重金属潜在生态危害大小顺序为:CdPbCuZn;生态风险指数(RI)研究结果表明,研究区处于轻微、中等、强的和很强的生态风险程度的采样点比例分别为1.41%、21.1%、35.2%和42.3%.(3)冶炼区农作物稻米中重金属Pb、Cd、Zn、Cu的平均含量分别为0.145、0.017、16.97和2.704 mg·kg~(-1);玉米中重金属Pb、Cd、Zn、Cu的平均含量分别为0.094、0.055、26.81和4.464 mg·kg~(-1);小麦中重金属Pb、Cd、Zn、Cu的平均含量分别为0.048、0.085、35.37和5.426 mg·kg~(-1).(4)研究区稻米、玉米和小麦均存在重金属超标现象,重金属污染程度为小麦最重,稻米和玉米的污染程度相当,稻米和玉米污染等级均为安全,小麦处于警戒线.(5)各重金属元素每日摄入量均低于美国环保署的参考暴露剂量,安全性较好,但食用该区域谷类农作物引起复合重金属污染对成人和儿童均存在健康风险.(6)耕地土壤重金属含量与谷类农作物可食部分重金属含量间无明显相关性.     

不同土壤-小麦体系中铅镉交互作用与转运特征

选用海伦黑土、咸宁棕红壤和长武黑垆土这3种土壤,分别设置4组不同含量配比的Pb和Cd复合处理,进行为期5个月的小麦种植(郑麦9023号)盆栽试验,结合小麦植株各部位Pb和Cd含量,分析3种土壤-小麦体系中Pb和Cd交互作用对小麦富集转运重金属的影响.结果表明,低pH棕红壤水溶态Cd和Pb含量最高,且土壤颗粒表面Pb和Cd交互作用显著,高有机质黑土及高碳酸钙含量的黑垆土中Cd和Pb活性较低.3种土壤中黑垆土种植小麦的株高和干重表现最差,但Pb和Cd复合作用使其株高较对照增加了2.68～8.49 cm, Pb和Cd交互作用对黑土中小麦的株高和干重影响最小,但抑制了棕红壤中小麦生长.3种土壤-小麦体系的Pb和Cd交互作用差异较大,棕红壤中Pb和Cd间存在协同作用,125 mg·kg^-1和250 mg·kg^-1Pb处理下棕红壤种植的小麦籽粒Pb含量随Cd添加量升高分别显著增加73.2%和19.1%;黑土中Pb和Cd间存在拮抗作用,0.3 mg·kg^-1和0.6 mg·kg^-1 Cd处理下黑土中小麦籽粒Cd含...     

矿业废弃地复垦土壤-作物硒吸收特征及其对重金属拮抗效应

针对矿业废弃地复垦土壤硒与重金属"双高"现象,为充分开发其富硒土地资源,确保作物安全,本文基于"点对点"采集的土壤和玉米样品,利用反距离权重（inverse distance weighted,IDW）、多元线性回归（multiple linear regression,MLR）、偏最小二乘回归（partial least squares regression,PLSR）和随机森林回归（random forest regression,RFR）等方法,开展了西南某硫磺矿复垦区玉米硒元素吸收预测的同时,分析硒（Se）对重金属（Hg、As、Cd和Cr）的拮抗效应.结果表明研究区土壤中硒资源丰富,土壤Se平均含量达到0.83mg·kg^-1,是中国土壤Se平均含量的2.87倍,玉米籽粒硒含量处于0.02~0.16mg·kg^-1之间.由相关性分析和模型预测可知,研究区玉米籽粒硒含量主要影响因素为土壤硒、pH值、有机质和重金属As等,多元线性回归（MLR）对其预测最为有效,决定系数R²为0.52.通过比较研究区土壤硒不同含量梯度下玉米对重金属（Hg、As、Cd和Cr）富集特性,表明了土壤Se对重金属Hg、As、Cd和Cr存在一定的拮抗作用.本研究结果可为今后同类矿业废弃地复垦土地发展特色富硒农业提供依据.     

皖江经济带耕地重金属健康风险评价及环境基准

以皖江经济带耕地为研究区对象,采集了水稻和小麦及其根系土样品338组,测定了5种重金属含量(As、 Cd、 Cr、 Hg和Pb),采用地累积指数法和综合污染指数法评价了土壤-农作物污染特征,进行摄入农作物重金属对人体健康风险进行评估,并基于物种敏感分布模型(SSD)反演了区域耕地土壤环境基准值.结果表明,研究区水稻和小麦土壤受到不同程度重金属(As、 Cd、 Cr、 Hg和Pb)污染,其中Cd为水稻首要污染因子,超标率在13.33%,Cr为小麦的主要超标因子,超标率达11.32%;地累积指数显示水稻Cd污染比例达80.7%,小麦Cd污染率为35.85%.与土壤重金属高污染水平相反,仅有17.19%和7.55%的水稻和小麦中Cd超过国家食品安全限量标准,重金属Cd的累积能力为水稻>小麦.健康风险评价表明重金属对研究区成人和儿童具有较高的非致癌风险和不可接受的致癌风险,水稻摄入的致癌风险高于小麦,儿童的健康风险均高于成人.SSD反演得出研究区水稻田土壤的As、 Cd、 Cr、 Hg和Pb基准值HC₅为6.24、 0.13、 258.27、 0.12和53.61m...     

不同水稻品种对重金属的积累特性

采用田间试验法,以南方主要种植的129个水稻品种为研究对象,通过对稻米样品中镉(Cd)、铅(Pb)、铬(Cr)、无机砷(As)和总汞(Hg)重金属含量的测定,分析不同品种和类型的水稻对重金属吸收能力的差异.结果表明,35个早稻糙米Cd含量在0. 35～0. 60 mg·kg~(-1)之间,超标率100%,糙米Pb含量在0. 08～0. 30 mg·kg~(-1)之间,超标率14. 29%; 54个中稻糙米Cd含量在0. 03～0. 45 mg·kg~(-1)之间,超标率33. 33%; 40个晚稻糙米Cd含量在0. 08～0. 20 mg·kg~(-1)之间,均未超过国家标准.早、中、晚稻都表现出三系杂交稻糙米Cd含量高于两系杂交稻,但是差异不明显;早稻三系杂交稻糙米Cr和总Hg含量显著高于两系杂交稻.中稻糙米Cd含量与Pb和总Hg含量间呈显著正相关;与糙米中无机As含量间存在极显著负相关;而与糙米中Cr含量间相关性不明显.总之,水稻对重金属的吸收积累,受遗传背景、品种类型和重金属互作的影响较大.     

滏阳河表层沉积物重金属污染现状分析及风险评价

针对海河流域重金属污染严重问题,选择海河南系滏阳河作为研究对象,研究表层沉积物中6种重金属元素(Cr、Ni、Cu、Zn、Cd和Pb)含量空间分布特征,采用富集系数(EF)和相关性探讨其来源,并利用地积累指数和潜在生态危害指数评价重金属生态风险.结果表明,滏阳河表层沉积物存在重金属污染问题,Cr、Ni、Cu、Zn、Cd和Pb平均含量分别高达142 mg·kg-1、38.2 mg·kg-1、96.2 mg·kg-1、573 mg·kg-1、0.730mg·kg-1和89.2 mg·kg-1,各元素分别超标河北省环境背景值的1.1倍、0.2倍、3.4倍、6.3倍、7.1倍和3.1倍;沉积物中Ni无重金属富集,其它元素在整个河段上存在不同程度的富集,且Cu、Zn、Cd、Pb 4种重金属元素受人为排放源影响较大.沉积物中重金属污染处于强风险等级,Cd污染达到重风险等级,其它元素处于低风险等级.滏阳河表层沉积物重金属污染主要存在于城市近郊河段以及受污染支流汇入河段.     

污泥富磷堆肥前后重金属赋存形态及释放能力变化

市政污泥富含有机质和N、P等营养元素,经堆肥稳定化处理后可成为矿山废弃地复垦的良好基质,但市政污泥中含有的重金属成为限制其土地利用的主要瓶颈.以磷尾矿为辅料进行污泥堆肥处理,既可利用其中磷酸盐固定市政污泥中的重金属,又可实现磷尾矿和市政污泥的协同资源化利用.以磷尾矿渣为辅料,采用高温好氧堆肥工艺,研究污泥堆肥前后重金属As、Cr、Cu、Ni、Pb、Cd和Zn的赋存形态以及不同pH条件下的重金属浸出特性,探讨污泥富磷堆肥处理对堆肥中重金属迁移转化的影响.结果表明,污泥添加磷尾矿渣经过堆肥处理,促进了重金属由不稳定形态向稳定形态转化,降低了重金属在土壤自然pH范围(6~8)内及强碱性条件下的潜在释放风险,有利于污泥的土地利用.     

基于蒙特卡罗模拟的铅锌冶炼厂周边农田土壤重金属健康风险评估

为探明铅锌冶炼厂周边土壤重金属污染程度及人体健康风险,在云南省某铅锌冶炼厂周边农田采集56个表层土壤(0～20 cm),分析了土壤中pH和重金属Pb、 Cd、 Zn、 As、 Cu和Hg的含量,对土壤重金属含量的污染程度、生态风险和概率健康风险进行了研究.结果表明,研究区土壤中ω(Pb)、ω(Cd)、ω(Zn)、ω(As)、ω(Cu)和ω(Hg)的平均值分别为4 413.93、 6.89、 1 672.76、 44.45、 47.61和0.21 mg·kg^-1,均超过云南省土壤背景值.Cd的地累积指数(I_geo)平均值为0.24,单因子污染指数(P_i)平均值为30.42,潜在生态风险指数(E_r)平均值为1 312.60,是研究区污染最重以及生态风险最高的重金属.蒙特卡罗概率健康风险结果显示,成人和儿童的非致癌风险指数(HI)分别为2.42E-01和9.36E-01,儿童的非致癌风险超过控制值的比例为36.63%;成人和儿童的致癌风险指数(TCR)分别为6.98E-05和5.93E-04,儿童的致癌风...     

黔西北山区耕地重金属健康风险评价及环境基准

以贵州省西北某典型喀斯特山区耕地为研究区,通过对137组土壤-农作物协同样品中重金属（Cd、 Hg、 As、 Pb和Cr）含量进行检测,系统评价了区域土壤和农作物中重金属健康暴露风险,并基于物种敏感分布模型（SSD）反推区域耕地土壤环境风险基准值.结果表明：研究区玉米和水稻土壤均受到不同程度重金属（Cd、 Hg、 As、 Pb和Cr）污染,其中Cd为首要污染物,超标率在87%～445%之间,且玉米地>水稻田;与土壤重金属高污染水平相反,仅有3.51%和13.04%的玉米籽粒和稻米中Cd含量超过国家食品安全限量标准,重金属Cd累积能力为水稻>玉米.健康风险评价结果显示,重金属对研究区成人和儿童的致癌/非致癌风险均处于较低水平,稻米摄入的致癌风险略高于玉米,儿童的健康风险值均高于成人.研究区土壤环境基准值是基于保护95%（HC₅）和5%(HC₉₅)的作物品种安全所得的土壤风险值,玉米土壤Cd、 As、 Pb和Cr的HC₅值分别为0.67、 771.99、 40.85和609.88 mg·kg^-1     

我国畜禽粪便重金属含量特征及土壤累积风险分析

由于饲料中微量元素的添加,造成畜禽粪便中重金属元素的环境污染风险增高.本文通过各地畜禽粪便样品采集分析和文献查阅等途径,搭建了我国畜禽粪便重金属元素含量数据库,使用统计学方法系统分析了我国畜禽粪便中重金属含量特征及不同来源畜禽粪便重金属的含量差异;在此基础上,借助农田土壤重金属流动模型进行情景分析,定量了施用畜禽粪便时土壤中主要污染元素的累积速率和对应的最大施用年限.结果表明,我国畜禽粪便中各重金属元素含量分布为偏态分布,镉(Cd)、铅(Pb)、铬(Cr)、砷(As)、汞(Hg)、铜(Cu)、锌(Zn)和镍(Ni)的含量(mg·kg~(-1))范围分别为未检出(ND)～147、ND～1 919、0. 003～2 278、ND～978、ND～103、ND～1 747、ND～11 547和1. 22～1 140,均值(中位值,mg·kg~(-1))分别为2. 31(0. 72)、13. 5(8. 96)、36. 3(12. 0)、14. 0(3. 52)、0. 97(0. 07)、282(115)、656(366)和21. 8(13. 1),均值比中位值高1～13倍.依据我国有机肥行业标准NY 525-2012,畜禽粪便中Cd、Pb、Cr、As和Hg的超标率分别为12. 3%、2. 58%、2. 76%、20. 6%和3. 69%;按照德国腐熟堆肥标准,Cu、Zn和Ni的超标率分别为53. 9%、45. 7%和0. 59%.我国畜禽粪便中Cd、As、Cu和Zn的超标率比较高,达到10%以上.不同区域畜禽粪便重金属含量也有明显差异,山东省畜禽粪便As、Cd平均含量最高,分别是全国平均含量的1. 7倍和10. 1倍,江西省畜禽粪便Cu、Zn含量相对最高,分别是全国含量均值的2. 1倍和2. 4倍;华东沿海地区畜禽粪便重金属含量相对较高.不同来源畜禽粪便重金属含量存在一定差异,猪粪中Cd、As、Hg、Cu、Zn、Ni这6种元素平均含量分别是牛、羊、家禽粪便的1. 0～3. 0、1. 8～6. 8、1. 1～15. 8、4. 9～17. 5、2. 7～12. 0和1. 7～2. 1倍;家禽粪的Pb含量最高,其均值分别是对应猪、牛、羊粪便的2. 8、2. 5和2. 2倍.进一步预测施用不同来源动物粪便后土壤重金属累积风险,发现超过90%的情形下,Cd的累积速率低于0. 02 mg·(kg·a)~(-1); Pb累积速率均低于0. 15 mg·(kg·a)~(-1),施用家禽粪便情景下Cr累积速率最大,最大值达到了0. 28 mg·(kg·a)~(-1).