深圳土壤稀土元素的背景含量和影响因素研究

为研究深圳市土壤稀土元素的环境背景含量和空间分布特征,以不受或很少受人类活动影响的基本生态控制线区域作为调查范围,在深圳布设450个土壤表层点位、50个典型剖面点位,应用决策单元－多点增量采样方法采集土壤表层样品500个、土壤剖面样品100个.研究结果表明,深圳市表层土壤稀土元素的环境背景含量范围为23.66~1246.26mg/kg,算术平均值285.99mg/kg,高于中国土壤和广东省土壤;轻稀土元素相对于重稀土元素富集,稀土元素的环境背景含量在空间分布上呈现西高东低的特征.深圳市不同土类中稀土元素环境背景含量的95%分位值高低依次为赤红壤 > 红壤 > 黄壤.不同成土母质发育的土壤稀土元素环境背景含量95%分位值大小顺序为变质岩 > 花岗岩 > 片麻岩 > 凝灰熔岩 > 砂砾页岩 > 灰色灰岩.不同剖面层次的土壤稀土元素环境背景含量的95%分位值大小顺序为底层 > 中层 > 表层;随着深度的增加,深圳市土壤稀土元素的环境背景含量也逐渐增加,呈现底聚型特征.成土母质是影响土壤稀土元素环境背景含量的首要因素,花岗岩发育的土壤稀土元素环境背景含量要明显高于砂砾页岩;不同土类也会影响土壤稀土元素的环境背景含量分布,同一成土母质发育的赤红壤稀土元素环境背景含量要高于红壤.典型相关性分析表明,土壤铁、铝等元素与轻稀土元素,以及锰与重稀土元素的背景含量均呈现较强的正相关关系,土壤pH值、黏粒与稀土元素背景含量存在弱正相关,这也侧面反映了土壤稀土元素对成土母质的继承性.     

江西典型钨矿开采对周边环境稀土元素含量的影响

研究了江西省典型钨矿区开采和冶炼对周边农田土壤、水体和白菜中稀土元素含量的影响.结果表明:钨矿区周边农田土壤中稀土元素含量范围在256~459 mg·kg~(-1)之间,平均值为373 mg·kg~(-1),土壤中稀土含量均高于江西省和全国土壤稀土元素含量的背景值,分别是它们的1.77倍和1.99倍.矿区河水中稀土元素浓度达3086μg·L~(-1),为对照区河水稀土元素浓度的497倍.矿区15个样地白菜稀土元素含量范围为773~5992μg·kg~(-1),平均值为3007μg·kg~(-1),为非矿区白菜稀土元素含量的5.22倍,矿区白菜稀土元素含量远超过我国蔬菜卫生标准稀土元素含量的限值(0.70 mg·kg~(-1)),说明钨矿开采冶炼已造成周边环境的污染,并对矿区居民身体健康构成潜在威胁.     

稀土矿区及其周边水稻田中稀土元素的生物迁移积累特征

中国南方地区稀土矿的开采对当地的生态环境和农业产生了极大的影响,因此,本文选取稀土矿区周边典型水稻土,研究了稀土元素在土壤-水稻中的生物迁移和积累特征.结果表明,土壤中稀土元素含量在193.82~965.28 mg·kg-1之间,平均值为332.55 mg·kg-1,是我国土壤稀土元素含量背景值的2~3倍.稀土元素在土壤-水稻中的迁移和积累表现出了相似的化学性质和规律,水稻不同器官中稀土含量元素的高低顺序为:根茎叶籽粒.水稻根表铁膜对稀土元素的积累作用不明显,稀土元素在土壤-水稻系统中的迁移与积累受水稻品种、土壤理化性质因素的影响.     

北京市密云水库上游金矿区土壤稀土元素的地球化学特征

采集了密云水库上游金矿区的34个土壤表层样品,用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定了土壤稀土元素含量,研究了土壤不同粒级中稀土元素的分布特征,并对土壤稀土元素含量分布的影响因素、累积效应、配分模式及分馏特征进行了分析和探讨。结果表明:金矿区土壤稀土元素总量∑REE略高于中国大陆土壤∑REE背景值。随着颗粒粒径的减少,稀土元素及总有机碳(TOC)含量均逐渐增加。相关性分析表明,各稀土元素均表现出相似的相关性,与全量元素Li、V、Co、Ga、Rb、Cs呈正相关,与Cu、Cd、Pb及pH呈负相关,与TOC呈显著正相关;土壤pH、有机质和矿物质成分与稀土元素含量分布密切相关。累积因子(AF)分析表明,稀土元素在粘粒级(0~2μm)、粉砂粒级(2~50μm)中表现出显著的累积效应,这是由于微细颗粒比表面积较大,次生矿物及有机质含量较高。经球粒陨石标准化后,各粒级稀土元素总体配分曲线相近,均表现为Ce无异常,Eu明显亏损,50μm的粗粒级Eu亏损较细粒级更为严重。土壤轻重稀土分馏程度关系为:砂粒级(50~350μm)粉砂粒级(2~50μm)粘粒级(0~2μm)。该研究结论将为选取稀土元素作为示踪剂提供科学依据,并为不同粒级中稀土元素的进一步研究提供一定的参考价值。     

湘江谷地土壤中稀土元素含量及分布特征

用仪器中子活化法(INAA)测定了湘江谷地土壤(表层)中八个稀土元素(La,Ce,Nd,Sm,Eu,Tb,Yb和Lu),并对其分布特征作了初步探讨。结果表明,该地区土壤中稀土元素平均含量为197ppm,高于世界土壤含量(154ppm),同时也高于我国吐鲁番地区和松辽平原土壤的稀土元素含量;该地区土壤中稀土元素含量的变异系数较大,可达50—66％;该地区四种主要类型土壤中稀土元素含量分布规律为:水稻土>红壤>黄壤>紫色土;球粒陨石归一化后,呈斜率为负值的曲线,主要富集轻稀土元素。     

江西铜矿及冶炼厂周边土壤和农作物稀土元素含量与评价

研究江西省铜矿开采和冶炼对周边农田土壤、农作物稀土元素含量的影响.结果表明,铜矿开采和冶炼可提高土壤及农作物稀土元素的含量.德兴银山铅锌铜矿和贵溪冶炼厂周边农田土壤中总稀土元素含量范围分别为112.42~397.02mg·kg-1和48.81~250.06 mg·kg-1,总稀土元素平均值分别为254.84 mg·kg-1和144.21 mg·kg-1,分别是江西省背景值的1.21倍和0.68倍,全国背景值的1.36倍和0.77倍,对照样点的3.59倍和2.03倍.贵溪冶炼厂周边10种农作物样品中总稀土元素含量范围为0.35~2.87 mg·kg-1,作物叶子中的稀土元素含量高于茎和块根.番茄、空心菜叶和萝卜叶中总稀土元素含量分别为2.87、1.58和0.80 mg·kg-1,均超过我国蔬菜和水果卫生标准的总稀土元素含量限值(0.70 mg·kg-1).矿区居民终身摄入稀土元素的总量为17.72μg·(kg·d)-1,低于安全剂量和临界值,对人体还不构成健康风险.研究结果说明在江西进行铜矿开采和冶炼时必须重视稀土元素对周边环境的影响.     

安溪铁观音茶园垂直剖面土壤中稀土元素的地球化学特征

采集了安溪某茶园一条垂直剖面土壤样(深度160 cm,共16个样),用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)分析测定了其中的稀土元素含量,研究了剖面土壤中稀土元素的地球化学特征。结果表明:土壤样品中稀土元素总量范围为165.38~229.91 mg/kg,其平均含量高于中国土壤和世界土壤的平均值;土壤中轻重稀土分馏明显,其稀土元素组成特点表现为轻稀土(LREE)富集,重稀土(HREE)亏损,Eu呈负异常,Ce呈正异常;稀土元素的富集因子平均值的分布范围为0.28~1.34,稀土元素均处于无污染或轻微污染。本研究为了解安溪茶园中稀土含量特征提供了基础数据,为现有茶园的治理和后备茶园基地的合理选址提供了科学依据。     

水稻田垂直剖面土壤稀土元素来源解析及生态风险评价——基于锶钕同位素示踪结合MixSIAR模型

为研究水稻田垂直剖面土壤中稀土元素的来源及生态风险,采集了福建省东南部地区3个水稻田垂直剖面土壤及周边潜在源样品,分析测定垂直剖面土壤和潜在源中稀土元素含量及锶钕同位素组成.在垂直剖面土壤和潜在源稀土元素含量、地球化学特征定性分析垂直剖面土壤中稀土元素来源的基础上,利用锶钕同位素结合MixSIAR模型定量计算各潜在源对垂直剖面土壤中稀土元素的具体贡献,将潜在生态风险评价与MixSIAR模型计算贡献率结果相结合,得出潜在源对垂直剖面土壤中稀土元素综合潜在生态风险的贡献.结果表明,P1垂直剖面土壤中稀土元素主要来源于土壤母质层,稀土元素达到中等生态风险水平;P2垂直剖面土壤中稀土元素受化肥影响较大,浅层土壤中稀土元素生态风险大于深层土壤;P3垂直剖面土壤中稀土元素受多种因素综合影响,稀土元素生态风险较小.垂直剖面土壤中稀土元素生态风险受人为因素影响的同时自然来源也不可忽视.     

江西典型稀土矿区土壤和农作物中稀土元素含量及其健康风险评价

研究了江西省典型稀土矿区龙南县重稀土矿区土壤、水体和主要农作物中稀土元素的含量,并评价了稀土元素对人体产生的健康风险.结果表明,矿区土壤中稀土元素含量在538.73~1625.76 mg·kg-1之间,平均值为976.94 mg·kg-1,分别是江西省和全国土壤稀土元素含量背景值的4.53倍和5.09倍.矿区河水稀土元素浓度达55.72 mg·L-1,为对照区河水稀土元素浓度的8974.7倍.井水中稀土元素浓度为0.033mg·L-1,是对照区井水稀土元素浓度的10.55倍.10种农作物稀土元素含量范围为1.04~78.57 mg·kg-1,均超过我国蔬菜卫生标准稀土元素含量的限值(0.70 mg·kg-1).不同农作物品种稀土元素含量的大小顺序为:小白菜萝卜红薯包菜紫芋地瓜芋头辣椒西红柿稻米.参照美国环保局(USEPA)推荐的健康风险方法,评估了稀土元素经口摄入对人体产生的健康风险,发现矿区居民通过农作物和井水摄入的稀土元素日均摄入量的总和为295.33μg·kg-1·d-1,远高于稀土元素对人体亚临床损害剂量的临界值,说明稀土元素对矿区居民身体健康产生了严重的威胁.小白菜和萝卜对矿区居民食物日均稀土元素摄入量的贡献率高达76.92%,建议当地居民改变传统的种植模式和饮食结构,少种植和食用小白菜和萝卜,选择对稀土元素具有低积累的农作物品种,以降低稀土元素对人体健康的危害.     

稀土矿区土壤和蔬菜稀土元素含量及其健康风险评价

通过野外取样调查和室内ICP-MS测定,研究了福建省长汀县稀土矿区蔬菜地土壤(0 ～20 cm)及主要蔬菜中稀土元素的含量,同时评价了食用蔬菜对人体可能产生的健康风险.结果表明,蔬菜地土壤中稀土元素平均含量高于福建省背景值,芋头和空心菜中稀土元素的平均含量分别为3.68和0.92 mg·kg-1(鲜重),超过了蔬菜卫生标准限值(0.7 mg·kg-1).8种蔬菜中稀土元素含量的大小:芋头＞空心菜＞生菜＞上海青＞豆角＞茄子＞白萝卜＞大白菜;除芋头外,一般为多叶绿色蔬菜的稀土元素含量较高,而无叶蔬菜含量较低.矿区居民血液和头发中稀土元素的平均含量高于正常人,超标量达155.6和9.6倍,井水中稀土元素的平均含量是福州市饮用水的119倍.当地居民通过蔬菜和井水摄入的稀土元素终生日平均量为12.4699 mg·kg-1·d-1,超过稀土对人体亚临床损害剂量的临界值(6.0 ～6.7 mg·kg-1·d-1),当地居民面临着较大的健康风险.部分蔬菜对土壤中稀土元素具有较大的吸收和累积量,因此,当地居民应选择具有低积累量的蔬菜品种,以降低稀土元素对人体健康的危害.     

海南岛西部非农用地土壤中的稀土元素地球化学特征

对海南岛西部发育典型的12个非农业土壤剖面REE的组成特征及其纵向变化规律进行研究发现,区内非农业土壤剖面不同层位之间的稀土元素具有一定的继承性,风化成土的基岩奠定了土壤中稀土元素的初始含量及土壤中呈现的LREE富集与Eu亏损的特点,而成土过程中稀土元素分异作用则进一步加剧土壤中LREE的富集和Eu亏损,土壤剖面浅部的氧化和水解作用致使Ce在浅层土壤中的富集,并导致由剖面深部至浅部,Ce呈现出正异常增大之趋势。区内稀土元素的赋存状态与稀土元素性质及其所处的土壤地球化学环境有密切联系,同一层中不同形态稀土元素含量总体上表现为残渣态>Fe-Mn结合态>有机态>可交换态(含水溶态)>碳酸盐态,而往土壤深部,残渣态所占比例逐步增大,Fe-Mn结合态、有机态与可交换态(含水溶态)所占比例逐步降低。     

贵州省茅台地区土壤中稀土元素含量及空间分布规律研究

采集了茅台地区的116个表层土壤样品,用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)分析了稀土元素(REE)含量。利用地统计学和空间分析等方法,对稀土元素(REE)含量、分异特征、空间分布规律等进行分析和探讨。研究结果表明,研究区表层土壤ΣREE平均含量为287.1μg/g,高于中国大陆土壤(186.8μg/g)和地壳中(207μg/g)稀土元素丰度;轻稀土相对富集,轻重稀土分异程度较大;在成土过程中Ce呈现正异常,Eu呈现负异常;六种主要土壤类型稀土元素含量分异规律为:潮土>紫色土>水稻土>石灰土>黄壤>黄棕壤;研究区表层土壤稀土总含量空间分布起伏变化较大,表现为局部相对高值、低值的斑块状分布。本研究可为茅台地区地质地理环境研究提供相关参考,为茅台酒后备资源基地的合理选址提供科学依据。     

海南土壤中稀土元素含量及分布特征

对海南四种不同母质来源的土壤样品中的稀土元素含量及分布特征进行了研究,结果表明:除砂岩母质外,海南省其它母质的土壤中稀土元素总量都高于全国土壤、世界土壤和地壳中稀土元素的平均含量;各母质类型土壤中Eu亏损明显。花岗岩上发育的土壤中稀土元素含量最高,总量达419.42mg/kg。砂岩和花岗岩上发育的土壤中LREE相对富集。LREE和HREE在不同母质来源的土壤剖面中的富集、迁移等地球化学行为不完全相同,这说明:土壤发育过程中,稀土元素的含量和分布不仅仅和成土过程、气候及其它地球化学因素有关,而且与母质也有重要的关系,母质往往制约着风化成土过程中稀土元素的地球化学行为。     

不同城市功能区土壤中酞酸酯污染特征

对天津市和辽宁省鞍山市不同城市功能区以及不同工业类型所在地共计12个土壤样品进行采样调查,采用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)对样品中15种酞酸酯类化合物进行分析测定,研究了两市土壤样品中酞酸酯的污染水平,分析了不同城市功能区以及石化、化工、钢铁等工业行业所在地土壤中酞酸酯的浓度差异,研究了不同酞酸酯类化合物的单体污染特征,将两市土壤样品中DBP和DEHP的浓度与国内外部分城市进行了比较,分析了产生上述结果的原因。结果表明,天津市各采样点总酞酸酯(ΣPAEs)浓度在0.524～2.058 mg/kg之间,鞍山市各采样点ΣPAEs浓度在0.779~2.016 mg/kg之间;两城市不同城市功能区土壤ΣPAEs浓度均呈现风景区<生活区<工业区的趋势;15种酞酸酯中,DBP和DEHP在天津市和鞍山市各采样点土壤样品中均有检出,为两城市土壤中酞酸酯主要污染物,其浓度值与国内其它城市处于同一污染水平,略高于我国贵州地区。     

土壤重金属地球化学背景值影响因素的研究

在北京、天津、济南、南京、广州和广东省采集了46个土壤样品,样品包括由花岗岩、片麻岩、辉长岩,橄榄辉长岩和石灰岩发育的褐土、黄棕壤、红壤、黄壤、赤红壤、砖红壤和石灰土。测定了样品中铜、锌、锰、铬,钴、镍、铅和砷的含量并进行了Q型因子分析和两组线性判别分析。结果表明,可将46个土壤划分为由酸性岩发育的土壤和由基性岩发育的土壤两大类。酸性岩土壤又可再划分为高铅花岗岩和低铅花岗岩土壤两组.基性岩土壤也可再划分为火成岩土壤和沉积岩(石灰岩)土壤两组。结果又表明,46个土壤的8种重金属元素的地球化学背景值与母岩类型之间的关系远比与土壤类型之间的关系更为密切。     

不同标准对城市土壤重金属质量分数的评价

对广州市某区城市土壤重金属污染现状进行调查,共采集土壤样品34个,分析样品中As,Hg,Cr,Cd,Ni和Pb的全量及有效态质量分数,探讨重金属元素全量和有效态质量分数之间的关系,并采用4种不同标准对结果进行了评价. 结果表明:研究区工业用地、城区和农村居住区的土壤已受到一定程度的重金属污染,且为2种或3种重金属元素的复合污染;As,Hg,Cr,Cd,Ni和Pb有效态质量分数平均值分别为0.09,0.004,0.09,0.18,0.40和32.80 mg/kg,Cd和Pb的有效态质量分数占全量的比例较高. 4种标准综合评价结果中,轻度、中度和重度污染样点数占样点总数的比例依次为国标(GB15618—1995)二级标准评价(62%)>有效态污染起始值评价(29%)>全量污染起始值评价(24%)>国标三级标准评价(21%).      

土壤中镉的生物可给性及其对人体的健康风险评估

为了研究土壤中镉生物可给性与土壤属性之间的相互关系以及人体无意摄入土壤镉的风险,采集我国一些地区的16个土壤样品,利用in vitro方法研究了这些土壤中镉的生物可给性及其对人体的健康风险.结果表明,有11个土壤样品中镉的含量高过我国土壤环境质量标准的三级标准;土壤中镉的溶解态浓度及其生物可给性变化很大,模拟胃和小肠液中镉的溶解态含量分别为0.05~20.71 mg.kg-1和0.03~11.99 mg.kg-1,平均值分别为1.81 mg.kg-1和1.06 mg.kg-1;模拟胃和小肠液中镉的生物可给性分别为6.37%~69.43%和3.19%~36.91%,平均值分别为25.34%和14.84%.模拟胃液中镉的溶解态含量与土壤pH有显著的相关性.如以胃阶段为判断,无意摄入土壤中镉对儿童的PTW I贡献率除广西南宁的土壤为26.90%外,其它有11个土壤样品低于1.00%.如以小肠阶段为判断,无意摄入土壤中镉对儿童的PTW I贡献率最高为广西南宁的土壤达15.57%,另有4个土壤样品高于1.00%,其它都低于1.00%.可见,对于本研究中大多数土壤,通过口部无意摄入土壤中镉的对人体并没有很高的风险.但当土壤中镉含量较高,同时其具有很高的生物可给性,就会对人体健康产生很大的风险.     

天津市区表层土壤中多氯联苯的污染特征

用GC/ECD分析、GC/MS验证的方法测定了天津市区41个表层(0~10 cm)土壤样品中84种PCB异构体. 结果表明:w(PCBs)为0.82~8.86 ng/g,平均值为3.56 ng/g,其中工业区>路边绿化带>公园. 7种PCB指示异构体的浓度(以w计)范围为0.08~2.05 ng/g,占总量的22.89%,与w(PCBs)具有较好的相关性(R=0.74,P<0.000 1). 5氯联苯和3氯联苯是主要的异构体,分别占总量的28.30%和22.14%. 浓度位居前10位的异构体分别是PCB31/28、PCB201、PCB6、PCB84、PCB92、PCB101、PCB16/32、PCB89、PCB180和PCB12/13. 主成分分析显示,国产变压器油与电容器油、Aro1242、Aro1248、Aro1254、A30和KC300以及现有工业的排放是天津市区表层土壤中PCBs的主要来源. 关键词:多氯联苯(PCBs); 表层土壤; PCB指示异构体; 异构体      

“土壤环境质量标准”编制进展

报导了国内外在编制“土壤环境质量标准”的最新进展，论述了编制时应考虑到的一些关键因素，主要包括，编制时依据的技术路线，污染物的种类和形态，土壤性质（ＰＨ、有机质、Ｅｈ、Ｒ２Ｏ３的类型和含量、阳离子代换量和质地）和作物因素，简介了我国最近新编制完成的“土壤环境质量标准”的主要内容，并建议今后补充和进一步完善的部分。