Heavy metal distribution of natural and reclaimed tidal riparian wetlands in south estuary, China

The characteristics of heavy metals in water, soils and plants of NRWs are significantly different from those in the RTRWs which are strongly affected by human activities.     

三峡水库蓄水对消落带土壤Cu、Zn、Cr、Cd含量的影响

为揭示水位涨落形成系列淹水梯度对消落带土壤重金属含量的影响,论文采集三峡水库忠县消落带土壤,分析了不同淹水深度土壤Cu、Zn、Cr、Cd含量,并探讨了这些重金属元素物质来源及其与三峡水库水位涨落关系。结果表明：1）不同淹水深度下消落带土壤重金属含量差异较大,长期淹水土壤Cu、Zn、Cd含量远远高于短期淹水和未淹水土壤,Cr则在不同淹水深度略有变化;2）除Cr相对独立外,不同淹水深度下土壤SOM、pH与土壤Cu、Zn、Cd含量密切相关,但pH、SOM间仅有微弱的相关关系;3）因子分析中因子1和因子2对Cu、Zn、Cr、Cd的累计贡献率为93.47%,Cu、Zn、Cd在第一轴载荷值为0.962、0.967、0.925,Cr在第二轴载荷值为0.998。研究发现：1）重金属输入来源和流向异质性是决定不同淹水深度Cu、Zn、Cr、Cd含量差异的重要原因,长期淹水显著增加了土壤Cu、Zn、Cd含量,但对Cr效应并不明显;2）区域土壤内Cr主要来源为自然源的土壤侵蚀和母岩风化,Cu、Zn、Cd来源于人为输入的库岸输入和长江上游来水悬浮颗粒沉积,应引起足够重视。     

Industrial age anthropogenic inputs of heavy metals into the pedosphere

Heavy metals have been increasingly released into our environment. We present here, for the first time, the global industrial age production of Cd, Cu, Cr, Hg, Ni, Pb, and Zn, and their potential accumulation and environmental effects in the pedosphere. World soils have been seriously polluted by Pb and Cd and slightly by Zn. The potential industrial age anthropogenic Pb, Hg, and Cd inputs in the pedosphere are 9.6, 6.1, and 5.2 times those in the lithosphere, respectively. The potential anthropogenic heavy metal inputs in the pedosphere increased tremendously after the 1950s, especially for Cr and Ni. In 2000, the cumulative industrial age anthropogenic global production of Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, and Zn was 1.1, 105, 451, 0.64, 36, 235, and 354 million tonnes, respectively. The global industrial age metal burdens per capita (in 2000) were 0.18, 17.3, 74.2, 0.10, 5.9, 38.6, and 58.2 kg for Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, and Zn, respectively. Acidification may increase the bioavailability and toxicity of heavy metals in the pedosphere. The improvement of industrial processing technology reducing the metal dispersion rate, the recycling of metal-containing outdated products, by-products and wastes, and the development of new substitute materials for heavy metals are possible strategies to minimize the effects of heavy metals on our environment.     

2种组配改良剂对稻田土壤重金属有效性的效果

为研究2种组配改良剂LS(碳酸钙+海泡石)和HZ(羟基磷灰石+沸石)对土壤重金属的生物有效性以及水稻吸收累积重金属的影响,在湘南某矿区附近污染稻田中施用了不同添加量(0,2,4,8g/kg)的两种组配改良剂,并进行了水稻种植的田间试验.结果表明,施用2~8g/kg组配改良剂LS和HZ均能使土壤pH值和CEC含量显著增加,有机质含量变化不明显,LS比HZ更能提高土壤pH值和CEC含量.施用2~8g/kg组配改良剂LS能使土壤中Pb、Cd、Cu和Zn的TCLP提取态含量分别降低25.7%~52.2%、12.7%~25.7%、6.4%~17.2%和8.6%~23.4%,施用2~8g/kg HZ使土壤中Pb、Cd、Cu和Zn的TCLP提取态含量分别降低57.6%~80.1%、7.0%~40.9%、2.3%~22.7%和4.5%~33.2%.两种组配改良剂能显著降低土壤中Pb、Cd、Cu和Zn的生物有效性,抑制水稻植株对Pb和Cd的吸收,土壤Pb、Cd和Cu的TCLP提取态含量与水稻根系和糙米中Pb、Cd和Cu的含量之间存在显著或极显著的正相关关系,TCLP提取态含量能较好的表示重金属在土壤中的生物有效性.     

滇西地区土壤重金属来源解析及空间分布

以滇西重金属地质高背景区为研究区,系统采集了4193件表层土壤样品,分析测试了As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn 8种重金属元素的含量,综合运用相关分析、主成分分析和单因素方差分析等经典统计方法探讨了土壤重金属来源和土壤重金属含量与成土母质、土地利用方式之间的关系,并利用地统计方法对重金属的空间分布特征进行了分析.结果表明：①研究区8种重金属含量平均值均超过全国土壤背景值,但是低于农用地污染风险筛选值;与云南省土壤背景值相比,As、Cd、Cu、Ni、Pb和Zn含量平均值与云南省背景值相当,Hg和Cr的平均含量分别是其背景值的2.35和1.60倍,土壤重金属存在不同程度累积现象.②Cr、Cu和Ni主要受成土母质的控制;Cd、Zn和Pb主要受人类活动影响,人为来源主要为铅锌矿开采选冶、交通运输和煤炭燃烧,Cd、Zn在一定程度上受成土母质的影响;As和Hg以人为来源为主,受汞矿采选、农业活动及煤炭燃烧的影响.③不同成土母质和土地利用方式的土壤中重金属含量差异显著.Cd、Cr、Cu、Hg和Ni在沉积岩母质区土壤中平均含量最高;草地中As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Zn平均含量最高.④Cu、Ni、Cr高值区与沉积岩母质区及区内分布的铜矿和铁矿空间耦合性良好;Pb、Cd和Zn的高值区与区内的铅锌矿分布范围基本一致;As和Hg高值区与区内汞矿等热液型金属矿的分布具有较高的空间一致性,在人类活动密集地区也呈高背景分布.     

石化园区周边农田土壤重金属污染分析与评价

以某化工园区附近300km2区域为研究区,采用辐射状精确布点,采集表层土壤样品共计200个,以该区土壤环境自然背景值和《国家土壤环境质量标准》(GB15618-1995)二级标准值为评价标准,对土壤重金属Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn、Hg和As的污染进行了分析评价.结果表明,以自然背景值为评价标准,研究区表层土壤中Cd、Hg、Cu和Pb平均含量超过自然背景值,其中,Cd为首要污染因子;以国标二级标准为评价标准,除Cd和Hg以外的6种重金属的单项污染指数平均值均小于1,Cd仍是研究区表层土壤重金属污染的主要因子.化工区西北和西南方向农田土壤重金属含量变化表明,随着与化工区距离的增加,农田土壤中Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn和Hg的含量呈显著下降趋势.采用相关分析和主成分分析研究区内土壤中重金属的来源,主因子1和主因子2的贡献率分别为65.23%、19.93%,前者反映土壤中重金属Cd、Cr、Cu、Pb、Zn和Hg积累的差异,并主要与人类活动有关;后者体现了Ni和As的变化,主要与成土母质有关.     

改良剂对污染土壤上蔬菜生长及吸收重金属的影响

通过盆栽试验研究了石灰、钙镁磷肥、海泡石3种改良剂对重金属As、Cd、Pb和Zn复合污染土壤上蔬菜生长及其吸收重金属的影响,并表征了土壤有效态重金属含量、pH及脲酶活性等指标变化。研究结果表明,施加石灰和钙镁磷肥可以促进蔬菜生长,其中,石灰处理下小白菜生物量较对照提高了99.0%;石灰和钙镁磷肥处理下,西红柿茎叶生物量分别比对照提高了80.7%和82.3%。施用改良剂提高了土壤pH和脲酶活性,土壤有效态重金属含量不同程度降低,特别是海泡石的后期修复效果明显。与对照相比,石灰和钙镁磷肥处理显著降低小白菜叶中As含量,明显抑制西红柿茎叶对As、Cd和Pb的吸收(p<0.05);施加石灰明显降低小白菜叶中Cd和Pb含量(p<0.05)。然而,海泡石对抑制蔬菜吸收重金属的效果不明显。石灰和钙镁磷肥能有效抑制重金属从蔬菜根部向地上部转运,可作为重金属污染土壤上种植农作物优先考虑施用的改良剂。     

Relationship between heavy metal concentrations of herbaceous plants and soils at four Pb-Zn mining sites in Yunnan, China

This paper studied the relationship between heavy metal concentrations of herbaceous plants and soils at four Pb-Zn mining sites in Yunnan, China. 50 herbaceous plant samples of 9 plant species from 4 families and 50 soil samples were collected and then ana1yzed for the tota1 concentrations of Pb, Cd, and Zn. The results showed that the average concentrations of Pb, Cd, and Zn in soil samples were 3772.83, 168.81, and 5385.65 mg/kg, respectively. The average concentrations of Pb, Cd, and Zn were 395.68, 28.14, and 1664.20 mg/kg in the shoots, and 924.12, 57.25, and 1778.75 mg/kg in the roots, respectively. Heterospecific plants at the same site and conspecific plants at various sites had different average levels of Pb, Cd, and Zn, both in the shoots and the roots. Enrichment coefficients of Pb, Cd, and Zn were greater than 1 in 2, 3, and 9 herbaceous plant samples, respectively. Translocation factors of Pb, Cd, and Zn were greater than 1 in 10, 17, and 25 herbaceous plant samples, respectively. In all 50 samples, the concentrations of Pb, Cd, and Zn between the shoots and the roots, the shoots, and the soils, and the roots and the soils had significant positive relationships.     

湘西铅锌矿区重金属污染评价及优势植物重金属累积特征

矿区土壤重金属污染在中国乃至全世界都是一个普遍的问题。采用现场采样、室内分析的方法,调查研究了湘西花垣铅锌矿区土壤及优势植物重金属含量,采用污染指数法和富集系数法对该矿区土壤和优势植物重金属含量进行了评价。结果表明,该矿区土壤主要受到Pb、Zn、Cd三种重金属污染。其中,Pb以轻-中度污染为主,Zn以中度污染为主,Cd以重污染为主。优势植物重金属含量测定表明,不同植物对重金属的吸收和累积特征不同,油茶属于金属富集型植物,毛萼莓、芒属于根部囤积型植物,飞龙掌血属于金属规避型植物。以上几种优势植物对重金属均具有一定的耐性,可以作为铅锌矿区弃地植物修复的优选物种。     

宁夏干旱地区工业区对农田土壤重金属累积的影响

随着我国东部沿海地区产业向中西部地区转移,曾经被冠以"净土"的西北干旱地区受到了工业排放污染的威胁.本文以宁夏某县枸杞种植地为研究对象,采用GIS技术,以工业区为中心,结合当地主导风向,沿着黄河进行带状布点采样,分析工业区的建立对农田土壤重金属Zn、Cr、Ni、Mn、Co、Cu、Cd、Pb污染的影响.结果表明,研究区农田土壤重金属累积程度较轻,只有少数样点发生人为Zn和Cd累积;工业区土壤中除了Ni元素以外,其它7种元素都有累积,其中Cd元素浓度达到污染水平的样点占总样点数三分之一.空间分布格局分析结果表明,枸杞地土壤中Cd、Zn、Cu、Mn和Pb等5种元素的分布与工业区位置有较强的相关性.从土壤重金属含量的角度来看,研究区的工业区影响还未造成枸杞地土壤重金属污染,并且由于该区域土壤的pH值普遍较高(平均pH值为8.54),因此,可以认为目前还不存在农田土壤重金属污染问题.但是工业区对农田土壤中重金属累积趋势的影响较为明显.此外,工业区对灌溉水中重金属元素的浓度也有一定影响.     

湘西花垣矿区主要植物种类及优势植物重金属蓄积特征

矿区重金属污染严重,寻找和发现适合当地气候与土壤条件的重金属耐性植物是矿区植被恢复和污染土壤修复的前提.通过对湘西花垣县锰矿、铅锌矿区植被调查,共记录到高等植物76种,隶属69属,39科.对两矿区的主要优势植物及其土壤重金属含量进行了测定、分析,结果表明,两矿区土壤Pb、Zn、Cd含量均超过国家土壤环境质量二级标准阈值,对矿区土壤造成了污染.主要优势植物均能适应矿区土壤重金属元素较高的环境,对重金属具有一定的耐性,但不同植物对重金属的吸收和蓄积特征不同,油茶、芒萁吸收的重金属主要分布在地上部分,属于金属富集型植物,适于修复湘西矿区重金属污染中等且使用价值较高的污染土壤;灰白毛莓、山莓、毛萼莓、魁蒿、蕨吸收的重金属主要累积在根部,属于根部囤积型植物;芒草、白茅、箬竹、飞龙掌血根、茎、叶重金属含量均较低,属于重金属规避型植物.这2种类型的植物适合种植在湘西矿区重金属污染严重、使用价值相对较低、面积较大的矿山废弃地.     

我国几个工矿与污灌区土壤重金属污染状况及原因探讨

对我国几个重工业区、矿区、开发区以及污灌区土壤重金属污染状况的调查结果表明，土壤重金属含量绝大部分高于土壤背景值，Cd、Zn等明显超标，某些重金属元素含量间还存在着一定的伴生规律。土中浸提态Cd、Zn含量与土壤pH值呈负相关。土壤中的重金属主要来自于污灌、金属矿藏开采、污泥利用以及大气飘尘等。金属冶炼厂附近土壤中Pb、Zn、Cd含量皆与离污染源距离呈密切的指数相关（R^2＞0.9）。     

浙江海宁电镀工业园区周边土壤重金属污染特征及生态风险分析

以海宁市电镀工业园区周边土壤为对象,研究土壤重金属污染特征,并采用Hakanson提出的潜在生态危害指数法对土壤中重金属的潜在生态危害进行了评价.结果表明,海宁市电镀工业园区附近土壤中平均重金属含量低于我国土壤环境质量标准的二级标准,对植物和环境不构成危害性影响.尽管土壤平均重金属浓度较低,但是仍有6个采样点重金属浓度超出土壤环境质量标准的二级标准,超标率达13%,且超标点位置主要位于路边.统计分析结果显示,路边土壤中的Cu和Cd含量显著高于非路边(P<0.05),这说明海宁电镀工业园区周边土壤重金属的累积与道路运输存在密切联系.海宁电镀工业园区附近平均土壤潜在生态危害指数为46.6,表明海宁电镀工业园区附近土壤平均重金属污染程度较低,存在轻微生态危害.然而局部重金属超标采样地块潜在生态危害指数达到220~278,存在中等生态危害,尤其是Cd的生态危害最为严重.     

Health risks associated with heavy metals in the drinking water of Swat, northern Pakistan

The concentrations of heavy metals such as Cd, Cr, Cu, Mn, Ni, Pb and Zn were investigated in drinking water sources （surface and groundwater） collected from Swat valley, Khyber Pakhtunkhwa, Pakistan. The potential health risks of heavy metals to the local population and their possible source apportionment were also studied. Heavy metal concentrations were analysed using atomic absorption spectrometer and compared with permissible limits set by Pakistan Environmental Protection Agency and World Health Organization. The concentrations of Cd, Cr, Ni and Pb were higher than their respective permissible limits, while Cu, Mn and Zn concentrations were observed within their respective limits. Health risk indicators such as chronic daily intake （CDI） and health risk index （HRI） were calculated for adults and children separately. CDIs and HRIs of heavy metals were found in the order of Cr 〉 Mn 〉 Ni 〉 Zn 〉 Cd 〉 Cu 〉 Pb and Cd 〉 Ni 〉 Mn 〉 Cr 〉 Cu 〉 Pb 〉 Zn, respectively. HRIs of selected heavy metals in the drinking water were less than 1, indicating no health risk to the local people. Multivariate and univariate statistical analyses showed that geologic and anthropogenic activities were the possible sources of water contamination with heavy metals in the study area.     

上海市饮用水源地周边环境中的重金属

对上海市饮用水源地周边环境介质(农田土壤、道路灰尘和蔬菜)中重金属的累积特征进行了研究,分析了重金属的空间结构特征及主要污染来源,揭示了周边环境中重金属对水环境的影响,并对重金属的生态风险状况进行了评估.研究表明:①饮用水源地周边各环境介质中重金属已出现不同程度的累积,道路灰尘重金属Cd、Hg、Pb、Cu、Zn、Ni、Cr和As的平均含量分别为0.80、0.23、148.45、127.52、380.57、63.17、250.38和10.37mg·kg-1;农田土壤含量相对较低,分别为0.16、0.33、30.14、30.66、103.79、24.04、65.75和6.31mg·kg-1;蔬菜中8种重金属的平均含量分别为0.010(Cd)、0.016(Hg)、0.36(Pb)、12.80(Cu)、61.69(Zn)、2.04(Ni)、2.41(Cr)和0.0391mg·kg-1;②通过半方差分析和多元分析,推断人类活动的输入是农田土壤重金属积累的最主要原因,而交通污染则是道路灰尘重金属的主要来源;③蔬菜对土壤重金属的富集系数表现为:Zn(0.589)>Cu(0.412)>0.102(Ni)>Cd(0.059)>Cr(0.061)>Hg(0.061)>Pb(0.012))As(0.007),蔬菜中Cd和Zn主要源于根系对土壤重金属的吸收,其它重金属元素可能主要源于气孔对大气污染物的吸收;④周边土壤是水源地沉积物的重要物源,但沉积物与周边环境介质重金属含量不存在显著性相关;⑤重金属生态风险模糊综合评估结果,农田土壤表现为无警-预警,道路灰尘为预警-轻警,蔬菜为预警-轻警,3种环境介质综合评估结果为预警-轻警.     

泰州市区重金属污染的藓袋法与路尘法评价研究

以泰州市区为例,分别用藓袋法和路尘法对城市近地面空气与道路灰尘中As、Cd、Cr、Cu、Mn、Pb、V、Zn等8种重金属污染物的含量与污染特征进行了分析,并用潜在生态危害指数法评价了其生态危害程度.结果表明,泰州市城区重金属污染较为严重,存在较高的潜在生态风险.近地面空气中Cd、Zn和Pb这3种重金属的平均含量分别达到了土壤背景值的8.41、6.94和5.85倍,道路灰尘中Zn、Cd、Pb和Cu的平均含量是背景值的22.63、6.58、5.13和4.45倍.重金属潜在生态危害评价结果表明,Cd是近地面空气与道路灰尘重金属潜在生态风险偏高的主要因子,其生态危害贡献率分别达到了92.43%和72.46%.相关性分析表明,近地面空气中的重金属来源相对单一,各重金属之间表现出较高的相关性.汽车尾气是泰州市城区重金属污染的主要来源,客运车站是重金属潜在生态风险最高的地区.     

4种牧草植物对红枫湖底泥中重金属污染的植物修复研究

为研究牧草对红枫湖底泥中复合重金属的修复潜力,采用盆栽试验考察了4种牧草植物对红枫湖底泥中Zn、Cu、Pb、Cd的吸收能力和底泥修复效率的差异。结果表明:种植4种牧草植物后,底泥中重金属Zn、Cu、Pb、Cd含量均有所降低。高羊茅对Zn的吸收能力较强,且主要积累在地上部分;黑麦草对Cu和Pb的吸收能力较强,且主要积累在根系;4种植物对Cd的吸收能力相差不大,除菊苣的Cd主要积累在地上部分外,其余植物都积累在根系。黑麦草对底泥中Cu、Pb和Cd的修复效率高于其他3种植物,分别为38.69%、17.12%和31.68%;高羊茅对底泥中Zn的修复效率相对较高,为55.03%,且其Zn的转移系数大于1,反映出其对红枫湖底泥中Zn具有植物提取的潜力。     

哈尔滨市土壤表层重金属污染特征及来源辨析

鉴于确定土壤重金属来源是降低土壤重金属人为输入和控制土壤重金属面源污染扩散的必然要求,以哈尔滨市9个市辖区中4个主要老城区（道里区、道外区、南岗区、香坊区）为研究区,依据标准格网进行土壤样本采集（表层土壤样本307个,深层土壤样本77个）,分析土壤中w（As）、w（Hg）、w（Cd）、w（Cr）、w（Cu）、w（Ni）、w（Pb）、w（Zn）;并利用主成分分析法、地累积指数法和指示克里格插值法,分别对该区不同成土母质区域表层土壤重金属的污染特征和来源进行分析.结果表明:① 哈尔滨市四区表层土壤中As、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn主要来源于成土母质,Hg和Cd受人类活动的影响显著.② 以各类成土母质中重金属含量平均值为评价依据,哈尔滨市表层土壤中Hg、Cd表现出较大范围的重金属污染,依据土壤样本所在格网覆盖范围,污染范围分别占研究区的60%、65%.③ Cu、Pb、Zn污染范围小且污染程度低.研究显示,人口集聚、工业发展、交通发达等因素已经造成研究区表层土壤中Hg、Cd、Cu、Pb、Zn不同程度、不同范围的污染,需要合理有效地处理生活垃圾、控制工业和交通排放,以缓解表层土壤重金属污染.      

顺德水道土壤及沉积物中重金属分布及潜在生态风险评价

水源地周边土壤及河道沉积物的环境质量状况极大程度影响着河流饮用水安全.为调查顺德水道水源地重金属空间分布特征及其污染来源,本研究采集了顺德水道周边表层土壤及其主要支流入河口沉积物,并测定各样品中Cd、Zn、Pb、Cu、Ni、Cr等6种重金属浓度,最后基于两种潜在生态风险评价方法对其生态风险进行评价.结果发现,顺德水道表层土壤中Zn、Cr、Pb、Cu、Ni和Cd平均含量分别为186.80、65.88、54.56、32.47、22.65和0.86 mg·kg~(-1),除Cu、Ni外其它重金属均超过顺德土壤背景值;8个主要支流入河口间表层沉积物中6种重金属元素平均含量依次为:Zn(312.11 mg·kg~(-1))Cr(111.41mg·kg~(-1))Pb(97.87 mg·kg~(-1))Cu(92.32 mg·kg~(-1))Ni(29.89 mg·kg~(-1))Cd(1.72 mg·kg~(-1)),除Ni之外其余均高于顺德土壤背景值.主成分分析结果发现表层土壤中Cr、Ni含量主要受自然母质影响,Zn、Pb、Cu和Cd主要来源于该地区制造业的废水排放;沉积物中6种重金属均来源于外源输入,受顺德水道周边的工业活动影响.基于环境生物可利用态的潜在生态风险评价结果发现顺德水道周边表层土壤中Cd呈现轻微的潜在生态危害,而入河口沉积物中Cd呈现中度的潜在生态危害,土壤和沉积物中Zn、Pb、Cu和Ni的潜在生态危害程度均表现为轻微.由于基于环境生物可利用态的潜在生态风险评价充分考虑了土壤理化性质及重金属形态,其结果低于Hakanson潜在生态风险评价结果,可避免对重金属的潜在危害程度的高估.     

石灰石沟-堆肥湿地系统处理酸性矿山废水的研究

为探讨石灰石沟-潜流堆肥湿地系统处理酸性矿山废水(AMD)的效果及影响因素,进行了6个月模拟试验,测定出水水质和植物生长等相关的影响因素.结果表明,石灰石沟可有效提高AMD的pH值,降低其酸度与重金属含量,但随着石灰石沟中氢氧化物的积累,后期处理性能下降;堆肥湿地可显著降低AMD的酸度与重金属,出水酸度随时间持续降低,出水的Cd、Pb在检测限以下,Zn、Cu平均浓度分别为1.8mg/L, 2.6μg/L,均达到农业灌溉水标准,而无前置堆肥的普通湿地后期Cd、Zn、Cu偏高;东南景天在湿地系统也能正常富积Cd/Zn;狭叶香蒲使堆肥湿地的产碱过程受到抑制,出水酸度升高,但其对堆肥湿地的重金属去除没有产生显著影响.