土壤环境质量预警体系构建与应用

土壤环境质量预警是实施土壤污染风险分类分级管控措施的重要依据.为快速了解区域土壤环境质量水平,在土壤环境质量恶化前及时采取有效措施遏制土壤污染持续加重的态势,基于环境容量和污染物输入-输出通量理论分别构建了简易、有效和可量化的农用地和建设用地土壤环境质量预警体系,进一步结合土壤环境质量标准、食品安全标准和致癌风险系数提出相应的预警方法和预警机制,并以攸县农用地和北京市五环内建设用地为研究区域,评价土壤环境质量现状,预测不同情景下的土壤环境质量超标风险.结果表明,攸县网岭和桃水镇两地农用地土壤环境质量均隶属五级预警水平,相对其他修复措施,污染秸秆不还田可在较短时间内将土壤中镉含量降低至风险筛选值水平以下.北京市五环内建成区土壤质量状况良好,较长时间内不存在健康风险隐患,无突变情景和乐观情景下Cd、Cu、Pb和Zn的风险超标年限均远高于50 a,隶属一级预警水平.     

县域尺度耕地土壤重金属污染评价中的标准选择研究

为提升区域土壤重金属污染风险评价的科学性与准确性,本研究以太湖沿岸某产粮大县为研究对象,分别基于国家《土壤环境质量/农用地土壤污染风险管控标准（试行）》（GB15618-2018）与地区土壤环境负载容量对研究区耕地土壤中As、Hg、Cr、Cd、Pb五种重金属进行污染风险评价.结果显示,两种评价方式在区域整体评价结果上趋于一致,却在各类土壤重金属污染程度评价上存在一定差异.有别于"一刀切式"的浓度标准评价模式,土壤环境负载容量法通过"双界面"标准进行污染总量控制,可以在一定时空范围内较为准确的反映外源污染累积变化情况.为提升区域耕地土壤重金属污染评价的准确性,建议相关评价在普适性国标的基础上引入土壤环境负载容量评价作为有益补充,继而为县、镇尺度土壤污染责任主体认定与风险控制区划提供参考借鉴.     

某油田采油区土壤污染及土壤环境质量评价

目前,尚未发现完全适合采油区土壤污染评价的相关标准。基于此确定了土壤各因子的评价标准,并制定了土壤污染程度分级标准,开展了土壤石油污染、重金属污染、盐化污染等多种污染的联合调查评价,克服了以往对土壤石油污染进行单一调查评价的不足,并进行了土壤环境质量评价。土壤污染评价结果显示:该采油区土壤污染现状为重污染级,石油类是土壤污染的主要因子,其他因子为警戒级或清洁级,但Cd、全盐量、p H值已接近污染起始值。土壤环境质量评价结果显示:各因子均符合国家土壤环境质量二级标准,但重金属Cd的平均含量已达到了二级标准的界限值。     

大冶市土壤重金属空间分布特征及其来源研究

为摸清国家级重金属重点防控区大冶市土壤重金属污染状况,选取大冶市及其周边地区作为研究区,利用空间分布分析、来源分析和污染状况评价等方法,探究研究区不同区域土壤重金属的空间分布特征及其来源。结果表明:研究区土壤中重金属元素As、Cd、Pb、Zn、Hg、Cu的平均含量明显高于湖北省土壤环境背景值,土壤中重金属元素As、Cd、Zn、Cu的平均含量普遍超出《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)》;研究区不同区域间土壤中重金属元素含量有明显的差异,呈现出东西港区域冶炼厂区域大冶湖区域的趋势;研究区土壤中重金属元素As、Cd、Zn含量的高值区分布在东西港区域,土壤中重金属元素Cu、Pb、Hg含量的高值区分布在有色冶炼厂区域和东西港区域;研究区土壤重金属的来源主要是该地区有色金属冶炼厂等工业生产排放的废水和废气造成的东西港区域的水型污染和冶炼厂区域的气型污染。     

河池市某废弃冶炼厂周边农田土壤重金属污染特征及风险评价

为了解河池市某废弃冶炼厂周围农田土壤重金属的分布特征及潜在风险,研究了该区域不同深度土壤中5种重金属（Cd、Pb、Cr、Cu、Zn）以及主要农作物的污染状况,采用多元统计分析、改进的内梅罗指数法、潜在生态危害指数法结合GIS插值进行土壤污染调查及生态风险评价。结果表明:土壤中Cd、Pb、Cr、Cu、Zn的平均含量均高于广西土壤环境背景值,其中Cd、Pb的富集情况较为明显,其含量分别高于GB 15618-2018《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准（试行）》中的风险筛选值11.5,3.3倍。研究区土壤重金属含量空间分布呈现以毗邻冶炼厂的重污染区为中心,并向四周辐射的趋势,其中冶炼厂西北和东南方向含量较高。分析研究区土壤剖面重金属含量可知,Pb只有表层土壤含量超过土壤污染风险筛选值,Zn、Cr和Cu则不同深度土壤中的含量均低于风险筛选值,而Cd在各土层深度中的含量均超过农用地土壤污染风险管制值,表明该地区Cd污染严重,应重视土壤污染对农作物的生态风险及对地下水的潜在威胁。研究区主要农作物玉米、甘蔗中Pb、Cd、Cr的平均含量分别为GB 2762-2017《食品安全国家标准食品中污染物限量》中标准限值的21.87,18.48,7.34倍和7.97,3.73,6.25倍,超标率为100%。     

基于土壤重金属特征的绿色食品产地环境评价——以重庆(江津)现代农业园区为例

以重庆市江津区现代农业园区内4种农用地类型的653个表层土样为研究对象,测定土壤重金属元素含量.依据绿色食品产地环境相关标准,采用重金属污染指数法对标准中所涉及的Cu、Cr、Cd、Hg、As和Pb共6种重金属元素开展土壤环境质量评价和潜在生态风险评价,并结合用地类型确定绿色农产品生产的适宜性土壤分区.结果表明：除元素Cu、Cr和As外,其他元素的平均含量均高于重庆市土壤背景值;除元素As和Hg外,其他元素的平均含量均高于我国土壤背景值.土壤重金属元素Cu、Cr、Cd、Hg、As和Pb的平均浓度均达到《绿色食品产地环境质量》标准要求,但Cd污染已处于安全警戒线内,应高度警惕和严格监管园区内该元素的污染.水田、旱地和果园的土壤环境均以尚清洁为主,其他园地的土壤环境以轻度污染水平为主.部分水田存在一定程度的Pb污染（轻度）、Hg污染（中度）和Cd污染（中度）,旱地存在一定程度的Hg污染（中度）和Cd污染（中度）,果园和其他园地的土壤存在一定程度的Cd的轻、中度污染.全区符合《绿色食品产地环境质量》标准要求的土壤面积为12.47km²,占农用地总面积的63.64%,旱地、果园、水田和其他园地中符合该标准的面积分别占各自总面积的84.83%、68.07%、56.51%和42.09%.4种用地类型的土壤环境生态风险水平均以低等为主,共占研究区总面积的74.70%.Cd和Hg在园区表层土壤重金属生态风险评估中占有较大的贡献率,应列为优先控制污染元素并对其生态效应开展进一步研究.     

龙岩市不同利用类型土壤及农作物Pb、Cd和As污染风险与贡献分析

以龙岩市2个典型地块为研究对象,采集了土壤样品174件及谷物类样品87件,利用污染指数法、 Hakanson潜在生态风险指数法和美国EPA人体暴露风险评价模型开展不同利用类型土壤及农作物Pb、 Cd和As的污染评价、生态风险评价和不同暴露途径下的健康风险评估,并对比分析Pb、 Cd和As对土壤及农作物污染风险的贡献.结果表明,Ⅰ区不同利用类型土壤及农作物Pb、 Cd和As的污染等级较低,Cd是主要土壤污染和生态风险因子,对土壤综合污染和综合潜在生态风险的贡献率分别为55.3%和60.2%.Ⅱ区土壤及农作物Pb、 Cd和As的污染等级较高,Pb和Cd是主要土壤污染和生态风险因子,对综合污染的贡献率分别为44.2%和51.6%,对综合潜在生态风险的贡献率分别为23.7%和67.3%.Pb是主要农作物污染因子,对薏米和水稻综合污染的贡献率分别为60.6%和51.7%.经口-土壤暴露途径下,2个典型地块土壤Cd和As对成人和儿童的致癌风险均在可接受范围内,Ⅰ区土壤Pb、 Cd和As的非致癌风险较小,Ⅱ区3种污染物对总非致癌风险的贡献率为：Pb(68.1%)>As(30.5%)>Cd...     

三峡库区(重庆段)菜地土壤重金属污染特征、潜在生态风险评估及源解析

为探究三峡库区菜地土壤重金属的污染特征、潜在生态风险和污染物的来源,于2021年10月采集了库区（重庆段）14个蔬菜种植区（县）菜地的表层土壤样品,分析了样本中7种重金属元素（As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn）的含量,分别利用单因子指数法、内梅罗综合污染指数法和潜在生态风险评价法对土壤重金属的富集状况和潜在风险进行了评估,并分析了蔬菜种植年限和栽培方式（露天和大棚）对土壤重金属累积的影响.结果表明,库区菜地土壤中重金属的含量高于重庆市三峡库区土壤背景值,但均低于《农用地土壤污染风险管控标准（试行）》（GB 15618-2018）规定的土壤污染风险管制值;单因子污染评价结果表明,区域土壤Pb、Zn、Cu和Cd处于轻微污染水平;内梅罗综合污染指数法表明,研究区处于轻度污染水平,主要污染因子为Cd和Ni,有91.4%的土壤样品存在不同程度的污染（P_N>1）,其中9.19%的样品处于重度污染;潜在生态风险评估结果指出,研究区以轻度生态风险为主,Cd中度生态风险的土壤样本数占比为9.77%,存在一定的生态风险.聚类分析结果显示Cd-Cu-Pb-Zn和As-Cr-Ni分别具有相同的污染源.菜地土壤中重金属含量随着种植年限的增加均呈上升趋势;总体上大棚土壤中重金属含量均高于露天菜地土壤.     

黄河流域农田土壤重金属污染特征及其优先控制源分析

农田土壤环境质量评价与污染溯源解析是保障国家粮食安全和农业可持续发展的基础,也是扎实推进国家净土保卫战的重要前提.基于2000~2023年黄河流域农田土壤重金属（As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn）含量数据,采用地累积指数法对重金属污染特征进行评价,利用正定矩阵因子分解（PMF）模型定量解析重金属的来源贡献,并通过运用蒙特卡洛（Monte Carlo）模拟和人体健康风险评价模型相耦合的方法评价重金属污染的潜在健康风险,实现优先污染源和污染元素的确定.结果表明：①研究区农田土壤所有重金属的含量均值均低于《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准》（GB 15618-2018）（pH>7.5）的筛选值,但分别有21.69%、5.56%和1.23%的样点Cd、As和Zn含量超出其筛选值,Cd超标率最高.②Hg和Cd为偏中度污染,Cu和Pb为轻度污染,其余元素均为无污染.③农田土壤重金属主要来源为交通-工业源、自然-农业源、工业-自然源和农业-工业源,贡献率分别为37.04%、26.69%、21.72%和14.55%.④农田土壤重金属对成人与儿童存在致癌健康风险,但不具有非致癌风险;As和Cd为人体健康风险优先控制元素,工业-自然源和农业-工业源为研究区优先控制源.     

基于DPSIR概念模型的土壤环境成效评估方法研究

土壤环境质量关系到农产品质量安全和人居环境健康。对优质土壤实施严格保护、对受污染土壤实施风险管控或治理与修复,构成了土壤污染防治的主体任务。为科学评价土壤污染防治成效,及时采取应对措施,切实维护土壤环境安全,文章在系统总结国内外关于指标概念框架、指标筛选方法等环境成效评估方法基础上,采用DPSIR(驱动力-压力-状态-影响-响应)概念模型,基于可统计、可分解、可考核的原则,构建了可应用于地市和县级行政区土壤污染防治成效评价的指标体系。     

重污染企业退役土地面临的环境风险及其管理措施研究

重污染企业附近土壤由于长期的污染累积,加上企业退役时忽视了污染物的有效处理,退役后的土地在二次利用时普遍存在较大的环境风险。通过分析重污染企业对土壤污染的途径、类型和程度,以及退役土地污染的环境风险评价及其治理方法,结合重污染企业退役前后的环境管理现状,提出要制订环境管理技术规范和用地土壤标准,出台土壤修复相关的政策和措施,明确土壤修复责任主体,建立土壤污染修复和风险保障金制度,实施全过程的环境管理,并确保土壤污染信息透明化,研究和引进先进的修复技术,严把土壤修复质量和验收关,规范退役土地利用程序等措施。     

我国砖红壤、赤红壤、红壤环境容量研究

系统研究了砖红壤、赤红壤等土壤中重金属和矿物油对农作物、微生物、地表水和地下水的污染效应及重金属的形态特征。制订了砖红壤等四种土壤中Cd、Pb、Cu、As和矿物油的土壤基准;在土壤环境中物流调查研究的基础上,以系境动力学理论为依据,建立了土壤容量数学模型,确定了砖红壤等四种土壤容量。提出了区域水质灌溉标准,污泥农用标准及污染物总量控制规则;建立的土壤容量计算机模拟实验系统SCME,可进行容量数值模拟和土壤污染预测等,为推广应用土壤基准和容量提供了重要工具。     

重污染企业退役土地面临的环境风险及其管理措施

重污染企业附近土壤由于长期的污染累积,加上企业退役时忽视了污染物的有效处理,退役后的土地在二次利用时普遍存在较大的环境风险.通过分析重污染企业对土壤污染的途径、类型和程度,以及退役土地污染的环境风险评价及其治理方法,结合重污染企业退役前后的环境管理现状,提出要制定环境管理技术规范和用地土壤标准,出台土壤修复相关的政策和措施,明确土壤修复责任主体,建立土壤污染修复和风险保障金制度,实施全过程的环境管理,并确保土壤污染信息透明化,研究和引进先进的修复技术,严把土壤修复质量和验收关,规范退役土地利用程序等措施.     

深圳水环境容量及其承载力评价

选取水资源、水环境和社会经济三大系统的19个指标,构建了区域水环境承载力评价指标体系,采用河道一维模型和多极关联评价模型分别对深圳水环境容量及其承载力进行评价.结果表明:深圳水环境容量CODCr为195 405.3 t/a,NH3-N为6 570.4 t/a;2008年NH3-N排放量超过环境容量的57.2%.尽管CODCr排放量低于环境容量上限水平,但由于近岸海域水环境容量大,而实际入河排放量远超河流水环境容量,河流污染较为严重,水环境问题突出.2008年深圳水环境可持续承载度为0.4,水环境承载力处于预警状态,接近危机状态,总体上处于不可持续发展的轨迹上.结合深圳水环境承载力实际提出的三大对策建议为调整产业结构、加大污染治理力度以及从境外引水.     

基于景气指数法的中国环境承载力预警

针对目前环境承载力预警相关研究不足的问题,采用景气指数法构建针对我国环境承载力的预警方法体系,并对我国2001年~2014年的环境承载力预警进行实证研究：在此基础上对我国31个省（直辖市/自治区）（不含港澳台地区）2004~2014年的环境承载力预警进行实证研究.结果表明：本研究建立的预警系统结果与真实社会经济发展趋势和环境承载情况吻合良好,预警效果显著,方法具有一定的可行性;预警结果显示：我国各地区环境承载力状态有所差异,全国整体环境承载力承载状态趋好,但未来依然要警惕可能面临环境承载力的超载情况,采取相应措施,减少经济发展对环境造成的压力,提高环境自身承载能力.     

流域污染负荷解析与环境容量研究

以安徽省太平湖流域为例,运用监测、统计数据以及排污系数法对流域内8种污染源的污染排放情况进行全面解析,结合一维水质模型、沃伦威得尔模型以及狄龙模型等水质模型的应用,在流域水质监测的基础上核算了太平湖及主要入湖河流的水环境容量.结果表明, 2011年,太平湖流域污染物入湖量为:COD 3863.75t/a, NH3-N 410.24t/a, TP 51.63t/a;城镇和农村生活污染为太平湖流域的主要污染源,约占流域入湖污染物总量的60%;麻川河和浦溪河流域的污染最严重;流域污染物的排放在空间上呈现较为明显的区域分布,经济发达区域污染相对较严重.在当前水质目标下,太平湖仍有相当大的可用容量;浦溪河、秧溪河和舒溪河流域的氨氮和总磷排放量接近环境容量,需进行总量控制及削减.     

基于全国城市PM2.5达标约束的大气环境容量模拟

基于第3代空气质量模型WRF-CAMx 和全国大气污染物排放清单,开发了以环境质量为约束的大气环境容量迭代算法,并以我国333个地级城市PM2.5年均浓度达到环境空气质量标准(GB3095-2012)为目标,模拟计算了全国31个省市区SO2、NOx、一次PM2.5及NH3的最大允许排放量.分析结果表明,以城市PM2.5年均浓度达标为约束,全国SO2、NOx、一次PM2.5和NH3的环境容量分别为1363.26×104,1258.48×104,619.04×104,627.71×104t.2010年全国实际SO2、NOx、一次PM2.5和NH3排放量分别超过环境容量的66%、81%、96%、52%.空气污染较严重的河南、河北、天津、安徽、山东及北京6省市4项污染物排放量均超过环境容量1倍以上,环境容量严重超载区域与PM2.5高污染地区具有显著的空间一致性.     

基于三角模糊技术的河流水环境容量研究

基于河流水环境系统的随机性、模糊性特征,以及资料信息的不足和不精确性,将水环境系统参数定义为三角模糊数。在此基础上,通过将常规的确定性模型参量模糊化,建立了河流水环境容量计算模糊模型。根据该模型,可以计算得到三角模糊数形式的河流水环境容量;再由给定的可信度水平要求,可以进一步将水环境容量由三角模糊数转化为区间值。实例研究表明,相对于常规的确定性方法,所得结果更为科学、合理,而且计算简单、操作方便,具有实用价值。     

降尺度与融合化：环境空间管控转型与体系优化——代“环境空间管控研究”专栏序言

由于经济增长与污染物排放增加尚未脱钩，当前中国环境保护与污染防治的结构性、根源性压力尚未根本缓解，在生产生活污染源头治理上仍然面临排污基数大、溢出效应强、空间跨度广等难题，亟需强化污染源管控精准落地、建立健全面向污染源头的环境空间管控体系，以降尺度与融合化空间管控形成更加精准、严格、高效的环境空间管控制度，系统提升环境空间治理效能.本文基于区域环境功能和环境承载力视角分析了环境空间管控体系的科学基点及优化逻辑，从降尺度建立分区分级管控体系、形成融合化环境管理机制、嵌入多层级国土空间规划体系、夯实环境空间管控信息化支撑等方面提出新时期环境空间管控转型与体系优化路径.此外，研究团队结合典型城市化地区和重点生态功能区的案例实证，从人类生产生活污染物排放过程和格局入手，按照"驱动机制解析—分区分类管控—环境效应评估"的主线设置了"环境空间管控研究"专栏，以期为污染物源头减排及环境空间管控技术方法探索、环境综合治理策略制定提供参考依据.     

基于污染评价的地下水中优控污染物筛选

优控污染物的筛选是环境管理和环境质量保护的有效技术手段,快速高效地筛选识别出地下水中需要优先控制的污染物,对地下水污染防控具有重要的指导意义.为了探究一套适用于基础资料薄弱地区的优控污染物筛选体系,本文在地下水检测分析数据的基础上,运用指标分类污染评价方法,结合污染程度频率评分叠加,建立了基于污染评价的优控污染物筛选体系.将该体系应用于格尔木地区地下水中优控污染物的筛选,运用基于风险评价的优控污染物筛选体系对结果进行验证,并探讨两种体系的差异性.结果表明:格尔木地区地下水中优控污染物为TDS、总硬度、氯离子、硫酸根、钠、氟、总铁、芘、菲、铝共3类10种,与基于风险评价的地下水中优控污染物筛选结果基本一致,筛选结果具有一定的可靠性.基于风险评价的体系过程复杂,对基础资料要求较多,但具有一定的前瞻性,适用于基础资料丰富的地区;基于污染评价的体系过程简便,对基础资料要求少,但易受背景值计算的影响,更适用于污染源基础资料薄弱的地区地下水中优控污染物的筛选.