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.     

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.     

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.     

洋河流域不同土地利用类型土壤硒(Se)分布及影响因素

基于洋河流域土地利用方式、海拔高度、土壤、植被类型等采集流域上下游171个代表性表层土壤(0~10 cm),系统地分析了土壤总硒(Se)含量、分布及影响因素.结果表明,洋河流域土壤总Se含量(以干重(dw)计,下同)在0.02~3.24mg·kg-1之间,几何平均值为0.30 mg·kg-1,高于北京平原(0.20 mg·kg-1)、河北平原(0.19 mg·kg-1)和全国平均值(0.29mg·kg-1).洋河流域少Se(0.13~0.18 mg·kg-1)土壤主要分布在怀安县、宣化县以及怀来县,多数地区土壤处于足Se水平(0.18~0.45 mg·kg-1),除此之外,在万全县、兴和县、天镇县及阳高县分布有富Se(0.45~2.0 mg·kg-1)土壤.不同土地利用类型中Se含量有所差异,Se平均含量由高到低分别为:林地城镇工矿用地草地农业用地,其中农业用地平均含量为0.28 mg·kg-1.成土母质、土壤类型对洋河流域Se含量影响较小.黏粒含量与洋河流域表层土壤中Se相关性最好.Se含量随海拔增高显著增加,随p H增加显著减小.TOC、Fe和Al含量也是影响土壤Se含量的重要因素.     

上海滴水湖周边土壤和沉积物对磷的吸附特征

采集滴水湖沉积物及其引水河与排水河沉积物、湿地沉积物以及周边农田土壤进行磷的等温吸附实验,探讨不同来源物质对磷吸附特性的差异.结果表明,滴水湖沉积物的吸附/解吸平衡质量浓度(EPC0值)为0.11~0.63 mg·L-1,高于其他来源土壤和沉积物,更容易向上覆水体释放磷.Langmuir模型和Freundlich模型对磷的等温吸附都有较高的拟合程度.由Langmuir模型计算的最大吸附量(Qm)表明,不同来源土壤和沉积物对磷的吸附能力由高到低为河流沉积物(1 003.05~2 977.65 mg·kg-1)>滴水湖沉积物(669.77~1 717.94 mg·kg-1)>湿地沉积物(368.60~1 145.51 mg·kg-1)>农田土壤(441.36~702.30 mg·kg-1).这表明农田土壤对磷的吸附能力最弱,当过量使用化肥时,农田会成为滴水湖磷的源.     

农田土壤自养微生物碳同化潜力及其功能基因数量、关键酶活性分析

研究农田土壤自养微生物碳同化潜力,对全面认识农田生态系统碳吸收和碳储存有着重要意义.选取6种典型农田土壤,通过14C连续标记示踪技术结合密闭系统模拟培养,量化了土壤自养微生物碳同化潜力及其向土壤活性碳库组分转化,同时结合分子生物学技术及酶学分析方法,探讨了不同土壤自养微生物细菌固碳功能基因(cbbL)丰度及关键酶(RubisCO)活性.结果表明,土壤自养微生物具有可观的CO2同化潜力,在本实验条件下,全球每年表层(0~20 cm)土壤通过自养微生物的同化作用可固定的碳为0.57~7.3 Pg.供试土壤的14C土壤有机碳(14C-SOC)含量范围为10.63~133.81 mg·kg-1,而14C可溶性有机碳(14C-DOC)、14C微生物生物量碳(14C-MBC)含量范围分别为0.96~8.10 mg·kg-1、1.70~49.16 mg·kg-1.土壤可溶解性有机碳(DOC)、微生物量碳(MBC)和SOC的更新率分别为5.07%~14.3%、2.51%~13.12%和0.09%~0.64%.土壤细菌cbbL丰度范围为2.40×107~1.9×108copies·g-1,且RubisCO酶活性(CO2/soil)范围为34.06~71.86 nmol·(g·min)-1.相关分析表明,土壤14C-SOC与14C-MBC及RubisCO酶活性均呈极显著正相关关系(P<0.01).说明土壤对大气CO2的同化作用主要是由自养微生物参与的同化过程,且较高的RubisCO酶活性意味着较高的自养微生物CO2同化潜力.     

上海市郊区养殖场周边环境中砷含量特征

在上海市郊区选取5个大型养殖场,分别采集地表水、饲料、土壤及蔬菜样品,对其进行总砷及无机砷含量调查,以了解目前上海市郊区养殖场砷含量水平特征,以及有机胂饲料添加剂的使用情况.结果表明,水样中总砷含量介于0.00~23.00μg·L-1之间,低于国家规定的地表水环境质量一级标准(50μg·L-1);饲料中总砷含量在0.40~12.13 mg·kg-1之间,其中无机砷占总砷的10.0%~80.0%;抽查饲料样品中总砷含量范围为0.16~21.39 mg·kg-1,无机砷含量在0.003~10.67mg·kg-1之间,其中超过饲料中砷的限量标准的占16.7%;土壤中总砷含量介于8.08~18.50 mg·kg-1,22.2%的土壤样品中总砷含量超过土壤环境质量一级标准,土壤中无机砷占总砷44.2%~78.9%;蔬菜中总砷含量在0.003~0.093 mg·kg-1之间,均低于国家规定的限量标准0.50 mg·kg-1;同种蔬菜不同部位砷含量存在一定差异:根部含砷量要高于地上部分,蔬菜中总砷富集系数与总砷含量呈明显的正相关,与根际土壤中砷含量呈一定的负相关.     

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.     

桂林市菜地土壤和蔬菜砷含量调查与健康风险评估

通过对桂林市蔬菜和菜地土壤中砷含量状况的调查,研究了蔬菜和菜地土壤中的砷含量、富集特征及对人体的健康风险,并筛选出抗砷污染能力强的蔬菜品种.本研究在桂林市13个县区蔬菜种植基地和蔬菜批发市场共采集71种566个蔬菜样品,160个相对应菜地的土壤样品和32个背景土壤样品.研究发现,与背景土壤相比,桂林市菜地土壤没有明显的砷积累(平均积累指数为0.839),砷含量范围、算术均值、几何均值分别为5.55~132、23.4、21.4 mg·kg-1.蔬菜(鲜重)总砷含量范围、中值和几何平均值分别为5.34~49.7、24.0、22.2 mg·kg-1,均未超标,且叶菜类蔬菜中的砷含量高于根茎类和瓜果类.根据蔬菜砷富集系数的高低用层级聚类法分析,结果表明,西红柿、油麦菜、胡萝卜、生菜等18种蔬菜的抗砷污染能力最强.桂林市居民通过消费蔬菜的人均总砷摄入量为2.54μg·d-1,蔬菜消费只占总砷摄入量的7.07%左右,因此,对于大多数居民而言不存在明显的健康风险.     

不同浓度镧处理对铅胁迫下玉米生长和铅吸收的影响

采用温室盆栽试验的方法,研究不同浓度的镧处理(0、50、200和800 mg·kg~(-1))对中度铅胁迫下(200 mg·kg~(-1))玉米生长、矿质营养元素吸收、C∶N∶P生态化学计量比及Pb和La吸收的影响,探讨土壤-植物系统中稀土重金属的相互作用,旨在为稀土矿区稀土重金属复合污染土壤的治理提供基础数据和理论依据.结果表明,随着外源La浓度的增加土壤中乙酸铵-EDTA提取态La的浓度显著增加,而乙酸铵-EDTA提取态Pb的浓度显著降低;玉米地上部干重显著降低了17.90%~81.17%,根冠比显著增加了21.74%~86.96%;随着土壤中La浓度的增加根部P含量显著降低了19.16%~89.68%,La浓度为200 mg·kg~(-1)和800 mg·kg~(-1)时,地上部P和N含量分别显著降低了65.51%~91.98%和48.27%~76.58%;随着土壤中La浓度的增加,植株C∶P、N∶P和植株La浓度显著增加,地上部和根部Pb浓度分别显著增加了52.61%~99.01%和15.99%~44.34%;随着La浓度的升高显著降低了玉米植株K、Ca和Mg的含量.结果初步证明,在稀土-重金属复合污染土壤中,稀土元素的存在加剧了重金属对植物生长的毒害效应及其所引发的生态风险问题,应进一步深入研究稀土对植物吸收重金属的影响及作用机制.     

内蒙古包头白云鄂博矿区及尾矿区周围土壤稀土污染现状和分布特征

对位于内蒙古草原生态系统的包头尾矿库区和白云鄂博稀土矿区土壤中稀土元素的污染现状和分布特征进行调查研究,旨在为掌握草原矿区土壤的稀土污染现状并为其治理提供基础数据和理论依据.结果表明,与内蒙古地区的背景值相比较,包头尾矿库区不同方位土壤中7种稀土元素都存在一定程度的累积,其含量分布顺序为Ce>La>Nd>Pr>Sm>Y>Eu;尾矿库区各方位土壤稀土污染最严重为距尾矿库边缘50 m范围以内的区域,最高可达La 11 145.0 mg.kg-1、Ce 23 636.0mg.kg-1、Pr 4 568.16 mg.kg-1、Nd 6 855.51 mg.kg-1、Sm 582.18 mg.kg-1、Eu 94.21 mg.kg-1、Y 136.25 mg.kg-1;受包头尾矿区常年主导风向西北风的影响,处于下风向的东南方位污染最为严重,其次为东北、西南、西北方位.对于白云鄂博矿区而言,采矿区土壤7种稀土元素的含量明显高于其他区域,其含量平均值为La 3 112.56 mg.kg-1、Ce 7 142.12 mg.kg-1、Pr1 467.12 mg.kg-1、Nd 2 552.80 mg.kg-1、Sm 210.80 mg.kg-1、Eu 36.20 mg.kg-1、Y 63.22 mg.kg-1;调查研究的6个区域稀土元素污染的程度大小顺序为:采矿区>场区外>铁路东侧>排土场>城区外>铁路西侧;另外,铁路运输矿石也已经造成了沿线土壤的稀土污染,常年主导风向对铁路沿线土壤中稀土元素的分布有一定的影响.包头尾矿库区和白云鄂博采矿区的土壤具有相似的稀土污染特征,与尾矿砂中同种稀土元素的含量相对应,对当地草原生态系统的健康稳定构成了威胁.     

广西西江流域土壤镉含量特征及风险评估

为了解广西西江流域土壤Cd含量分布特征及风险,结合土地利用方式进行大规模抽样调查,采集有色金属矿区土壤、农田土壤（水田土壤和旱地土壤）和自然土壤共2512个样品,测试其Cd含量.结果表明,西江流域土壤Cd的背景值为0.514 mg·kg^-1,显著高于前人研究结果（0.148 mg·kg^-1）和广西土壤背景值（0.267 mg·kg^-1）;旱地、水田、矿区土壤Cd含量分别为0.559、0.787、5.71 mg·kg^-1,水田土壤和矿区土壤Cd含量显著高于自然土壤;以西江流域土壤Cd含量背景值和基线值为限定值,超标率分别为51.2%、66.7%、77.8%和35.2%、39.6%、71.4%,矿区土壤和农田土壤都有明显的Cd积累趋势;从土壤Cd空间分布及污染特征来看,西江流域总体土壤Cd含量为0.726 mg·kg^-1,高Cd含量斑块主要集中在西江流域上游河池地区的南丹县、大化县、都安县、环江县和宜州市,以及柳江县、武宣县和象州县等地区,这些地方出现了重度甚至极重度污染、中等-强污染累积程度和高等-极高等潜在生态风险.总体上,广西西江流域上游地区的农业土壤、矿区土壤Cd污染问题突出,属于高Cd风险区域,土壤生态状况不容乐观,这主要与上游矿业密集区的矿业活动和地质高背景Cd有关,长期居住在矿区及周边地区的居民,以及食用这一区域生产的农产品,可能对部分当地居民的健康产生危害.建议进一步通过土壤-植物-人体体系展开镉风险评估,同时采取相应措施以控制风险.     

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).     

开封城市土壤磷素组成特征及流失风险

为深入了解城市土壤磷素组成特征及其对受纳水体的影响,以开封城市表层土壤为研究对象,分析开封城市不同功能区土壤磷素的组成特征,并采用"突变点"法计算土壤磷素流失临界值,探讨开封城市不同功能区表层土壤磷素流失风险.结果表明,开封城市土壤总磷为400~1 427 mg·kg~(-1),其中无机磷占65%~99%;速效磷(Olsen-P)和易解吸磷分别为3.41~115.03 mg·kg~(-1)和0.01~9.40 mg·kg~(-1),与土壤磷素背景值相比,城市土壤磷素呈现明显集聚.开封城市土壤总磷和速效磷均呈现出东高西低,中心老城区高于新城区的空间分布格局;在不同功能区分布上,居民区土壤各形态磷素含量均最高.开封城市土壤磷素流失临界值对应的Olsen-P为22.18 mg·kg~(-1),超过临界值的土样占总土样数的33.64%,磷素流失风险最高的区域亦分布在中心老城区.     

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.     

典型废矿物油中苯系物的污染特性及其再生利用中的迁移转化

分别对6种不同的废矿物油、废矿物油再生中的原料油、半成品油、成品油和废弃物中的苯系物(全称苯及衍生物,简称BTEX)污染特征进行了系统分析.结果表明,6种不同的废矿物油中,苯系物总含量大小为:废机油(3569.8 mg·kg~(-1))废淬火油(531.9 mg·kg~(-1))废铸造用油(314.8 mg·kg~(-1))废防锈油(96.5 mg·kg~(-1))废液压油(42.3 mg·kg~(-1))废润滑油(11.7 mg·kg~(-1)),这与苯系物的来源及油品的工作环境有关.再生利用过程中的原料及产品中,苯系物总含量大小为:半成品油(5516.2 mg·kg~(-1))成品油(2692.5 mg·kg~(-1))原料油(756.3mg·kg~(-1)),这与原料油催化裂解过程中新的苯系物的生成,以及半成品油吸附精制过程中部分苯系物被吸附有关.再生过程中产生的废弃物中,苯系物总含量大小为:酸渣(1368.9 mg·kg~(-1))废白土(382.1 mg·kg~(-1))沉淀油渣(145.3 mg·kg~(-1))废吸附沙(121.0 mg·kg~(-1))裂解残渣(25.7 mg·kg~(-1)),这与废矿物油再生处理工艺和方法有关.