复垦工业场地土壤和周边河道沉积物重金属污染及潜在生态风险

测定了上海郊区53个复垦工业场地土壤点位和23个周边河道沉积物点位中8项重金属(As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn和Hg)含量,通过内梅罗指数法和潜在生态风险指数法评价了复垦工业场地土壤和周边河道沉积物重金属污染及潜在生态风险.结果表明,复垦工业场地土壤中8项重金属均不同程度超过二级标准,其中Zn、Cu的点位超标率最为突出,分别达到了47. 17%和43. 40%;周边河道沉积物中重金属含量显著低于复垦工业场地土壤.复垦工业场地土壤重金属内梅罗综合污染指数为11. 41,处于重度污染水平,其中Cu、Zn最为突出;周边河道沉积物重金属内梅罗综合污染指数为1. 26,处于轻度污染水平.从单项潜在生态风险来看,复垦工业场地土壤重金属除Cd(较强)、Hg(较强)、Cu(中度)外,均处于轻度潜在生态风险水平,潜在生态风险指数(RI)为385. 79,总体处于较强潜在生态风险水平;周边河道沉积物重金属除Hg略高于轻度外,均处于轻度潜在生态风险水平,潜在生态风险指数(RI)为83. 91,总体处于轻度潜在生态风险水平.总之,复垦工业场地土壤重金属Cu、Zn污染较为突出,考虑到毒性响应因素则Cd、Hg更应引起关注;周边河道沉积物重金属污染较轻,处于轻度潜在生态风险水平.     

县域城市土壤重金属空间分布特征及来源解析

近几十年来重金属污染一直是土壤生态领域备受关注的热点问题.临清市以"中国棉纺织名城"、"中国轴承之乡"等称号著称全国,并且拥有较为完备的集群式、园区化工业体系.但目前关于临清市土壤重金属污染的空间分布特征、溯源和生态危害的相关研究还较少.因此,本研究对临清市研究区域内251个点位表层土壤的As、Cd、Cr、Cu、Zn、Ni、Hg和Pb 8种重金属元素进行采集和总量测定,采用相关性分析、主成分分析、克里金插值和风险分析方法,分析了土壤重金属空间分布特征和污染来源,进一步结合文献资料、地理要素和工企业等兴趣点(POI)数据分析了其污染过程.结果表明:(1)土壤中8种重金属元素都存在不同点位、不同程度的超标,除Cu、Pb外的其他6种重金属元素的平均值均超过山东省背景值.其中,Hg为高变异性,Cd为中等变异性,Hg和Cd的超标率均接近100%.(2)As、Zn、Ni、Cr、Cu、Pb元素在部分区域出现轻微点源式污染和沿河流方向的带状污染.其中,As元素主要与化肥厂和煤炭燃烧有关;Zn、Ni、Cr污染区域与Cd高值区域形状相似,其污染主要来源于钢铁(轴承)的制造与加工、纺织与服装印染;Hg污染最...     

耕地土壤重金属污染时空变异对比——以黄淮海平原和长江中游及江淮地区为例

搜集已发表文献中位于黄淮海平原、长江中游及江淮地区耕地土壤重金属数据,利用单因子指数法和内梅罗综合指数法评价耕地表层土壤重金属污染程度,分析农区耕地、城郊耕地、工矿附近耕地和污灌区耕地重金属污染现状;并结合1980s土壤普查数据,分析1980s～2000s期间研究区的时空变异特征.结果表明:(1)研究区耕地污染重金属处于安全水平,黄淮海平原80%以上和长江中游及江淮地区60%以上的点位处于清洁范围.(2)长江中游及江淮地区的重金属污染比黄淮海平原严重.单因子评价结果表明长江中游及江淮地区耕地土壤重金属污染点位超标率为35.02%,是黄淮海平原(15.97%)的2倍;内梅罗评价结果显示两区污染比例分别为20.29%和13.17%,前者的轻度和重度污染比例均大于后者,其重度污染比重约是后者的3倍.(3)研究区不同区位污染比重从大到小依次为工矿附近耕地、污灌区耕地、农区耕地和城郊耕地.(4)1980s～2000s期间,重金属污染呈增加趋势,黄淮海平原Cd、Zn、Hg、As和长江中游及江淮地区Cd、Ni、Zn、Cu、Hg、As超标点位比例分别增加:12.78%、6.34%、1.98%、0.91%和14.02%、11.36%、7.28%、5.49%、1.93%、0.72%;污染加剧主要分布在天津、河北沧州、山东济南和湖南岳阳等地.城镇化、工业化以及农业发展进程中,黄淮海平原和长江中游及江淮地区耕地土壤正面临着重金属污染的威胁,需对严重污染区域采取有效措施,防治重金属污染.     

Pxrf土壤重金属检测的影响因素、模式与校正方法

针对便携式X射线荧光光谱（Pxrf）法测定土壤重金属检测精度不足的问题,提出一种以Pxrf测定值及场地参数的特性关系为基础的通用建模方法和流程,用以构建适用于各场地特性的Pxrf校正模型,以提高Pxrf的测量准确度.以北京某典型矿区污染场地为例开展研究,选取土壤中Pb、Sr、Cu、Fe、Mn、Zn 6种重金属,通过潜在相关因子（土壤有机质含量、含水率、实际污染物含量）及其不同数学变换形式（指数、对数、幂函数的数学变换）与Pxrf测定值的相关分析,识别显著影响Pxrf测定值的影响变量、影响程度及影响形式;基于影响因子识别结果,建立其与Pxrf的数学模型表达式,实现Pxrf测定值校正,准确值提高的目的.结果表明：Pb、Cu、Zn 3种重金属的Pxrf测量值与实际浓度呈现显著相关,相关系数值为0.75~0.82;重金属Sr、Fe、Mn相关系数值为0.25~0.52,其相关性稍差.含水率对Pxrf检测影响程度从小到大排列依次为Sr、Mn、Cu、Pb、Zn,相关系数值范围为0.1~0.7.所有重金属的Pxrf测量值受土壤有机质含量影响弱,相关系数均低于0.5.经模式变换后,重金属Zn、Pb、Cu的Pxrf测量值与实际浓度相关性呈增大趋势（增大了4%~13%）;其他重金属无显著变化.模型校验结果显示,Pb、Zn、Cu、Mn四种重金属的模型可用来提高该场地Pxrf法检测精度.相较于原始Pxrf测量值,可用模型中经校正后的Pxrf值的相对误差从32.4%~56.6%降至4%~29.9%.     

铜冶炼场地周边土壤重金属污染特征与风险评价

铜冶炼生产活动会造成周边土壤重金属污染,威胁公众健康.通过收集整理已发表文献数据,从整体上研究了国内外40个铜冶炼场地周边不同土地利用类型土壤重金属的累积特征、分布规律以及健康风险.结果表明,铜冶炼场地周边土壤重金属ω(As)、ω(Cd)、ω(Cu)、ω(Pb)和ω(Zn)平均值分别为196、10.5、1 948、604和853 mg·kg^-1,地累积指数(I_geo)依次为：Cd(5.63)>Cu(3.88)>As(2.96)>Pb(2.30)>Zn(1.27),Cd和Cu累积最严重.土壤重金属内梅罗指数(NIPI)高值主要出现在冶炼历史长、工艺落后和环保措施不足的场地.土壤重金属含量之间呈现显著相关性,随着采样半径增加而降低,主要累积在冶炼场地周边2～3 km内.相对于冶炼历史、规模和工艺,土地利用类型对土壤重金属含量影响较小.铜冶炼场地周边土壤重金属普遍存在致癌风险与非致癌风险,其中冶炼生产区As和Pb,林地Pb的健康风险较高.研究结果可以指导冶炼场地周边土壤重金属污染风险防控工作.     

城市表层土壤重金属与磁化率的多尺度空间变异分析

采集徐州市城区167个表层土壤的样品,并分别测定了磁化率χ的数值及其5种重金属(Cu、Zn、Mo、Cd和Pb)的含量.利用多元因子克里金分析上述研究变量在局部尺度(1 km变程)和区域尺度(5.5 km变程)的空间变异特征.研究表明,徐州城市表土中的磁化率与重金属在局部尺度上主要受到交通、工业和农业等人为因素的影响,在区域尺度上,则以土壤母岩等自然因素为主导.磁化率#与Cu、Zn、Mo、Cd、Pb在局部尺度上的结构相关性较高,在此尺度内选择适当的采样间隔,有助于提高磁化率作为上述重金属污染替代指标进行空间制图的精度.     

基于AdaBoost-TSO-KELM的农田土壤重金属空间预测模型

建立土壤重金属空间分布预测模型对确定农田土壤安全性具有重要意义.为了提高空间分布预测精度,结合金枪鱼群算法优化核极限学习机(TSO-KELM)和自适应增强算法AdaBoost,构建了基于AdaBoost-TSO-KELM的土壤重金属空间分布预测模型,选取湖北省宜昌市农田土壤中5种重金属(As、Hg、Cr、Cd和Pb)进行研究,并与其他4种建模方法进行了对比分析.结果表明：(1)研究区内As、Cd和Pb元素的均值均超过当地土壤重金属背景值,分别为背景值的1.14倍、1.40倍和1.12倍,其他两种元素的均值没有超过当地土壤重金属背景值.(2)AdaBoostTSO-KELM模型在5种重金属的预测中预测精度最高,As、Hg、Cd、Cr和Pb重金属的验证集决定系数(R²)分别为0.7839、0.6579、0.6732、0.7690和0.7175,均方根误差(RMSE)分别为1.6986、0.0120、0.0256、4.8637和2.2757,相比较于传统的KELM模型,5种重金属的预测精度分别提高了19.52%、22.54%、28.55%、17.03%、16.59%.研...     

东北及黄淮海平原农产品产地土壤污染风险及防控对策

为调查北方主要农产品产地（东北）及黄泛平原、淮海平原、淮北平原（简称"黄淮海平原"）土壤重金属污染风险空间分布规律及其污染成因,收集了东北及黄淮海平原农产品产地土壤的重金属数据,通过基于ArcGIS的克里金插值法,绘制了北方主要农产品产地污染风险等级分区控制图,采用多指标综合评价法及卫星地图数据检索方法,追溯统计了土壤重金属超标点位附近的潜在污染源,分析了环境问题成因.结果表明:Cd高等污染风险区域主要集中分布在辽河平原东部、海河平原的天津市以及黄泛平原西南部;Hg高等污染风险区域集中分布在海河平原的天津市、北京市.Cd高等污染风险区域面积在辽河平原、黄泛平原、海河平原、三江平原分别占4.26%、0.18%、0.16%、0.25%;Hg高等污染风险区域面积在海河平原、辽河平原占比分别为1.93%、1.42%.化工行业、畜禽养殖业、金属冶炼加工业为土壤重金属主要潜在污染源.研究显示,东北及黄淮海平原土壤重金属Cd、Hg污染风险不容忽视,建议应以"坚守生态红线、强化风险管控"为准则,以"以奖促治"为动力,以"预防为主、综合治理"为基础,制订"一区一策"的东北及黄淮海平原农产品产地环境污染综合防治对策.      

空间插值模型对土壤Cd污染评价结果的影响

分析和比较了不同插值模型(反距离加权、局部多项式、普通克里格和径向基函数)对土壤Cd空间插值、污染面积估算和污染区空间分布的影响,结果表明,插值方法对极大值都存在不同程度的平滑,交叉验证的Cd极大值插值的相对误差高于45.1%.不同插值模型估算的污染区域面积在0～2.12%之间.根据样点超标率估算的污染面积比插值模型估算的面积高1.53%～3.65%.污染评价结果不确定性较大的区域主要是在局部极大值区域和高值向低值的过渡区域.因此,土壤重金属的空间插值精度对污染评价结果有很大影响,开展土壤重金属污染调查时应注意在浓度过渡区域加大采样密度.     

基于生物可给性的农用地土壤重金属复合污染非致癌健康风险评估

为科学评估农用地土壤重金属复合暴露对儿童的非致癌健康风险,以华南某生态观光园类农用地为研究对象,对其表层土壤中As、Cd、Cr、Cu、Pb、Ni、Zn、Hg的含量进行检测,采用单项污染指数法和内梅罗综合污染指数法评估其污染程度,并引入二元证据权重(binary weight of evidence, BINWOE)法和重金属生物可给性对儿童非致癌健康风险进行修正.结果表明：(1)研究区表层土壤中As、Cd、Cr、Cu、Pb、Ni、Zn、Hg的含量分别为1.72～19.40、0.07～19.00、4.00～52.00、4.00～42.00、36.60～1.07×10⁴、8.00～23.00、62.00～1.52×10³、0.01～0.49 mg/kg,8种重金属的传统非致癌健康风险值的范围为0.65～78.80,其中部分点位As、Cd、Cr及Pb的儿童非致癌风险处于不可接受水平(HQ>1).(2)4种重金属(As、Cd、Cr、Pb)引入BINWOE法修正的儿童非致癌健康风险值是传统方法的0.67～3.31倍.(3)基于重金属生物可给性的儿...     

我国东北黑土丘陵区小流域土壤有机质空间分布模拟

为探索小流域w(SOM)(SOM为土壤有机质)空间分布模拟的最佳方法,以我国东北黑土丘陵区海沟河小流域为例,借助地统计学和3S技术提取与w(SOM)显著相关的地形及环境因子,对海沟河小流域表层(0~20 cm)w(SOM)分别进行协同克里格插值、回归克里格插值和地理加权回归克里格空间插值模拟,并进行精度验证. 结果表明:我国东北黑土丘陵区海沟河小流域表层w(SOM)平均值为12.96 g/kg,空间变异程度为中等. 海拔、距水系距离均与w(SOM)显著相关,能够用来辅助w(SOM)的空间分布插值;与协同克里格插值结果相比,回归克里格对w(SOM)的插值精度提高了56.09%;地理加权回归克里格插值精度提高了90.87%;对地理加权回归克里格插值所产生的残差进行二次统计分析及合理插值,能够进一步提高插值模拟精度;将人类干扰因素纳入插值模型,是未来提高w(SOM)空间分布模拟精度的关键. 研究显示,地理加权回归克里格插值有效提高了w(SOM)空间插值模拟的精度,并且存在改进和提高的空间.      

基于不同空间插值模型的川西南山地常绿阔叶林叶面积指数估测

叶面积指数（LAI） 是森林经营管理的一个重要参数,亦是众多基于土壤、大气和植被相互作用的森林经营管理动态模型的关键输入变量之一,但目前获得大尺度、高空间分辨率的LAI精确估计仍十分困难。以川西南山地常绿阔叶林为研究对象,基于地面调查的83 个20 m×20 m样地和SPOT5 遥感数据,运用不同的方法,估测了区域森林有效叶面积指数（LAIe）。利用遥感数据作为辅助变量,比较了来自遥感数据的直接辐射关系法（DRR） 和地统计学方法协同克里格（CK）、回归克里格（RK） 的LAIe 空间分布差异。此外,运用反距离权重（IDW）、全局多项式（GPI）、普通克里格（OK）、泛克里格（UK） 等方法也对LAIe进行了估计。结果表明LAIe 与归一化植被指数（NDVI） 回归拟合效果相对不理想（R²=0.679,P<0.001）;由于研究区森林景观不是连续变量,LAIe呈低空间自相关性,各方法间差异不显著,对区域LAIe 估算精度提升不明显;但DRR 和CK、RK 方法能降低统计误差值,且DRR与CK、RK的相关性极高（相关系数分别可达0.91和0.92）。尽管相比于DRR,地统计学方法并没有提高LAIe估计精度,为提高预测的准确性,应探讨更密集的抽样方案和不同的辅助变量。     

Metals in sediment/pore water in Chaohu Lake: Distribution, trends and flux

Nine metals, Cd, Cu, Ni, Pb, As, Cr, Zn, Fe, and Mn in sediment and pore water from 57 sampling sites in Chaohu Lake (Anhui Province, China) were analyzed for spatial distribution, temporal trends and diffuse flux in 2010. Metals in the surface sediment were generally the highest in the western lake center and Nanfei-Dianbu River estuary, with another higher area of As, Fe, and Mn occurring in the Qiyang River estuary. Metal contamination assessment using the New York sediment screening criteria showed that the sediment was severely contaminated in 44% of the area with Mn, 20% with Zn, 16% with Fe, 14% with As, and 6% with Cr and Ni. An increasing trend of toxic metals (Cd, Cu, Ni, Pb, As, Cr, Zn) and Mn with depth was shown in the western lake. Compared with metal content data from the sediment survey conducted in 1980s, the metal content of surface sediment in 2010 was 2.0 times that in the 1980s for Cr, Cu, Zn, and As in the western lake, and less than 1.5 times higher for most of the metals in the eastern lake. Among the metals, only Mn and As had a widespread positive diffuse flux from the pore water to overlying water across the whole lake. The estimated flux in the whole lake was on average 3.36 mg/(m². day) for Mn and 0.08 mg/(m². day) for As, which indicated a daily increase of 0.93 μg/L for Mn and 0.02 μg/L for As in surface water. The increasing concentration of metals in the sediment and the flux of metals from pore water to overlying water by diffusion and other physical processes should not be ignored for drinking-water sources.     

锰矿废弃地重金属污染土壤的评价及修复措施探讨

采用地积累指数及LarsHakanson潜在生态危害指数法对湘潭锰矿废弃地重金属的生态危害进行评价与比较。结果表明,CA、Mn、Pb、Zn、的地积累指数均大于5,达到极严重污染水平,Cu为中等污染水平。5种重金属的潜在生态危害系数和潜在生态危害指数表明,Mn、Pb、CA为极强的生态危害,Zn为中等生态危害,Cu为轻微生态危害,Mn、Pb、CA生态危害系数均高于极强生态危害系数的临界值,为该地区产生生态危害的主要因子。多种重金属潜在生态危害指数表明,该地区重金属污染属于极强的生态危害。两种评价方法对比,潜在生态危害指数法略为保守,两者结合更具实际应用意义。     

景观植物结合改良剂修复盐和锌锰复合污染土壤

盆栽试验条件下,通过向污染土壤施加组配改良剂（TH-SM01）、种植景观植物,研究植物对盐、Zn和Mn的耐受能力,及TH-SM01对土壤全盐量、Zn、Mn有效态含量的影响,结果表明:鹤望兰（Strelitzia reginae Aiton）具有较强的耐盐和耐Zn、Mn能力,在重度盐、Zn和Mn复合污染土壤上可优先使用;红花檵木（Loropetalum chinense（R.Br.）Oliver var.rubrum Yieh）、含笑花（Michelia figo（Lour.）Spreng.）、桂花（Osmanthus fragrans（Thunb.）Loureiro）、叶子花（Bougainvillea spectabilis Willd.）对盐的耐受能力亚于鹤望兰,但仍可在TH-SM01的施用下生长,且含笑花、叶子花具有超富集Mn的能力;向土壤中施加TH-SM01可降低土壤全盐量,且种植3个月后TH-SM01仍可以继续发挥脱盐作用;TH-SM01可提高土壤pH,但随着施用时间延长,提高幅度在缩小,且TH-SM01可以降低土壤DTPA-Zn、DTPA-Mn含量,尤其是DTPA-Mn,种植3个月降低率达到94.45%~96.21%。因此,在修复重度盐、Zn和Mn复合污染土壤时,可通过施加TH-SM01和种植耐盐及耐Zn、Mn植物,以降低土壤全盐量和DTPA-Zn、DTPA-Mn含量。     

王水消解ICP-OES测定土壤/沉积物中9种重金属元素研究

采用王水回流消解土壤/沉积物,利用基体匹配法建立ICP-OES同时测定土壤/沉积物中Be、V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zn和Pb的方法,并对各元素的谱线干扰进行了讨论和选择。利用该方法对十种土壤/沉积物标准物质进行测定,结果表明,Co、Mn、Ni、Cu和Zn的溶出率达80%以上;Pb的溶出率在50%~90%;Be、Cr和V的溶出率在40%~70%。各元素的相对标准偏差为0.3%~7.6%,加标回收率为92.1%~104%,检出限、精密度和准确度均满足土壤分析方法的要求。     

微波消解-ICP-OES联合测AZ61镁合金中Zn、Mn、Al的不确定度分析

目的研究AZ61镁合金中合金元素成分分析过程中的不确定度因素,以提高分析结果的准确性。方法采用微波消解仪消解样品,以电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)测定AZ61镁合金中锌、锰、铝元素的含量。分析测试过程中产生不确定度的因素,并且进行评定和计算。结果采用微波消解-ICP-OES法测定镁合金中锌、锰、铝元素的含量时,测量不确定度主要由样品溶液稀释、移液枪、标准曲线以及测试的重复性引起,AZ61镁合金主要的合金成分为锌(1.1270%±0.0433%)、锰(0.1797%±0.0064%);铝(6.4468%±0.2029%)。结论对分析过程中产生的不确定度因素进行分析及评定,可以确保分析结果的可靠性以及准确性,从而更好地控制镁合金的性能,提高镁合金的装备环境适应性。     

基于自组织神经网络和K-means的场地地下水污染特征分析与分区管控研究

该研究基于自组织神经网络(SOM)和K-means方法,以华中地区某铬渣污染场地为研究对象,探讨了SOM+K-means方法应用于场地地下水污染分区管控的可能性。通过监测数据的描述性统计分析场地地下水污染特征,发现Cr (Ⅵ)、COD_Mn、SO₄2-、TDS、NO₃-、NH₃-N、Mn为研究区的主要污染物。基于SOM+K-means分析挖掘,并基于空间插值方法,将研究区地下水分为4类区域,并识别出每类区域需重点关注的污染指标。结果显示:类别Ⅰ需关注NO₃-;类别Ⅱ需关注Cr (Ⅵ)、COD_Mn、NO₃、TDS、NH₃--N;类别Ⅲ需关注SO₄2-;类别Ⅳ需关注Mn。该方法可较好地应用于地下水污染分区管控,对场地地下水污染防治具有指导意义。     

典型工业城市中小学降尘重金属风险评估和源解析研究

典型工业城市存在着教育区和工业区交错分布的现象,周围企业产生的降尘将直接对学校儿童健康产生危害。本文以中原地区的典型工业城市—焦作市为研究对象,通过采集焦作市6所中小学校30个降尘样,开展重金属污染特征、健康风险评价和源解析研究。结果表明,采样学校降尘中重金属Zn、Cu、As、Pb、Cr、Ni的浓度均超过了相应的土壤背景值,尤其是Pb和Zn超标达6.31和5.66倍;各金属元素地累积指数值由大到小依次为Pb、Zn、Ni、Cu、As、Cr、Co和Mn,其中Co、Mn属于无污染,Cu、As、Cr属于无污染-中度污染,Zn、Ni属于中度污染,Pb属于中度污染-强污染;通过手-口摄入重金属的非致癌风险要高于其他两种摄入途径;总非致癌风险排序为Mn>Cr>As>Pb>Co>Ni>Cu>Zn,其中Mn、Cr、As的非致癌风险均大于1,对儿童存在非致癌健康风险;各采样学校的非致癌风险顺序为杨庄小学>人民中学>万方小学>光明中学>希望小学>塔南路小学;As、Ni、Cr、Co的致癌风险均不高于安全阈值,致癌风险均在可接受范围之内;PMF源解析显示该研究区域降尘中重金属的主要来源为燃煤工业排放(32.5%)>汽车排放(25.7%)>工业制造(25.2%)>道路和工业降尘(16.7%)。