矿冶区周边水稻对不同来源重金属污染的指示作用

有色金属开采与冶炼可对周边环境造成严重的重金属污染,查明重金属污染来源对于矿冶周边重金属污染管理与控制具有重要意义.为探索利用矿冶周边水稻对As、Cd、Pb、Zn和Cu的富集与水稻体内元素的含量平衡特征指示重金属污染来源的可行性,选择了我国著名的水口山Pb-Zn矿山开采与冶炼周边区,根据重金属污染排放和迁移扩散特征,结合当地气象和地貌条件,确定了3个典型采样区,其中两个采样区分别邻近冶炼厂和尾砂库,另一处为位于两者之间的过渡区.采用蛇形采样法在稻田内采集33个成熟水稻及土壤样品,分析水稻不同部位(包括根、茎叶、籽粒)及土壤中As、Cd、Pb、Zn、Cu5种重金属和其他16种元素的含量.结果表明,3个采样区之间土壤中的As、Cd、Pb、Zn和Cu含量均存在显著性差异;各采样区水稻中除根际和籽粒中Cd含量外,各部位重金属含量也均有显著差异.靠近冶炼厂的水稻茎叶中As、Pb含量高于离冶炼厂较远的采样区水稻茎叶.尽管As、Pb在靠近尾砂库采样区土壤中含量最高,但在该区水稻茎叶中的含量却最低;在除As、Cd、Pb、Zn、Cu5种重金属以外的其他16种元素中,水稻根部仅有5种元素含量在各采样区之间存在差异,指示相同的土地利用类型及土壤母质条件;而在茎叶和籽粒中则分别有多达11和10种元素含量出现采样区差异,指示重金属污染来源影响水稻茎叶及籽粒中元素的含量平衡.多元统计分析结果显示,3个采样区水稻茎叶中元素含量平衡存在显著的分异,显示出明显的采样区属性.结合采样区域空间位置、污染物来源、水稻对重金属的富集与转运特征分析,3个采样区重金属主要污染特征可分别确定为水-气混合来源型、大气来源型和尾砂来源型.论文结果证明利用水稻茎叶指示矿冶周边重金属污染来源是可行的.     

湘南某铅锌矿区周围农业土壤中重金属污染及其潜在风险评价

为了探究湘南某铅锌矿区尾砂坝垮坝之后,该区域周围的农业土壤中重金属污染情况,在该矿区周围采集农业土壤,分析土壤中Pb、Zn、Cu、Cd和As的含量,分别运用单因子指数和潜在生态风险指数评价土壤重金属的污染状况和潜在生态风险.结果表明,土壤中Pb、Zn、Cu、Cd、As的平均含量分别为566.82、285.90、69.00、10.29、670.12 mg·kg-1,该矿区周围的农业土壤仍旧受到不同程度重金属污染,其中Cd的污染指数最髙;所有农业土壤中Pb、Zn、Cu、Cd和As的潜在生态危害性顺序是Cd>As>Pb>Cu>Zn,其中Cd和As是主要的生态风险的贡献因子.该区域的农业土壤受到重金属污染程度并没有随着时间而有所减轻.     

有色矿业区耕作土壤、蔬菜和大米中重金属污染

有色金属矿业区周边土壤重金属污染严重,对我国生态环境质量、食品安全和人体健康构成了一定威胁,研究典型矿业区周边复合污染地带的土壤环境质量及其食物安全对促进其可持续发展具有深远的意义。从湖南省的长沙、株洲、衡阳、郴州等有色金属矿业区收集耕作土壤、蔬菜和大米样品,结合主成分分析、聚类分析和相关分析,研究其中重金属元素的累积和迁移特征,评估蔬菜和大米中重金属元素对人体健康的潜在危害程度。研究结果表明,耕作土壤中主要重金属污染元素为Cd、As、Pb、Cu、Zn等;主成分分析表明,菜地土中第一主成分主要反映了Pb、Zn、Cd、As的复合污染信息以及与土壤pH的相关关系;水稻土中第一主成分主要反映了Cu、Zn、Pb、Cd的复合污染信息;聚类分析进一步阐明耕作土壤以Cd、Pb、As、Cu、Zn为主的复合污染特征。研究区蔬菜中Cd、Pb、As、Cu、Zn、Cr含量,大米中Cd、Pb和Zn含量均明显超过我国食品卫生标准;蔬菜中Cd、Pb、As和大米中Cd、Pb对人体健康的潜在危害较大。     

江西钨矿周边土壤重金属生态风险评价:不同评价方法的比较

对江西省大余县某钨矿区周边的农田土壤进行调查分析,并采用不同的方法对土壤进行评价,结果表明,土壤As、Pb、Zn、Cu和Ni的含量范围分别为15.33—154.65 mg·kg-1、156.29—346.98 mg·kg-1、47.73—277.72 mg·kg-1、19.06—210.24 mg·kg-1和12.00—35.11 mg·kg-1,一些土壤样点的As、Pb、Zn和Cu含量已超过国家土壤环境质量二级标准.利用地累积指数法对土壤进行评价,结果表明土壤均受到As、Pb、Zn、Cu和Ni不同程度的污染;根据CPI(综合污染指数)评价标准,65.7%的土壤处于污染状态;利用TCLP法对土壤生态风险进行评价,结果显示所有土壤并未受到重金属的污染,以内梅罗综合污染指数法对土壤进行综合评价,结果表明该农田土壤重金属生态风险处于安全范围;以潜在生态危害指数法评价,发现Pb、As和Cu达到或超过中等生态风险的样点分别占37.14%、25.72%和2.86%,其他重金属污染风险均属轻微以下.不同评价方法得出的评价结果有差异,人们在评价重金属污染土壤时要根据评价的目的慎重选择合适的评价方法.     

一个未开采的铅锌矿周边土壤重金属含量及生态安全评价

为了解广东省丰顺县尖笔岽铅锌矿周边土壤中重金属含量及其潜在生态风险,采用野外采样及实验室测定分析的方法,以矿山周边4个片区表层土壤(0~20 cm)为研究对象,测定了土壤中Pb、Zn、Cu、Cd、Cr和As含量,分别采用单因子评价、综合指数法评价、Hakanson潜在生态风险评价和健康风险评价以评价土壤的重金属水平和潜在生态风险,结果表明:在目前尚未开采的状况下,该矿区周边土壤已存在一定的重金属污染,4个研究片区大部分土壤样品Pb(平均值为106.77mg·kg-1)、Cd(平均值为0.27 mg·kg-1)、Zn(平均值为55.75 mg·kg-1)质量分数均超过广东省背景值;污染指数显示主要以Pb(极大值4.57)、Cd(极大值2.98)、Zn(极大值1.41)污染为主;综合指数法评价表明老虎隔水稻田片区土壤达到重度污染水平,综合污染指数达到3.47,同时片区土壤达到中度污染水平的土壤样品数目占总样品数的51.02%;而Hakanson潜在生态风险评价表明该矿区潜在生态风险处于低程度,4个片区潜在生态风险指数(RI)均未超过150,平均值为110.67,这与该矿尚未开采,暂受到人类活动影响较小有关,土壤中6种重金属的潜在生态危害性顺序大体为CdPbAsCuZnCr,其中Cd(贡献率达73.65%~79.67%)、Pb(贡献率达10.24%~18.83%)是主要的生态风险贡献因子;健康风险评价也表明该矿区重金属非致癌、致癌风险处于可接受范围内,4个研究片区非致癌风险值及总重金属非致癌风险值之和均小于1,6种重金属3种暴露途径均体现出口腔摄入皮肤摄入呼吸摄入,非致癌风险值大小顺序为PbAsCuZnCdCr。综上所述,该拟开采矿区周边土壤受到一定的重金属污染,潜在生态风险处于低程度,健康风险处于可接受范围内,这与开采多年的铅锌矿周边土壤重金属污染情况大不相同,该拟开采铅锌矿在其后续的开采、选矿活动中,应高度重视重金属污染的研究和防治,采取合理措施,防止加剧周边土壤的重金属累积。     

三明铅锌矿区植物对重金属的富集特征

采用野外调查与室内分析相结合的方法,对福建三明典型矿区尤溪铅锌矿、大田铅锌矿以及尤溪铅锌矿冶炼厂等进行了调查,研究这些矿区重金属含量较高的区域如采矿区、尾砂库、洗矿排水沟以及铅锌矿冶炼厂厂区和排水沟冲积扇区域土壤中的Pb、Zn和Cd的含量,在此基础上,对在这些区域自然定居的16种优势植物体内的三种重金属元素的耐性、富集特性进行了分析。结果表明:该矿区的主要优势物种为禾本科和菊科植物,其中笔管草(Equisetum ramosissimum)、一年蓬(Erigeron annuus)和五节芒(Miscanthus floridulus)的地上部重金属富集量较大,对矿区周边污染土壤修复有潜在应用价值;乌蕨(Stenoloma chusana)、千金子(Bochloe dactyloides)、二歧飘拂草(Fimbristylis dichotoma)、柔枝莠竹(Microctegium Vimineum)、短叶水蜈蚣(Kyllinga brevifolia)、狗娃花(Heteropappus hispidus)适用于污染程度较高且植物萃取技术难以实施的重金属污染矿业废弃地。矿区植物地上部Zn含量平均值最高,为1225.74mg·kg-1,植物地上部Pb含量范围在52.78～2137.11mg·kg-1,平均为521.39mg·kg-1;一年蓬地上部Cd含量达到了119.51mg·kg-1,超过了超富集植物的临界值100mg·kg-1,转运系数为1.3,是潜在的Cd超富集植物。     

典型矿冶周边地区土壤重金属污染及有效性含量

对湖南长沙、株洲、衡阳、郴州等地区的典型矿冶污染土壤进行了采样分析与有效性含量提取,结果表明,土壤中重金属污染严重,矿区土壤主要污染元素为Pb、Zn、As、Cr、Cu,而冶炼业周边污染土壤中主要是Zn、Pb、Cr、As、Cu、Cd,其污染程度均远远高于国家环境质量二级标准;Pb、Cd和Zn污染主要来源于采矿、冶炼活动而As污染可能还与农业生产有关。不同浸提液对土壤中Pb、Zn、Cd、As、Cu有效性质量分数的提取能力(设其符号为u)依次为u(NH4NO3)>u(HCl)>u(CaCl2);而对有效性Cr,HCl提取量为最高;盐基离子,尤其是NH4、NO3效应和酸效应(H+)大大促+-进了土壤中重金属离子的环境危害行为。     

沙颍河沈丘段底泥、土壤中砷及重金属污染与潜在生态风险评价

为查明沙颍河沈丘段底泥、土壤中砷(As)和重金属污染状况及其潜在生态风险,对底泥和土壤样品中的砷(As)、铬(Cr)、汞(Hg)、镉(Cd)和铅(Pb)的含量水平进行测定,并进行潜在生态风险指数计算。结果表明,沙颍河沈丘段底泥中As含量为9.206～11.641mg·kg-1,距河5km的白果村农田土壤中As含量为8.52～80.31mg·kg-1,超标率达到57.8%,Cr、Hg、Cd和Pb的超标率分别达到32.8%、59.4%、67.2%和39.1%。沙颍河沈丘段底泥和附近村庄农田土壤中As和4种重金属的总潜在生态风险为中等生态风险,主要来源于Hg和As。     

成都平原表层水稻土重金属污染健康风险分析

采样分析了成都平原表层水稻土(0—20 cm)中As、Cd、Cr、Hg、Pb、Cu、Zn含量,参照国家土壤环境质量标准和土壤背景值,并利用健康风险评价模型对土壤重金属环境质量状况和人体健康风险进行了评价.结果表明,成都平原水稻土表层7种重金属平均含量分别为As:9.69 mg·kg-1、Cd:0.12 mg·kg-1、Cr:79.5 mg·kg-1、Hg:0.04 mg·kg-1、Pb:47.5 mg·kg-1、Cu:29.3 mg·kg-1、Zn:81.7 mg·kg-1.与成都地区土壤背景值相比,As、Cr、Pb、Cu、Zn在表层水稻土中有明显积累,部分样区土壤重金属超过《土壤环境质量标准》(GB15618—1995)标准值的二级标准,存在外源污染输入,但污染程度较轻.人体健康风险分析结果表明,经土壤-口接触行为摄入是该区域人体重金属暴露风险的主要途径,重金属致癌风险AsCd,非致癌总风险CrCuHgPbZn,无论儿童还是成人,重金属致癌风险值和非致癌风险值均低于风险阈值,风险值均在可接受水平内,但儿童健康风险值高于成人,应加强监管.     

三明铅锌矿区植物对重金属的富集特征

采用野外调查与室内分析相结合的方法,对福建三明典型矿区尤溪铅锌矿、大田铅锌矿以及尤溪铅锌矿冶炼厂等进行了调查,研究这些矿区重金属含量较高的区域如采矿区、尾砂库、洗矿排水沟以及铅锌矿冶炼厂厂区和排水沟冲积扇区域土壤中的Pb、Zn和Cd的含量,在此基础上,对在这些区域自然定居的16种优势植物体内的三种重金属元素的耐性、富集特性进行了分析。结果表明：该矿区的主要优势物种为禾本科和菊科植物,其中笔管草（Equisetum ramosissimum）、一年蓬（Erigeron annuus）和五节芒（Miscanthus floridulus）的地上部重金属富集量较大,对矿区周边污染土壤修复有潜在应用价值;乌蕨（Stenolomachusana）、千金子（Bochloe dactyloides）、二歧飘拂草（Fimbristylis dichotoma）、柔枝莠竹（Microctegium Vimineum）、短叶水蜈蚣（Kyllingabrevifolta）、狗娃花（Heteropappushispidus）适用于污染程度较高且植物萃取技术难以实施的重金属污染矿业废弃地。矿区植物地上部zn含量平均值最高,为1225．74mg·kg-1,植物地上部Pb含量范围在52．78-2137．11mg·kg-1,平均为521．39mg·kg-1;一年蓬地上部cd含量达到了119．51mg·kg-1,超过了超富集植物的临界值100mg·kg-1,转运系数为1．3,是潜在的Cd超富集植物。     

湘江衡阳段沉积物中铊等重金属的污染特征及其生态风险评估

湘江是我国重金属污染最重的河流之一。为了更全面了解湘江衡阳段表层沉积物重金属污染现状及其潜在生态风险,在前期相关研究基础上,分析了重金属Tl及其他4种重金属(Mn、Co、Ni和V)的含量水平和分布特征,并采用地累积指数法和潜在生态风险指数法对沉积物中重金属污染现状和潜在生态风险进行了评价。结果表明,湘江衡阳段表层沉积物中Tl和Mn有一定程度的累积和污染,其含量分别为0.12～2.09mg·kg-1和234～4580mg·kg-1。由于Tl具有较强的毒性响应,其潜在生态风险不容忽视。综合前期相关研究结果,研究区域中10种重金属总潜在生态风险指数(RI)为27.8～6266,约70%采样点具有重度生态风险,其主要风险来源于Cd和Tl。     

珠江三角洲稻田土壤砷及其向水稻籽粒迁移特征

采集珠江三角洲区域水稻(Oryze sativa L.)植株的根系、秸秆、稻谷和对应的耕层土壤(0～15锄)样品,分析土壤和水稻植株中砷含量,初步研究土壤砷与土壤基本理化性质的关系及砷在土壤-水稻系统中的迁移规律.结果表明,土壤砷含量在1.83～18.14 mg·kg~(-1)之间,土壤砷与土壤有机质、砂粒含量呈显著负相关,与土壤粉粒含量呈显著正相关.糙米中的砷含量在0.21～0.43mg·kg~(-1)之间,均未超过国家食品卫生标准(0.7mg·kg~(-1)),砷在水稻植株中的分布规律为根>秸秆>颖壳>糙米.糙米砷含量与秸秆砷含量呈极显著正相关,与秸秆中P/As、Si/As摩尔比呈极显著负相关,因此,降低秸秆中As的积累、增加秸秆中P、Si的积累可降低水稻籽粒中的砷含量.     

Environmental geochemistry study of arsenic in Western Hunan mining area,P.R. China

The geochemical characteristics of arsenic in the soil of the Western Hunan mining area of P.R. China were systematically studied. The results show that the strata of Western Hunan are rich in arsenic and that Western Hunan is a geochemically abnormal region for arsenic. The experimental study on speciation in the strata also indicates that the speciation of arsenic in the Neoproterozoic-Cambrian strata are mainly easily transferred speciation (exchangeable, carbonate-bound, sulfides-bound), which are approaching or exceed 60%. Arsenic content in the main soil of Western Hunan is in the range of 8.8–22.8 μg g⁻¹, the mean value is 16.1 μg g⁻¹, which is larger than the arsenic background value of Hunan soil. The distribution of rock with high arsenic content or high easily transferred arsenic speciation is consistent with the distribution of high arsenic content soil. In the mining region, part soils and river/brook waters were polluted by mine tailings and mining/smelting waste water. The arsenic content in polluted paddy soils and river/brook water is 46.26–496.19 μg g⁻¹, 0.3–16.5 mgL⁻¹, respectively. The positive abnormality and pollution of arsenic in the soil and water affects the arsenic content of the crop and the inhabitants’ health.     

莲花山矿区土壤-农作物系统中重金属调控

以广东省莲花山钨矿区耕地为研究点,研究土壤金属含量分布、形态特征及其调控措施。分析耕地土壤中Zn、Cu、Mn、Ni、Pb、Cd、As含量特征,以碱石灰、MnO2、Fe2O3和钙镁磷肥作为改良剂,对矿区污染耕地土壤进行改良,并种植萝卜Raphanus sativus,分析各改良剂对土壤金属形态及其在土壤-农作物界面迁移的影响。研究表明,矿区耕地土壤酸化, Zn、Mn、Pb、Cd和As超过土壤背景值,其中Cd和As污染严重,分别超过背景值的10.2-16.7倍和1.1-1.3倍。碱石灰有效降低耕地土壤pH值,降低土壤Zn、Cu、Mn、Ni、Pb、Cd可溶态含量,减少其在萝卜中积累。萝卜对Pb、Zn、Cd、Cu、Ni累积量与其可溶态含量相关性显著,与总量相关性不显著。Fe2O3、MnO2、钙镁磷肥对耕地土壤Zn、Cu、Ni、Mn、Pb、Cd 生物有效性及其在农作物中累积量无显著影响。矿区耕地土壤分别添加碱石灰、Fe2O3、MnO2,土壤中砷松散结合态含量降低,农作物砷累积量减少。钙镁磷肥对土壤砷形态无显著影响,但能显著降低萝卜中砷的累积量。碱石灰分别与Fe2O3、MnO2、钙镁磷肥相结合改良耕地土壤,比单一改良剂更能有效降低萝卜中砷的累积量。萝卜中砷累积量与松散结合态存在显著正相关性,与Ca-As存在显著负相关性。碱石灰分别和Fe2O3、钙镁磷肥同时加入土壤,能同时地有效降低Zn、Cu、Mn、Ni、Pb、Cd、As的有效性,及其在农作物累积量,因此,这2种改良方式是莲花山矿区土壤金属固定的有效措施。     

大冶矿区土壤重金属积累对土壤酶活性的影响

大冶矿区位于湖北省的东南部,是我国的青铜之乡,长期的采矿和冶炼活动已使该矿区土地生产力和农产品品质严重下降。为了探明相关重金属的污染状况,应用野外调查与采样分析相结合的方法,研究了大冶矿区土壤酶活性和土壤中重金属的累积特性。结果表明:矿区土壤Cu、Pb、Zn、Cd、As全量的平均值分别是该区土壤背景值的35.1倍、16.0倍、3.0倍、29.8倍、1.1倍。不同样点土壤酶活性存在一定程度的差异。土壤重金属胁迫对土壤酶活性主要表现为抑制作用,其中对土壤重金属响应较敏感的酶为脲酶和过氧化氢酶,这两种酶与重金属Cu、Pb、Zn、Cd、As的全量分别呈显著或极显著的负相关。这些研究结果对于大冶矿区土壤环境质量评价及生态修复有一定的指导意义。     

九龙江流域规模化养猪场砷污染状况调查

对九龙江流域规模化养猪场猪饲料、沼气出液和猪粪中砷的含量进行了测定。猪饲料中砷的含量范围为0.50～7.72mg·kg-1,平均值为3.49mg·kg-1;沼气出液中砷的含量范围为0.47～56.13μg·L-1,平均值为13.45μg·L-1;猪粪中砷的含量范围为0.32～114.46mg·kg-1,平均值为13.45mg·kg-1。同一养猪场,小猪猪粪中的砷含量一般高于大猪和母猪猪粪;沼气出液和猪粪中的砷含量具有一定的相关性。由估算知,养猪场向九龙江流域年排放的砷总量约为821kg。9家养猪场中有2家猪粪和1家沼气出液中砷的含量相对较高,生态风险等级较高,已超过国家相应标准。总之,应该加强养猪业的管理,以防止养猪场对九龙江流域造成砷污染。     

我国典型土壤上重金属污染对番茄根伸长的抑制毒性效应

采用盆栽试验观测了我国3种典型土壤——黄泥土、褐土、红壤上不同重金属(铜、锌、铅)作用下敏感植物番茄的根伸长,其中黄泥土和褐土上重金属添加量范围为Cu(0～2000mg·kg-1)、Zn(0～4000mg·kg-1)和Pb(0～5000mg·kg-1),红壤上为Cu(0～400mg·kg-1)、Zn(0～750mg·kg-1)和Pb(0～2000mg·kg-1).对不同土壤上Cu、Zn、Pb对番茄的根伸长抑制率进行了比较,以阐明不同土壤上重金属种类及用量对蔬菜根生长的抑制及毒性效应.结果表明,相同Cu、Zn、Pb污染水平(添加量)下,土壤中重金属对番茄的根伸长抑制率大小顺序基本表现为:红壤>黄泥土>褐土.番茄对红壤中的重金属最敏感,其次是黄泥土,再次是褐土.番茄对不同重金属的毒性响应不同,对Cu最敏感,Zn和Pb次之.土壤中有效态重金属含量与番茄根伸长呈显著(p<0.05)或极显著(p<0.01)负相关,表明有效态重金属含量是影响蔬菜根伸长的重要因素.     

Health risk estimates for groundwater and soil contamination in the Slovak Republic: a convenient tool for identification and mapping of risk areas

We undertook a quantitative estimation of health risks to residents living in the Slovak Republic and exposed to contaminated groundwater (ingestion by adult population) and/or soils (ingestion by adult and child population). Potential risk areas were mapped to give a visual presentation at basic administrative units of the country (municipalities, districts, regions) for easy discussion with policy and decision-makers. The health risk estimates were calculated by US EPA methods, applying threshold values for chronic risk and non-threshold values for cancer risk. The potential health risk was evaluated for As, Ba, Cd, Cu, F, Hg, Mn, NO₃ ^?, Pb, Sb, Se and Zn for groundwater and As, B, Ba, Be, Cd, Cu, F, Hg, Mn, Mo, Ni, Pb, Sb, Se and Zn for soils. An increased health risk was identified mainly in historical mining areas highly contaminated by geogenic–anthropogenic sources (ore deposit occurrence, mining, metallurgy). Arsenic and antimony were the most significant elements in relation to health risks from groundwater and soil contamination in the Slovak Republic contributing a significant part of total chronic risk levels. Health risk estimation for soil contamination has highlighted the significance of exposure through soil ingestion in children. Increased cancer risks from groundwater and soil contamination by arsenic were noted in several municipalities and districts throughout the country in areas with significantly high arsenic levels in the environment. This approach to health risk estimations and visualization represents a fast, clear and convenient tool for delineation of risk areas at national and local levels.