农田土壤重金属污染状况及修复技术研究

重金属污染因具有毒性、易通过食物链在植物,动物和人体内累积,对生态环境和人体健康构成严重威胁。随着工业快速发展、农药及化肥的广泛使用,农田土壤重金属污染越来越严重,研究农田土壤重金属污染现状及修复技术对农产品安全具有重要意义。综合国内外农田土壤重金属污染状况,农田土壤重金属污染主要来源于固体废弃物堆放及处置、工业废物大气沉降、污水农灌和农用物质的不合理施用。该文综述了国内外有关农田重金属污染土壤修复技术（物理修复、化学修复、生物修复、农业生态和联合修复）的研究进展,并针对各种修复方法,阐述了其原理、修复条件、应用实例及其优缺点,重点论述了植物修复的机理和应用,提出了草本与木本联合修复可有效提高农田土壤重金属复合污染的修复效率,为农田土壤土壤重金属复合污染修复提出了新的途径。最后在对已有研究分析的基础上,提出了联合修复技术（如生物联合技术、物理化学联合技术和物理化学-生物联合技术）可以在一定程度上克服使用单一修复手段存在的缺点,可提高复合污染的修复效率、降低修复成本,未来应深入探索联合修复技术间的相互作用机理,以期为农田土壤重金属综合治理与污染修复提供科学依据。     

农田重金属污染防控思路与技术对策研究

农田土壤重金属含量是否超标或者造成污染,直接关系到农产品质量安全、人类和动物的健康。有效地防控农田土壤重金属污染,无疑是耕地土壤质量的内容,也是一个重要的评价指标。文章综述了农田土壤重金属污染的特点,分析了建立预警预测体系的重要性和当前造成预警预测体系建设滞后的原因,提出重点从科学制定规划,实施优化布局;组建骨干队伍,实施项目带动;完善顶层设计,实施集成配套;依靠科技创新,实施集成推广;完成组网建库,实施资源共享等5个运营与管理环节抓好农田重金属污染预警预测系统的构建。同时从实际应用角度,研究并提出了农田重金属污染的防控思路与主要技术对策。具体包括5个方面:一是研究并完善农业产地重金属评价方法与技术体系;二是研究并完善农业产地重金属污染的物理防控技术;三是研究并完善农业产地重金属污染的化学防控技术;四是研究并完善土壤重金属含量阈值及安全利用技术;五是研究并完善农业产地重金属污染的生物防控技术。力求为构建与完善农田土壤重金属污染预警预测体系以及有效实施防控提供参考和借鉴。     

芜湖市郊土壤污染对土壤动物群落结构的影响

研究表明，芜湖市郊农田土壤动物群落的组成与数量随污染程度的加重而减少，土壤动物密度也呈同样的变化趋势，特别是中小型土壤动物，优势类群数量发生较大消长，常见类群和稀有类群的组成逐渐减少．多样性指数H与重金属污染程度之间关系因受到季节的影响而变得复杂：冬季和初夏污染较重样地优势类群数量减少，群落均匀性指数E增加而优势度指数C减小，多样性指数H较高；而春季处于过渡阶段，某些类群(如螨类)数量爆发，C增高，H较小．土壤动物群落密度一类群指数DG随污染加重而减小．受到重金属污染的农田土壤动物的表聚性减弱，甚至出现逆分布现象．图1表4参15     

浙江省典型农田土壤重金属污染及生态风险评价

浙江是中国经济社会发展最快的省份之一,人类活动对土壤环境扰动强烈。为系统了解浙江省典型农田土壤重金属的污染水平、空间分布特征及生态风险,采集并分析了67个代表性农田土壤表层样品中的8种重金属元素(As、Cd、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb和Zn),采用主成分分析法进行来源解析,采用污染负荷指数(PLI)、潜在生态风险指数(RI)和生态风险预警指数(IER)对农田土壤重金属污染与环境风险进行评价。结果表明,浙江省典型农田土壤环境重金属为轻度污染状态,研究区域农田土壤中的Cr、Ni和As处于轻微污染水平;Pb、Hg、Cu和Zn处于轻度污染水平;Cd处于重度污染水平,应作为优先控制元素。研究区域农田土壤Cr、Cu、Zn和Ni的来源主要受自然因素控制,Cd和Hg主要来源于工农业生产等人为活动,Pb主要来源于交通源。浙江省的金华市义乌、绍兴市诸暨、绍兴市嵊州、丽水市缙云县岩沿村应作为浙江省典型农田土壤的优先控制区域。浙江省典型农田土壤重金属环境存在轻微生态风险。     

我国南方某些铜矿附近水稻土铜污染的调查研究

我国南方某些铜矿山在生产建设和发展过程中产生了一些含铜废弃物,它们直接或间接地进入附近农田和河流。作者调查了被铜污染的农田,发现受污染的土壤,其表层土壤含铜量高于底层;土壤pH值与土壤含铜量呈显著负相关,土壤游离氧化铁和有效性铜量与土壤含铜量呈显著正相关,而水稻产量与土壤含铜量呈负相关性。     

污灌区重金属和多环芳烃复合污染及其对农田土壤微生物数量的影响

污水灌溉作为一种污水再利用的方式已得到广泛的应用,但该方式产生的污染不仅危害植物生长,而且可对土壤微生物生长和代谢产生明显不良影响。为了解污水灌溉对农田产生的复合污染及其对微生物数量的影响,以太原市小店污灌区农田土壤为研究对象,采用R语言程序系统研究了土壤中重金属和多环芳烃的污染水平及分布特征,并对不同复合污染程度下农田土壤中微生物数量的分布进行了分析。研究表明,小店污灌区污染因子对土壤质量的影响大于肥力因子,土壤污染程度的评价处于首要地位。用综合污染指数对农田土壤重金属污染进行评价,结果显示,污灌区中部分土壤重金属污染等级为轻度污染或警戒等级;以土壤环境质量(GB15618—2008)国家二级标准值作为评价标准,对多环芳烃污染进行对比分析,结果表明,约有34%的点位超准。不同复合污染程度下,污染土壤中细菌、真菌的数量与对照相比均呈显著下降趋势,且随着重金属和PAHs含量的增加,细菌、真菌数量逐渐减少,而放线菌数量随污染程度的增加在4月和7月与对照相比呈下降趋势,在10月份高于对照;此外,微生物总数随时间延长呈现先上升后下降的变化趋势,7月份达最大值。因此,在一定程度上,微生物数量变化可反映污灌区土壤重金属和多环芳烃复合污染胁迫下的土壤质量变化。     

新疆焉耆盆地农田土壤重金属污染及健康风险评价

为研究新疆焉耆盆地绿洲农田土壤重金属的污染及潜在健康风险,选取194个样点采集土壤样品,测定As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn共7种重金属元素含量。利用地质累积指数(I_(geo))评价农田土壤污染水平,采用US EPA健康风险评价模型,对农田土壤重金属污染的潜在健康风险进行评估。结果表明,研究区农田土壤7种重金属平均含量均未超出《食用农产品产地环境质量评价标准》中的限值,但Cd、Cr、Ni、Pb和Zn含量平均值分别超出新疆灌耕土背景值的1.67、1.41、1.30、3.01和6.78倍。农田土壤中Zn呈现轻度污染,Cd与Pb呈现轻微污染,As、Cr、Cu与Ni呈现无污染态势。健康风险评估结果表明,经手-口摄入是研究区农田土壤重金属日均暴露量及健康风险主要途径。农田土壤7种重金属通过3种暴露途径的非致癌风险商(HQ)与非致癌风险指数(HI),单项致癌风险指数(CR)与总致癌风险指数(TCR)均小于安全阈值,属于可接受风险水平。研究区农田土壤重金属对儿童的非致癌风险低于成人,致癌风险高于成人。研究区农田土壤中As与Pb是最主要的非致癌风险因子,As是最主要的致癌风险因子,研究区农田土壤中As对人体的健康风险应当引起重视。     

天津市郊农田土壤重金属积累特征及评价

以天津市郊农田土壤为研究对象,采集东丽、西青、津南和北辰4区水浇地、旱地和园地3种土地利用类型的327个土壤表层(0～20 cm)样品,分析测定土壤中As、Pb、Cd、Cr和Ni 5种重金属含量。结果表明,天津市郊农田土壤重金属As、Pb、Cd、Cr和Ni平均含量依次为10.01、33.71、0.32、56.95和33.50 mg·kg~(-1),除Cr含量外其他重金属元素含量均高于天津市土壤环境背景值,呈现一定的积累特征。以GB 15618—2018《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)》为评价标准,As、Pb、Cd、Cr和Ni 5种重金属元素中仅Pb、Cd和As超标,超标率分别为3.06%、14.07%和0.31%,表明天津市郊一些农田土壤存在Cd污染,个别农田土壤存在Pb和As污染,其余重金属元素对农田土壤造成污染的风险很低。采用单因子污染指数法和内梅罗综合污染指数法对农田土壤重金属污染程度进行评价,结果表明,天津市郊土壤Cd污染处于警戒限水平,按区域划分,Cd在东丽区存在一定污染,按不同土地利用类型划分,Cd在园地存在一定污染,其余重金属元素均处于安全水平。总体而言,天津市郊农田土壤除了存在一定程度的Cd污染外,其他各重金属污染风险较低。     

微小铅锌矿区土壤和植物重金属污染特征及风险评价

对华东某微小型铅锌矿点周边农田土壤和植物进行采样调查,结合不同土壤剖面土壤样品,分析、评价其土壤和植物中重金属的污染特征,并探讨蔬菜中重金属对当地居民的潜在健康风险.结果表明,矿点周边土壤受到不同程度的重金属污染,单因子污染指数法评价结果显示镉的污染程度最严重,所采集的11个土壤样品中有1个样点属中度污染,其余均属重度污染.对污染程度最低的剖面土壤进行分析后发现,研究区内较高的土壤重金属含量主要与采矿活动有关,同时也受到土壤母质的影响.研究区内农作物均受到不同程度的镉和铅污染,长期食用当地生产的蔬菜可引起潜在的人体健康风险,种植桑树(Morus alba)是当地污染农田的合理利用模式之一.     

天津市区域土壤Cd污染及其对农产品影响

研究了天津市土壤Cd元素区域分布特征,依据本次土壤调查背景参数特征和国家环境质量标准对农田土壤Cd污染进行了分级评价,天津市农田土壤存在不同级别的Cd污染。其中中-重度污染区面积约116km2,占调查面积的1.07%,主要集中在东丽区大毕庄、荒草坨,津南区双港,西青区邓店、楼家院等。在不同污染程度区农产品的调查结果表明,Cd在中-重度污染地区蔬菜中有富集和超标现象,应加强污染区土壤监测和治理工作。     

污灌区农田土壤多环芳烃污染及风险评价

污灌区农田土壤可能受到多环芳烃(PAHs)的严重污染.本文以山西省黎城污灌区为研究对象,对其中农田土壤中16种优控PAHs的含量水平、组成特征以及风险进行分析和评价.结果表明,该污灌区农田土壤中PAHs总含量范围为16.03—1320.95 ng·g~(-1),平均值为226.74 ng·g~(-1).土壤中PAHs以4—6环的PAHs为主,占总量的61%.风险评价结果显示该区域有40%的样品受到污染,其中重度、中度和轻微污染所占比例分别为2.9%、2.9%和34.3%.健康风险评价结果显示,该区域已具有潜在的致癌风险.从污染评价结果以及与山西省内其它区域农田土壤多环芳烃含量比较来看,研究区土壤已经受到PAHs不同程度的污染.在未来环境管理和控制过程中应采取有效措施,以保护人体健康和生态环境安全.     

我国设施农田土壤重金属污染评价与空间分布特征

收集了1997年以来我国设施农田土壤重金属研究文献的数据并对其进行统计分析,评价我国设施农田土壤重金属污染现状及空间分布。结果表明我国设施农田土壤重金属含量呈现一定的空间分布规律,南部地区土壤Cd、Pb和Hg含量最高,北部地区土壤As、Cu、Zn和Cr含量最高,西北部地区土壤Ni含量最高。与HJ/T 333—2006《温室蔬菜产地环境质量评价标准》相比,设施农田土壤Cd含量超标最严重,其在南部、北部和西北部地区的超标率分别为41. 7%、54. 5%和11. 1%;其次是Pb,在3大区域的超标率分别为33. 3%、18. 2%和0。地累积指数评价结果显示我国设施农田土壤Cd污染最严重,其次为Hg污染。另外,随种植年限的延长,设施农田土壤重金属累积明显,且土壤重金属的累积量随土层加深呈下降趋势。就重金属的来源而言,我国设施农田土壤重金属来源以肥料,尤其是畜禽粪便有机肥为主。     

钼矿区选矿场周边农田土壤重金属污染状况分析与评价

以葫芦岛市钼矿区为例,分析钼矿区选矿场周边农田土壤重金属污染状况并对其污染现况进行评价.选择选矿场周边受污染农田土壤样本20个,采用HNO3-HF-HClO4混酸对土壤样品进行处理,运用等离子体发射光谱仪(ICP-AES)测定土壤样品中Mo、Pb、As、Hg、Cr、Cd、Zn、Cu、Ni的全量并进行评价.结果表明:钼矿区选矿厂周边农田土壤重金属Nemerow综合指数8.46,综合评价结果为该区土壤已受严重污染;主要污染物为Cd、Cr、Hg、Zn,并伴有Ni、Cu污染;选矿厂周边农田土壤重金属元素全量中化学形态分布为:残余态＞有机结合态＞氧化结合态＞酸可提取态;农田酸可提取态、氧化结合态、有机结合态三种形态的重金属可能来源于不同外援污染;重金属Hg的有效态比例较大,可能会影响农作物的正常生长;钼矿区选矿区周边农田土壤重金属污染除来源于污染地下水的浇灌,还来源于大气降尘、汽车尾气以及矿物运输过程中矿石的遗落.     

太原市污灌区农田土壤中多环芳烃污染特征及生态风险评价

通过对污灌区农田土壤多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons,PAHs)的分布特征、污染程度及来源进行解析,深入了解污水灌溉引发的土壤污染问题,实现污水灌溉农田土壤的污染预警和科学合理利用.在太原污灌农田共采集110个土壤样品,使用气相色谱-质谱仪(Gas Chromatography...     

重庆某废弃电镀工业园农田土壤重金属污染调查与生态风险评价

以重庆市某废弃电镀工业园周边农田土壤(0—20 cm)为研究对象,分析了土壤中Cr、Ni、Cu、Zn及Cd含量,评估了农田土壤重金属污染程度以及潜在生态风险.结果表明,废弃电镀工业园周边农田土壤均受到了不同程度的重金属污染,其中Cr、Ni、Cu、Zn、Cd的含量平均值分别为重庆土壤环境背景值的6.77、2.02、4.05、4.29、3.14倍,土壤总体表现为以Cr、Zn为主的多种重金属富集.单因子污染指数评价显示,该区域农田土壤5种重金属的污染程度依次为CrZnCuCdNi;综合污染指数评价和综合潜在生态风险评价表明,该区域整体呈现重度污染,轻度潜在生态风险水平.     

土壤重金属污染对丛枝菌根真菌产孢量的影响

以沈阳附近重金属矿区自然和农田土壤为研究对象，对土壤重金属含量、植物类型、AMF种群及孢子密度进行了调查，并对污染的农田、荒地土壤进行了比较．结果表明：调查污染区土壤中球囊霉属为优势类群，无梗囊霉属为少见类群，盾巨孢囊霉属为偶见类群，无梗囊霉属和盾巨孢囊霉属对重金属污染特别是铜污染较为敏感；丛枝菌根真菌重金属污染土壤中分布广泛．在综合污染指数达到28．03的严重污染土壤中仍能生存，其孢子密度在不同污染程度的土壤中变异很大，轻、中度污染土壤中较高，随重金属污染程度的增加而锐减；矿区重金属污染土壤中土壤污染程度、土壤pH值、土壤利用情况及宿主植物都影响AMF产孢．图4表4参32     

锰污染土壤修复研究现状与展望

锰是生物体的必需微量元素,但是过量的锰会对生物体的生命代谢活动造成极大损害。土壤的锰污染被认为是酸性土壤的第二限制因素,因此,如何对锰污染土壤进行修复已成为当前农业生产发展亟需解决的重要问题。文章概括性地介绍了土壤锰污染对动植物和人体的潜在危害,同时简要回顾了国内外在锰污染土壤修复方面的研究动态,重点阐述了锰污染土壤的植物修复和微生物修复研究进展,简单介绍了土壤锰污染的其他修复技术,并在此基础上提出了土壤锰污染修复今后的发展趋势。随着公众环保意识的增强,生物修复由于绿色环保而具有很大的应用前景。但是,目前已发现的锰超富集植物及抗锰微生物资源极为缺乏,土壤动物在锰污染土壤修复中的应用也并不多见,基于此,作者认为未来应加大对锰超富集植物和抗锰微生物资源的开发力度,利用超富集植物、土壤微生物、土壤动物进行联合修复,并结合适当的土壤耕作管理措施等构建锰污染土壤的多维修复体系,实现锰污染土壤的绿色修复,以期为锰污染土壤修复提供参考依据,为食物质量安全提供保障。     

矿粮复合区土壤-作物系统重金属污染风险性评价

为分析矿区污染农田农作物生产的生态安全性,以焦作市中马村矿区的典型农田为例,对矿区农田土壤及植物中Zn、Cr、Cd、Cu和Pb等重金属的质量分数进行了测定,并对重金属污染风险进行了评价。结果表明,根据重金属的单项污染指数,在矿井水污灌农田（F1样地）土壤中Zn和Cd的质量分数达到中度污染水平,Cr的质量分数达到轻微污染水平,Cu和Pb元素质量分数未达到污染水平。在煤矸石污染农田（F2样地）土壤中Zn、Cr和Cd的质量分数达到轻度污染水平,Cu和Pb元素质量分数未达到污染水平。在矿区公路侧农田（F3样地）土壤中各元素质量分数均未达到污染水平。采用潜在生态风险指数法对土壤重金属污染的生态风险进行评价,F1和F2样地综合生态风险指数分别为239．60和178．42,达到中等水平,F3样地土壤达到轻微生态风险水平。采用单项污染指数和综合污染指数法对小麦（Triticumaestivum）籽粒中重金属风险进行评价,在F1和F2样地中,小麦籽粒中Cu质量分数均未达到污染水平,Pb、Cd和Cr质量分数均达到重度污染水平。Zn质量分数在Fl样地中达到轻度污染水平,在F2样地中达到中度污染水平。在F3样地中,小麦籽粒中Cd和Cu质量分数未达到污染水平,Zn质量分数达到轻度污染水平,Pb、Cr质量分数达到重度污染水平。从综合污染指数评价来看,F1、F2和F33个样地小麦籽粒中重金属污染综合指数均达到重度污染水平。评价结果对科学治理矿区污染土壤,确保矿区农田生态安全、粮食生产安全具有重要意义。     

农田土壤温室气体产生机制及影响因素研究进展

农田土壤通过微生物呼吸、植物根系呼吸和土壤动物呼吸,释放大量温室气体,成为大气中主要温室气体(CO2、CH4和N2O)的重要来源.文章在阐述土壤温室气体产生机制的基础上,着重从土壤生物、土壤理化性质(主要包括温湿度、有机质、pH、Eh、土壤质地等)、水肥管理及耕作措施等角度对农田土壤温室气体释放的影响进行了综述,对土壤温室气体的减排措施进行了总结,并就今后农田土壤温室气体的研究重点和方向进行了展望.     

长白山地不同地貌类型农田生态系统土壤动物群落特征及季节动态

土壤动物对改善农田生态系统土壤生态环境、修复退化的生态功能起着不可替代的作用.分别于2015年的春季、夏季和秋季对长白山地玄武岩台地、花岗岩低山区、花岗岩丘陵区玉米田的土壤动物进行研究.其中大型土壤动物的获取采用手捡法,中小型土壤动物采用Tullgren分离.结果表明:3次取样共获取土壤动物2 956只,计42类,隶属于3门7纲16目,甲螨亚目和等节跳虫科是各地貌类型共有的优势类群.各地貌类型土壤动物个体密度和类群数均为花岗岩低山区最低;玄武岩台地土壤动物个体密度夏季最高,花岗岩低山区和花岗岩丘陵区秋季最高.垂直分布上3个地貌类型土壤动物个体密度均具有表聚性,但花岗岩丘陵区表聚性不明显.土壤动物多样性表现为花岗岩丘陵区最高,花岗岩低山区最低;春季、夏季花岗岩丘陵区土壤动物多样性最高,秋季各地貌类型土壤动物多样性差异并不显著.本研究表明长白山地不同地貌类型农田生态系统土壤动物群落特征及季节动态存在显著差异.