湖南攸县稻米镉（Cd）富集特征及原因解析

攸县大米富镉(Cd)问题受到社会的广泛关注.通过实地调查和采样分析,应用路径分析模型(PA),多元回归分析和K-means聚类方法分析Cd在土壤-稻米系统中的富集特征,潜在风险和主要影响因子.结果显示攸县稻米Cd平均含量为0.47 mg·kg~(-1),约为国家粮食安全质量标准的2.5倍.稻米Cd富集因子(PUF)服从自然对数分布,变化范围较大.回归分析和PA分析显示土壤pH、土壤Mn和土壤Zn含量为影响PUF变化的主要环境因子,其中土壤Mn对PUF的影响主要体现在对稻米Cd的直接作用,土壤pH和土壤Zn对PUF的影响主要是通过影响土壤Cd含量而间接影响稻米Cd含量.K-means聚类分析显示土壤pH=5.6和土壤Mn含量=333 mg·kg-1可作为研究区对生产严重超标Cd米的土壤进行治理的初步调控阈值.     

基于不确定性分析的土壤-水稻系统镉污染综合风险评估

从不确定性角度评估土壤-水稻系统镉(Cd)累积风险有助于风险决策的科学性和合理性.本研究应用物种敏感性分布模型(SSD)、健康风险评价模型及Monte Carlo模拟方法分析湖南省攸县土壤-水稻系统Cd富集特征,土壤Cd累积风险和稻米Cd健康风险.结果表明攸县稻米Cd富集因子(PUF)平均水平为1.86,多数Cd超标稻米样品来自土壤酸化严重的区域;土壤Cd污染负荷系数为2.4,隶属于强污染水平;在当前土壤Cd累积条件下,10年后研究区土壤Cd含量处于中度污染水平的概率达到90.4%;健康风险评价显示研究区成人经食用大米Cd平均摄入量(以BW计)为2.9μg·(kg·d)-1,有93.9%的概率高于WHO推荐标准.稻米Cd健康风险指数(HRI)主要集中在2.1~4.7之间,健康风险水平较高.当土壤pH5.5时,HRI1的概率为95.3%,土壤pH6时,HRI1的概率降为68.1%.     

锌冶炼地块剖面土壤对镉、铅的吸附特征及机制

采用静态批实验,研究了不同初始Cd/Pb浓度、温度（288~308 K）和pH值（2~6）条件下,湖南省株洲市某关停锌冶炼厂地块垂直剖面土层杂填土（S1）、素填土（S2）、粉质黏土（S3）和全风化板岩（S4）对Cd和Pb的吸附特征.结果表明,各土层土壤对Cd和Pb的吸附平衡过程较快,准一级动力学模型更适合描述其动力学过程.土壤对Cd和Pb的吸附量随初始溶液pH值和温度的增加而增加,Freundlich方程能较好描述其等温吸附特征,且为自发进行的吸热物理化学过程.Langmuir方程拟合发现,剖面土壤对Cd和Pb的滞留能力较大,298 K下Cd吸附量为2097~4504 mg·kg^-1,Pb吸附量高达4376~10564 mg·kg^-1,Cd和Pb吸附量均呈现出全风化板岩（S4）>杂填土（S1）>粉质黏土（S3）>素填土（S2）趋势.土层土壤理化性质差异影响Cd和Pb在土壤上的吸附行为,Fe/Al含量和阳离子交换量是其主要影响因子.扫描电镜（SEM-EDS）和傅里叶变化（FTIR）结果表明,Cd和Pb与土壤中Fe和Al发生交换,土壤中羟基（—OH）、羧基（C＝O）的位点是Cd和Pb的主要吸附位点.锌冶炼活动排放的Cd和Pb进入地块后大部分滞留在土壤表层,随着土壤深度增加含量逐渐降低,研究结果可为冶炼地块土壤及地下水重金属污染防治提供科学依据.     

桑树(Morus alba L.)原位修复某尾矿区重金属污染土壤

木本植物具有根系发达、生物量大、适应性强等特点,可广泛用于重金属污染土壤修复.本文通过5年的田间修复试验,研究了桑树(Morus alba L.)对污染土壤中重金属的累积和分布特征、土壤中重金属和营养元素有效性含量的变化,来探讨桑树修复某尾矿区污染土壤中Mn、Zn和Cd等重金属的效果.研究结果表明,桑树生物量大,可用于重金属污染土壤的生态修复与景观恢复.田间种植5年后,桑树整株干重每株可达4 kg.桑树对土壤中重金属具有一定的转运和累积能力,地上部分中Cd、Zn和Mn等重金属含量明显大于根部,尤其是叶片中重金属含量明显大于枝和主干中的含量.修复5年后,桑树地上部分Zn和Mn的累积总量可达3277.7 mg·100 m~(-2)和2422.4 mg·100 m~(-2),且土壤中Mn和Zn含量分别从2192.5 mg·kg~(-1)和103.2 mg·kg~(-1)降低至1790.0 mg·kg~(-1)和85.94 mg·kg~(-1),同时土壤有效态Mn和Zn分别显著(P0.05)降低66.0%和28.6%.然而,桑树落叶中Cd、Zn和Mn含量分别可达0.36、64.5、189.2 mg·kg~(-1).因此,通过定期清除桑树落叶或刈割地上部分,可防止叶片中重金属对土壤造成二次污染,同时削减土壤中重金属含量.同时,经桑树修复5年后土壤中碱解氮、有效磷和速效钾含量均显著(P0.05)降低,需定期补充相应氮、磷和钾肥来强化桑树修复尾矿区重金属污染土壤.     

DGT和CaCl2提取下冶炼场地及周边土壤Cd固液分配特征

通过梯度扩散薄膜(DGT)和CaCl₂等提取方法,研究了典型冶炼场地及周边多种类型土壤中Cd有效态含量和固液分配特征,并构建回归预测模型. 结果表明: 场地渣土混合土壤、林地表层和深层土壤中Cd有效态含量较高,DGT提取结果分别为23.2, 1.90和2.53μg/kg,农田深层土壤、杂填土和素填土较低,分别为0.03, 0.05和0.03μg/kg. 土壤Cd固液分配系数(K_d)在杂填土、素填土、渣土混合土壤中最高,黏土、农田土壤次之,全风化土和林地土壤最低. 总体上DGT测定的K_d值高于CaCl₂测定结果,CaCl₂土液比、提取液pH值显著影响K_d值结果(P<0.05). CaCl₂提取结果能够通过线性回归有效预测DGT测定的K_d (R²=0.89~0.93).     

宁夏干旱地区工业区对农田土壤重金属累积的影响

随着我国东部沿海地区产业向中西部地区转移,曾经被冠以"净土"的西北干旱地区受到了工业排放污染的威胁.本文以宁夏某县枸杞种植地为研究对象,采用GIS技术,以工业区为中心,结合当地主导风向,沿着黄河进行带状布点采样,分析工业区的建立对农田土壤重金属Zn、Cr、Ni、Mn、Co、Cu、Cd、Pb污染的影响.结果表明,研究区农田土壤重金属累积程度较轻,只有少数样点发生人为Zn和Cd累积;工业区土壤中除了Ni元素以外,其它7种元素都有累积,其中Cd元素浓度达到污染水平的样点占总样点数三分之一.空间分布格局分析结果表明,枸杞地土壤中Cd、Zn、Cu、Mn和Pb等5种元素的分布与工业区位置有较强的相关性.从土壤重金属含量的角度来看,研究区的工业区影响还未造成枸杞地土壤重金属污染,并且由于该区域土壤的pH值普遍较高(平均pH值为8.54),因此,可以认为目前还不存在农田土壤重金属污染问题.但是工业区对农田土壤中重金属累积趋势的影响较为明显.此外,工业区对灌溉水中重金属元素的浓度也有一定影响.     

水源地土壤环境保护优先区划分方法与实例研究

本研究综合考虑水源地沿岸土壤环境质量、水体污染现状、环境脆弱性和污染源压力这4个方面,探索建立了河流型水源地土壤环境保护优先区划分的技术方法,并以广东省佛山市顺德水道作为实证案例,结合当地自然-社会-经济条件,选取土壤污染程度、沉积物污染程度、土壤特性、地下水敏感性、植被覆盖度、污染源类型、污染源分布作为评价因子,构建了水源地土壤环境保护优先区分等定级评价指标体系.将实地采样分析与遥感影像解译相结合获取数据,采用层次分析法(AHP)确定指标权重,通过加权求和与图层叠加完成空间分析与制图,编制了顺德水道土壤环境保护优先区分级图.其中,污染区、风险区、安全区的面积分别占区域总面积的6.37%、60.90%、32.73%,且污染区和风险区集中在河道两岸的乐从镇、龙江镇和勒流街道,分布于该区域的家具制造、塑料建材、纺织服装等产业的长期发展,以及水产养殖等农业活动应是主要的污染来源,并据此提出了有针对性的差异性管控措施.本研究对水源地土壤环境保护和可持续开发利用具有重要指导意义.     

北京科教园区绿地土壤中多环芳烃的残留特征与潜在风险

科教园区绿地土壤环境质量关系到在其中学习、工作和生活的学生和教职员工的身体健康.本研究对多环芳烃(PAHs)在科教园区绿地土壤中的累积特征、主要来源、潜在健康风险及其与土壤有机质(SOM)的相关关系进行了分析.共采集了北京市城区20所学校和研究机构中的绿地土壤,使用自动索氏-固相萃取-GC/MS联用技术分析了16种PAHs在其中的残留水平.结果表明16种PAHs总浓度范围为194～6 988μg.kg-1,平均值为1 637μg.kg-1.中、高环的PAHs(4～6环)占到了总PAHs浓度的85%.源解析结果显示其主要来源是科教园区内部冬季供暖和食物供应过程中所燃烧的煤.聚类分析显示NAP与其余15种PAHs组份在来源方式上存在明显的区别.除NAP以外,其余15种PAHs含量与土壤有机质之间没有相关关系,推测这15种PAHs组份主要来源于近距离源的一次沉降.北京市科教园区绿地土壤PAHs对生活在其周围的人群产生的终生致癌风险较小,但其间接影响不容忽视.     

蔬菜镉(Cd)富集因子变化特征及其影响因素

本研究以湖南省攸县为例,测定重金属镉(Cd)在585个灌溉水样品和625对土壤蔬菜样品中的含量水平,结合农业与气象调查数据,应用典型相关分析及路径分析模型研究各环境因子对于Cd在土壤-蔬菜系统累积水平的影响.结果表明研究区灌溉水、土壤、蔬菜中Cd含量差异较大.蔬菜Cd富集因子(PUF)服从自然对数分布,有10%的概率大于1.土壤pH和土壤有机质对PUF有着显著的直接效应,土壤阳离子交换量,灌溉水pH,降雨量和氮肥施肥量通过与pH及土壤有机质的相关关系间接影响PUF变化.研究区土壤pH和土壤有机质含量较低,对于Cd在土壤-蔬菜系统中的累积风险应给予一定关注.     

环境模型中敏感性分析方法评述

模型本身及其参数的不确定性使其模拟结果的可靠性备受争议,科学地认识模型的不确定性并对其进行定量的评价一直是环境模型研究的前沿,也是环境模型构建和应用过程中不可缺少的环节.通过敏感性分析,研究模型输入参数的变化对模型输出结果的影响程度,有助于了解并简化模型结构、提高参数率定效率、增进模型精度并增加模型应用的可靠性.本研究总结了敏感性分析在环境模型中的作用,并对常见的敏感性分析方法的原理、应用范围和优缺点进行了综述.最后,阐述了敏感性分析在环境模型模拟决策中应用的现状和未来研究方向.