南京市大气沉降中重金属特征及对土壤环境的影响

为明确城市大气重金属沉降对土壤环境的影响,在对南京市6个典型城市功能区连续4a大气(干、湿)沉降中重金属(Cu、Zn、Pb、Cr、Ni)含量、通量、时空变异等方面研究的基础上,结合不同功能区表土重金属含量与土壤剖面206Pb/207Pb特征,分析其在城市土壤的累积特征.研究显示,Cu、Zn和Pb在大气沉降中强烈富集,其中又以Cu和Pb为潜在生态危害的关键元素.大气沉降导致除在相对未受城市人为活动影响的风景区外各功能区表土重金属均有明显富集,这种富集受大气沉降重金属含量和沉降量的共同影响.土壤累积模式预测钢铁工业区表土受大气重金属沉降影响的长期累积增量最大,以Zn和Pb最明显.钢铁工业区土壤剖面Pb含量和同位素特征显示表层20cm土体受大气沉降影响明显,206Pb/207Pb二元模型与预测模式对定量大气Pb沉降的土壤影响结果较一致,表明土壤中某些重金属的累积与大气沉降密切相关.     

路旁土壤公路源重金属含量空间分布数值模型的探讨

公路源重金属产生后,赋存于大气颗粒物中,随颗粒物在大气中迁移沉降,最终沉降于路旁土壤中.本研究通过对公路源重金属迁移机理的分析,以高斯污染物扩散模型为基础,构建公路源重金属在路旁土壤中空间分布的数值模型,并用G310国道杏花营断面路旁土壤重金属(Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn)含量空间分布实测数据对模型预测能力进行验证.结果表明:土壤Cr和Cu含量呈指数分布,土壤Cd、Ni、Pb和Zn含量呈偏态分布,指数分布实质上是偏态分布的峰值十分接近路基的一种特例.研究表明,本文构造的数值模型可以较好地拟合上述两种路旁土壤重金属空间分布形式,模拟情景数n的取值越大,模拟结果越准确.     

基于高密度采样的土壤重金属分布特征及迁移速率

重金属在土壤剖面中的垂直分布特征是土壤自身理化性质和外界条件影响下重金属迁移和积累的综合反映,也是了解土壤重金属污染程度和修复治理的基础.传统的用于农业土壤研究的层次采样技术和方法,只能粗略了解重金属在土壤层次中的分布状况,不足以确定污染物的垂直迁移距离和速度.本研究通过对钢铁厂周边3种不同利用类型土壤进行垂直方向的高密度采样分析,即在0～40cm深度内以2cm间隔,在40～80cm以5cm间隔,80cm以下以10cm间隔采样,对重金属元素Cu、Zn、Pb、Cr、Cd的剖面垂直分布进行了研究.结果表明,在几乎未受人为干扰的林地土壤中,可见重金属在土壤表层明显富集,证实其来源是大气沉降,其中Zn、Pb向下迁移的距离很小,Cu、Cd迁移稍快,Cr向下淋溶迁移的深度没有明显的界限;在受人为影响的旱地和水稻田中,重金属在耕层土壤中被人为扰动混合,但在耕层界面以下仍然有明显的向下迁移.研究表明,垂直方向高密度采样可以比较精确地理解重金属在土壤中的分布模式,通过重金属元素含量与稳定元素Ti含量的比值及其变化,还可以估计在特定时间内污染物的迁移距离和迁移速度,各种重金属具有不同的迁移能力,其相对顺序为Cd>Cu>Zn>Pb.     

淮河流域典型癌病高发区土壤和地下水重金属积累及健康风险

分别采集淮河沿岸某癌病高发区土壤和地下水样品,分析和探讨了土壤和地下水重金属的含量、分布和季节变化,以及土壤和地下水重金属积累的生态与健康风险.结果表明,除Zn外,土壤和地下水重金属含量旱季均高于雨季,癌病高发村庄高于其他村庄,河流污染是沿岸土壤和地下水重金属积累的主要原因.除土壤Cd达到中度潜在生态风险外,土壤中其余重金属的潜在生态风险总体为轻微级.癌病高发村庄居民饮水中重金属致癌和非致癌健康风险明显高于其他村庄居民,均为其他村庄居民的2倍以上,其中,重金属非致癌健康风险达到93.09×10-10a-1,接近国际健康组织推荐的最大可忽略风险,重金属致癌健康风险达到27.82×10-5a-1,分别为ICRP和US EPA推荐的最大可接受风险的5倍和2倍以上.各种重金属中,Pb和Cr是主要的非致癌健康风险因子,Cr是主要的致癌健康风险因子.癌病高发村庄土壤和地下水重金属积累明显,存在较高的饮水重金属暴露健康风险.     

南京市不同功能区大气降尘的沉降通量及污染特征

选择南京市的钢铁工业区、工业与居民混合区、交通干道、居民生活区、风景区、城市郊区6种典型城市功能区,按月定期收集降尘,计算沉降通量.应用ICP-AES分析降尘中元素的含量,比较其化学组成和污染物特征.结果表明,研究期间南京市降尘沉降通量为3.39～65.95g/(m²·月),工业区降尘通量显著高于其他区域,说明其局部来源的贡献超过了区域背景;不同功能区降尘中地壳元素绝对含量均较高,为主要的成分,而一些污染元素(Cu、Zn、Pb、Ni、As)的含量在工业混合区和钢铁工业区则相对较高.降尘中Ca、Cu、Zn、Pb的富集系数均>10.北方远程来源的降尘对南京地区的影响很大,特别是对该地区的土壤“复钙”作用有很大的影响.     

沙颍河流域典型癌病高发区水体硝态氮污染及健康风险

分别在雨季和旱季对癌病高发区地表水和地下水进行采样分析,探讨该区域地表水和地下水NO~-_3-N和NO~-_2-N污染状况、季节变化和空间分布特点,以及相应的健康风险.结果表明,雨季地表水和地下水NO~-_3-N含量明显高于旱季.受污染沙颍河水的影响,沿岸癌病高发村庄饮水井雨季NO~-_3-N污染严重,平均含量达到38.32 mg·L~(-1),超标近3倍,而旱季则存在NO~-_2-N污染,平均含量达到0.69 mg·L~(-1).研究区癌病高发村庄居民存在饮水NO~-_3-N暴露的健康风险,其年平均健康总风险达到1.02×10~(-8) a~(-1),为其他村庄居民的6倍以上,饮水NO~-_3-N污染是癌病高发村庄居民的健康危害因素.     

铅锌冶炼厂周边农田土壤重金属污染空间分布特征及风险评估

以焦作某铅锌冶炼厂为例,采用网格布点法在冶炼厂周围64 km2范围内采集表层农田土壤样品135个.在实验室测定了土壤重金属(Cu、Zn、Pb、Cr、Cd、Ni、V、Co)含量,利用Arcgis 10.1进行克里格插值分析研究区域农田土壤中重金属的空间分布特征,并利用富集因子法、潜在生态风险以及健康风险模型对研究区域农田土壤中重金属污染状况及潜在风险进行评价.结果表明,研究区域农田土壤中Cd、Pb、Cr、Zn的平均值均高于河南省A层土壤元素背景值,Cd的平均值为国家土壤环境质量二级标准的2.8倍;研究区域内总体污染分布呈西高东低,中部冶炼厂附近为Pb、Cd重度污染区,在3 km范围内距离工厂越近污染越严重.在研究区域内,Cd为重度污染,部分样点Pb、Cu、Zn污染较严重,Cr、Co为轻度污染,Ni和V几乎不受工厂影响.风险评估结果显示,研究区域内Cd存在严重的潜在生态风险和健康风险,Pb、Cu存在较严重潜在生态风险,Cr存在较严重的致癌风险.