关于“十四五”土壤、地下水与农业农村生态环境保护的思考

净土保卫战和农业农村污染治理攻坚战是污染防治攻坚战的重要组成部分。本文对"十四五"及今后一个时期土壤、地下水和农业农村生态环境保护总体形势进行了分析,研究提出"十四五"目标指标、重点任务和政策措施的建议,提出坚持问题导向、目标导向,坚持分类施策、精准治污,以解决人民群众关心的突出环境问题为重点,实施一批源头预防、风险管控、治理修复重大工程,推进土壤、地下水和农业农村生态保护治理体系与治理能力现代化,为美丽中国建设提供坚实保障。     

焦化场地典型多环芳烃类污染物精细化风险评估

为准确评估多环芳烃(PAHs)污染土壤对人体的健康风险,解决目前基于总量风险评估导致土壤PAHs修复目标值过严的问题,采用德国标准研究院颁布的生物可给性测试方式研究了石家庄某焦化厂土壤中苯并[b]荧蒽(BBF)、苯并[k]荧蒽(BKF)、苯并[a]芘(BAP)、茚并[1,2,3-cd]芘(IPY)和二苯并[a,h]蒽(DBA)共5种PAHs的生物可给性,并基于考虑和不考虑生物可给性计算了场地PAHs经口摄入途径下的人体健康致癌风险及修复目标值.结果表明,(1)调查研究区域BBF、BAP、IPY和DBA浓度超出《土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB36600—2018)规定的第一类用地筛选值;(2)土壤中PAHs的生物可给性范围为14.71% ～56.42% ;(3)在考虑生物可给性后,4种超标PAHs的健康风险均有所降低,其中BBF的风险值已低于国家导则规定的人体可接受水平;(4)引入生物可给性后BAP、IPY和DBA的修复目标值(95% UCL)为2.83、34.63和1.95 mg·kg-1 ,分别提高了2.6倍、3.4倍和1.5倍.对焦化场地典型污染物PAHs进行精细化健康风险评估,可以在一定程度上克服现有技术导则计算土壤PAHs修复目标值过于严格的问题.     

基于野外原位抽注试验和同位素技术的含水层反硝化速率研究

反硝化作用是地下水硝酸盐污染去除最重要的过程.由于水文地质条件和水文地球化学环境的复杂性和不确定性,精准测定含水层反硝化速率是反硝化过程的研究难点.选取潮白河冲洪积扇中部中国环境科学研究院地下水创新野外基地作为研究区,基于野外原位试验和15N同位素示踪法提出一种含水层反硝化速率的测定方法.该方法综合体现了研究区实际水文地质条件和水文地球化学环境对反硝化作用的影响,并充分考虑了硝酸盐在含水层中稀释弥散作用对计算结果的影响.结果表明:①潮白河冲洪积扇中部某地地下26~28 m处于还原环境,含水介质以粉细砂为主,ρ（NO₃-N）平均值为2.77 mg/L.②地下26~28 m反硝化速率在349.52~562.99 μg/（kg·d）（以N计,下同）之间,平均值为450.31 μg/（kg·d）.通过与研究区含水介质、采样深度和硝酸盐背景值相似的国内外案例对比研究,初步评估结果处于合理区间.③测试结果具有一定不确定性,主要来自忽略中间产物NO₂-和NO的计算方法、扰动采样方法、N₂O的操作规范程度及采样频率等方面.研究方法为测定含水层硝酸盐速率研究提供了新的思路,研究结果可为地下水中硝酸盐转化过程机理研究、地下水硝酸盐污染修复及风险管控提供关键的理论支撑数据.      

氯代烃污染场地原位热脱附降温阶段土壤气相污染富集与分布特征

原位热脱附是近年来我国兴起和大规模应用的修复技术,为明确修复中不同介质污染物浓度水平,解决原位热脱附修复后全面效果评估问题,以某氯代烃污染场地原位热脱附修复工程为案例,采集修复加热周期结束进入降温阶段时土壤和土壤气体剖面样品进行检测分析,识别修复后期土壤和土壤气中目标污染物的浓度水平、空间分布特征以及影响因素,并提出对于原位热解吸修复后土壤修复效果评估和二次污染防控建议. 结果表明:①案例场地土壤中氯代挥发性有机污染物仅1%痕量检出,所有样品均达到修复目标值. ②土壤气中污染物有不同浓度检出,其中三氯乙烯最大浓度为2 310 μg/m3,有潜在健康风险. ③低渗透层对气相污染物迁移具有阻滞作用,地表的水泥层下积聚了不同浓度的污染物. ④三氯乙烯、四氯乙烯和顺式-1,2-二氯乙烯的沸点低,土壤有机碳分配系数(K_OC)低,垂向迁移效率高,它们在土壤气中的浓度最大值均出现在顶层;六氯丁二烯相对沸点高,K_OC高,其浓度最大值出现在深层粉质黏土低渗透地层处. 研究显示,原位热脱附技术对于土壤中高浓度氯代烃污染具有较好的去除效果,但是研究时段内土壤达到修复标准后土壤气中污染物仍有不同程度检出. 因此,建议原位热脱附修复后,应同时对土壤和土壤气两种介质进行采样评估,同时加强原位热脱附区域低渗透层识别,优化气相抽提方案.      

改良剂调控下水稻镉累积和土壤溶解性有机质光谱特征的响应

研究土壤中溶解性有机质(DOM)的化学组成和特征差异对理解改良剂对Cd的稳定机制具有重要意义.土壤改良剂被广泛应用于受污染农田以缓解重金属在农作物中的累积,但改良剂调控下土壤DOM的光谱特征却鲜见报道.采集南方典型Cd污染水稻土为研究对象,通过投加三大类改良剂(有机类、无机类和石灰类,共11种)进行水稻种植盆栽试验,研究了不同改良剂对土壤DOM的影响.利用紫外-可见光谱、三维荧光光谱和平行因子分析法(PARAFAC)对比分析了不同改良剂调控下根际土壤DOM的光谱特征.结果表明,石灰类改良剂提高土壤pH,促进土壤固相中有机质的溶解,从而显著提高了土壤DOM的质量分数.与对照相比,有机类改良剂提高了土壤DOM的相对分子量和新生自生源贡献率,无机类改良剂提高了土壤DOM的芳香性和疏水性组分,石灰类改良剂提高了土壤DOM的显色组分和腐殖化程度.通过PARAFAC分析和OpenFluor数据库验证,解析出了4个荧光组分C1(255/465)、 C2(325/400)、 C3(275/390)和C4(240/460),均为类腐殖质.两种光谱相互印证,表明土壤DOM来源以陆源输入的类腐殖质为主.相关...     

基于参数优化和蒙特卡罗模拟的砷污染地块健康风险评估

风险评估是污染地块风险管理的关键环节.而在具体As污染地块管理实践中,基于污染物总量和默认参数的方法难以获得符合实际的健康风险,进而不能达到后期修复治理等管控要求,目前越来越多的研究通过考虑生物有效性、修正参数、结合概率模型等方法开展风险评估.以某大型As污染地块为典型案例,布设432个采样点并采集不同深度土壤样品,分析As污染程度及分布特征,通过文献调研和Monte Carlo模拟修正模型参数,并在此基础上开展概率风险评估,比较探讨传统方法与概率方法对健康风险评估结果的影响.结果表明,研究区域表层土壤ω（As）范围为2.70~97.0 mg·kg^-1,空间变异系数为0.61,空间连续性较弱.传统风险评估方法所得致癌风险和危害指数分别为2.12E-4和8.36,高估了实际风险水平,结合模型参数修正和概率风险评估发现,成人和儿童的非致癌风险处于可接受水平,致癌风险相较传统方法降低近1个数量级.考虑As相对生物有效性（RBA）后,总致癌风险的95%分位值为1.24E-5,相较未修正对应的风险值1.95E-5,降幅可达36.41%.研究区域土壤As对成人和儿童的致癌风险超过可接受风险水平1E-6,其中经口摄入土壤是主要暴露途径.此外,敏感性分析结果显示,As含量、每日土壤摄入量和儿童暴露期对健康风险影响相对较大.研究结果可为砷污染地块精准风险评估提供方法理论依据,并为地块的精细化风险管控提供思路.     

河流生态流量保障程度遥感监管技术方法研究

以桑干河石匣里控制断面为研究对象,构建了基于遥感技术的生态流量保障程度监管技术方法体系,并对河流生态流量保障程度进行了评估.结果表明：基于河流断面面积和水位数据,计算得到桑干河石匣里控制断面生态水面宽为枯水期6.52 m,丰水期11.50 m;基于高分辨率遥感影像（2015—2019年）提取石匣里控制断面水面宽的变化范围为3.6～45.0 m,且精度误差在1个像元左右;石匣里控制断面生态流量满足程度除2018年为75%以外,2015—2019年生态流量满足程度均为100%,可以初步判定桑干河中游石匣里控制站的生态流量可以得到保障.     

基于ETD模型的化工园区地下水中优控污染物筛选方法研究北大核心CSCD

化工园区地下水环境调查评估是“十四五”期间地下水生态环境保护的重点任务之一,而科学筛选地下水中优控污染物是调查评估工作的重点和难点。目前针对地下水中优控污染物筛选方法的研究相对较少,尤其是针对地下水监测数据缺失或薄弱的情况。以西南地区某化工园区为研究区,基于“源-路径-受体”的思路,构建了综合考虑污染源强(E)、污染物毒性(T)、污染物进入地下水难易程度(D)的综合评价模型(ETD模型),并通过K-means聚类分析获得高、中、低三个级别地下水中优控污染物清单。结果表明：该化工园区地下水中有高级别优控污染物12种、中级别优控污染物20种、低级别优控污染物22种,其中高级别优控污染物包括卤代脂肪烃7种、醇类1种、单环芳香族化合物2种、有机磷农药1种和其他有机物1种;筛选出的高级别优控污染物与国内外相关研究和标准的清单具有较高的一致性,同时也与该化工园区地下水样品中有机污染物的实际检测结果有较好的一致性,且能反映该化工园区企业的“三废”特征。该研究方法为化工园区地下水中优控有机污染物的筛选提供了新的思路,研究结果可为化工园区地下水调查和污染风险管控措施的制定提供理论支撑。     

衡山冻雨金属元素污染特征和来源解析

冻雨是冬春季节常见的灾害性天气,在我国主要分布在南方山区。冻雨在到达地表前以过冷水形式存在,是一种特殊的降水类型,其化学特性鲜见报道。2015年12月—2016年3月在南岳衡山气象站（海拔1265.9 m）收集了38个冻雨样品,使用电感耦合等离子体质谱分析了其中25种金属元素的浓度,并运用正定矩阵因子法受体模型解析了其来源。结果表明：冻雨中25种金属元素的浓度变化范围达7个数量级（2×10⁻⁴—4×10³ μg·L⁻¹）,且大部分元素的浓度随着冻雨温度和pH的降低而增加。26%的冻雨样本受东北气团的影响,地壳元素浓度较高;而来自西南气团的冻雨样本占38%,重金属污染较重;南部气团（36%）携带的元素浓度相对较低。与国内外其他高山站点观测结果相比,衡山冻雨中金属元素的浓度水平整体上高于雨水但低于云水。通过富集因子分析发现,冻雨中Sb、Se、Cd、As、Zn和Pb等重金属明显受到人为源的影响,呈严重富集特征。源解析结果表明燃煤对冻雨化学成分的贡献最大（占31%）,二次源、扬尘、工业排放和生物质燃烧的贡献分别为30%、18%、15%和6%。本研究提供了第一手的冻雨化学观测数据,研究结果不仅有助于理解冻雨的形成过程,也为其生态环境风险评估提供了科学依据。     

基于旱地土壤环境风险的农药毒死蜱的施用限值研究

通过开展田间试验,研究毒死蜱在玉米、小麦和大豆3种作物田土壤中的降解及环境风险,基于毒死蜱及其降解产物TCP的残留特征和环境风险,计算毒死蜱施用限值.研究表明玉米田土壤中的毒死蜱残留量大于大豆田和小麦田;毒死蜱在农田土壤中的降解速率随着施用浓度的增加而提高.小麦、大豆、玉米3种作物种植土壤中毒死蜱及TCP的短期和长期生态风险均有差异.玉米、大豆和小麦3种作物农田中,当超过推荐剂量施用毒死蜱,毒死蜱及TCP均具有较高短期风险和长期生态风险,相对于毒死蜱,TCP对土壤的生态风险更高.基于旱地土壤的毒死蜱及TCP的环境风险,通过模型计算农药毒死蜱在大豆田中的施用限值为0.4412 kg·hm^-2,在小麦田中的施用限值为0.5034 kg·hm^-2,在玉米田中的施用限值为0.5487 kg·hm^-2.