瓦埠湖流域庄墓镇农田土壤氮磷分布及流失风险评估

为揭示瓦埠湖流域庄墓镇农田土壤氮磷含量、分布及其流失风险状况,在该镇下辖的10个行政村,采集农田表层土壤样162份.在对不同形态氮、磷含量分析测试的基础上,采用氮磷指数法量化土壤氮磷流失风险,并以基于ArcGIS的Kriging插值技术,对全氮全磷含量、生物有效性氮磷含量及氮磷指数值进行空间插值模拟.结果表明,该镇土壤全氮含量平均值为1.67 g·kg-1,全磷为0.71 g·kg-1;生物有效性氮磷含量平均值分别为0.26 g·kg-1和0.33 g·kg-1,分别占全氮全磷含量的14.93%和47.30%.全氮含量较高的采样点主要散布在侯集村、杨湾村、刘浅村;全磷含量较高的采样点主要集中在侯集村、杨湾村、枣林村.整个庄墓镇土壤氮、磷指数平均值分别为2.11和2.13.10个行政村氮、磷总指数大小排序为:杨湾村>庄墓村>薛桥村>刘浅村>李庄村>金桥村>枣林村>张圩村>侯集村>徐岗村.总体上,庄墓镇土壤氮流失以中、低风险为主,高风险区仅零星出现在杨湾村局部地方;磷流失风险也以低风险为主,中等以上风险也主要集中在杨湾村.     

铜陵市惠溪河滨岸带土壤重金属形态分布及风险评估

为揭示惠溪河滨岸带土壤重金属(Pb、Cu、Zn、Ni、Cr、Cd和As)形态分布和生态风险状况,沿河采集12个采样点的土壤样品,采用改进的Tessier五步连续提取法开展形态分析,并以H(a)kanson潜在生态危害指数法进行生态风险评估.结果表明:①As 和Cr以残渣态占绝对优势,Zn、Pb和Ni以残渣态和Fe-Mn氧化物结合态为主,Cu则以残渣态和有机结合态为主,Cd具有形态多样的分布特征;②7种重金属污染程度排序为As ＞Cd ＞Zn ＞Cu ＞Pb＞Ni＞Cr,潜在生态风险大小排序为Cd＞ As＞ Cu＞ Pb＞ Ni＞ Zn＞ Cr,其中Cd和As属极高风险等级,Cu为中等风险等级,其他4种元素则为轻微风险等级;③根据潜在生态风险指数,小倪村、狼尾湖右岸和大倪村采样点属于高风险等级,其他9个采样点均属于很高风险等级;④由综合污染及潜在生态风险贡献率水平,初步判定As和Cd为惠溪河滨岸土壤重金属污染治理和修复的优先控制对象.     

基于OTIS模型的巢湖十五里河源头段氮磷滞留特征

为揭示巢湖十五里河源头河段氮磷营养盐滞留特征,选择NH4Cl、KH2PO4及NaCl作为示踪剂,开展野外现场示踪实验.根据获得的氯离子浓度和营养盐浓度穿透曲线数据信息,利用OTIS与OTIS-P计算软件,估算水文参数(D、A、As、a等)和营养盐一阶吸收系数(λ、λs).在此基础上,计算暂态存储指标和营养盐吸收相关参数值,定量评估主河道流动水体与暂态存储对NH4+和SRP的损失贡献.结果表明,主河道与暂态存储区NH4+吸收系数平均值分别为3.88×10-6,8.81×10-4s-1,SRP分别为7.80×10-6,7.98×10-8s-1;综合衰减系数k-NH4平均值为1.64×10-4s-1,k-SRP为7.80×10-6s-1;NH4+和SRP的吸收长度Sw-NH4、Sw-SRP相当大,分别为1632.88,25471.32m,意味着该河段经由物理或生态过程去除N、P的可能性低;该河段Vf-NH4、Vf-SRP 值较营养盐浓度低的溪流或小河流偏小,但U-NH4、U-SRP则明显偏大;暂态存储对于NH4+损失的平均贡献率为93.82%,主河道水流对SRP损失的平均贡献率高达99.70%.     

基于OTIS模型的巢湖十五里河源头段氮磷滞留特征

为揭示巢湖十五里河源头河段氮磷营养盐滞留特征,选择NH4Cl、KH2PO4及NaCl作为示踪剂,开展野外现场示踪实验.根据获得的氯离子浓度和营养盐浓度穿透曲线数据信息,利用OTIS与OTIS-P计算软件,估算水文参数(D、A、As、?等)和营养盐一阶吸收系数(λ、λs).在此基础上,计算暂态存储指标和营养盐吸收相关参数值,定量评估主河道流动水体与暂态存储对NH4+和SRP的损失贡献.结果表明,主河道与暂态存储区NH4+吸收系数平均值分别为3.88×10-6,8.81×10-4s-1,SRP分别为7.80×10-6,7.98×10-8s-1;综合衰减系数k-NH4平均值为1.64×10-4s-1,k-SRP为7.80×10-6s-1;NH4+和SRP的吸收长度Sw-NH4、Sw-SRP相当大,分别为1632.88,25471.32m,意味着该河段经由物理或生态过程去除N、P的可能性低;该河段Vf-NH4、Vf-SRP值较营养盐浓度低的溪流或小河流偏小,但U-NH4、U-SRP则明显偏大;暂态存储对于NH4+损失的平均贡献率为93.82%,主河道水流对SRP损失的平均贡献率高达99.70%.     

基于盲数理论的城市表土与灰尘重金属污染健康风险评价模型

基于环境健康风险评价系统多种不确定性共存的特点,将盲数引入健康风险评价中,构建了城市表土和灰尘重金属污染环境健康风险评价盲数模型,并提出了风险等级判别模式.同时,选取Pb、Zn、Cr、As、Cu、Ni和Cd为评价因子,将上述模型和方法应用于铜陵市表土和灰尘重金属污染健康风险评价,得到了致癌和非致癌风险的各种可能值及其相应的可信度.结果表明,7种重金属非致癌总风险盲数均值高达2.036,远超过安全阈值1.0;特别是As,仅由手-口直接摄取途径导致的非致癌风险均值就达1.438.总体上,7种重金属的非致癌风险均值大小排序为:As＞Cr＞Pb＞Cu＞Cd＞Ni＞Zn.就致癌风险来看,As经由手-口直接摄取途径的致癌风险相对最大,其均值为5.195 ×10-4,已远超过美国环保局(USEPA)推荐值上限1.0×10-4;皮肤接触途径的致癌风险相对也很高,均值为3.964×10-5,接近国际防辐射委员会(ICRP)推荐的最大可接受风险值5.0×10-5.     

基于OTIS模型的巢湖十五里河源头段参数灵敏性分析

为探究城市地区渠道化源头河段水环境模型参数灵敏性,以巢湖流域十五里河源头段为对象,选择氯化钠(NaCl)为保守型示踪剂,采用瞬时投加方式,开展现场示踪试验. 在此基础上,利用OTIS模型(小河流水体溶质迁移扩散模型)模拟溶质(示踪剂)输移扩散规律,并以均方误差(RMSE)为目标函数,就±10%和±20%等参数多种变幅情景,采用扰动分析方法对A(河道过水断面面积)、As(暂态存储区断面面积)、α(交换系数)及D(扩散系数)等参数开展局部灵敏性分析. 结果表明:在十五里河源头段溶质迁移特征模拟方面,OTIS模型具有很好的适用性;尽管不同河段各参数的灵敏性排序存在一定的变化性,但总体趋势较为明显,表现为A＞α＞As＞D,这与欧美国家空间尺度相近的一些小河流水体基本相同;由于α和As的灵敏性超过D,表明在渠道化的城市小河流源头段,考虑暂态存储对于溶质输移扩散的影响十分必要. 研究结果进一步验证了扰动分析方法对于OTIS模型参数灵敏性分析的有效性.     

铜陵市区表土与灰尘重金属污染健康风险评估

以典型有色金属矿山城市铜陵市为对象,从工业用地、居住用地、商贸用地、文教用地、交通用地和城市广场等6种主要用地类型中,选择64个采样点位,采集表土和不透水地面灰尘样.在对Pb、Cu、Cr、Zn、Ni、As和Cd含量分析测试的基础上,利用美国国家环保局(US EPA)推荐的健康风险评价模型,就儿童和成人群体在不同功能用地、不同暴露途径下的重金属致癌和非致癌风险进行分析和评估,并对表土与灰尘的健康风险效应进行比较.结果表明:铜陵市表土与灰尘重金属含量显著高于该市土壤背景值,意味着铜陵城区土壤和地表灰尘已遭受较为严重的重金属污染;重金属Cr、Ni、As和Cd的致癌风险均值分别为4.30′10-7、7.18′10-9、4.26′10-4和7.58′10-8,不同功能用地的致癌风险均显著超过US EPA推荐的可接受风险阈值范围10-6~10-4和国际辐射防护委员会(ICRP)推荐的最大可接受风险值5.0′10-5;表土与灰尘的儿童非致癌风险分别高达5.20和16.58,灰尘对成人的非致癌风险达2.80,都远高于安全阈值1.0,表明铜陵市表土与地表灰尘已对公众身体健康构成危害;主导致癌与非致癌风险效应的主要污染因子是As,主要暴露途径是手-口摄入途径.     

基于Monte Carlo模拟的潜在生态危害指数模型及其应用

基于农田土壤重金属污染风险评估系统的随机性和不确定性,将Monte Carlo模拟技术引入H(a)kanson潜在生态危害指数法中,构建了潜在生态危害指数随机不确定模型,提出了风险等级判别方法,并将其应用于合肥市庄墓镇农田土壤重金属(Cr、Cu、Pb、Zn和As)污染风险的评估.结果表明:除Cr属轻微污染外,农田土壤中Cu、Pb、Zn和As均为中等污染水平,综合污染指数(Cd)属中等污染水平,相应概率为98.58％;除As为中等潜在生态风险外,其他4种重金属均属轻微风险等级,潜在生态危害指数(RI)属中等风险水平,概率为91.18％.