典型农耕区黑土和沼泽土团聚体颗粒中重金属的分布特征解析

了解重金属在土壤中的富集特征是其风险评价和土壤修复的基础。分别以黑龙江省典型的农耕黑土和沼泽土为研究对象，采用干筛法获得〉4000、4000～2000、2000～1000、1000～250、250～53和〈53衄16个粒级的土壤团聚体颗粒组。利用等离子质谱（ICP-MS）测定了本土和各级团聚体颗粒中Cr、Cd、As和Pb的含量，并对其颗粒组分布特征及对有机碳的响应进行了解析。研究表明，2种土壤中的重金属Cr、Cd和Pb的富集因子均大于1，而As则存在明显的流失。除了黑土中的As和Pb外，其他重金属随着团聚体粒径的增加而呈现富集减弱的趋势。其中，cr和cd主要趋向分布在粉．黏团聚体（〈53wn）颗粒中；Pb在黑土中易赋存于1000～2000μm大团聚体中，在沼泽土中则富集于53～250μm的微团聚体中；As不但趋向被吸附在53～250μm的微团聚体中，而且在黑土中也容易被吸附在〉l000μm的大团聚体中。金属质量负载计算表明，大粒径颗粒组对土壤中重金属含量的总体贡献较大。土壤中有机碳含量均随着团聚体粒径减小而升高，cr和Cd分布与颗粒有机碳含量正相关，黑土中As的分布与颗粒中有机碳含量负相关而在沼泽土中呈弱正相关，Pb的分布则与有机碳含量均无明显的相关性。     

红壤剖面重金属分布特征及对有机碳响应

以湖南株洲红壤耕地剖面土(0~100 cm)为样本,对剖面全土及胶体中重金属的纵向分布特征,重金属的来源和相关性进行了分析,并探究剖面土壤中重金属分布对有机碳组成的响应.剖面土中重金属含量依次为ZnCrCuPbNiAsCd,其中Cd在各个剖面中都属重度污染,Zn在部分剖面中是轻度污染,其它金属都在尚清洁区域.主成分分析表明,剖面金属分布分为两大主成分,第一主成分金属为Zn、Cu、Pb、As、Cd;第二主成分金属为Cr和Ni,主成分元素之间具有较强的正相关关系.在0~30 cm耕作区,第一主成分金属随剖面向下,含量逐渐减小;第二主成分金属随剖面向下,含量增大.对不同尺度颗粒组研究发现,As、Cu、Zn、Cd、Cr、Ni以胶体形式在土壤中进行纵向迁移;而Pb主要以向53μm的黏粒组分富集为主,其胶体携带作用不显著.红外光谱分析表明,土壤中有机碳以多糖类(22.07%~47.13%)、芳香类(13.88%~34.37%)和醇类(21.04%~59.49%)为主.其中,稳定性有机碳,即多糖类和芳香类碳有利于第一主成分金属在土壤中的吸附固定,使其不易向深层迁移;而活性醇碳则能促进第一主成分金属的迁移.     

河北省土壤化学元素的背景值与基准值

地球化学背景值和基准值是了解土壤元素地球化学特征的重要参数,而河北省土壤化学元素背景值和基准值的研究程度尚浅.基于此,收集了河北省2004～2018年间的多目标区域地球化学调查和土地质量地球化学调查数据,覆盖范围约占全省陆域面积的71%.以表层和深层土壤数据为基础,利用科学和稳健的中位值-绝对中位差法,计算了河北全省及11个地级市土壤中54项指标[Ag、Al₂O₃、As、Au、B、Ba、Be、Bi、Br、CaO、Cd、Ce、Cl、Co、Cr、Cu、F、Fe₂O₃、Ga、Ge、Hg、I、K₂O、La、Li、MgO、Mn、Mo、N、Na₂O、Nb、Ni、P、Pb、pH、Rb、S、Sb、Sc、Se、SiO₂、Sn、Sr、Th、Ti、Tl、U、V、W、Y、Zn、Zr和总碳(TC)、有机碳(C_org)]的背景值、基准值和它们的变化区间,同时还计算了每个指标的自然背景变化率.结果表明,与全国相比,河北省大多数土壤化学元素的背...     

广西典型碳酸盐岩区农田土壤-作物系统重金属生物有效性及迁移富集特征

为揭示碳酸盐岩地质高背景区土壤重金属生态风险,选择广西典型的成土母岩为碳酸盐岩的土壤重金属高背景区,采集水稻籽实及对应根系土样品68套,在分析测试土壤、农作物籽实样品中砷(As)、镉(Cd)、铬(Cr)、铜(Cu)、汞(Hg)、镍(Ni)、铅(Pb)和锌(Zn)这8种重金属含量及土壤中重金属赋存形态的基础上,采用统计学、地累积指数、生物富集系数及相关性分析等方法开展土壤重金属生态风险研究.结果表明,研究区土壤中8种重金属平均含量明显高于全国和广西表层土壤的平均水平,其中Cd、As和Cr超过农用地土壤污染筛选值的比例分别达95. 6%、86. 8%和69. 1%,超过土壤污染管控值的比例分别为27. 9%、17. 6%和5. 9%.区内土壤中As、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn主要以残渣态为主(残渣态占比 80%),显示出较低的生物活性; Cd的生物活性相对较高,生物有效态组分占20. 99%,但仍明显低于全国其它非碳酸盐岩地区的土壤; Hg的潜在生物有效态组分占44. 04%,然而土壤中Hg全量较低,因此其潜在生物有效态的绝对含量较低.与土壤相比,研究区水稻籽实中重金属超标率明显较低,仅部分样品中Cd、Cr、Pb超过国家食品限量标准,超标率分别为8. 8%、2. 9%和23. 5%.相关性分析显示,研究区土壤重金属全量与对应的水稻籽实中重金属含量不存在显著正相关关系.水稻籽实重金属生物富集能力普遍较低,8种重金属生物富集系数(BCF)的均值均小于0. 1,其中As、Cr、Hg、Ni和Pb的BCF均值小于0. 05.上述结果表明,对于碳酸盐岩等地质高背景区,相关部门在制定污染土壤管控政策时不能仅以土壤重金属全量作为衡量标准,应综合考虑金属赋存形态、生物活性及农作物超标率等因素.     

中国东北主要河流沉积物中多溴二苯醚的含量状况及生态风险分析

为揭示多溴二苯醚(PBDEs)在东北主要河流流域内的污染现状,通过采集该地区流域内表层沉积物样品,采用GC-NCIMS技术对沉积物中41种PBDEs同类物进行分析.结果发现沉积物中BDE209含量低于检出限,其它40种PBDEs同类物总含量(不包含BDE209)范围(干重)为0.91~17.67 ng·g-1.其中第二松花江吉林市上游和下游沉积物样品中PBDEs的检出含量最高,分别为15.86 ng·g-1、17.67 ng·g-1,以BDE207和BDE47为主,分别占PBDEs总量的86.5%和76.6%;其它河流沉积物中各同族体含量差异并不明显.实验结果与国内外最近的文献报道值相比较,再结合生态风险分析显示,东北主要河流沉积物中PBDEs的含量处于低污染水平,目前不存在生态风险.     

中国193个城市规划区土壤微量元素污染与健康风险

随着城市化进程的加快,城市表层土壤微量元素含量发生了不同程度的变化,城市土壤污染所引发的环境问题进一步凸显.为了系统研究我国31个省（自治区、直辖市）193个地级以上城市规划区表层土壤13种微量元素的含量特征、污染水平和暴露风险,利用地累积指数（I_geo）和综合污染指数（IPI）对土壤微量元素的污染水平进行了评价,采用美国环保署（USEPA）推荐的健康风险评估方法量化了居民暴露于城市土壤的健康风险.研究结果显示：城市规划区表层土壤As、Be、Cd、Co、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Se、Tl、V和Zn等13个元素含量中位值分别是9.25、2.14、0.174、12.4、68.4、28.2、0.095、27.7、31.1、0.29、0.61、82.7和82.2 mg·kg^-1,相比于城市土壤背景值,Cd、Hg和Se是含量变化比较显著的元素.I_geo值表明城市规划区表层土壤污染最严重的是Hg,其次是Se和Cd,污染程度介于无污染至中度污染之间,其他元素无污染.综合污染指数IPI_N显示：全国有22个城市规划区土壤已达到重度污染,16个城市达到中度污染,湖南省株洲市是全国土壤污染最严重的城市.健康风险评估结果表明：郴州市、黄石市、株洲市、湘潭市和龙岩市等5个城市规划区土壤暴露对未成年人具有潜在非致癌风险,其中土壤Pb摄入是引发风险的主要因素.建议在综合污染已达中度到重度污染的城市开展详查,摸清土壤污染状况及污染地块分布,建立污染地块清单和优先管控名录,实施污染调控和修复治理.     

近20年来鄱阳湖流域泛滥平原沉积物微量元素含量与污染变化

查明鄱阳湖流域微量元素的污染状况、识别其潜在来源并评估生态风险,对制定保护流域生态系统的有效策略至关重要.为了全面了解鄱阳湖流域5条主要支流泛滥平原沉积物中Cd、Hg、Pb、As、Cu、Zn、Cr、Ni、Mn、Sb、W和Sn等12种微量元素间隔近20 a的含量、污染水平和生态风险的时空变化状况,采用富集因子（EF）和修正综合污染指数（MPI）评价了微量元素的污染水平,应用潜在生态风险因子（E_r）和修正生态风险指数（MRI）量化了微量元素引发的生态风险,并对污染水平显著变化区域的污染源进行了分析和探讨.研究结果显示,近20年来,鄱阳湖流域泛滥平原沉积物中Cd、Zn、Mn、W和Pb含量分别升高了134%、26%、41%、25%和8%,Hg、As、Cr、Ni、Sb和Sn含量分别降低了35%、15%、22%、10%、14%和13%,Cu含量无明显变化;饶河、赣江和信江流域的Cd含量分别升高了331%、151%和107%,抚河、赣江和修水流域的Hg含量分别降低了87%、41%和40%;其污染变化主要表现为Cd污染加剧和Hg污染降级,整个赣江流域Cd污染升级至中度和中度-重度,饶河乐安江Cd污染升级至重度,抚河流域Hg污染降至无或轻微;Cd污染加剧导致综合污染升级,极度和重度污染点位比例由17%升至33%;极高生态风险点位的比例由11%升至22%,其高MRI贡献率元素由Hg变为Cd,源于Hg污染的极高生态风险点降至中等生态风险.鄱阳湖流域泛滥平原沉积物中微量元素的显著污染变化主要源于矿产开发与冶炼、工业和农业生产等人为活动.研究成果可为河流污染防治和流域生态系统的优化管理提供科学依据.     

基于乡镇尺度的西南重金属高背景区土壤重金属生态风险评价

西南地区土壤重金属具有天然的高背景属性,在重金属高背景区开展生态风险评价和识别重金属潜在来源具有重要意义.以往工作主要以区域尺度的调查工作为主,调查精度难以满足空间规划和自然资源管理的需求,迫切需要在乡镇尺度上进行生态风险评价.云南省宣威市热水镇是典型的碳酸盐岩覆盖区,重金属来源复杂,潜在生态风险较高.本文在热水镇采集土壤表层样品(0～20 cm)1 092件,分析表层土壤中8种重金属(Cd、 Cr、 As、 Hg、 Pb、 Cu、 Zn和Ni)含量,采用统计学、地理信息系统、地累积指数、生态风险指数和正定矩阵因子分析模型(PMF)等方法开展生态风险评价和重金属源解析.研究发现,土壤中重金属Cd、 Cr、 Cu、 Hg、 Ni和Zn含量平均值和中位数均超过云南省土壤背景值,Cd、 Cr、 Cu和Ni平均含量均超过《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准》(GB 15618-2018)规定的筛选值.地累积指数结果表明,研究区表层土壤污染最严重的是Cu,其次是Cr和Cd.土壤重金属Cr、 As、 Pb、 Cu、 Zn和Ni多以残渣态存在,多来自于地质背景,生物有效性较低,Hg的潜在有效组分较高,但是Hg全量较低,污染风险较小.Cd生物有效性比例较高,易于进入土壤溶液并被农作物吸收,是研究区污染风险最高的重金属元素.土壤重金属潜在生态风险指数统计结果显示,生态风险较低、中等生态危害和强生态危害比例分别为44.23%、 54.40%和1.37%,无很强生态危害样品,贡献率最高的元素为Cd和Hg,贡献率分别为34.62%和34.33%.PMF结果显示研究区重金属来源包括人类日常活动来源、自然来源、煤矿开采及交通排放引起的综合污染源和农业生产来源,各种来源的贡献率分别占9.29%、 53.67%、 11.23%和25.81%.PMF可以有效识别和量化污染物来源,为政府部门进行土地规划提供重要的参考依据.     

雄安新区土壤重金属地球化学监测关键问题探讨

为构建雄安新区土壤环境质量监控网,系统获取雄安新区建设前后土壤重金属地球化学数据,长期监测新区建设过程中土壤重金属的变化趋势,在分析雄安新区土地质量地球化学调查监测数据和土壤重金属元素地球化学空间变异特征的基础上,采用统计学方法估算构建新区土壤地球化学监测网所需要的采样密度、采样数量和采样周期等参数,为后续新区土壤重金属地球化学长期监测工作提供参考.结果表明,调查区重金属As、 Cd、 Cu、 Hg和Pb元素变异系数36%,属于高度变异元素; Cd、 Cu和Pb元素块金系数均75%,其高度富集是在较高自然背景上出现了人为源的叠加.在置信水平P为95%和90%时,对样本平均值允许误差Δ分别为5%、 10%和15%的条件下,同时对新区土壤中8种重金属As、 Cd、 Cr、 Cu、 Hg、 Ni、 Pb和Zn进行土壤环境质量监测,最少合理采样数分别为1 077个、 270个、 120个和767个、 192个、 86个.土壤各重金属元素可监测最小变化量(MDC)介于0.0025～2.54 mg·kg~(-1)之间.在不同的重金属年变化速率下土壤重金属监测所需要的重访间隔时间不同,在目前调查区重金属年变化速率条件下,调查区土壤监测所需要的重访间隔时间在2 a左右.     

铜镍矿床地球化学异常特征及研究的一些新进展

1研究进展近二十年来，勘查地球化学在地质勘查过程的各个阶段得到了突飞猛进的发展，以水系沉积物为标准采样介质的各种地球化学填图计划相继在全球展开。1965年至今的38项区域地球化学勘查或地球化学填图计划（J．A．P1－ant等，1988）覆盖了约8000000km2，发现了数以万计的地球化学异常及数百个大型矿床，同时也推动了各矿种地球化学勘查理论和方法的全面研究。在这一背景下，前苏联、澳大利亚、中国、巴西、津巴布韦等国的勘查地球化学家对各自国家内的铜镍矿床从勘查技术方法到矿床地球化学异常模式展开了全面研究，取得了一系列突破…