基于多环境介质氮素和同位素的滦平盆地地下水硝酸盐来源示踪

选择密云水库上游承德市滦平盆地为研究区,通过不同土地利用类型地下水"三氮"含量、土壤全氮含量和包气带可溶硝态氮含量,结合水体硝酸盐氮氧双同位素、硫酸盐硫氧双同位素多种环境同位素特征和地下水放射性碳同位素测年示踪硝酸盐来源.结果表明,滦平盆地水体氮形态以硝态氮为主,地下水NO₃^-质量浓度与居民用地、旱地土地利用类型显著相关,硝酸盐污染主要集中于居民建设用地和农用地区域浅层地下水中.13.79%地下水样品NO₃^-质量浓度超过国标（GB/T 14848-2017）地下水硝酸盐限值Ⅲ类标准,超标范围为1.04~3.86倍;37.93%地下水样品NO₃^-质量浓度超WHO饮用水硝酸盐浓度限值,超标范围为1.08~6.83倍.地下水NO₃^-质量浓度、土壤全氮和浅层土壤可溶硝态氮空间变异受结构性因素和人为因素共同作用影响.地下水硝酸盐来源主要为家畜粪尿和生活污水混合污染,其次为化学肥料淋滤;盆地山前地下水径流区包气带-地下水氮循环主导过程为硝化作用.以盆地系统作为独立单元研究水环境硝酸盐污染来源和归趋规律,对流域整体地下水污染防治和修复具有重要意义.     

承德市滦河流域土壤重金属地球化学基线厘定及其累积特征

选择承德市滦河流域为研究区,系统采集了351个表层土壤样品(0～20cm),测定了Cu、Ni、Cd、Cr、Pb、Zn、Hg、V、Ti、Mn、As和Co共12种重金属的含量,运用基于参比元素的标准化方法和累积频率曲线法确定了12种重金属元素的地球化学基线值,结合主成分分析法与地统计方法统计结果,分析了重金属的空间结构和分布特征,利用地累积指数法对不同土壤类型和土地利用方式表层土壤重金属累积程度进行了分类评价.结果表明,滦河流域表层土壤V、Ti、Cd、Pb、Mn和Co元素地球化学基线值高于河北省背景值,As、Zn、Cr、Cu、Ni和Hg元素地球化学基线值低于河北省背景值.表层土壤重金属总体累积程度由强至弱为:Cd Pb Cu Ti Mn Zn Cr Ni Co V Hg As,80%以上的土壤样品中Pb、Ti、V、As和Co元素属无累积-中度累积水平,70%以上土壤样品中Hg、Mn、Ni、Cu、As、Cd和Cr元素属无累积-中度累积水平.土壤重金属总体累积程度在棕壤、褐土和潮土中依次增大;在工矿用地、灌木林地中较高,林地、草地中相对最低.农用地表层土壤中Pb、Cd元素累积程度相对较高,分别有27. 69%和25. 38%的样品属中等以上累积水平.滦河流域表层土壤Ti、V、Co、Ni和Cr元素同源性较高,与原生高地质背景相关; Cd、Pb、Zn,Mn、Cu和As元素污染累积受成土母岩和人为因素共同作用影响,Hg元素累积则主要来源于人为活动.     

钒钛磁铁矿尾矿库复垦土地及周边土壤-玉米重金属迁移富集特征

选取承德中部典型钒钛磁铁矿集中区为研究区,分尾矿库复垦土地、尾矿库周边农用地和对照区农用地系统采集了土壤样品和玉米样品各86件,尾矿砂样品50件,矿石和矿石围岩样品33件.在分析土壤和玉米籽实样品Fe、Cu、Ni、Cd、Cr、Pb、Zn、Hg、Ti、Mn和Mo元素含量和土壤、尾矿砂和矿石围岩重金属赋存形态基础上,采用描述性统计、地累积指数、RDA分析和生物富集系数等方法论述了钒钛磁铁矿尾矿库复垦土地及周边土壤和玉米重金属迁移富集特征.结果表明,尾矿库复垦土地及周边土壤元素地累积程度由强至弱为：P > Cu > Fe₂O₃ > Cr > Ti > V > Ni > Mn > Cd > Zn > Mo > As > Pb > Hg,重金属地累积程度总体属无累积-中度累积水平,土壤Cr和Cu元素超农用地土壤污染筛选值比例为2.32%和1.16%.尾矿库及周边地区玉米籽实Fe、Ti、As、Pb和Mn元素相对较高,对照区玉米籽实Mo、Ni、Cu、Zn、Cd和Cr元素含量相对较高.玉米籽实Pb、As和Ni含量超国家食品限量标准比例分别为18.60%、11.63%和1.16%,均位于尾矿库及其周边区域.尾矿库复垦土地玉米籽实As、Pb、Cd、Cr、Ti和Mn元素生物富集强度相对最高,对照区玉米籽实Cu、Zn和Mo生物富集程度相对较高.尾矿库及周边土壤重金属生物有效态占比Cd元素最高,达50.17%;其次为Ni、Zn和Cu,平均占比为13.61%、13.23%和5.17%.与对照区土壤样品相比,尾矿库复垦土地土壤样品Pb、As和Hg元素表现为总量低,但生物有效性含量和土壤pH高;Cu和Zn总量高但生物有效含量和pH较低特点,使得尾矿库及其周边土壤As和Pb生物富集强度相对增大.在研究矿区尾矿库复垦土地和矿区周边土壤重金属污染生态风险和修复目标值时,宜以重金属生物有效态限值为评价标准.