我国设施农田土壤重金属污染评价与空间分布特征

收集了1997年以来我国设施农田土壤重金属研究文献的数据并对其进行统计分析,评价我国设施农田土壤重金属污染现状及空间分布。结果表明我国设施农田土壤重金属含量呈现一定的空间分布规律,南部地区土壤Cd、Pb和Hg含量最高,北部地区土壤As、Cu、Zn和Cr含量最高,西北部地区土壤Ni含量最高。与HJ/T 333—2006《温室蔬菜产地环境质量评价标准》相比,设施农田土壤Cd含量超标最严重,其在南部、北部和西北部地区的超标率分别为41. 7%、54. 5%和11. 1%;其次是Pb,在3大区域的超标率分别为33. 3%、18. 2%和0。地累积指数评价结果显示我国设施农田土壤Cd污染最严重,其次为Hg污染。另外,随种植年限的延长,设施农田土壤重金属累积明显,且土壤重金属的累积量随土层加深呈下降趋势。就重金属的来源而言,我国设施农田土壤重金属来源以肥料,尤其是畜禽粪便有机肥为主。     

新疆焉耆盆地农田土壤重金属污染及健康风险评价

为研究新疆焉耆盆地绿洲农田土壤重金属的污染及潜在健康风险,选取194个样点采集土壤样品,测定As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn共7种重金属元素含量。利用地质累积指数(I_(geo))评价农田土壤污染水平,采用US EPA健康风险评价模型,对农田土壤重金属污染的潜在健康风险进行评估。结果表明,研究区农田土壤7种重金属平均含量均未超出《食用农产品产地环境质量评价标准》中的限值,但Cd、Cr、Ni、Pb和Zn含量平均值分别超出新疆灌耕土背景值的1.67、1.41、1.30、3.01和6.78倍。农田土壤中Zn呈现轻度污染,Cd与Pb呈现轻微污染,As、Cr、Cu与Ni呈现无污染态势。健康风险评估结果表明,经手-口摄入是研究区农田土壤重金属日均暴露量及健康风险主要途径。农田土壤7种重金属通过3种暴露途径的非致癌风险商(HQ)与非致癌风险指数(HI),单项致癌风险指数(CR)与总致癌风险指数(TCR)均小于安全阈值,属于可接受风险水平。研究区农田土壤重金属对儿童的非致癌风险低于成人,致癌风险高于成人。研究区农田土壤中As与Pb是最主要的非致癌风险因子,As是最主要的致癌风险因子,研究区农田土壤中As对人体的健康风险应当引起重视。     

农田土壤中铜的来源分析及控制阈值研究

农田土壤重金属污染直接危及到生态安全、食品安全和人体健康.从源头上控制农田土壤重金属污染是农业可持续发展和保障农产品质量安全的首要措施.本文采用物质流分析法与情景分析法,以水稻(双季稻、单季稻)、小麦-玉米、蔬菜(叶菜、根菜和果菜)的产地农田生态系统为研究对象,研究农田土壤中重金属铜的输入途径(大气沉降、磷肥、有机肥以及灌溉水)和输出途径(籽粒/可食部位、秸秆/残余物以及地表排水),并通过文献查阅和采样分析建立数据库,在平衡分析基础上为了保障100年土壤铜累积不超过设定的情景水平,当土壤铜背景值含量分别增加50％,100％和150％时,推导出磷肥、有机肥以及灌溉水的重金属含量安全阈值,磷肥中铜含量应控制在65～175 mg·kg-1范围内;畜禽粪肥中铜含量应控制在35～95 mg· kg-1范围内.灌溉水质标准应控制在40～70 μg·L-1范围内.这将为我国农产品产地安全管理和源头预防控制,保障我国农产品质量安全提供一定的技术指导作用.     

白银市城郊周边农田土壤重金属污染特征及来源解析

为研究白银区周边农田土壤环境中重金属的污染及来源特征,以期为农田土壤重金属污染防治提供科学依据,于2021年7月在白银区周边农田采集67个表层土壤样品(0～20 cm),用微波消解-电感藕合等离子体质谱分析技术开展重金属(Cr、Ni、Co、Cu、Zn、Cd、As、Hg、Pb)污染特征及Pb的同位素指纹特征分析,并利用正定矩阵因子分析(PMF)和铅同位素指纹技术等方法手段解析重金属的污染来源。结果表明,研究区域农田土壤已受到不同程度的重金属污染,大部分重金属含量是相应土壤背景值的3.25～130.24倍;其中As、Cd、Cu、Pb和Zn含量均超过相应的农用地土壤污染风险筛选值,超标率为57.6%～100%。正定矩阵因子分析结果表明,该研究区农田土壤重金属污染共4个主要来源,其中,Cr、Ni、Co主要来自自然源,Hg主要来自煤燃烧释放;Zn、Cu和Pb主要来自铅锌矿的采选及冶炼等工业活动源,Cd和As主要来自于污水灌溉和农药化肥施用等农业活动源。Pb同位素源解析结果证实农田土壤Pb主要来源于矿产开采及冶炼活动等工业源。本研究表明,人为来源是当地农田土壤重金属的主要污染来源,不同重金属的污染...     

华南电子垃圾回收区农田土壤重金属污染及其化学形态分布

广东清远龙塘镇作为电子垃圾回收地区,已从事电子垃圾处置超过30年,可能给当地的农田土壤带来了严重的风险。为评价龙塘农田土壤中重金属污染程度,采集28个农田土壤样品,用于研究As、Cd、Co、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Sn、Zn10种重金属含量及其不同存在形态。结果表明,与中国食用农产品产地环境质量标准比较,大多数当地农田土壤已在不同程度上受到重金属污染,85.7%的土壤样品中有一种或多种重金属的含量超过了相应的评价标准值。化学形态分析结果表明,除Hg外,人为来源的其她重金属更多地进入了可迁移形态部分(弱酸可溶态+可还原态+可氧化态),从而具有更高的毒害性和生物有效性,该电子垃圾处置区农田土壤已基本不适于食用农产品种植。大多数重金属在0.05或0.01水平上具有显著的相关性,这表明龙塘镇土壤重金属污染主要来源于不受控制的电子垃圾回收活动。对中国或其他国家具有类似的粗放式电子垃圾回收处置地区来说,有关龙塘镇农田土壤中重金属污染水平及其潜在的生物毒害性研究具有代表性意义。     

中国土壤重金属污染修复技术的专利文献计量分析

综述了国内外主要土壤修复技术,进行了技术经济比较分析。利用国家知识产权局专利检索系统,采用主题词检索,从重金属污染物种类、技术类型两个方面分析了中国土壤重金属污染修复技术的专利申请与授权状态。结果表明：土壤重金属污染修复技术以植物修复与微生物技术为主,其次为固定修复技术;土壤镉、铅、铜、砷的修复技术专利申请量明显高于其余重金属的;农田土壤重金属污染修复技术专利申请量明显高于场地重金属修复技术的;农田土壤重金属污染修复除降低土壤中重金属含量外,还可以从植物营养调控与土壤调理剂的角度降低农产品中重金属含量。最后,进行了土壤污染修复产业政策分析。     

农田土壤重金属污染状况及修复技术研究

重金属污染因具有毒性、易通过食物链在植物,动物和人体内累积,对生态环境和人体健康构成严重威胁。随着工业快速发展、农药及化肥的广泛使用,农田土壤重金属污染越来越严重,研究农田土壤重金属污染现状及修复技术对农产品安全具有重要意义。综合国内外农田土壤重金属污染状况,农田土壤重金属污染主要来源于固体废弃物堆放及处置、工业废物大气沉降、污水农灌和农用物质的不合理施用。该文综述了国内外有关农田重金属污染土壤修复技术（物理修复、化学修复、生物修复、农业生态和联合修复）的研究进展,并针对各种修复方法,阐述了其原理、修复条件、应用实例及其优缺点,重点论述了植物修复的机理和应用,提出了草本与木本联合修复可有效提高农田土壤重金属复合污染的修复效率,为农田土壤土壤重金属复合污染修复提出了新的途径。最后在对已有研究分析的基础上,提出了联合修复技术（如生物联合技术、物理化学联合技术和物理化学-生物联合技术）可以在一定程度上克服使用单一修复手段存在的缺点,可提高复合污染的修复效率、降低修复成本,未来应深入探索联合修复技术间的相互作用机理,以期为农田土壤重金属综合治理与污染修复提供科学依据。     

涡北煤矿外围农田玉米重金属污染特征及健康风险评价

为全面了解涡北煤矿外围农田玉米重金属污染现状,本文测定了玉米籽粒及对应土壤样品的重金属含量,运用单因子及综合污染指数分析重金属在玉米籽粒中的污染状况,并采用美国EPAMMSOILS风险评价模型评价了摄食玉米对人体造成的重金属健康风险.结果 表明,研究区玉米籽粒中Ni、As、Cr、Zn、Cu、Cd和Pb的平均含量分别为0...     

天津市郊农田土壤重金属积累特征及评价

以天津市郊农田土壤为研究对象,采集东丽、西青、津南和北辰4区水浇地、旱地和园地3种土地利用类型的327个土壤表层(0～20 cm)样品,分析测定土壤中As、Pb、Cd、Cr和Ni 5种重金属含量。结果表明,天津市郊农田土壤重金属As、Pb、Cd、Cr和Ni平均含量依次为10.01、33.71、0.32、56.95和33.50 mg·kg~(-1),除Cr含量外其他重金属元素含量均高于天津市土壤环境背景值,呈现一定的积累特征。以GB 15618—2018《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)》为评价标准,As、Pb、Cd、Cr和Ni 5种重金属元素中仅Pb、Cd和As超标,超标率分别为3.06%、14.07%和0.31%,表明天津市郊一些农田土壤存在Cd污染,个别农田土壤存在Pb和As污染,其余重金属元素对农田土壤造成污染的风险很低。采用单因子污染指数法和内梅罗综合污染指数法对农田土壤重金属污染程度进行评价,结果表明,天津市郊土壤Cd污染处于警戒限水平,按区域划分,Cd在东丽区存在一定污染,按不同土地利用类型划分,Cd在园地存在一定污染,其余重金属元素均处于安全水平。总体而言,天津市郊农田土壤除了存在一定程度的Cd污染外,其他各重金属污染风险较低。     

重庆某废弃电镀工业园农田土壤重金属污染调查与生态风险评价

以重庆市某废弃电镀工业园周边农田土壤(0—20 cm)为研究对象,分析了土壤中Cr、Ni、Cu、Zn及Cd含量,评估了农田土壤重金属污染程度以及潜在生态风险.结果表明,废弃电镀工业园周边农田土壤均受到了不同程度的重金属污染,其中Cr、Ni、Cu、Zn、Cd的含量平均值分别为重庆土壤环境背景值的6.77、2.02、4.05、4.29、3.14倍,土壤总体表现为以Cr、Zn为主的多种重金属富集.单因子污染指数评价显示,该区域农田土壤5种重金属的污染程度依次为CrZnCuCdNi;综合污染指数评价和综合潜在生态风险评价表明,该区域整体呈现重度污染,轻度潜在生态风险水平.     

浙江省典型农田土壤重金属污染及生态风险评价

浙江是中国经济社会发展最快的省份之一,人类活动对土壤环境扰动强烈。为系统了解浙江省典型农田土壤重金属的污染水平、空间分布特征及生态风险,采集并分析了67个代表性农田土壤表层样品中的8种重金属元素(As、Cd、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb和Zn),采用主成分分析法进行来源解析,采用污染负荷指数(PLI)、潜在生态风险指数(RI)和生态风险预警指数(IER)对农田土壤重金属污染与环境风险进行评价。结果表明,浙江省典型农田土壤环境重金属为轻度污染状态,研究区域农田土壤中的Cr、Ni和As处于轻微污染水平;Pb、Hg、Cu和Zn处于轻度污染水平;Cd处于重度污染水平,应作为优先控制元素。研究区域农田土壤Cr、Cu、Zn和Ni的来源主要受自然因素控制,Cd和Hg主要来源于工农业生产等人为活动,Pb主要来源于交通源。浙江省的金华市义乌、绍兴市诸暨、绍兴市嵊州、丽水市缙云县岩沿村应作为浙江省典型农田土壤的优先控制区域。浙江省典型农田土壤重金属环境存在轻微生态风险。     

一种基于风险管控的稻田土壤重金属污染分级方法

系统认识中国农田土壤污染风险地理特征,探索基于风险管控的农田土壤重金属污染分级方法,实现土壤污染分类分级化治理和修复重要且迫切。然而,目前尚未建立科学、完善、有针对性的土壤重金属污染风险分类分级方法,这制约了大面积农田重金属污染治理的有效实施。该研究采用土壤单因子指数、农产品单因子指数和富集系数相结合的方法,针对珠三角典型稻田土壤Cd污染,基于自然地理要素和污染源等因素划分评价的地理单元,进一步结合点位土壤、农产品和富集系数风险划分等级,进行区域稻田土壤重金属污染风险分级,通过构建土壤、农产品和富集系数相结合的土壤重金属污染分级方法,将珠三角稻田重金属Cd污染风险等级划分为无风险、低风险、中度风险、高风险4个等级;同时,综合分析县级行政边界、地形、河流水系、点位风险评价结果将珠三角内稻田土壤划分为125个风险评价单元,其中,优先保护类、安全利用类和严格管控类的评价单元分别有85个、38个和2个。按风险等级划分,区域内无、低、中、高风险单元分别有85个、30个、8个和2个,未出现极高风险单元。该研究建立的稻田土壤重金属污染分级方法符合当前中国土壤污染防治工作的目标和任务,是对现有土壤环境质量分级方法的科学探索和有效补充。     

滇池周边磷矿复垦区土壤重金属污染特征研究

长期开采磷矿所产生的重金属残留将给矿区复垦后的农业或林业生产带来环境风险。选取云南省滇池周边某磷矿区的复垦区作为研究区域,分析了复垦区内不同土地利用类型在不同复垦年限下土壤中铜(Cu)、镉(Cd)、铬(Cr)、铅(Pb)、锌(Zn)、钛(Ti)、锰(Mn)、钒(V)、镍(Ni)、钴(Co)等10种重金属的含量,并利用综合污染指数法、地累积指数法和潜在生态风险指数法对重金属污染程度与生态风险进行了评价。综合指数法和潜在生态风险指数法分析结果均表明,Cd为各复垦区的首要污染物;而地累积指数法分析结果显示,大多数复垦区域的首要污染物为Pb。综合而言,各复垦区的首要污染物为Cd和Pb。其中,停采恢复区土壤中重金属含量最高,生态风险也最高。随复垦年限增加,农田和林地土壤中的重金属含量均有所下降,这表明矿区复垦降低了土壤重金属含量与生态风险,改善了环境质量,但在较短的复垦年限下种植农作物或林木仍存在一定的环境风险。各重元素的相关性分析结果显示:复垦区土壤中Cd、Pb和Cr的污染特征具有较高的相似性,且在复垦区中常会出现其中2~3种元素的复合污染。因此,在对复垦区中土壤重金属污染进行防控时,除需对首要污染物进行污染防控外,应根据复合污染特征考虑多污染物协同防控的效果和效益,降低污染防控的边际成本。     

遵义东南部地区农业土壤重金属污染预警模型

于2003-2008年对遵义东南部地区耕作区的土壤重金属含量进行检测,选取Cd、Pb、Cr、Hg、As 5种重金属,将改进型层次分析法和时间序列法相结合建立农业土壤重金属污染趋势预警模型和恶化速度预警模型,采用二次指数平滑法预测未来农业土壤重金属综合污染指数及恶化速度.结果表明,如无人为保护措施,自2008年起再过37 a该地区土壤重金属含量将达轻度污染.校验结果表明预测值与实测值较为符合,平均相对误差小于6%.该模型适用于未受过人为大量污染的、重金属含量变化较为稳定的农业地区.     

以设计精准修复方案为目标的土壤重金属形态分布研究

农田土壤原位钝化/稳定化修复是通过向土壤中添加化学药剂以降低重金属活性、抑制土壤重金属向农作物迁移进而降低重金属风险的一种修复技术。针对河南省某重金属污染农田土壤,为制定精准的原位稳定化修复方案,采集32个表层土壤样品测定其Cd、Pb、As、Cu、Zn、Ni、Cr 7种元素全量,并利用BCR连续提取法测定弱酸提取态、可还原态、可氧化态和残渣态4种形态含量。结果表明:土壤Cd、Pb、As、Cu、Zn、Ni和Cr含量的平均值分别为1.90、144.91、7.33、32.24、91.40、28.80和19.76 mg·kg-1,Cd和Pb含量分别超过HJ/T 332—2006《食用农产品产地环境质量评价标准》的3.17和1.81倍。BCR形态分析表明,弱酸提取态Cd含量占全量比例较高,平均值为24.06%;土壤80.35%的Pb以可还原态存在,其余5种元素主要以残渣态存在。基于不同元素的弱酸提取态含量与全量建立回归分析模型,结果显示各元素的弱酸提取态含量随全量呈线性变化且两者的正相关关系显著;根据Cd、Pb 2种元素全量与弱酸提取态含量的空间分布差异对研究区域进行分区,基于土壤全量Cd和弱酸提取态Cd含量的分区结果有一定差异,而基于弱酸提取态Cd与弱酸提取态Pb含量的分区结果大致相同,能够为设计精准的修复方案提供依据。最后,分别以重金属全量与有效态含量为出发点对研究区域重金属的污染程度与存在风险给予评价,Hakanson风险评价结果表明土壤Cd存在极强的潜在生态风险,风险评价编码法评价结果则显示Cd为中等风险,两者之间的差异提示土壤重金属修复需综合考虑不同评价方法的评价结果,这为重金属的修复评价奠定基础。     

金沙燃煤电厂周围土壤有机质与重金属分析

对贵州金沙燃煤型电厂周围土壤有机质、重金属含量现状进行分析,并采用土壤生态风险预警评估对研究区土壤重金属污染进行生态风险评价.结果表明,土壤中有机质含量丰富,平均值为41.54 g·kg-1,处于1级(很丰富)水平,均未出现有机质含量处于缺乏或急缺的级别;有机质与重金属形态的相关性分析显示,有机质与各元素的多个形态都存在一定的相关性;土壤重金属生态风险预警评估表明:在所分析的元素中,单项生态风险指数处于无警以上级别的风险概率排序为:HgCu=PbZnAs=Cd;研究区综合指数处于无警级别的概率为15.62%,而处于预警、轻警、中警、重警级风险的概率分别为3.13%、40.63%、21.87%、18.75%.表明研究区土壤重金属污染大部分处于轻警以上级别,生态环境已受到一定破坏,应该加强对该地区的重金属污染进行治理.     

重金属污染高风险农用地水稻安全种植技术研究

在农田土壤污染较为严重的情况下生产安全高品质的稻米是目前农业生产面临的一大挑战。重金属低积累水稻品种,不但能有效降低水稻稻米中重金属的含量,而且有经济成本低、且环境友好等特点,但在重金属高风险污染区仅仅使用低积累品种无法达到安全生产的目的。以重金属污染高风险农田土壤为研究对象,开展重金属低积累水稻品种筛选和化学修复手段结合的农田安全利用技术研究。结果表明:通过对23个不同品种水稻在高风险重金属污染农田土壤中种植重金属含量比较分析,表明不同水稻品种对Cd吸收能力差异较大,五优321、广8优占、丰优428、粤晶丝苗2号、粤金银占、合美占等6个水稻品种对Cd吸收能力较弱,但在该地区土壤重金属含量水平下,Cd质量分数仍高于0.2 mg·kg^-1,Pb和As含量均不超标;在此结果基础上结合土壤污染特点,采取3种污染物控制技术降低稻米中Cd含量,五优321品种与石灰、石灰Se配施等配合施用均有较好的效果,可以作为此类污染区域重点推广品种;喷施Se叶面肥能显著增加稻米中Se含量,提升稻米品质,且Se与石灰配合施用,增Se效果要好于单独施Se肥。采用化学钝化剂联合低累积水稻品种,稻米中Cd含量降低40%-70%。该研究采用大田原位试验,其结果可以对当地污染农田土壤的安全利用更具指导意义。     

珠江三角洲地区典型农村土壤重金属污染现状分析

珠江三角洲地区农村土壤重金属污染状况不容忽视,除化肥农药、畜禽养殖等污染源外,还有工业污染等其他污染源。本研究以该地区工业型和种植型两类典型农村为例,通过对农田和菜地两种耕地以及企业周边、养殖场周边和垃圾点周边三类污染场地土壤重金属污染现状进行监测与评价,深入分析重金属污染成因。结果表明,该地区工业型农村耕地以铜超标为主(超标率22.2%),种植型农村耕地以镉超标为主(超标率16.7%),其余重金属超标率低或不超标;耕地中农田的重金属污染程度重于菜地。工业型农村污染场地以铜超标为主(超标率33.3%),其次是镉和锌(超标率均为11.1%),其余重金属不超标;种植型农村污染场地以镉、镍超标为主(超标率均为26.1%),其次为铜和砷(超标率分别为17.4%和8.7%),其余重金属不超标。三类污染场地中,工业型农村土壤重金属超标情况相对最重的是垃圾点周边,而种植型农村土壤重金属超标程度相对最重的是养殖场周边。高度集约化的农业生产方式是造成珠三角农村耕地土壤重金属污染的主要原因,同时,众多的制造业"三废"排放加剧了土壤重金属累积。此外,畜禽养殖废弃物、生活垃圾的无序堆放也是造成农村土壤重金属污染的原因。     

微小铅锌矿区土壤和植物重金属污染特征及风险评价

对华东某微小型铅锌矿点周边农田土壤和植物进行采样调查,结合不同土壤剖面土壤样品,分析、评价其土壤和植物中重金属的污染特征,并探讨蔬菜中重金属对当地居民的潜在健康风险.结果表明,矿点周边土壤受到不同程度的重金属污染,单因子污染指数法评价结果显示镉的污染程度最严重,所采集的11个土壤样品中有1个样点属中度污染,其余均属重度污染.对污染程度最低的剖面土壤进行分析后发现,研究区内较高的土壤重金属含量主要与采矿活动有关,同时也受到土壤母质的影响.研究区内农作物均受到不同程度的镉和铅污染,长期食用当地生产的蔬菜可引起潜在的人体健康风险,种植桑树(Morus alba)是当地污染农田的合理利用模式之一.     

污灌区重金属和多环芳烃复合污染及其对农田土壤微生物数量的影响

污水灌溉作为一种污水再利用的方式已得到广泛的应用,但该方式产生的污染不仅危害植物生长,而且可对土壤微生物生长和代谢产生明显不良影响。为了解污水灌溉对农田产生的复合污染及其对微生物数量的影响,以太原市小店污灌区农田土壤为研究对象,采用R语言程序系统研究了土壤中重金属和多环芳烃的污染水平及分布特征,并对不同复合污染程度下农田土壤中微生物数量的分布进行了分析。研究表明,小店污灌区污染因子对土壤质量的影响大于肥力因子,土壤污染程度的评价处于首要地位。用综合污染指数对农田土壤重金属污染进行评价,结果显示,污灌区中部分土壤重金属污染等级为轻度污染或警戒等级;以土壤环境质量(GB15618—2008)国家二级标准值作为评价标准,对多环芳烃污染进行对比分析,结果表明,约有34%的点位超准。不同复合污染程度下,污染土壤中细菌、真菌的数量与对照相比均呈显著下降趋势,且随着重金属和PAHs含量的增加,细菌、真菌数量逐渐减少,而放线菌数量随污染程度的增加在4月和7月与对照相比呈下降趋势,在10月份高于对照;此外,微生物总数随时间延长呈现先上升后下降的变化趋势,7月份达最大值。因此,在一定程度上,微生物数量变化可反映污灌区土壤重金属和多环芳烃复合污染胁迫下的土壤质量变化。