农业土壤中水溶性氟的分布特征与影响因素分析——以湖北省荆州市为例

土壤中氟是人体必需元素,但过量的氟摄入影响人体健康。本研究以湖北省荆州地区为例,通过该地区典型利用方式和土壤类型共177个代表性样点取样分析,摸清了该地区农业土壤水溶性氟含量状况,探讨了土壤基本理化性质与土壤水溶性氟含量的关系。结果表明,该区域土壤水溶性氟在0.22 mg/kg~4.57 mg/kg之间,平均值为1.74 mg/kg,变异系数高达50%。潮土中水溶性氟含量最高(1.86 mg/kg),其次是水稻土(1.76 mg/kg),棕红壤(0.55 mg/kg)水溶性氟含量最低。土壤水溶性氟含量在pH值低于7.5时与土壤pH值呈极显著正相关关系。旱地与草地土壤的水溶性氟含量随着有机质的增加而显著增加,但水稻土有机质含量与土壤水溶性氟含量无明显相关性,表明研究区内土壤高氟含量的形成与当地的母质主要为冲积母质有直接关系。     

高氟病区茶园土壤氟形态及其分布特征

采用连续化学提取法,测定了黔西北高氟病区茶园土壤样品氟含量及氟的形态.结果表明:供试土壤全氟含量为314~3558mg/kg,平均为945mg/kg,高于全国土壤全氟平均含量(453mg/kg).不同类型供试土壤中全氟含量高低顺序为:棕壤和褐土(分别为1118和1114mg/kg)>黄棕壤(908mg/kg)>黄壤(681mg/kg).供试土壤中不同形态氟含量以残余态最高,其平均含量为940mg/kg;其次为有机束缚态氟,平均含量为7.82mg/kg,处于氟污染较高水平,可能会对人体健康和生态环境产生重要影响;铁锰结合态氟也较高,平均含量3.99mg/kg;水溶态氟和可交换态氟均较低,其平均含量分别为:1.98,1.14mg/kg.由此可见,土壤中氟形态大部分均以残余态形式存在于土壤中,可被茶树叶吸收的水溶态氟和可交换态氟含量均不高.相关性分析表明:可交换态氟只与水溶态氟呈显著正相关关系(r=0.459**),而水溶态氟与铁锰结合态氟、残余态氟和全氟均呈正相关关系(r分别为0.240*, 0.226*, 0.229*), 有机束缚态氟与铁锰结合态氟、残余态氟和全氟也呈正相关关系(r分别为0.757**, 0.312**, 0.320**),水溶态氟与土壤交换性盐基含量之间也呈极显著正相关关系,而土壤氟形态与有机质的相关性不明显,仅有机束缚态氟与土壤有机质呈弱负相关.本研究可为该区域土壤氟污染防治提供科学依据,也为土壤氟的迁移转化及其对生态和环境的影响研究奠定一定的理论基础.     

贵州部分水稻主产区土壤和大米Cd污染特征研究

为了解贵州水稻田土壤和大米Cd污染特征,对贵州部分水稻主产区开展水稻田土壤和对应水稻样品的采集,并测试土壤pH和所有样品的Cd含量。结果显示：研究区土壤pH为4.81～7.56,平均值为6.45;土壤Cd含量为0.37～3.22 mg/kg,平均值为0.88 mg/kg,点位超标(风险筛选值)率为96.43%,喀斯特地区土壤Cd含量整体高于非喀斯特地区;大米中Cd含量为0.00～0.44 mg/kg,平均值为0.04 mg/kg,超大米安全限量值的样品比率为3.65%。进一步分析发现,研究区土壤Cd除来自成土母质(母岩)贡献外,还受人为排放的影响;水稻在灌浆成熟期,由于水稻田水分条件不良,土壤出现氧化环境的频率高或者氧化环境持续的时间长,可能是导致大米Cd超标的主要原因之一。因此,在水稻种植过程中,人为保障灌浆成熟期水稻田供水充足是降低水稻Cd含量、避免大米Cd超标的有效途径。     

张家口宣化区土壤和粉尘中重金属分布、来源解析与污染评价

为研究张家口市土壤和粉尘中重金属的污染状况,选择张家口宣化区为研究区,采集22个表土样、10个粉尘样,测试其中As、Hg、Cd、Pb、Zn、Cu和Ni 7种重金属的含量,采用多元统计方法探究了研究区土壤和粉尘中重金属污染的来源及空间分布特征,并对土壤和粉尘中重金属污染进行了评价。结果表明:在粉尘样中,重金属Zn含量的最大值达到了341.2 mg/kg,是农用地土壤污染风险筛选值的3.41倍,说明重金属Zn在燃煤企业周围粉尘中出现了一定的累积,而在表土样中,重金属Hg、Cd、Pb、Zn、Cu和Ni含量的平均值均大于当地土壤背景值,其中表土样中重金属Zn和Cu含量的最大值分别达到了718.8 mg/kg和151.7 mg/kg,是农用地土壤污染风险筛选值的1.52倍和2.40倍,说明重金属Zn、Cu在研究区表土中严重累积,重金属Cd、Pb和Hg在研究区表土中一定范围内累积;在粉尘样中,重金属Cd、Cu、Ni主要来源于汽车交通运输,重金属Zn、Pb、As、Hg主要来源于燃煤活动,而在表土样中,重金属Cd、Pb、Hg、Zn主要来源于交通、燃煤和污水灌溉,重金属As主要受土壤母质的影响;但土壤中重金属Zn在一定比例上处于轻度污染水平,总体上研究区土壤处于安全水平。     

SSD法对西南碳酸盐岩母质区稻田土壤镉污染类型划分研究

在我国西南地区典型碳酸盐岩母质区域存在现行农用地土壤镉（Cd）污染风险管控标准值偏严的现象,表现为土壤中Cd含量超标而农产品中Cd无安全风险.针对该现实问题,在基于该地区稻米-土壤协同调查数据的基础上,充分考虑了土壤理化性质,通过分析样品中Cd的富集系数（BCF）并利用物种敏感性（SSD）分布模型,对Cd毒性剂量-效应关系进行拟合,最终反推出在不同pH下适用于典型碳酸盐岩类成土母质农用地土壤Cd污染的风险筛选值和管控值.结果表明:当土壤pH在5.5 < pH ≤ 6.5范围时,基于保护90%及10%的水稻品种安全所得的土壤Cd毒性阈值分别为HC₁₀=0.34 mg/kg和HC₉₀=2.00 mg/kg;在pH ≤ 5.5、6.5 < pH ≤ 7.5、pH > 7.5这3个pH条件下,HC₁₀分别为0.22、0.68和0.80 mg/kg,HC₉₀分别为1.64、4.80和9.20 mg/kg,当土壤中Cd含量低于HC₁₀时,表明稻米安全风险较低;当土壤中Cd含量介于HC₁₀~HC₉₀之间时,表明稻米安全具有一定风险,应对稻田土壤采取安全利用措施;当土壤中Cd含量超过HC₉₀时,表明稻米安全具有极高风险,应对稻田土壤采取严格管控措施.研究显示,我国西南地区典型碳酸盐岩母质区域农产品超标点位主要集中于5.5 < pH ≤ 6.5范围内,表明土壤pH对稻米Cd的富集效应有较大影响,在酸性条件下其富集效应更为显著.      

农用地土壤Cd有效态含量的安全阈值研究

为科学评估利用累积概率分布曲线研究土壤有效态Cd含量安全阈值的可行性,该研究参考物种敏感性分布法(SSD)的方法原理,以江西省上饶市Cd污染农田为研究对象,在统计分析区域农田土壤重金属总量、有效态含量和水稻籽粒中重金属含量的基础上,采用土壤总Cd含量-土壤有效态Cd含量线性回归方程以及基于Logistic函数分布模型的累积概率分布曲线模拟计算,分别推导土壤中有效态Cd的安全阈值并对比分析. 结果表明:研究区农用地土壤存在较大范围的Pb、Cd超标现象,点位超标率分别为54.70%和68.38%,土壤有效态Cd含量较高,平均值为0.22 mg/kg;研究区有34.98%的点位存在糙米Cd含量超标,Cd是研究区农用地土壤和糙米中的主要污染物. 通过线性回归方程和《土壤环境质量 农用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB 15618—2018)中的土壤筛选值,反推计算研究区农用地土壤中有效态Cd含量的阈值为0.149~0.183 mg/kg. 利用Logistic函数分布模型拟合基于有效态Cd含量的累积概率分布曲线,保护当地95%的糙米不超标的土壤有效态Cd含量的安全阈值为0.160 mg/kg. 研究显示,基于累积概率分布曲线法推定重金属有效态含量安全阈值较为科学,建议用作当地重金属污染农用地土壤钝化修复目标值,并对其他Cd污染农用地土壤的修复治理具有参考意义.      

陕西紫阳县氟中毒症分布规律初探

对陕西紫阳地区的基岩、石煤、水、土壤和部分作物中氟含量以及与氟中毒症发病率有明显的规律性。氟中毒症的分布及发病率与各地的燃煤量和燃煤的含氟量密切相关。     

赣南大余地区农田土壤As、Cd元素化学形态含量分析

通过分析赣南大余地区农田土壤As、Cd元素化学形态含量,研究土壤中As、Cd元素形态含量特征和垂向变化、全量与形态含量的相关性。研究表明,赣南大余地区农田生态系统中土壤残渣态As、离子交换态Cd含量分别为22.14mg/kg和0.437mg/kg,分别占其总量的76.88%和54.97%;异常区表层土壤As、Cd元素的活动态百分比含量分别为4.03%和70.29%,分别高出对照区1.55倍和0.61倍;受污灌或洪水漫淹的农田土壤中As、Cd元素活动态含量具有垂直分布特征,其在0~20cm的表层土壤中富集显著,而20cm之下的土层含量有不同程度的下降。随表层土壤As、Cd元素总量增加,残渣态As和离子交换态Cd的百分比含量增加,而其它形态的百分含量下降或无显著变化。     

锰矿区农作物重金属含量及健康风险评价

对广西三锰矿恢复区的土壤和农作物进行调查和重金属含量分析,并采用污染指数法和靶标危害系数方法对人体的健康风险进行评价,结果表明,矿区土壤Cd含量远超过GB 15618-1995《土壤环境质量标准》二级标准值。三锰矿区农作物Cu、Pb、Cd、Zn、Mn和Cr的含量范围分别是0.26~12.64 mg/kg、0.05~1.37 mg/kg、0~3.3 mg/kg、2.68~25.13 mg/kg、1.14~303.37 mg/kg和0~12.37 mg/kg。受Pb、Cd和Cr较重,受Pb、Cd和Cr污染率分别为58.3%、75.0%、83.3%。从综合污染指数来看,受污染率高达83.3%。重金属暴露接触对人体健康的风险评估表明,三锰矿区居民通过食用当地农作物摄入的Cd对其健康存在较高潜在风险。因此在矿区废弃地上,如土壤不经过特别的修复,不宜直接种植可食用农作物。     

贵阳中心区土壤氟的地球化学特征及其环境质量评价

为摸清土壤氟异常对生态环境的影响,利用贵州省多目标区域地球化学调查（1:250 000）项目成果,对贵阳中心区土壤氟的地球化学特征进行了深入研究,并采用全氟指数法对土壤环境质量及其生态环境效应进行初步评价.结果表明:①贵阳中心区土壤氟含量较高,表层、深层土壤氟含量平均值分别为1 143、1 438 mg/kg,且空间分布变化较大;氟含量随土层深度的增加而升高. ②不同类型土壤中氟含量变化较大,其中紫色土中含量（1 306 mg/kg）最高,水稻土次之,石灰土、粗骨土、黄壤等差别较小,其含量范围在1 099~1 167 mg/kg之间. ③土壤氟含量与其母岩呈显著正相关性,且土壤中氟含量较母岩更高,表明风化成土过程中存在一定富集,土壤氟与成土母岩之间具有一定继承性. ④土壤氟环境质量评价结果表明,研究区土壤存在局部氟污染（异常）,污染区、警戒区、安全区和清洁区所占比例分别为13.6%、62.2%、19.2%和5.0%. ⑤生态环境效应初步调查结果显示,局部土壤受氟污染区的油菜和稻谷样品中氟含量范围分别为1.86~2.68和10.40~13.50 mg/kg,同时地下水也受到一定程度的氟污染.因此,贵阳中心区土壤氟含量较高,局部土壤已受到氟污染,可能会对农产品质量、饮水安全及人体健康产生一定影响,建议政府部门及科研工作者予以高度重视.      

贵州兴仁煤矿区土壤表土与沉积物中砷的环境调查研究

兴仁县境内的煤矿是黔西南典型的高砷煤矿区之一。通过对矿区范围内土壤表土和沉积物中砷的调查研究表明,土壤表土和沉积物中As的含量分布范围广泛,分别为5.28~234.14 mg/kg和20.68~219.14 mg/kg。这些分布特点与该区高砷地质地球化学背景有关外,还与煤炭资源开发有很大的关系。煤矿水灌溉的农田土壤表土和水系沉积物中As的积累已经显现出来。因此,矿区煤矿开发引起的土壤表土/沉积物中砷的积累应该得到高度重视。     

Assessment of selenium pollution in agricultural soils in the Xuzhou District, Northwest Jiangsu, China

Xuzhou City is an important base for coal production and coal-fired power. To evaluate selenium contamination in this area, we sampled agricultural soil, soil profile, irrigation water, bedrock, coal, fly ash, paddy rice, and vegetables from the north of Xuzhou City, and determined their selenium contents. The background level of selenium in the soil profile was 0.08 mg/kg. The selenium concentrations in agricultural soils and irrigation water were in the range of 0.21-4.08 mg/kg and 0.002-0.29 mg/L, respec...     

贵州省典型污染区土壤重金属的污染特征分析

为了解贵州省不同来源典型污染区土壤重金属的污染特征,为重金属污染防治提供科学依据,对贵阳市、六盘水市、毕节市、都匀市等11个研究区耕地土壤进行调查,采用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)对189个土壤样品的Cr、Cu、Zn、As、Cd和Pb等6种重金属进行测定,并运用聚类分析和主成分分析等方法对结果进行分析。结果表明:开阳县金中镇土壤污染最轻,综合污染因子为0.897,属于磷质石灰岩地球化学背景下Cd较高的土壤类型;处于轻度污染水平的研究区是贵阳市青岩镇二关村、白云区曹官村、花溪区久安乡和清镇市后午;受污灌影响,贵阳市乌当区土壤已处于中度污染水平,特征污染因子是Cd;水城县倮摩村、赫章县野马川、大湾镇安乐村、幸福村和都匀市坝固村分别受到铅锌矿和煤矿开采的影响,属重度污染区,坝固村由于存在独立镉矿床,镉单项污染因子为77.88,综合污染指数达到56.22。主成分分析结果显示,研究区内重金属Cd和Cu是背景值较高的典型元素,Zn、Pb是铅锌矿区污染较重的元素,而Cr和As是外源叠加较严重的重金属元素。研究区内表层土壤以酸性为主,土壤重金属与pH值没有明显相关性,主要受到污染源强度的影响,以污染源为中心,呈现辐射状递减的分布特征。     

高砷煤矿废水灌溉区土壤砷的分布特征探究

通过对贵州兴仁县交乐村高砷煤矿废水灌溉区土壤总砷的分布特征进行研究。文章对土壤总砷、pH值及有机质含量进行了分析,结果表明,污灌区土壤砷的含量最高达237.55mg/kg,最低为24.20mg/kg,平均As含量为85.62mg/kg,均高于世界、中国及贵州黄壤中的平均水平;pH平均值为5.12,属酸性土壤;有机质含量普遍偏高;高砷煤矿废水灌溉导致了灌区土壤中砷的累积。灌溉方式影响了土壤中砷的迁移与分布情况,土壤中砷的含量,随着与灌溉水源距离的增加而急剧降低。研究区土壤中砷的迁移较缓慢,但有向下游逐渐扩散的趋势。土壤总砷含量受到了pH值和有机质影响,但与两者的相关性并不明显。     

Regional assessment of cadmium pollution in agricultural lands and the potential health risk related to intensive mining activities： A case study in Chenzhou City, China

The purpose of this study was to assess the extent of cadmium （Cd） contamination in agricultural soil and its potential risk for people. Soils, rice, and vegetables from Chenzhou City, Southern China were sampled and analyzed. In the surface soils, the 95% confidence interval for the mean concentration of Cd varied between 2.72 and 4.83 mg/kg （P 〈 0.05） in the survey, with a geometric mean concentration of 1.45 mg/kg. Based on the GIS map, two hot spot areas of Cd in agricultural soils with high Cd concentrations were identified to be located around the Shizhuyuan, Jinshiling, and Yaogangxian mines, and the Baoshan and Huangshaping mines, in the center of the city. About 60% of the total investigated area, where the agricultural soil Cd concentration is above 1 mg/kg, is distributed in a central belt across the region. The critical distances, at which the soil Cd concentration were increased by the mining activities, from the mines of the soils were 23 km for the Baoshan mine, 46 km for the Huangshaping mine, and 63 km for the Shizhuyuan mine, respectively. These are distances calculated from models. The Cd concentrations in rice samples ranged from 0.01 to 4.43 mg/kg and the mean dietary Cd intake from rice for an adult was 191 μg/d. Results of risk indexes showed that soil Cd concentrations possessed risks to local residents whose intake of Cd from rice and vegetables grown in soils in the vicinity of the mine was 596 μg/d.     

叶菜对Cd的富集特征及敏感性分布

为了解不同土壤中不同品种叶菜对Cd的吸收富集特征及敏感性分布规律,通过盆栽试验研究了10种叶菜(油菜、空心菜、茼蒿、苋菜、菠菜、油麦菜、芹菜、生菜、韭菜、小白菜)在江西红壤和天津潮土中,对不同处理Cd浓度[空白,0 mg/kg,CK;低浓度,0.3 mg/kg,C1;高浓度,0.6 mg/kg,C2]下对Cd的富集,并对Cd的富集系数进行了敏感性排序.结果表明:高浓度Cd会抑制叶菜生长,株高和鲜质量显著变化;低浓度Cd处理对叶菜的生长具有“刺激作用”,大部分叶菜株高显著上升. w(Cd)为0.3 mg/kg时,在天津潮土中,油菜对Cd的富集系数最高为0.336,茼蒿的富集系数最低为0.014,芹菜的富集系数最低为0.022,得出油菜对不同浓度的Cd最敏感,芹菜和茼蒿较不敏感.在江西红壤中,苋菜对Cd的富集系数最高为1.165,芹菜的富集系数最低为0.103,得出苋菜和油菜对不同浓度的Cd较敏感,芹菜较不敏感.因此,可在天津潮土中种植茼蒿和芹菜,在江西红壤中种植芹菜,将茼蒿和芹菜作为不易吸收较高浓度Cd的叶菜品种.      

遵义松林Ni-Mo矿区土壤Cu、Zn污染及农作物健康风险评价

采用ICP-MS分析了贵州遵义松林Ni-Mo多金属矿区表层土壤（旱地土和水稻土）及6种农作物样品的重金属Cu、Zn含量。结果显示,矿区旱地土Cu、Zn含量分别为31.3～148.5和101.0～346.0 mg/kg,平均值分别为65.1和233.0 mg/kg;水稻土Cu、Zn含量分别为46.3～67.3和169.0～358.0 mg/kg,平均值分别为55.8和234.0 mg/kg;两种类型土壤Cu、Zn含量均高于贵州省土壤背景值（Cu,32.0 mg/kg;Zn,99.5 mg/kg）和参照样品（Cu,23.3 mg/kg;Zn,82.0 mg/kg）。采用单因子指数法对矿区土壤Cu、Zn污染程度进行评价,结果显示大部分土壤样品为轻污染和中污染,部分土壤样品达Cu、Zn重污染等级。矿区农作物样品中粮食类和蔬菜类样品的Cu平均含量分别为3.64和5.81 mg/kg;Zn平均含量分别为22.54和35.79 mg/kg。运用危险商法对矿区农作物的健康风险进行评价,水稻和白菜Cu、Zn复合污染的健康风险指数大于1（分别为2.83和2.90 mg/kg）,表明这两种农作物对人体健康产生影响的可能性较大,其余作物（玉米、甘薯、辣椒、萝卜）复合污染的健康风险指数小于1,对人体健康产生影响的可能性小。     

贵州兴仁煤矿开采旧址重金属Cd、 Hg和As在常见蕨类及其根际土壤中的含量与积累特征研究

本文对贵州兴仁某处煤矿区旧址自然定居的优势蕨类7科10属(分别为蕨菜、华中介蕨、栗蕨、狗脊、芒萁、顶芽狗脊、耳羽岩蕨、光里白、蜈蚣草和岭南铁角蕨)及其根际土壤重金属(Cd、Hg和As)含量进行了调查分析。结果表明,植物根际土壤Cd含量为0. 03～1. 9 mg/kg,超过了国家土壤二级标准; Hg和As含量分别为0. 5～15 mg/kg和537～5 330 mg/kg,均超过了国家土壤三级标准,其中As超标严重。蕨类植物中蜈蚣草富集As效果最佳,地上部分As含量达1 710 mg/kg,转运系数为1. 4。岭南铁角蕨地上部分Cd含量可高达1 490μg/kg,转运系数达56,具有极强的Cd富集能力。通过相关性分析发现,蕨类吸收Cd和As的量与根际土p H呈显著正相关关系(P0. 05),吸Hg量则与p H呈显著负相关(P0. 05)。土壤中重金属的可交换态与蕨类对重金属的吸收总量均呈显著正相关关系(P0. 05)。单因子污染指数法计算结果显示,废渣堆附近土壤Hg和As污染十分严重,其中As污染已扩散到下游区域。潜在生态风险程度评估表明,该煤矿区重金属Cd、Hg和As复合污染严重,其高风险程度应引起相关部门重视。     

土壤铅镉铬暴露下赤子爱胜蚓的回避行为和急性毒性

为了评价土壤重金属污染的生态毒理学效应,根据OECD(经济合作与发展组织)试验指南,研究了人工土壤中Pb、Cd、Cr暴露下赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)的回避行为和急性毒性. 回避试验结果表明:赤子爱胜蚓产生完全回避反应的土壤w(Pb)、w(Cd)、w(Cr)分别为2 000、120、120 mg/kg. 急性毒性试验的结果表明,土壤Pb、Cd、Cr对赤子爱胜蚓14 d LD₅₀(半数致死浓度)的分别为2 526.05、362.83、229.44 mg/kg. 在检测Pb、Cd和Cr污染土壤时,赤子爱胜蚓回避试验的灵敏度要高于急性毒性试验. 该研究结果揭示出,赤子爱胜蚓的回避行为指标能够成为土壤生态系统风险评价和毒性效应研究的生物标志物预警指标.      

山西农田土壤交换性镁含量、分布特征及其与土壤化学性质的关系

采用田间调查与室内分析相结合的方法,研究了山西省农田土壤交换性镁(Mg)含量、分布特征及其与土壤主要化学性质的关系。结果表明,山西省主要农田土壤(0~20 cm)交换性镁含量平均为255.1 mg/kg,变幅为78.1~641.8 mg/kg,其中85%的土壤交换性镁含量在100~400 mg/kg之间,随地区不同而异。土壤剖面(0~100 cm)交换性镁含量为78.1~717 mg/kg,其含量随土壤层次加深呈现出增加的趋势。不同类型土壤交换性镁含量高低依次为潮土>褐土>栗褐土>石灰性褐土>黄绵土>褐土性土。土壤交换性镁含量与土壤pH值、EC值、有机质含量和碱解氮含量呈显著线性正相关,与K/Mg呈显著线性负相关,与全磷含量、速效磷含量、速效钾含量和Ca/Mg呈显著的曲线关系。