城市表层土壤重金属污染综合评价方法

为了评估城市表层土壤重金属污染对市民健康状况的影响,本文首先采用了瑞士著名地球化学家Hakanson(1980)年提出的潜在生态指数法(The Potential Ecological Risk Index,RI)对2011年数学建模A题的样本数据进行分析。之后,针对城市表层土壤重金属污染对市民健康状况的影响方式,提出了相对人口密度θ和污染效果指数χ,加以改进,并给出整体分布图。其实际意义为:通过这样的方法,评价在人口密度不均匀、污染效果变化的城市,表层土壤重金属污染对市民健康的影响大小。     

长沙市近郊莲花镇土壤重金属生态风险评价

选择长沙市近郊的莲花镇作为研究对象,采集了镇域范围内54个土壤样品,运用综合的生态风险评价方法对Hg、Cd、As、Pb、Cr5种土壤重金属元素污染程度及对人体的健康危害程度进行评价。结果表明:1)5种重金属元素的污染程度排序为Cd>Hg>Pb>As>Cr,Cd呈现重度污染;Cd和Pb空间变异显著,其来源受人为干扰程度高。2)5种重金属元素的潜在生态危害排序为Cd>Hg>As>Pb>Cr,Cd和Hg处于强生态危害程度,是研究区域土壤重金属污染的主要因子;研究区域综合潜在生态风险达到强生态危害等级。3)"手-口"摄入是土壤重金属暴露的主要途径,儿童的非致癌暴露剂量远大于成人。5种重金属对儿童和成人所产生的非致癌风险商和非致癌风险指数均<1,不存在非致癌健康风险。4)Cr的致癌风险指数>10^-4,具有极高的致癌风险;Cd和As的致癌风险指数为10^-6～10^-4,处于可以接受的风险范围。Cr、As的污染有不断加剧的趋势,成为影响人体健康的主要因子,应引起关注。     

燃煤电厂周边土壤重金属污染特征及评价

《全国土壤污染状况调查公报》显示,全国土壤环境表现总体不容乐观,部分地区土壤污染较重,耕地土壤环境质量堪忧。为了解与评价燃煤电厂周边土壤重金属的污染状况,按照点源扇形布点原则,在电厂A和电厂B周边4个方位不同距离布设采样点,以远离电厂区域为对照点,共采集32个土壤样品,检测了Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、As、Se、Ag、Cd、Sb、Hg和Pb等12种重金属浓度。结果表明:在2个电厂周边土壤中Mn、Ni、Cu、Zn、As、Se、Ag和Cd等8种重金属平均浓度高于安徽省土壤背景值;2个电厂周边土壤中Cd的平均浓度分别为0.230和0.172 mg/kg,与GB 15618—2018《农用地土壤污染风险管控标准》pH为6.5~≤7.5时的风险筛选值相比,平均超标倍数分别为1.79和1.49倍,最大超标点分别位于主导风下风向45°夹角500 m处和次主导风下风向500 m处;2个电厂常年主导风下风向土壤中Cr和Cd浓度高于对照点(P分别为0.03和0.04);电厂周边Cr、Cd、Ni、As、Pb和Sb等重金属存在明显空间分布差异,符合点源分布特征,其他重金属分布均匀性较好,差异不明显;2个电厂周边土壤重金属的内梅罗污染指数(PI)分别为2.7~5.0和1.5~2.4,电厂A污染程度为重度污染,电厂B为中度或轻度污染;2个电厂周边土壤重金属综合潜在生态危害指数(RI)分别为105.0~190.7和82.1~139.6,潜在生态危害为中等或轻微,Cd、Hg和As对RI的贡献较大。综合考虑电厂周边土壤中各重金属浓度和空间分布特征以及相关性分析和聚类分析结果,电厂A周边土壤中重金属可能受人类活动的影响,其污染程度和潜在生态危害整体上高于电厂B和对照点,且污染也是多方位的,不仅局限于下风向。因此对燃煤电厂监管中,应综合考虑其多方位对环境土壤和人群产生的影响。     

中山市不同类型企业周边土壤重金属污染特性及潜在生态风险评价

以中山市不同类型涉重金属企业周边土壤(0~20cm)为调查对象,分析了土壤中重金属Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、Hg和As的含量,采用地积累指数法和潜在生态危害指数法对土壤重金属污染进行了分析和评价。结果表明,除Pb外其它7种元素含量超过广东省背景值,不同类型土壤环境的污染程度地积累指数评价处于无-中度污染,潜在生态危害处于强度危害程度。统计分析表明,Cr、Ni、Cu、Zn具有显著相关性,不同类型企业周边土壤中重金属污染主要受Cr、Cu、Ni、Zn控制,其次是受As、Hg和Cd控制。     

阳新县复垦工矿废弃地土壤重金属污染及潜在生态风险评价

为探究湖北省阳新县复垦工矿废弃地土壤重金属污染状况及其潜在生态风险,对研究区采集的69个复垦工矿废弃地表层土壤样品中As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn 8种重金属元素的含量进行了测定,在此基础上分别采用内梅罗综合污染指数法和潜在生态风险指数法对复垦土壤中重金属污染程度和潜在生态风险进行了评价。结果表明:研究区复垦土壤中重金属元素Cd、Cu、Hg、Pb和Zn的含量均值高于湖北省土壤元素背景值,存在一定程度的富集,部分复垦土壤中重金属元素As、Cd、Cu和Ni的含量超过《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB 15618—2018)中的土壤污染风险筛选值,超标率分别为8.7%、4.3%、10.1%和1.4%;复垦土壤中无清洁级别,预警、轻度污染、中度污染和重度污染土壤分别占1.48%、69.57%、18.84%和10.14%,各类型复垦土壤中重金属污染程度依次为金属矿采选废弃地其他工矿废弃地砂石场废弃地煤矿采选废弃地,复垦土壤中各重金属单因子污染指数依次为CdCuHgPbZnNiAsCr;复垦土壤中重金属元素As、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn的单项潜在生态风险均处于低生态风险级别,而Cd和Hg最高分别达到较高和极高生态风险级别,复垦土壤重金属综合生态风险中,低生态风险、中等生态风险和高生态风险级别的土壤分别占66.67%、30.43%和2.90%,无极高生态风险级别的土壤。总体而言,研究区复垦土壤中重金属元素Cd和Cu的污染较突出,但考虑到毒性响应,复垦土壤中重金属Hg和Cd的污染更应引起警惕。     

上海某生活垃圾焚烧厂周边土壤重金属污染特征、来源分析及潜在生态风险评价

通过原子光谱法对上海某生活垃圾焚烧厂周边表层土壤样品中As、Cu、Cd、Cr、Pb、Ni、Zn、Ti、Mn和Hg等10种重金属含量进行测定,利用富集因子、多元统计和空间插值方法分析重金属来源和空间分布特征,并评价土壤重金属的潜在生态风险水平.结果表明,除Hg和As未检出外,土壤中其他重金属平均含量范围为0.399~4 220 mg·kg~(-1),Cu、Cd、Cr、Pb、Ni、Zn和Mn等7种重金属平均含量均高于土壤背景含量,其中Cd平均含量是背景含量的2.9倍.通过相关性分析、主成分分析、富集因子分析和重金属空间分布特征分析可知,Ti、Mn和Ni空间分布特征相似,主要由自然源贡献;Cd、Cr、Cu、Pb和Zn的分布特征具有一定相似性,其来源主要与工业生产、焚烧烟气和交通运输污染有关.潜在生态风险评价结果显示,被检出重金属的综合潜在生态风险指数均值为108.92,表明垃圾焚烧厂周边土壤处于中等生态风险水平,其中Cd贡献率高达79.63%,应引起重视.     

基于地球化学基线的土壤重金属污染风险评价

在实地采样分析的基础上,采用标准化方法确定浑河冲洪积平原表层土壤中Cu、Pb、Zn、Ni、Cr、As、Cd这七种重金属的地球化学基线,分别以土壤环境背景值和地球化学基线为参比值,结合müller地积累指数法和Hkanson潜在生态风险指数法对污染现状和潜在生态风险进行评价。结果表明:其中Pb和As污染较为严重,七种重金属均具有不同程度的潜在生态风险,Cd是具有相对较高潜在生态风险的污染因子,45%采样点土壤多种重金属的潜在生态风险达到中等。     

铅锌矿区土壤重金属污染特征及污染风险评价

为研究铅锌矿区土壤重金属的环境污染特征并评价其风险,以湖南某铅锌矿区土壤为研究对象,利用X射线衍射谱(X-ray diffraction,XRD)分析土壤矿物组成,在微波消解土壤样品后采用电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）检测重金属浓度,利用欧洲共同体修正（BCR）法分析土壤中重金属赋存形态;最后开展了土壤重金属污染潜在环境风险评价。结果表明：矿区土壤成分主要包括石英、长石、高岭石、蒙脱石等;土壤重金属污染水平由大到小为Zn＞Pb＞Ni＞Cd＞Cu＞Cr＞As;土壤重金属中以残渣态存在所占比例最高的元素是Ni,酸可提取态比例最高的是Zn;土壤重金属的污染指数及潜在生态风险指数整体偏高,单因子污染指数最高的元素是Cd,内梅罗综合污染指数为1 472.98;环境风险系数最高的重金属元素为Cd,环境风险综合指数（RI）高达25 380.63,超过高生态风险阈值211.51倍。     

闽北某新建水库周边土壤重金属生态与健康风险评价

为探究闽北某新建水库周边土壤重金属污染程度及存在的生态与健康风险,在该区域采集了10个具有代表性的土壤样品,用原子荧光、AAS和ICP-MS测定土壤中25种重金属含量,结果表明:除了Ni、Cr、Hg、Li、Sc、V、Co和Fe外,其余重金属不同程度超出福建省土壤背景平均值,其中Cd和Pb分别达到背景值的26.42倍和8.42倍;地累积指数法和潜在生态风险指数法的评价结果表明:Cd为偏重污染,表现出很高潜在生态风险,Pb为中度污染,表现出中等潜在生态风险,其余重金属无污染,5#百步溪A和7#百步溪B处于中等潜在生态风险,10#外屯村处于较高潜在生态风险,其余点位均为很高潜在生态风险;手-口途径摄入是土壤重金属引起非致癌风险的主要途径,总非致癌风险顺序为PbZnCrCuAsNiCdHg,其中手-口途径对儿童Pb的暴露风险值HQa为1.071,易对儿童健康造成危害,其余重金属风险值均小于1,不会对人体健康造成危害,Ni、Cr、As、Cd通过呼吸途径不具有致癌风险。     

基于潜在生态风险指数评价济南市不同城市绿地土壤重金属污染

采用潜在生态风险指数法对济南市公园绿地、居民小区绿地和道路绿化带等3种不同类型15个城市绿地土壤重金属的污染程度进行评价.结果显示,济南市不同类型城市绿地土壤Cd、Hg、Pb、Cu、As和Ni的含量均超过山东省土壤背景值.潜在生态风险评价表明,济南市城市绿地土壤各重金属潜在生态风险程度依次为:Hg＞Cd＞As＞Pb＞C...     

广西北海近岸海域表层沉积物中重金属分布特征及生态风险评价

通过采集广西北海近岸海域表层沉积物的样品并进行重金属含量分析,结果表明:Cu、Pb、Cd、Zn、Cr、Hg、As 7种元素的空间变异系数都超过0.4,各重金属空间波动程度的顺序为HgCdZnAsCrPbCu;从空间分布上看,重金属含量的高值点大多数分布在离岸较近的海域,并受沉积物粒度效应的控制;表层沉积物中Cr的污染程度最大,其环境效应不容忽视;区域上重金属的潜在生态危害系数大小顺序为AsHgCdCrPbCuZn;各采样站位重金属的潜在生态危害系数(Eir)均远小于40,潜在生态危害指数(RI)也远远小于150,属于低生态危害范畴。     

某区生活垃圾焚烧发电厂周边及厂区内土壤中重金属元素的污染特征及评价

为了解与评价生活垃圾焚烧电厂周边土壤重金属元素的污染状况,按照点源扇形布点原则,在生活垃圾焚烧电厂周边和厂区内布点采样,以远离电厂区域为对照点,共采集29个土壤样品,分析检测了Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、As、Ag、Cd、Hg和Pb等10种重金属元素的含量.结果显示,生活垃圾焚烧发电厂周边和厂区内土壤中各重金属元素的含量水平均满足国家《土壤环境质量》(GB 15618-2018)和(GB 36600-2018)中土壤污染风险筛选值要求;仅有Mn、Cu和As的平均含量高于安徽省土壤平均背景值,其中As是背景值的1. 03倍,Cu是1. 07倍;与对照点对比,Cr、Ni、Cd、Cu和As含量低于对照点,差异有统计学意义(P≤0. 05).电厂周边土壤中Hg在空间分布上的差异较明显,其余重金属元素空间分布差异不明显、呈现较均匀,在常年主导下风向和次主导下风向500 m土壤中最高,之后随着距电厂的距离增大而逐渐下降,最后低于对照点的水平.电厂周边和厂区内土壤中各重金属元素的污染程度为轻度污染,内梅罗综合污染指数(PI)为1. 1～1. 2,对照点也为轻度污染(PI为1. 5);潜在生态风险为轻微,多种重金属元素的综合潜在生态风险指数(RI)为60. 2～67. 7,Hg和As对RI的贡献率较大,对照点为中等生态危害(RI为116. 8).基于主成分分析的结果,综合考虑土壤中各重金属元素的含量和空间分布特征以及相关性分析和聚类分析结果,将10种重金属元素分为3类:①Ni、Cr、As和Mn;②Cu、Zn、Ag、Cd和Pb;③Hg.其中Ni、Cr、As和Mn来源主要受土壤母质影响; Cu、Zn、Ag、Cd和Pb来源主要受土壤母质和多种人类活动共同影响; Hg则很可能源于生活垃圾焚烧烟气的扩散沉降及其在土壤中的累积.在研究表明,生活垃圾焚烧发电厂周边和厂区内表层土壤中Hg具有独特的环境污染特征,在生活垃圾焚烧发电厂周边的土壤重金属污染调查中,Hg污染应受到重点关注.     

喀斯特山区茶园土壤重金属污染损失率模型评价研究

以典型喀斯特地区茶园为例,采用污染损失率评价法,针对Hg、As、Cd、Pb、Cr 5种重金属元素对土壤环境质量的影响进行评价。结果表明:1)研究区土壤环境质量整体较好,各重金属单项污染损失率的大小顺序为:Cr>As>Pb>Hg>Cd,24个土壤样点综合污染损失率在7.46%~12.47%,6个土壤采样点综合污染损失率在12.78%~37.63%;2)污染损失率评价模型的评价结果与常见土壤重金属评价模型的评价结果基本吻合,土壤环境处于安全状态,各重金属元素潜在生态风险大小依次为:Hg>Cd>As>Cr>Pb;3)通过GIS对污染损失率评价结果进行空间插值分析,茶园土壤基本处于"尚清洁",中部存在小面积轻污染;Hg、Cd整体清洁,As同时出现少部分轻度和中度污染,Pb呈轻度面状污染;Cr呈现轻度面状污染和中度点源污染。     

三亚湾表层沉积物中重金属污染特征及生态风险评价

对三亚湾10个表层沉积物中的6种重金属元素进行分析,并运用潜在生态危害指数法对重金属的污染程度和潜在生态风险程度进行了评价。研究结果表明:表层沉积物中6种重金属平均含量高低依次为Zn>Pb>Cu>As>Cd>Hg。10个站位单个重金属都处于低污染水平,重金属平均污染程度由大到小依次为Pb>Zn>Cu>As>Hg>Cd;研究区域多种重金属综合污染程度均属于低污染。6种重金属生态危害程度大小是Hg>Pb>Cd>Cu=As>Zn;监测海域的总体潜在生态风险程度低。     

不同海拔草地开垦对土壤重金属的影响及评价

为探究草地开垦对土壤重金属的影响,以贵州喀斯特山区不同海拔梯度下的草地和由草地开垦的耕地为研究对象,采用内梅罗综合指数法和潜在生态危害指数评估草地和耕地中Cd、Cr、Pb、Ni、Hg、As 6种重金属的污染水平和生态风险。结果表明:研究区域土壤重金属Cd、Cr、Pb、Ni、Hg、As的含量均低于贵州省背景值;不同海拔、不同土地利用/覆被对不同重金属的含量变化影响存在差异;土壤中Cr的含量与Cd和Ni的含量呈极显著正相关(P0. 01),Pb含量与Cd和Cr含量呈显著正相关,与Hg含量呈显著负相关(P0. 05);低海拔地区草地和耕地未受重金属污染;在中、高海拔地区草地重金属污染水平均为轻污染,耕地重金属污染水平均为中污染,草地开垦为耕地后污染加重,Cd是主要的重金属污染物;各海拔草地和耕地均为轻度生态风险;海拔、土地利用/覆被是影响土壤重金属含量分布的主要因素。     

太原市土壤重金属污染及其潜在生态风险评价

为全面了解太原市土壤重金属含量及其潜在生态危害程度,在研究区内共采集了80个土壤样品,测试了Pb、Cu、Ni、As、Cd、Cr、Hg、Zn共8种重金属元素含量,并采用地积累指数法和潜在生态危害指数法对土壤重金属污染进行了分析和评价.结果表明,太原市土壤环境总体污染程度处于无-中度污染,潜在生态危害处于轻微危害程度.相对...     

开封城市土壤重金属污染及潜在生态风险评价

用网格法采集开封城市表层土样99个,测定其As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn含量.分别采用污染负荷指数(PLI)和潜在生态风险指数(RI)评价土壤重金属污染和潜在生态风险程度,应用Kriging空间插值法探讨土壤重金属污染和生态风险空间分布,并对重金属的来源进行讨论.结果表明,开封城市土壤大部分发生了Cd重度污染,Zn中度污染,Pb和Cu轻度污染,而Ni、Cr和As均没有污染.土壤Cd存在极强生态风险,其余元素均为轻微风险.各样点7种重金属的平均PLI为2.53,总体上属于中度污染;平均RI为344.58,属于很强生态风险.PLI和RI空间分布相似,高值区分布在东南部的老工业区和陇海铁路开封客、货站附近,其次为老城区;低值区位于北部和西部,污染和生态风险较轻.镉既是最主要的污染因子又是最主要的潜在生态风险因子,其来源主要与化肥厂烟尘及污灌区表层土壤空气迁移、交通运输和燃煤等人类活动有关.     

兰州市耕地“五毒”重金属的风险评价与归因分析

耕地土壤的重金属有可能通过食物链网迁移转化危害生态环境和人体健康.目前,人们对兰州市耕地土壤重金属的生态环境和人体健康风险还不够清楚,从而影响对其有效管控.因此,以兰州市耕地表层土壤为研究对象,采用潜在生态风险危害指数评价As、Cd、Cr、Hg和Pb共5种重金属的生态环境风险,以USEPA提出的健康风险模型和推荐的标准评估其人体健康风险,用地理探测器探究风险空间分异的主要影响因子,以便为研究区重金属污染风险的精准管控提供科学依据.结果表明,研究区耕地表层土壤重金属对生态环境风险主要为中风险（65.25%）,少部分为低风险（13.80%）和高风险（20.95%）,低风险区主要位于永登县东南部、榆中县中部和北部以及皋兰县西南部;中等风险区在三县五区均有分布;高风险区位于永登县北和东南部、城关区南部、七里河东北部、西固区东部和榆中县中部.5种重金属不同暴露途径的非致癌与致癌风险均为：经口摄入>皮肤接触>呼吸摄入,总体上儿童高于成人.但是,"五毒"重金属的非致癌风险HI均小于1,表明它们对当地居民不存在不可接受的非致癌风险.As的致癌风险分别大于1×10^-5（儿童2.04×10^-5）和小于1×10^-4（成人1.91×10^-5）,说明其对当地居民存在可接受的中等致癌风险,且儿童的大于成人.地理探测器分析表明,采样季平均降水量对As和Cd人体健康风险空间分异的影响最大,GDP对Cr风险空间分异的影响最大,距铁路距离对Hg和Pb风险空间分异的影响最大;交互作用探测表明,各因子之间均为双因子增强,除主导因子起作用外,pH值、坡度和海拔高度等其它因子也会增强主导因子对耕地土壤重金属风险空间分异的影响程度.     

有色金属矿业城市典型村镇土壤重金属污染评价及来源解析

为了解铜陵市村镇土壤重金属污染程度和潜在生态风险水平,在顺安镇、钟鸣镇和义安经济开发区大致均匀布设67个采样点位,采集表层土壤样（包括地表灰尘和河道沉积物）,通过测试Cu、Zn、Pb、Cr、Cd、As和Ni等重金属含量及土壤pH值,剖析土壤重金属含量的空间分布特征,评估土壤重金属污染程度和潜在生态风险水平,并解析土壤重金属来源.结果表明,研究区土壤pH呈弱酸性,土壤重金属Cu、Zn、Pb、Cr、Cd、As和Ni含量均值分别为铜陵市土壤背景值的4.94、2.89、2.07、0.94、7.97、4.03和2.02倍,总体上呈现西高东低的变化特征.内梅罗污染指数表明,Cu、Cd、As和Pb属于重度污染,Zn和Ni分别属中度和轻度污染,Cr为无污染;不同用地类型内梅罗综合污染指数大小排序为：河道>城镇>工业用地>菜地>农业用地>山林>村庄,研究区总体属于重度污染水平.土壤重金属潜在生态风险系数大小排序为：Cd>As>Cu>Pb>Ni>Zn>Cr,其中Cd处于极高风险,Cu和As处于中等风险,其余各元素均处于低风险水平;不同用地类型潜在生态风险水平排序为：河道>城镇>工业用地>菜地>农业用地>村庄>山林,其中工业用地、菜地和城镇总体达很高风险水平,农业用地达高风险水平,村庄和山林属于中等风险.主成分分析表明,研究区Cu、Zn、Pb、Cd和As的主要来源是当地金属矿业污染;Cr主要来自地质背景和金属矿业污染;Ni主要来源为化石燃料燃烧.     

地质高背景与污染叠加区不同土地利用方式下土壤重金属分布特征

黔西北喀斯特地质高背景和历史遗留土法炼锌污染叠加,导致土壤重金属污染严重.为了解不同土地利用方式对土壤重金属分布的影响,选择威宁县某在产锌粉厂小流域为研究区域,共采集表层和剖面土壤样品126件,对农用地、荒地和林地土壤重金属(Cd、As、Pb、Cu和Zn)的空间分布、来源和生态风险进行分析和评价.结果表明,研究区表层土...