我国城市土壤重金属污染及其治理研究进展综述

本文从城市土壤中重金属元素的污染来源、污染危害、污染空间特征、污染评价方法和治理方法等方面来对我国城市土壤重金属污染问题的研究进展进行综述,并提出了相关的治理对策建议。     

鄱阳湖入长江口流域水体重金属分布特征及人体健康风险评价

通过采集鄱阳湖入长江口流域地表和地下水体,并对水体中重金属空间分布特征和来源进行分析,评价了水体重金属对人体健康风险。研究区水体主要阳离子为Ca²⁺,主要阴离子为HCO₃^-、SO₄^2-,地下水水化学成分的主要成因为水岩相互作用。地表水重金属平均浓度高低顺序为Cr>Fe>Zn>Pb>Cu>Mn, Cr浓度变化幅度最大,Cr与Fe在地表水中重金属总浓度中的贡献率最大,分别为54.36%和19.50%。地下水重金属平均浓度高低顺序为Mn>Fe>Cr>Zn>Pb>Cu。研究区重金属污染可能来源于研究区周围冶炼厂排污废水和城市工业排放的污废水。地表水体和地下水体中,Cr对人体健康的风险均最高。地表水体中Cr对儿童的HQ_der、HI>1,Pb次之。地下水体中,Cr对人体的HQ_der、HI>1,Mn次之。研究为鄱阳湖流域地下水资源保护与饮用水水安全提供科学依据。     

城市不同交通圈(带)土壤重金属多元统计分析及空间分布研究以武汉市为例

土壤重金属污染是近年来备受重视的环境问题,其不仅直接破坏环境质量,还间接危害人体健康,因此研究城市土壤中重金属的累积和分布状况具有一定的意义。选取武汉市不同交通圈为研究区域,分析了表土中Ni、Cd、Cr、Cu、Pb和Zn 6种重金属元素的累积状况和污染来源,评价了重金属的污染程度及生态危害等级,并运用Arc GIS空间插值得到元素的空间分布图。得出以下结论:(1)就平均值而言,Ni、Cr、Cu 3种元素均在省背景值以内,Cd平均值约是国家二级标准的10倍,累积最为严重;(2)多元统计分析结果显示6种元素可聚类为两类,Ni、Cr和Cd、Cu、Pn、Zn,前者主要污染源为气候、母质、年代等成土因素,后者主要受到交通、工业等人为活动及成土母质的的影响;(3)不同研究区累积情况不同,内环最严重,三环带次之,二环带最小;(4)研究区重金属污染评价及潜在生态风险评价结果为重度污染或强度生态危害,且程度上都是内环三环带二环带。     

贵州省城市污泥重金属组成特征与农用风险评价

分别选取了贵州省7个主要城市的10个典型污水处理厂脱水污泥样品进行检测,统计了2009~2012年污泥中重金属Cu、Zn、Pb、Cd、Ni、Cr、As、Hg的含量。结果表明,城市污泥中重金属含量受到各地区工矿业发展的影响,部分重金属在某一污水处理厂出现了远大于其它地区的极值,具有明显的地域特征。2009~2012年贵州省城市污泥重金属的变化表现为As、Hg呈升高趋势,其它重金属变化趋势不明显,As、Hg升高可能是因为贵州省近年来燃煤消耗量增加,烟气排放污染所致。对污泥重金属的农用风险评价显示,贵阳中部（S2）、黔西地区(S9)污泥农用重金属的生态风险较高,不推荐直接施用,其它各地区污泥农用风险较低,可以进行农用,建议各污水处理厂应根据本地区污泥重金属特征制定合理的污泥处置措施     

农药企业场地土壤重金属污染状况及风险评价

为了解典型农药化工厂区及周边土壤的重金属含量分布及其环境风险,本研究选择京津渤地区某农药企业,对其厂区和周边表层土壤中Cu、Ni、Cd、Zn、Cr、Pb、Hg和As等重金属进行了监测,并采用内梅罗综合指数法、Hakanson潜在生态风险指数法和美国环保署(USEPA)的人体暴露风险评价方法进行了生态风险和健康风险评价。结果表明,企业内部存在明显的As污染,尤其是生产区土壤中As的浓度达到土壤三级标准的2.59倍,企业周边土壤也存在普遍的Cd、Pb和Hg累积现象,历史生产过程含砷辅料的使用是造成厂区As污染的关键原因。从潜在生态风险指数来看,企业内部生活区及周边土壤重金属平均总潜在生态风险水平为低度;生产区土壤的重金属总潜在生态风险水平为重度。所有重金属各种途径的非致癌风险叠加均未超过1,非致癌风险在安全范围内,其中主要的非致癌风险贡献元素为Cr、As和Pb。四种致癌重金属Ni、Cd、Cr和As的致癌风险指数从大到小排序为As>Cr>Ni>Cd,Cr、Cd和Ni在企业厂内以及周边土壤中的健康风险值均小于10-6,致癌风险较低,不会对人体造成致癌危害;As在厂内生活区以及厂外周边土壤的致癌风险水平在10-6-10-4之间,存在一定程度的致癌危害;然而,厂内生产区土壤中As的致癌风险值为1.2×10-4,有显著致癌风险。     

三峡库区中低产土壤重金属含量及其与小麦吸收的关系

三峡库区中低产土壤的Hg,As,Cr,Pb,Cu五个重金属含量（除渝北区外），均在国家土壤环境质量标准内，属自然背景值一级标准。Cd和Zn高于全国土壤中的平均含量和背景值含量，属二级标准。土壤的重金属含量与土壤母质类型，pH值，阳离子交换量，有机质，无定形铁和物理性粘粒有关，同时存在一定的地域分布。重庆近郊的土壤所有重金属含量相对较高。土壤重金属的可给态或有效性含量极低，锌和铜不是过量，而是不足。小麦籽粒中As,Cr,Pb,Zn,Cu含量低于国家食品对重金属限量标准和小麦籽粒背景值标准，Hg,Cd含量高于国家规定标准。籽粒中的Cu,Zn含量是小麦茎叶中的2.0-2.2倍，而茎叶中的Hg,Pb,As,Cr,Cd含量明显高于籽粒。     

基于事故风险源的城市环境风险分区研究——以南京市为例

以事故风险个案评价原理为基础,从风险受体角度出发,研究城市内部风险源最大可信事故发生时的最大影响半径,针对不同类型风险源的影响半径做空间分析得到区域风险等级,并结合自然和城市敏感区数据分析得到综合的事故风险分区结果。以南京市为研究对象,从城市内部多类型风险源的影响范围和程度入手,采用风险制图法评价城市事故风险,对本市数百家危化品单位、危废单位、涉重单位、高压走廊及天然气高压管道等涉及的风险源布局和影响半径进行分析,综合南京市城市用地布局及市域城镇体系规划提出防范措施与优化建议,其分区结果对未来南京市城市总体规划、土地利用规划中的安全规划、布局选址及工业结构调整升级等有直接的现实意义和指导意义。     

城市土地置换过程中土壤多环芳烃污染的健康风险评价

利用健康风险评价方法判定污染土壤是否需要修复或再次开发已成为一个新的研究领域。以某区域土地置换开发为案例,结合区域未来土地利用类型,采用健康风险评价模型对土壤多环芳烃（PAHs）污染可能给未来入住人群带来的健康风险进行初步评价。结果显示,在正常情况与极端情况两种暴露场合下,考虑直接接触不慎摄入、呼吸土壤尘和皮肤直接接触土壤3种途径,计算出的土壤PAHs污染的致癌风险相对较高,部分点位已经超过了人体健康可接受的致癌风险程度。且以敏感人群儿童为例,利用摄入量和风险评价反推得出,当土壤中PAHs含量低于634 μg/kg时,在极端情况下,儿童致癌风险可降低到可接受的致癌风险水平。随着环境管理工作的深入发展,在城市土地置换过程中应逐步加强环境健康风险评价方面的研究。     

城市土地置换过程中土壤多环芳烃污染的健康风险评价

利用健康风险评价方法判定污染土壤是否需要修复或再次开发已成为一个新的研究领域。以某区域土地置换开发为案例，结合区域未来土地利用类型，采用健康风险评价模型对土壤多环芳烃（PAHs）污染可能给未来入住人群带来的健康风险进行初步评价。结果显示，在正常情况与极端情况两种暴露场合下，考虑直接接触不慎摄入、呼吸土壤尘和皮肤直接接触土壤3种途径，计算出的土壤PAHs污染的致癌风险相对较高，部分点位已经超过了人体健康可接受的致癌风险程度。且以敏感人群儿童为例，利用摄入量和风险评价反推得出，当土壤中PAHs含量低于634 μg/kg时，在极端情况下，儿童致癌风险可降低到可接受的致癌风险水平。随着环境管理工作的深入发展，在城市土地置换过程中应逐步加强环境健康风险评价方面的研究。     

经济发达县域耕地土壤重金属污染评价及其影响因素分析——以江苏省昆山市为例

通过对昆山市14个区镇91个土壤样品中As、Cd、Cr、Cu、Pb、Ni、Hg、Zn 8种重金属测定分析,对该市耕地土壤重金属污染进行评价并进行重金属污染的影响因素分析.结果表明,昆山市耕地土壤存在不同程度的轻微污染,重金属Cd、Cr、Cu、Pb、Hg、Zn均超过国家土壤背景值,旱地、水田中均以Hg污染范围较广、变异系数较大.综合污染指数表现为水田(1.15)＞旱地(1.00).区镇耕地重金属污染评价表明千灯、陆扬、石浦、锦溪、石牌处于警戒值之内,蓬朗、周庄、张浦、正仪、周市、巴城、淀山湖、花桥、陆家轻度污染;昆山市耕地土壤中重金属元素均未超过土壤环境基本容量,能够保证作物品质和农业持续发展.同时,研究表明区域重金属轻微污染具有复合污染的特性,Cd、Pb相关性最高(P=0.621 0), Pb与Hg、Cu、Zn、Cu与Cr也有相关性(0.438 7、0.426 0、0.350 9、0.394 0),区域重金属的轻微污染受人为因素影响显著,研究指出应加强对区域优先控制污染物Hg、次优先控制污染物Pb、Cd、Zn、Cu、Cr的控制与治理.     

基于神经网络的土壤重金属预测及生态风险评价

采用单隐层RBF神经网络模型预测土壤重金属Cr、As、Ni、Pb、Zn 5种元素的含量,实测35组数据做为训练数据,另用6组做验证数据,该模型是以利用采样的10组数据预测其后的连续5组数据,输入层的神经元个数是10,输出层是5,隐含层的传递函数为径向基函数radbas,输出层的传递函数为线性函数Purelin,其结果表明:采用RBF神经网络模型预测有较高的精度。通过多元统计分析采样样品与预测样品,研究区域As、Ni、Zn的均值超过了上海市土壤环境背景值,As元素达到高度变异,Pb、Zn、Ni 3种元素达到中度变异。通过因子分析,前2个因子基本包含了全部元素变量的主要信息,第1因子中载荷最高是元素Ni(0.946),第2因子中则为元素As(0.930)。通过潜在生态风险指数评价,研究区域整体呈轻度生态风险水平。采用RBF神经网络模型可以降低采样分析成本,更好的评价区域土壤重金属的生态风险。     

长江江苏段主干断面污染物健康风险评价

为掌握长江水环境中污染物的健康风险,选取长江江苏段5个主干断面,对其水环境中主要有机物、重金属及非金属元素硼进行了监测。利用水环境健康风险评价模型评价主干断面和污染物的健康风险,结果表明：在所评价的断面中,栖霞江段断面污染较严重,健康危害的风险相对较大,其次为姚港河口,这2个断面入江支流的污染贡献不容忽视。水中54种有机污染物、7种重金属和元素硼由饮水途径所致健康危害的个人年风险为130×10-14～253×10-6/a,风险较大的（>10×10-9）有苯并［a］芘、镉、铬、钒和PCB52。污染物对健康危害的年总风险仅为255×10-6/a,远低于国际辐射防护委员会(ICRP)推荐的最大可接受值(50×10-5/a )。总体来看,长江江苏段主干断面水体中62种污染物污染所致的健康危害年风险度目前还处于很低水平,但风险较大的污染物的环境来源及相应的污染控制应引起管理部门的重视。研究结果可为长江沿线河流污染的有效控制,实现科学的水环境健康风险管理提供依据.     

近岸海域沉积物重金属生态风险评价模型对比研究

重金属污染被认为是2l世纪影响人类生存与健康的重要环境问题,该类物质极易在近岸海域沉积环境富集,因此海洋沉积物重金属污染已成为人们关注的全球性的环境问题之一,而重金属生态风险评价则成为污染生态学研究的前沿。综述了重金属的形态及生物有效性、重金属污染程度评价方法、重金属生态效应评价法等3种典型生态风险评价方法,结合国内外研究现状对不同的生态风险评价的方法和技术手段进行对比研究,并讨论了相关模型的适用范围及局限性。主要结论如下：金属的赋存形态是基于操作定义的,采用不同的提取方法及提取过程中使用的不同试剂都会对分析结果产生影响;重金属污染程度评价方法难以反映沉积物中重金属的化学活性和生物可利用性;生态效应评价方法从重金属的生物毒性角度出发,反映了多种污染物的综合影响,但该评价方法没有考虑环境条件对元素地球化学分布的影响。因此,在进行近岸海域沉积环境重金属生态风险评价时,采用多种方法相结合的综合评价是解决实际问题的有效途径。     

黄浦江表层沉积物中重金属污染的潜在生态风险评价

采用潜在生态风险指数法对黄浦江表层沉积物中重金属污染的潜在生态风险进行了评价。评价结果表明,黄浦江表层沉积物中重金属的潜在生态风险水平较低,其中杨浦大桥和南市水厂断面达到中等生态风险,其它断面均为轻微生态风险;重金属的潜在生态风险依次为Cd>Hg>Cu>As>Pb>Cr>Zn,除Cd达到中等生态风险外,其余元素均为轻微生态风险。沉积物中重金属的污染水平从上游到下游呈上升趋势,工业排放是水环境中重金属的主要来源,苏州河对黄浦江下游重金属存在一定的输入贡献。相关性分析表明,黄浦江表层沉积物中大多数重金属元素呈现相近的来源特征,有机质是影响沉积物中重金属分布的重要因素。     

降低PM2.5健康风险的行为选择及支付意愿——以北京市居民为例

本文运用权变评价法(CVM)调查了北京市居民对大气细颗粒物(PM2.5)健康风险的认知状况、行为选择及降低健康风险的支付意愿。结果表明:182.5%的居民认为北京市空气污染较为严重,52.4%的居民知道雾霾天气是由PM2.5引起的并认为其会对自己和家人的健康带来影响,92%的居民认为政府应该承担更多降低PM2.5健康风险的责任。2在降低风险的行为中,能够节省生活成本、有益于身心健康的生活方式和符合日常生活习惯的行为得到了最积极的响应,而会降低居民生活舒适性和增加生活成本的行为支持率相对较低。3在降低30%的PM2.5浓度情景下,居民的支付意愿平均为22.78元/月;在降低60%的PM2.5浓度情景下,居民的支付意愿平均为39.82元/月。而且,居民的个体特征、经济条件、居住位置、交通方式、认知水平及风险沟通等因素,都对降低PM2.5健康风险的支付意愿产生显著影响。     

南漪湖沉积物中重金属分布及其潜在生态风险评价

近年来随着长江流域经济的快速发展,长江下游南岸南漪湖的水质恶化受到当地政府高度重视。为了解南漪湖水体重金属的污染状况,研究采集全湖区表层沉积物中样品39个和主要出入湖支流表层水样6个,分析了南漪湖水体中重金属As、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb、Zn含量和赋存形态以及沉积物中TOC、TN含量,评价了沉积物中重金属的污染程度及生态风险,并利用主成分分析和相关性分析对南漪湖污染来源进行解析。结果表明：间隙水中Pb平均浓度值超过美国优先污染物国家推荐水质基准的连续浓度(CCC);沉积物中As、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb和Zn的平均含量高于背景值倍数为Pb(3.36)>Mn(2.74)>Zn(2.51)>As(1.8)>Cu(1.4)>Ni(1.34)>Cr(1.13)。沉积物中重金属As、Cr、Ni和Pb以残渣态为主,Zn在东湖区非残渣态占比54%,Mn在东湖区铁锰氧化物结合态占比达37.4%,Cu在西湖区有机物及硫化物结合态占比为26.7%。重金属潜在生态风险评价法表明Pb在13位点潜在生态风险等级为中等;重金属分配系数(lgKd)平均值及排序为Cr(4...     

有色冶金区土壤-蔬菜系统重金属污染特征及健康风险分析

采用对应采样方法研究大冶有色冶炼厂周围地区土壤、蔬菜中Cd、Cu、Pb和As的含量,并对蔬菜重金属污染状况、富集能力及健康风险进行了分析。结果表明,研究区土壤重金属污染严重,Cd、Cu、Pb和As平均含量分别达5.28、193.37、93.83和36.56 mg/kg,分别为湖北省对应元素土壤背景值的31.06、6.30、3.51和2.97倍,表现为以Cd为主的多种重金属共同污染。与《食品中污染物限量》(GB2762-2012)标准比较,蔬菜中Cd和Cu含量的样本超标率分别为68%和6%,而As、Pb的含量均不超标。蔬菜中重金属富集能力的排序为:CdCuAsPb,叶菜类蔬菜对Cd、Cu、Pb和As的富集系数均高于非叶菜类蔬菜。土壤和蔬菜重金属综合质量指数达10.07,为重度污染。研究区人群通过蔬菜摄入As、Cd的目标危险系数均大于1,存在As、Cd暴露的健康风险;成人和儿童食用蔬菜而摄入重金属的TTHQ分别为2.11~5.06和2.78~6.64,儿童比成人遭受的健康风险更大,并且距离冶炼厂越近,所遭受的健康风险越大。蔬菜中重金属的复合污染已使大冶有色冶炼厂周围居民面临潜在的健康风险。     

江阴市典型河流沉积物重金属污染和风险评价

在摸清河流表层沉积物重金属(Cu、Zn、Pb、Cr、As)含量的基础上,利用综合污染指数和地累积指数评价其污染状况,计算潜在生态风险和人体健康风险。结果表明,江阴市河流沉积物已经受到重金属污染企业和城市径流双重影响,Cu、Zn、Pb峰值在汛期,As、Cr峰值在非汛期;污染负荷指数和地累积指数评价结果显示非汛期污染略轻,地累积指数法引入背景波动参数而使其评价结果较乐观。重金属潜在生态风险都为轻微风险级别;致癌风险处于10~(-3)数量级,非致癌风险数量级为10~(-7),致癌风险为人体健康风险主要承担者。潜在生态风险汛期高,人体健康风险非汛期高,这可能是重金属元素对致癌风险以及生态风险的贡献不同所致。     

基于ANN的土壤重金属分布和污染评价研究

农田土壤重金属污染与备受关注的农产品安全问题有密切联系,因此对其进行研究意义重大。以江苏省南通市为研究区,利用采样点实测数据,借助神经网络模型(ANN)并结合3S技术对问题进行研究,从而对土壤重金属的空间动态分布进行描述,并对各个空间位点重金属的污染状况进行评价。结果表明,神经网络模型能够智能地学习各个样点的空间位置与该点各重金属含量之间的映射关系和预先设计好的分类评价模式,并能够稳健地对各个空间插值点处的重金属含量和各个位点的重金属污染状况进行预测和评价。结论显示,南通市大部分农田土壤重金属污染较轻,但也存在局部地区的严重污染。结论与实际情况相符,表明神经网络模型可以为农田土壤重金属的研究提供一个新的思路和方法。     

山水林田湖生命共同体健康评价——以红枫湖区域为例

了解、掌握山水林田湖生命共同体健康情况能为共同体修复工作提供参考。以红枫湖所在地为研究区,借鉴VOR生态模型建立山水林田湖生命共同体健康评价的SC模型。评价体系中27个指标等级设定参考国际、国家行业标准、相关文献,未有明确标准的指标采取标准化或者自然断点发划定等级,权重采用AHP确定。结果表明：（1）研究区山水林田湖生命共同体健康整体属于亚健康状态;（2）因2010年百年一遇大旱,生命共同体健康（H）指数在2010年最低;（3）山的基本状态指数与评价其他子系统基本状态的多个指标存在相关性;（4）生命共同体基本状态（S）指数与林、湖强度相关;（5）2005～2015年H指数增加得益于湖的基本状态得到改善。以相关性分析结果与实地实施的方针政策相结合,确定影响生命共同体健康的主要因子有地形地貌、极端雨量、水利工程以及生态环境保护措施。最后,从重点湖泊区保护、水库生态环境优化、抗旱防汛水利工程实施、重点工业区、土地开发建设、水土流失治理等5个方面提出生命共同体健康维护建议。