中国主要类型土壤Cd、Pb、Cu和As的主要生态学指标和临界含量

通过对中国主要类型土壤中Cd、Cu、Pb、As的生态效应和环境影响以及多指标、多体系确定土壤元素临界含量的研究,提出了中国主要类型土壤Cd、Cu、Pb、As的临界含量及其系统分类特征.     

新疆焉耆盆地农田土壤重金属环境容量分析

为进一步了解土壤环境容量状况,从焉耆盆地采集191个农田土壤样品,测定其中As、Ni、Cr、Cu、Pb、Cd和Zn 7种重金属元素的含量,基于GIS技术,采用综合容量指数法分析农田土壤重金属环境容量特征与空间分布规律。结果表明:1）焉耆盆地农田土壤中As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb与Zn含量平均值均未超出GB 15618—2018《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准（试行）》中的土壤风险筛选值;2）农田土壤各重金属元素单项环境容量指数平均值由大到小依次为:As、Cr、Ni、Cu、Pb、Cd、Zn。As的环境容量指数处于高容量状态,Ni、Cr、Cu、Pb、Cd、Zn等元素环境容量指数均处于中容量状态;3）研究区7种重金属元素环境容量空间分布情况不同,研究区各容量区土壤面积顺序为:中容量区 > 高容量区 > 低容量区 > 超载区 > 警戒区。该结果可为研究区农田土壤环境保护和管理提供依据。     

长期不同耕作方式对紫色水稻土重金属含量及有效性的影响

通过长期定位试验,研究了常规平作、水旱轮作、免耕冬水、垄作免耕和厢作免耕5种耕作方式对紫色水稻土剖面重金属(Fe、Mn、Cu、Zn、Pb、Cd)总量、有效量及水稻根、茎叶和糙米重金属含量的影响.结果表明,经过22 a的耕作,5种耕作方式对紫色水稻土剖面Fe、Cu、Zn、Pb、Cd总量的剖面分布状况影响不显著,而对土壤Mn的剖面分布状况影响显著,常规平作、水旱轮作及免耕冬水均导致表层土壤Mn向下层淋失.5种耕作方式下土壤Fe、Cu、Zn、Pb和Cd的有效量均随土层深度的增加呈降低趋势,而常规平作、免耕冬水、垄作免耕及厢作免耕土壤Mn有效量则表现出随土层深度的增加而增高的趋势.5种耕作方式下,表层土壤Fe、Mn有效量以水旱轮作最高,Zn、Pb有效量以常规平作最高,而Cu有效量受耕作方式的影响不显著.相关分析结果表明,表层土壤有效Fe与pH呈极显著的负相关关系,与有机质呈显著的负相关关系,有效Mn与pH和有机质均呈极显著的负相关关系,有效Zn与总Zn呈显著正相关关系.水旱轮作、垄作免耕及厢作免耕条件下水稻根部Fe、Mn含量,茎叶Fe、Mn、Cu、Cd含量,糙米Cu含量均高于常规平作和免耕冬水,水旱轮作能明显降低Cd向糙米的迁移系数,对降低糙米Cd含量有明显的效果,且水旱轮作条件下糙米Cd含量低于国家食品卫生标准.水稻根部Fe含量与pH呈极显著负相关关系,与有效Fe呈极显著正相关关系,根部Mn含量与pH呈极显著负相关关系,与有效Mn呈极显著正相关关系,茎叶中Mn含量与pH呈显著的负相关关系,与总Mn及有效Mn呈显著的正相关关系,茎叶和糙米Cu含量与pH均呈极显著的负相关关系,糙米中Zn含量与pH呈显著负相关关系,与CEC呈极显著正相关关系.结果表明,耕作方式主要通过影响土壤pH而影响土壤重金属的有效量及水稻重金属的含量,水旱轮作可提高表层土壤Fe、Mn活性,降低土壤Zn、Pb和Cd活性,并能在一定程度上降低糙米Pb、Cd含量,但也应注意长期的水旱轮作可能会导致表层土壤Mn过度向下层淋溶.     

广东省土壤镉含量影响因子解析与评估

影响镉(Cd)含量的因子众多,包括自然影响因子和人为影响因子,而治理Cd污染首先应查明Cd污染来源及其影响因子,这对因地制宜制定Cd污染治理措施及指导相关产业布局具有重要意义.广东省地理状况复杂、经济发达,Cd含量分布区域间差异较大.因此,本文基于Cubist构建土壤Cd含量与相关影响因子关系模型,解析影响广东省土壤Cd含量的主要因子.结果表明:土壤pH值与土壤类型是影响广东省Cd含量最主要的因素,土壤Cd含量与土壤pH值呈正相关关系;赤红壤、砖红壤及紫色土中Cd含量相对较低,潮土、红壤、黄壤、水稻土及石灰土中Cd含量相对较高.Cd含量高值主要出现在第四纪、泥盆纪和石炭纪地质构造运动形成的土壤中.此外,植被指数、土壤粉粒、平均气温、高程、距道路及距河流距离也是影响广东省土壤Cd含量的主要因素.其中,土壤Cd含量与土壤粉粒、高程呈正相关关系,与植被指数、距道路距离、距河流距离呈负相关关系.本文研究结果可为土壤Cd污染治理提供科学的参考依据.     

青藏高原路侧土壤重金属含量分布规律及影响因素研究

以青藏高原G214、S308和G109国(省)道的部分路段为研究对象,采集了这3个路段不同位置处距路侧不同距离的100个表层土壤样品,利用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)测定了各样品中重金属元素Cu、Zn、Cd、Pb的含量.同时,用非线性回归法拟合了Cu、Zn、Cd、Pb元素含量随距路侧距离变化的曲线,并用CHAID决策树分析法分析了影响路侧土壤Cu、Zn、Cd、Pb元素含量的主导因素.结果表明:3个研究路段路侧土壤重金属平均含量均超过土壤背景值,已产生一定的富集;Cu、Zn、Cd、Pb 4种重金属元素含量随距路侧距离的增加均呈指数型下降趋势;影响研究路段重金属含量的主导因素因不同的元素各异,影响Cu、Zn、Pb、Cd含量的主导因素分别为海拔、土壤类型、车流量和路侧距离.     

典型碳酸盐岩区耕地土壤剖面重金属形态迁移转化特征及生态风险评价

碳酸盐岩土壤母质区是我国耕地土壤重金属高含量的主要分布区,且耕地重金属迁移转化受到自然过程与人为活动的交互影响.以广西碳酸盐岩母质水田9条土壤剖面为研究对象,在分析测试土壤Cd、As、Zn、Cr、Cu、Hg、Ni和Pb含量、pH、Corg含量等土壤性质指标以及Cd、As、Zn和Cr赋存形态基础上,重点探讨了研究区耕地土壤重金属形态垂向分布特征、重金属生态风险以及对比在自然成土过程中和人为活动干扰下重金属迁移转化的影响因素.结果表明,研究区土壤剖面中Cd、As、Zn和Cr存在样本超农用地（水田）污染风险筛选值,Cd和As部分超管制值.土壤剖面Cd各形态均有一定比例分布,且随剖面深度由浅至深,Cd生态风险较高的水溶态、离子交换态比例呈显著下降趋势;土壤剖面As、Zn和Cr各深度段均以残渣态为主,随深度加深,水溶态和离子交换态比例变化不大.风险评价编码法（RAC）和次生相与原生相分布比值法（RSP）评价结果显示,研究区土壤Cd污染风险相对较高,总体上As、Zn和Cr处于无污染或无风险状态.研究区自然发育的土壤,黏土矿物含量和土壤发育程度对Cd迁移活动性的影响较为显著,而受人为活动影响的耕作层中,土壤pH与有机质含量则成为其迁移活动性的主控因素;土壤As的迁移能力主要与土壤有机质、Fe₂O₃含量以及土壤发育程度有关,但在耕作层中,有机质对其控制作用明显增强;土壤中Zn、Cr迁移能力的主控因素均为pH,而在人类活动干扰下,pH对其影响更为强烈.     

设施菜地土壤重金属累积及影响因素研究

为了解设施菜地土壤重金属累积规律及影响因,通过在全国8个省具有代表性的设施蔬菜产区采集土壤和肥料样品,系统研究了设施栽培年限、肥料施用、土壤性质对设施菜地土壤重金属Cu、Zn、Cd累积量及活度的影响.结果表明:与露天栽培相比,设施条件下随着栽培年限的延长,土壤Cu、Zn和Cd的全量和有效态浓度均呈明显的累积趋势,栽培年限>15a时的设施土壤Cu、Zn和Cd的全量和有效态浓度分别是露天栽培土壤的1.57、2.16、1.67、3.28、1.96、2.00倍.Pearson分析表明设施菜地土壤Cu、Zn、Cd均与土壤SOM呈极显著相关,说明其在来源上较强的相似性,进一步对设施栽培土壤主要投入品中Cu、Zn、Cd含量分析表明,猪粪、商品有机肥及土壤调理剂中Cu、Zn均超过了100mg/kg,Cd超过了1.0mg/kg,且投入量较大,是设施栽培土壤中Cu、Zn、Cd的主要贡献者,而秸秆和部分化肥(如尿素、硫酸钾)中的Cu、Zn、Cd含量均极低,对设施栽培土壤累积贡献微乎其微.pH值和CEC是影响Cu、Zn、Cd在土壤中累积活度的关键因素,其中随着pH值的升高土壤Cu活度表现了先升高后下降的趋势,而土壤Cd活度则表现了持续下降的趋势,仅在pH<6.26时达到了显著相关水平;土壤CEC的升高对土壤Cu活度表现了先下降后升高再下降的趋势,土壤Cd活度表现了先升高后缓慢下降再升高的趋势,而土壤Zn活度仅在CEC<5.83时随着CEC升高表现下降显著线性相关趋势.因此,防止设施栽培土壤Cu、Zn、Cd的累积与污染,选择重金属含量低的肥料和调控土壤理化特性(尤其是pH值、CEC)则是缓解设施栽培土壤重金属累积速率进而确保蔬菜质量安全的有效途径.     

乌鲁木齐市沿城市化梯度带土壤重金属环境容量评估

文章为阐明新疆乌鲁木齐市沿城市化梯度带土壤重金属环境容量,从代表性城-郊-乡-荒地梯度带采集88个表层土壤样品,分析各梯度带土壤中Cd、Hg、As、Pb、Cu、Ni和Zn等重金属元素含量。基于GIS和综合环境指数（PI）,分析沿城市化梯度带土壤重金属环境容量特征及其空间分布规律。结果表明：研究区沿城-郊-乡-荒地梯度带表层土壤中各重金属含量有一定差异,各梯度带土壤中Hg明显富集。沿城市化梯度带土壤中重金属PI平均值从大到小依次为乡村、郊区、荒地、城区,各梯度带均表现为中容量区。土壤中各重金属单项环境容量指数空间分布规律不同,PI低值区主要分布于城区梯度带,表明城市化对土壤环境容量产生明显影响。各重金属在各年限内动态年容量和静态年容量从大到小依次为Zn、Ni、Pb、Cu、As、Hg、Cd。各梯度带土壤重金属动态年容量均呈现20 a>40 a>60 a>80 a>100 a的趋势。各梯度带土壤中各重金属元素在不同年限内平均动态年容量均大于静态年容量,土壤环境容量趋势好转。     

长江口颗粒态金属污染物时空分布规律分析

长江口金属污染物的输移转化受到多种因素作用的制约,其时空分布比较复杂.2006年洪、枯季长江口南槽和北槽调查研究表明:(1)悬沙中各种金属含量在长江口的沿程分布略有差异,除Cu、Cd沿程出现降低趋势外,其它金属均有"低-高-低"分布趋势,即在南槽、北槽最大浑浊带出现高值;而沉积物中颗粒态金属含量沿程分布较为复杂,沿程呈降低趋势,部分金属在南槽、北槽出现高值区;(2)颗粒态金属含量垂向分布十分明显,由表层悬沙至底泥逐渐减少;(3)悬沙中枯季金属含量明显高于洪季,在一个潮周期内急流时颗粒态金属含量小于憩流时金属含量.     

三峡库区消落带土壤重金属分布特征及潜在风险评价

探讨了三峡库区重庆段沿江左右两岸、不同淹水高程消落带土壤中重金属的分布特征,并对研究区域重金属潜在风险进行了评价.结果表明,土壤中As(>19.0mg/kg)、Cd(>0.38mg/kg)含量超标,其余重金属含量均达国家土壤环境质量2级标准.沿江两岸Cu、Zn、Cr和Hg含量存在显著差异(P<0.1),左岸土壤中各重金属平均含量均小于右岸,而右岸各重金属的变异系数较左岸大.不同淹水高程重金属含量差异明显(P<0.1).沿长江水流方向,库区土壤中Cd含量先减后增,其余重金属(Cu,Pb,Zn,Hg,As,Cr)含量逐渐降低.Pb和Cr、Cd和As含量与土壤pH值均具有显著相关性(P<0.05或P<0.01).土壤中Cu与Hg,Cu与Cr间具有显著正相关关系(P<0.05);Cu、Pb、Zn与多种重金属间具有极显著正相关关系(P<0.01).库区消落带土壤重金属潜在生态风险处于轻微状态,主要生态风险元素为Cd.     

“中心城-郊区-卫星城”梯度带绿地土壤重金属的空间分布特征

城市化导致城市面积扩张和土地利用方式改变,从而影响了土壤重金属空间分布.本文以成都-温江这一典型"中心城-郊区-卫星城"梯度带为研究区,探讨绿地表层土壤重金属Cu、Pb和Zn的空间分布特征及其影响因素,以期为城市土壤重金属污染治理提供帮助.结果表明,研究区内土壤Cu、Pb和Zn含量均值分别为47.77、39.98和89.65 mg·kg~(-1),其中土壤Cu和Pb含量均值超过土壤背景值.3种重金属含量在"中心城-郊区-卫星城"梯度带呈现先降低后增加的趋势.方差分析表明,区内不同绿地类型土壤Cu和Zn含量差异显著(p0.05),Pb含量在各个绿地类型下无显著性差异(p0.05);回归分析显示3种重金属含量随距城市中心距离增加而极显著降低(p0.01);缓冲区分析表明,土壤Cu、Pb和Zn含量受局部范围内的建筑密度和道路密度影响,且随局部范围内建筑密度和道路密度的增加而显著增加(p0.05).逐步回归分析显示,土壤Cu含量主要受建筑密度影响,Pb含量主要受道路密度和绿地类型影响,Zn含量则受绿地类型、道路密度和建筑密度的共同影响.研究结果显示城市化造成土壤重金属在一定程度上累积,距城市中心距离、绿地类型、建筑密度和道路密度均会影响土壤重金属的空间分布.     

黄浦江中上游地区农用土壤重金属含量特征分析

以黄浦江中上游地区农用土壤为研究区域,在获取区域内729个农用表层土壤样品重金属含量数据的基础上,运用多元统计和地统计相结合的方法,对黄浦江中上游地区农用土壤重金属的含量水平、分布特征和来源进行系统分析.结果表明,黄浦江中上游地区农用土壤中Cd、Hg、As、Cr、Pb、Cu 、Zn 的平均值分别为0.163,0.144,7.54,86.3,24.9,31.4,98.8mg/kg,均低于国家土壤环境质量二级标准,但Hg、Cd、Cr、Cu 、Zn平均含量均超过上海市土壤中相应重金属元素含量背景值,其中尤以Hg显著,是对应背景值的1.44倍;以上海市土壤背景值为标准,农田土壤中Cd、Hg、As、Cr、Pb、Cu 、Zn 超标率分别为59.7%,68.2%,19.3%,67.1%,44.9%,58.4%,76.7%,表现为Zn> Hg> Cr> Cd> Cu > Pb> As.从空间分布来看,青浦、松江远郊区域农用土壤中Cd、Hg、As含量明显高于奉贤、闵行区,靠近市区的闵行Zn、Cr、Cu含量最高,各区域Pb含量差异不大;重金属来源分析表明,As、Cd、Hg元素来源主要与成土母质、农业生产活动等结构性因素有关,而Cu、Cr、Zn、Pb累积受工业生产、人民生活以及交通活动等随机性因素影响较大;Cd含量在不同农用土地利用类型间差异较大,其余元素差异不明显.     

大型铜尾矿库区节节草(Hippochaete ramosissimum)根际土壤重金属形态分布与影响因素研究

通过野外调查和实验分析,对安徽省铜陵市铜官山铜尾矿库、狮子山铜尾矿库及狮子山铜尾矿库周边农田3处生长的节节草根际与非根际土壤中重金属(Cu、Cd、Pb、Zn)的形态、含量和分布进行了研究.结果表明,节节草根际与非根际土壤重金属的主要形态分布基本一致,均表现为矿物态含量占据了重金属全量的大部分,而交换态含量偏低.与非根际土壤相比较,根际土壤中交换态、有机态重金属所占比例显著增加,其中Cu的有机结合态所占比例增加了53 25%、Cd、Pb的有机结合态所占比例增加超过17%,Zn则增加了5.67%;与此同时,碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态含量有所下降.统计分析表明,Cu、Cd、Pb、Zn在根际土壤中的形态分布与土壤pH值、有机质含量、植物生长等因素密切相关.     

不同水稻品种籽粒Cd、Cu和Se的含量差异及其人类膳食摄取风险

采用田间试验法,研究了江苏省57个水稻品种籽粒对太湖地区乌栅土中Cd、Cu、Se的吸收积累.结果表明水稻籽粒的Cd、Cu、Se含量的变化范围分别为0.099±0.039、4.86±2.595、0.035±0.007mg/kg,指示不同水稻品种对同一土壤中Cd、Cu、Se的吸收及其在籽粒中的积累存在有显著的差异.不同品种籽粒对Cu和Cd的吸收积累有同步的趋势,而高Se品种显示出抑制重金属Cu和Cd积累的倾向.不同品种籽粒中重金属含量的差异可能影响到人类重金属食物摄取的健康风险,57个品种中92%的样品的Cd含量超出USEPA推荐的人类摄取的籽粒临界含量.因此,在土壤重金属污染地区,必须密切注意高Cd、Cu吸收积累品种的大规模栽培.而筛选高Se低Cu、Cd的水稻品种进行品质育种是可能的.     

湖南攸县稻米镉（Cd）富集特征及原因解析

攸县大米富镉(Cd)问题受到社会的广泛关注.通过实地调查和采样分析,应用路径分析模型(PA),多元回归分析和K-means聚类方法分析Cd在土壤-稻米系统中的富集特征,潜在风险和主要影响因子.结果显示攸县稻米Cd平均含量为0.47 mg·kg~(-1),约为国家粮食安全质量标准的2.5倍.稻米Cd富集因子(PUF)服从自然对数分布,变化范围较大.回归分析和PA分析显示土壤pH、土壤Mn和土壤Zn含量为影响PUF变化的主要环境因子,其中土壤Mn对PUF的影响主要体现在对稻米Cd的直接作用,土壤pH和土壤Zn对PUF的影响主要是通过影响土壤Cd含量而间接影响稻米Cd含量.K-means聚类分析显示土壤pH=5.6和土壤Mn含量=333 mg·kg-1可作为研究区对生产严重超标Cd米的土壤进行治理的初步调控阈值.     

城市污泥改良矿山废弃土壤的试验研究

采用室内土壤培养模拟试验,在矿山废弃土壤中外源添加不同比例未经处理的城市污泥,探讨短期污泥处理对土壤中重金属赋存形态分布特征、土壤理化性质和土壤酶活性的影响,并对施污土壤中重金属的赋存形态与土壤的理化性质和酶活性进行了相关性分析,分析了施污土壤中不同重金属赋存形态含量的影响因素。结果表明:城市污泥的施加对矿山废弃土壤中重金属Cu和Pb有一定的钝化作用,施污土壤中重金属的生物有效性大小表现为ZnCuCdPb;城市污泥的施加可明显增加矿山废弃土壤中氮、磷、钾和有机质的含量,但降低了土壤的pH值,而土壤的pH值是影响施污土壤中各重金属可交换态含量的关键因素,土壤中有机质含量是影响施污土壤中可还原态Pb和Cd以及可氧化态Cu和Zn含量的主要因素;城市污泥的施加可增加矿山废弃土壤的酶活性,其中土壤的脲酶活性是影响施污土壤中各重金属可交换态以及可还原态和可氧化态Zn、Pb含量的主要因素,而土壤的磷酸酶和过氧化氢酶活性是影响施污土壤中残渣态Cu和Pb含量的主要因素。     

PM10中重金属的分布及其在模拟酸雨中的释放

运用扫描电镜-X射线能谱分析方法(SEM-EDS)和电感耦合等离子体-原子发射光谱法(ICP-AES),分析和测定了佛山市可吸入颗粒物(PM10)及其中重金属的赋存状态和质量分布.同时研究了模拟酸雨淋溶条件下PM10中重金属Cu、Pb、Zn和Cd的释放过程.结果表明,颗粒物在大气中存在的形态各异,主要以簇状集合体形式存在.PM10日平均浓度为0.19 mg/m3,与国家二级标准(0.15 mg/m3)相比,超标率为79%.PM10中含有一定量的Zn、Pb、Cu和Cd,其中Zn、Pb的含量要高于Cd和Cu.模拟酸雨淋溶实验显示,PM10中Cu、Pb、Zn、Cd均有不同程度的释放,Cd和Zn的释放率明显高于Cu和Pb,且释放速率较快;pH值是影响4种重金属释放的主要因素,随模拟淋溶液pH值降低,重金属的释放强度显著提高.     

长株潭地区土壤Cd和Pb固液分配特征与环境风险

区域尺度上土壤重金属下渗迁移的环境风险存在较大空间变异性.以长株潭城市及其周边土壤为对象,研究了不同土地利用类型,土壤Cd和Pb有效态含量和固液分配系数(K_d)的分布特征及其影响因素,并基于CaCl₂(固液比为1∶0.5)测定的K_d揭示了研究区土壤重金属下渗迁移的环境风险.结果表明,研究区土壤Cd和Pb有效态含量大小呈现出：自然林地>郊区农田>城市绿地>工业区绿地.土壤Cd的K_d均值为449.79 L·kg^-1,Pb的K_d均值为27 604.07 L·kg^-1,说明土壤Cd迁移性显著高于Pb.林地土壤重金属的K_d显著低于其它3种土地利用类型土壤.土壤Cd和Pb的K_d主要受土壤pH和重金属总量的影响.在此基础上,引入CaCl₂(固液比为1∶10)测定的重金属有效态含量作为因变量,构建的多元回归模型可以较好地预测土壤Cd和Pb的K_d,...     

模拟酸雨下土壤中铜、镉行为及急性毒性效应

本文论述模拟酸雨下红壤、黄棕壤和黑土中Cu、Cd行为及急性毒性效应.试验表明:(1)模拟酸雨对添加性土壤Cu、Cd的淋溶有一定的影响,随着降水酸度的增大,土壤中Cu、Cd的淋出量增加,但增加的程度与土壤类型、添加金属的浓度和种类有关,相同酸度下,红壤中Cu、Cd的淋出量远大于黄棕壤和黑土,淋出率随着沉降酸度而改变的程度也最显著,酸雨对黑土中Cu、Cd淋溶影响最小.Cd对酸雨淋溶的敏感性大于Cu.(2)模拟酸雨对土壤中Cu、Cd形态影响较为明显,随着酸雨pH的降低,黄棕壤和黑土中部分Cu、Cd形态明显地向着交换态转化,红壤中部分Cu、Cd形态明显地向着水溶态转化.(3)模拟酸雨对土壤中Cu、Cd的生物毒性影响很大,但这种影响同时又受土壤类型相当大的制约,红壤中毒性影响最大,黑土中毒性影响最小,表明三类土壤的抗酸能力顺序为黑土>黄棕壤>红壤.     

东洞庭湖湖滨带土壤酸碱度的分布及对重金属含量的影响

用统计学方法研究了东洞庭湖湖滨带土壤pH 值的分布特征及与重金属污染特征关系。研究表明：在东洞庭湖湖滨带67个采样点中,7.46％的土样为酸性土壤,多分布在居民地和旅游区;13.43％的土样为中性土壤,多分布在湿地保护区;79.10％的土壤为碱性土壤,主要分布在农业区和工业区;无强酸性和强碱性样品。不同土壤pH范围的重金属平均含量不同,随着土壤pH值由酸性、中性到碱性的升高,Hg、Cd、Pb、Zn含量先降低后增加;As、Cu、Ni、Cr含量先增加后降低。