基于Meta分析的中国工矿业场地土壤重金属污染评价

工矿业活动是土壤重金属污染的重要来源之一.由于早期企业管理体系不完善和环保意识薄弱等原因,我国工矿业土壤环境问题突出.本文对2005—2022年中国知网、万方、Web of Science等数据库发表的关于我国工矿业土壤重金属污染的138篇文献(包含141处场地)进行Meta分析,并通过地累积指数法和潜在生态风险指数法评价我国工矿业地及周边土壤中Cd、Pb、Zn、Cu、As的污染情况、分布特征及行业特征.Meta分析随机效应模型的计算结果表明,与土壤背景值相比,我国工矿业场地及周边土壤中Cd、Pb、Zn、Cu、As的含量分别增加了897.42％、233.34％、232.34％、196.83％和171.29％.重金属污染分布结果显示,东南沿海及长三角等经济发达地区工矿业土壤污染更严重,北方地区污染较轻,Cd是首要污染物.从行业特征看,化石燃料开采场地及周边土壤中Pb、As含量与背景值差异不显著;有色金属矿开采导致土壤重金属含量显著升高,其中Cd污染十分突出,土壤Cd含量的增幅高达964.40％.49.21％的有色金属矿区土壤存在极强潜在生态风险;化石燃料开采场区土壤污染较轻,潜在生态风险为中等风险及以下的点位占60.87％.研究显示,Cd是我国工矿业土壤重金属污染的首要污染物,且有色金属矿开采造成的污染更严重.     

中国城乡交错带土壤-农作物重金属污染的Meta分析

受人类活动的影响,城乡交错带农田土壤重金属污染问题十分突出.准确掌握城乡交错带土壤-农作物重金属的污染特征,对保障食品安全与促进社会可持续发展具有重要意义.现有的农田土壤重金属污染研究大多基于小尺度、小范围实地监测,已有的全国尺度研究并不能很好地反映出城乡交错带这一特殊界面的污染特点.通过收集整理已公开发表文献,基于Meta分析探究了中国城乡交错带土壤-农作物系统的重金属污染现状,在此基础上对特定地区主要作物重金属的人类健康风险进行评估.结果显示,我国城乡交错带农田土壤重金属累积显著,其中Cd（I_geo = 0.89）污染最为突出,其空间分异特征明显;从不同耕地类型来看,水田和水浇地更易发生重金属积累;从不同城市等级来看,中、小城市的土壤重金属累积较为突出;对于城乡交错带农作物而言,Pb和Cd的超标率在水稻（39.64%和28.25%）和小麦（42.72%和27.72%）中最高;作物重金属健康风险评估结果显示,Cd是构成人体健康风险的主要元素,且对儿童和成人构成一定的非致癌风险和不可接受的致癌风险.     

复垦矿区重金属对土壤微生物群落的影响

为研究矿区复垦土壤重金属污染水平与土壤微生物群落多样性的关系,以及重金属污染对人体的潜在健康风险,该文以淮北朔里矿周边土壤为研究对象,采用高通量测序方法,研究土壤微生物群落结构的变化,并分析其结构与重金属污染及土壤环境要素的相关性,并对土壤重金属污染进行健康风险评价。结果表明:(1)朔里矿周边土壤重金属含量普遍偏高,内梅罗综合污染指数属于轻度或中度污染,主要污染物为Cd,平均含量为0.27 mg/kg;(2)复垦土壤pH值、有机质、硝态氮以及有效磷含量明显高于未复垦土壤含量,有效钾含量为复垦土壤低于未复垦土壤,氨氮与电导率则无显著差别;(3)高通量测序分析结果显示,复垦土壤与未复垦土壤细菌群落结构有显著差异。各样点中变形菌门丰度最大,未复垦土壤中变形菌门丰度略小于复垦土壤,酸杆菌、浮霉菌、蓝细菌则完全相反,同时在复垦土壤中发现了少量的NC10,该菌种在未复垦土壤中几乎没有。此外,Alpha指数显示未复垦土壤和复垦土壤的群落丰富度和群落多样性略有差异,但不显著。冗余分析表明,丰度较高的变形菌(Proteobacteria)、放线菌(Actinobacteria)、蓝细菌(Cyanobac...     

金属矿区周边农田土壤与农作物重金属健康风险评估

为探明金属矿区周边农田土壤与农作物重金属污染特征与人体健康风险,通过对矿区周边农田土壤和农作物进行样品采集并分析测定其Cd、Pb和As等重金属含量,采用地累积指数法、富集系数法和综合潜在生态风险指数法,研究土壤和农作物重金属的污染特征与综合潜在生态风险,采用蒙特卡罗模拟法进行土壤和农作物重金属的健康风险评估.结果表明,凉桥村土壤重金属污染主要是Cd、As和Pb,分别有100%、100%和75%以上土壤样品超过农田土壤筛选值(GB 15618-2018),农作物中Cd、Pb、As、Cr和Ni这5种重金属的含量,均超标《食品安全国家标准 食品中污染物限量》(GB 2762-2017)严重;地累积指数和富集系数表明Cd和As污染严重,综合潜在生态风险指数(RI)普遍高于600,具有极高生态风险,其中 Cd、As和Pb 贡献最大,贡献率分别为77.8%、14.4%和 3.1%.健康风险评估表明,凉桥村居民通过摄入农作物以及误食土壤造成较高的致癌风险(致癌风险＞10-6)以及非致癌健康风险(危害商值＞1);蒙特卡罗模拟人群健康风险分析显示,凉桥村土壤重金属污染暴露途径下具有较高致癌与非致癌风险的人群为儿童和成人女性,摄入农作物的风险概率远大于土壤暴露途径.该区域应采取风险管控和治理修复措施,减缓农田土壤与农作物重金属的致癌风险,成人和儿童应预防吸入土壤颗粒物和经口摄入土壤,儿童还应重点预防皮肤接触土壤的暴露途径.     

洪水淹没对矿区下游农用地土壤重金属污染特征的影响

为评估洪水淹没对西南某有色金属矿区下游农用地土壤重金属污染状况及土壤质量的影响,采用单因子指数法、内梅罗指数法、潜在生态风险指数法,对矿区下游淹没区及非淹没区农用地进行评价.结果表明,研究区域内主要重金属污染物为Cd、Sb、Pb、As、Zn,淹没区6种重金属As、Cr、Pb、Zn、Cd、Sb的平均含量分别为36.66、63.48、82.54、128.21、0.61、39.46 mg·kg~(-1),非淹没区6种重金属As、Cr、Pb、Zn、Cd、Sb的平均含量分别为7.38、71.44、13.27、35.27、0.16、5.62 mg·kg~(-1),除重金属Cr外,淹没区与非淹没区重金属平均含量存在显著性差异(p0.05).淹没区As、Pb、Zn、Cd、Sb的超标率分别为52.23%、44.54%、48.14%、72.03%、88.25%,非淹没区As、Pb、Zn、Cd、Sb的超标率分别为4.12%、3.23%、2.16%、15.03%、22.00%,淹没区土壤环境质量类别为安全利用,综合潜在环境风险为很强生态风险(RI=600.3),非淹没区土壤环境质量呈现优先保护状态,综合潜在环境风险为轻微生态风险(RI=69.1).有色金属矿区下游农用地被洪水长期淹没导致As、Pb、Zn、Cd、Sb的污染加重,由于研究区域特殊的地质背景,土壤中大量存在的铁锰氧化物胶膜对重金属具有强吸附作用,当洪水中存在大量重金属,随着水位上升洪水浸没土壤,铁锰氧化物胶膜把大量重金属截留在中下层土壤中,从而导致污染更为严重.     

城市污泥的直接施用对矿区土壤修复的影响

为探讨城市污泥直接用于矿区土壤修复的可行性,以矿山废弃土壤为基质,直接施入不同含量的城市污泥进行盆栽试验,研究污泥施入量对矿山土壤理化性质的影响,以及本地植物鸭跖草对施加污泥土壤的毒害性响应及其去除土壤中重金属的效果。结果表明:城市污泥能够有效提高矿区土壤肥力,改善土壤结构,使其达到NY/T 391—2000《绿色食品产地环境技术条件》土壤肥力一级标准,但同时也加了重金属(Cu、Zn、Pb、Cd)污染程度;而种植本土植物鸭跖草对Cu、Zn、Pb、Cd有着一定的去除作用,在短期内去除率为7%～10%。通过控制污泥直接施入量为15%以及长期种植本地植物能够有效实现矿区废弃土壤的修复。     

中国农田土壤重金属污染分析与评价

为掌握中国农田土壤八大重金属元素（As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn）的污染现状,探究其时空变化和在不同耕地类型之间的差异,通过中国知网和Web of Science收集并整理了2005～2021年449篇相关文献数据,采用基于“样点数”、“研究区面积”和“标准差”的加权方式进行Meta分析.结果显示,中国农田土壤八大重金属的含量平均值为：ω（As）11.00mg·kg^-1、ω（Cd）0.350 2 mg·kg^-1、ω（Cr）62.91 mg·kg^-1、ω（Cu）28.87 mg·kg^-1、ω（Hg）0.135 1 mg·kg^-1、ω（Ni）28.91 mg·kg^-1、ω（Pb）34.67 mg·kg^-1和ω（Zn）90.24 mg·kg^-1.与土壤背景值相比,中国农田土壤中各重金属元素（除As外）均存在一定累积,其中Cd和Hg的累积量最大,分别超过对应土壤背景值177.9%和340.3%.污染评价结果表明,我国农田土壤重金属污染以Cd和Hg为主,人类活动是造成其在土壤中累积的主要影响因子;从时空变化上看,云贵高原和东部沿海是污染案例最集中的区域,污染重心随时间变化由长江中游向西南地区偏移;不同耕地类型之间土壤重金属含量存在差异,蔬菜地和水田中重金属的累积量明显大于其他耕地类型.     

矿区耕地土壤重金属污染评价模型与实例研究

为对湘南某矿区耕地土壤重金属污染情况作出客观实际的评价,将层次分析理论用于环境评价领域,引入重金属毒性响应系数和重金属在粮食中限量值双重准则,以确定重金属元素之间的权重,并结合加权平均法建立综合评价模型.同时,结合GIS对耕地土壤重金属空间分布、重金属富集特征及综合污染情况进行分析.对该矿区4种重金属Pb、Cd、Cu和Zn的综合污染评价结果表明,该矿区耕地土壤重金属综合污染情况严重,综合污染指数变化范围为 1.25~427,属重度污染.因子分析结果表明,4种重金属的来源具有一定相似性,主要来源于矿区有色金属采选冶炼活动.空间分析表明,4种重金属的含量及综合污染的空间分布特征呈明显富集.该评价模型可用于对矿区耕地土壤重金属污染评价的研究,为土壤重金属污染评价提供了新的思路.     

矿区周边农田土壤重金属分布特征及污染评价

为探索潼关矿区周边农田土壤重金属的空间分布及其生态风险,于2020年9月采集了潼关矿区周边的地表土壤样本,分析了样本中Pb、Cu、Cd、Hg、Cr、Ni、Zn和As这8种重金属元素的含量和分布特征,利用内梅罗综合污染指数和潜在生态风险指数评价了土壤污染程度.结果表明,该地区8种重金属元素的含量均超标,超标率分别为97....     

东川区矿区农田土壤及玉米重金属污染研究

对东川区大寨村铜矿开采、冶炼区周边受铅、砷、镉等重金属污染农田土壤及玉米进行采样,对土壤及玉米中的重金属含量进行测定分析,进一步通过单因子污染评价指数和内梅罗综合评价指数法评价土壤及玉米的重金属污染状况.结果表明:在研究区内,土壤中Cd超标,超标率为100％,Pb、As、Cu 3种重金属未超标,超标率均为0,Pb、As...     

西南地区某钨锡矿区土壤重金属污染状况及健康风险评价研究

研究通过内梅罗综合污染指数法和改进的美国EPA人体暴露风险方法,评价中国西南地区某钨锡矿区土壤环境质量及土壤-人体的健康风险,其风险评估的结果具有指导意义.研究结果表明,矿区南侧、东侧土壤重金属对周边居民健康有一定的潜在风险,重金属砷对矿区居民健康构成威胁,这与当地多年钨锡矿采选活动中重金属的传输、扩散、积累密切相关.建议在土壤重污染区域开展土壤修复治理,改种非食物链经济作物.     

北京市得田沟和崎峰茶金矿周边土壤中重金属的粒径分布特征

以北京市得田沟和崎峰茶金矿周边土壤为研究对象,运用斯托克斯沉降法研究土壤颗粒组成及重金属在不同粒径中的分布特征.结果表明,土壤颗粒主要以>0.15 mm粒级为主,含量达到51.19%~79.75%,其次为0.15~0.05 mm粒级土壤,含量为14.67%~38.99%,粒级0.05~0.01 mm土壤含量为0.18%~7.6%,粒级<0.01 mm的土壤含量仅占1.71%~5.95%.除Ti和V外,其它金属元素的含量具有明显的粒级效应,随着土壤粒径的减小而增大,但大多数金属元素不在最细粒级上达到最大值,而是在0.002~0.001 mm粒级上最大.金属元素在不同粒级上的累积效应与粒级上的含量相一致,金属元素在较细粒级上的累积作用明显强于粗粒级.细粒级土壤含有较高的金属含量,对人类健康危害极大,应积极采取有效措施防止极细粒级土壤进入空气和水源.     

钼矿区农业土壤重金属污染调查与评价

采用单因子污染指数法和多因子综合指数法对葫芦岛市钼矿区的农业土壤重金属污染情况进行评价。评价结果,土壤的主要污染因子为Zn、Cd和Mo,土壤环境质量属严重污染,建议对污染土壤进一步做适宜性评价,采取合理有效的利用保护开发途径。     

我国南方四省集中连片水稻田土壤重金属污染评估研究

以2013—2014年南方湖南、江西、浙江、福建四省集中连片水稻田的63个采样数据为基础,利用单因子评价法和内梅罗指数评估南方水稻田土壤重金属的污染情况.结果表明:南方集中连片水稻田土壤Cd点位超标率为0;Hg、As和Ni 3种重金属含量超出《土壤环境质量标准》(GB15618-1995)二级标准的比例最大,分别为6.3%、4.8%和7.9%;研究区水稻田土壤重金属以清洁为主,70%以上符合农业生产和生活要求,但少量样点Hg为中度和轻度污染,As和Ni为轻度污染;从内梅罗综合指数看,研究区土壤重金属仅有3.18%和1.59%的为轻度污染和中度污染,主要分布在湖南和江西.     

中水浇灌对土壤重金属污染的影响

城市化的加快,使缺水问题更为普遍,中水用于冲厕和绿地浇灌将是未来的趋势.为研究特殊行业污水处理后用于绿地浇灌对土壤的重金属污染状况,选取以生活污水和实验室污水为水源,一体式氧化沟为处理单元的出水为浇灌用水,以包括阔叶林、灌木和草坪的小区土壤作为研究对象;采集6个样品点0~20 cm深的土壤进行Cr、Mn等8种重金属检测.结果表明,与自来水浇灌土壤对比,中水浇灌土壤的重金属含量没有显著差异;中水浇灌土壤的重金属主要在表层富集,其中铬、镍、铜、锌、铅浓度低于北京市土壤背景值;浇灌土壤中砷和镉存在轻度污染,值得关注.     

重金属污染土壤修复中的根际效应研究进展

由根际分泌物介导的根际效应表现为根际土壤中微生物种类和活性、土壤理化性质（如酶、pH、有机质等）显著不同于非根际土壤。根际效应受土壤类型、植物种类等影响较大,在农业生产、林业防护等领域被广泛研究,并被投入到实际应用中。近年来,根际效应在土壤修复领域的研究取得了一定进展,但对其修复机制、影响因素等尚缺乏系统性的认识。综述了受重金属污染土壤中根际效应的修复机制、影响因素,并提出加强修复效果的措施,以期利用根际效应提高土壤生物修复效率。根际效应驱动根际土壤与非根际土壤中重金属的形态和分布差异显著,受土壤类型、植物功能性状、重金属性质等因素影响,土壤改良、接种外源微生物等措施可强化植物根际对重金属污染土壤的修复效果。然而目前相关研究时间较短、规模较小,忽略了多年生植物不同生长阶段的根际效应对重金属修复效果的影响,植物生长发育周期长导致筛选特异性修复植物也存在一定的挑战。随着根际效应在土壤修复领域研究的深入,建议展开更系统、全面、长期的指标监测研究,从而明确影响根际效应修复重金属的主次因素,同时筛选出针对不同重金属污染土壤的特异性修复植物,以便于建立土壤生物修复的植物资源库。     

许昌市街道灰尘重金属含量及其粒径效应

对许昌市街道灰尘样品进行了重金属含量和粒度测试,研究了重金属在各粒径上的富集规律及其原因。结果表明:许昌市街道灰尘主要以粉砂为主(平均为57.62%),砂粒次之(平均值为25.18%),粘粒含量最少(平均值为17.21%)。街道灰尘中Cr、Cu、Zn、Pb、Mn、Ni和Co含量范围分别为60.9—277.4μg?g~(-1)、15.5—116.4μg?g~(-1)、76.5—398.7μg?g~(-1)、25.1—63.7μg?g~(-1)、356—519μg?g~(-1)、9.0—25.6μg?g~(-1)和7.9—10.4μg?g~(-1),平均值分别为96.8±42.7μg?g~(-1)、35.4±23.8μg?g~(-1)、145.3±67.2μg?g~(-1)、41.9±10.4μg?g~(-1)、408±35.7μg?g~(-1)、18.5±4.1μg?g~(-1)和9.0±0.7μg?g~(-1)。Zn、Pb、Cu和Cr的平均值均高于土壤背景值,分别为背景值的2.42倍、2.14倍、1.80倍和1.52倍,污染较重。而Mn、Ni和Co值富集程度较低,污染较轻。研究发现,Cu、Pb、Zn和Cr与50—100μm粗粉砂相关性显著,Mn和Ni与10—50μm细粉砂相关性较高,但其含量并未随着粒径的进一步减小而增强;而Co与10μm的粘粒组分相关性较强,其粒径效应明显。街道灰尘中不同重金属含量粒径效应的不同可能与重金属的吸附作用和同晶替换作用的相对强弱有关。     

南丹矿区周边农田土壤质量综合评价研究

目前的土壤质量综合评价存在评价灵敏度高度依赖样本选取、评价结果不够全面、肥力指标选取比较主观等问题,应用受到限制.因此,本研究在现有土壤质量综合评价方法基础上,引入动态加权评估法,对土壤质量指数法进行改进,提出改进土壤质量指数法（I-SQI）.通过实例进行I-SQI与改进的内梅罗综合指数法（I-NPI）和逼近理想解排序法（TOPSIS）的对比分析,发现I-SQI对不同状况的土壤都表现出较好的适用性,评价结果全面且灵敏性高,有效地解决了目前方法存在的问题.应用该方法对广西南丹矿区周边农田土壤进行综合评价,结果发现：①研究区土壤肥力处于中等及以下水平,可交换钙、粘粒、电导率、总氮、速效钾、容重这6个指标是影响研究区农田土壤肥力的关键指标;②研究区大部分农田存在重金属污染,As、Cd、Pb和Zn 4种重金属元素是影响矿区土壤环境质量的主要污染因子;③研究区农田土壤质量以不及格和及格为主,亟需得到改善.本研究为土壤质量综合评价的发展提供了新的阶梯.     

象草与苦楝/构树间作修复矿区重金属污染土壤潜力

为探讨象草与木本植物苦楝/构树间作修复矿区重金属污染土壤潜力,开展室内盆栽试验,分析间作对植物生物量和重金属吸收累积、土壤溶液重金属含量动态变化影响及根际微生物群落组成响应特征.结果表明,和单作相比,象草和苦楝(KX)间作两者地上部生物量分别增加26.5%和13.2%,象草和构树(GX)间作下构树地上部生物量增加13.5%,象草生物量无明显变化.和象草间作后苦楝地上部Cd含量显著提高24.9%,两者地上部Cd和Pb累积量明显提高(P<0.05);间作构树显著增加象草地上部Cd和Pb含量及累积量,但构树地上部Cd和Pb含量明显降低.总体而言,间作处理显著提高单盆植物地上部Cd和Pb共同累积总量,且KX间作下单盆地上部Cd和Pb共同累积总量(1 065μg·pot^-1)最高.整个修复期间,KX和GX间作下土壤溶液pH和溶解性有机碳(DOC)含量均高于未修复土壤(CK).修复结束(第150 d)时,KX和GX间作下土壤溶液DOC含量分别较CK显著增加40.5%和33.1%(P<0.05),与CK、象草和构树单作相比,KX间作下土壤溶液Cd含量分别显著降低56...