电子废物堆场表层土壤重金属元素的生态地球化学预警——以广东贵屿为例

电子垃圾及贵金属回收会造成严重的环境污染并使居民健康受损。通过基于元素形态的缓变型地球化学灾害模型和基于元素全量的多重分形,对广东省贵屿镇表层土壤有毒有害元素含量及分布进行研究。结果表明,贵屿镇家电拆解区的有毒有害元素Ni、Zn、Cd、As的可释放总量分别为11.42、39.00、0.111和1.25mg/kg,均超过对应临界值8.11、19.67、0.054和0.69mg/kg。80%的Cu的可释放总量为12.15mg/kg,超过临界值10.42mg/kg,说明TRCP的释放向有效形态转化的速度加速,具有爆发缓变型地球化学灾害的可能性;Hg、Pb元素服从高浓集的连续多重分形叠加模式,说明受人类活动影响强烈,Cd具有较小的分维数,自低含量点到高含量点的转化慢,表明有较多的高含量点分布,污染发展趋势较严重。贵屿镇与家电拆解有关的有毒有害元素污染均有进一步恶化的趋势。     

承德市滦河流域土壤重金属地球化学基线厘定及其累积特征

选择承德市滦河流域为研究区,系统采集了351个表层土壤样品(0～20cm),测定了Cu、Ni、Cd、Cr、Pb、Zn、Hg、V、Ti、Mn、As和Co共12种重金属的含量,运用基于参比元素的标准化方法和累积频率曲线法确定了12种重金属元素的地球化学基线值,结合主成分分析法与地统计方法统计结果,分析了重金属的空间结构和分布特征,利用地累积指数法对不同土壤类型和土地利用方式表层土壤重金属累积程度进行了分类评价.结果表明,滦河流域表层土壤V、Ti、Cd、Pb、Mn和Co元素地球化学基线值高于河北省背景值,As、Zn、Cr、Cu、Ni和Hg元素地球化学基线值低于河北省背景值.表层土壤重金属总体累积程度由强至弱为:Cd Pb Cu Ti Mn Zn Cr Ni Co V Hg As,80%以上的土壤样品中Pb、Ti、V、As和Co元素属无累积-中度累积水平,70%以上土壤样品中Hg、Mn、Ni、Cu、As、Cd和Cr元素属无累积-中度累积水平.土壤重金属总体累积程度在棕壤、褐土和潮土中依次增大;在工矿用地、灌木林地中较高,林地、草地中相对最低.农用地表层土壤中Pb、Cd元素累积程度相对较高,分别有27. 69%和25. 38%的样品属中等以上累积水平.滦河流域表层土壤Ti、V、Co、Ni和Cr元素同源性较高,与原生高地质背景相关; Cd、Pb、Zn,Mn、Cu和As元素污染累积受成土母岩和人为因素共同作用影响,Hg元素累积则主要来源于人为活动.     

贵州龙里煤矿开采的独木河流域稻田重金属地球化学基线厘定

为了厘定贵州省煤矿开采流域稻田土壤地球化学基线。以龙里县独木河煤矿开采流域稻田为对象,采集稻田土壤和水稻各47个,测定了土壤中的As、Cd、Cr、Cu、Pb、Ni、V、Li和Ti共9种重金属含量,测定了稻米中的As、Cd、Cr、Cu、Pb和Ni共6种重金属含量。分别采用标准化方法和相对累积频率曲线法厘定As、Cd、Cr、Cu、Pb和Ni元素的地球化学基线值,并探讨地球化学基线适用性。结果表明,As、Cd、Cr、Cu、Pb和Ni的几何均值分别为17.665、0.489、49.374、23.842、18.97和12.874 mg/kg;标准化方法厘定的地球化学基线值分别为17.656、0.55、49.043、23.842、19.08和12.88 mg/kg;相对累积频率法厘定的地球化学基线值分别为21.643、0.54、40.39、22.303、20.53和13.08 mg/kg。结合土壤重金属基线值和稻米重金属含量限值进行分区投点分析,以标准化方法厘定的地球化学基线值为基准在投点区正确率较高的重金属元素是为Cr和Cu,以相对累积频率线法厘定的基线值为基准在投点区正确率较高的重金属元素是As、Pb和Ni,两种方法厘定的Cd基线值投点正确率相同。因此,在本研究区域可选用标准化方法厘定的Cr和Cu基线值作为参考值,相对累积频率法厘定的As、Pb和Ni基线值作为参考值,Cd元素基线值厘定可选择标准化方法或相对累积频率法。     

太原盆地及太原市重金属元素地球化学分布特征分析

以太原盆地土壤为研究对象,对太原盆地土壤中八种重金属元素As、Cd、Cr、Hg、Ni、Pb、Zn、Cu的含量进行了采样分析,结合太原盆地地质条件,探讨了太原盆地土壤中八种重金属元素分布状况及其分形特征,并对盆地土壤污染进行评估。文中计算了太原盆地区域土壤背景值;分析了盆地中重金属元素的污染状况,认为Hg、Cd两种元素污染情况最为严重。并将太原市和太原盆地深、浅层数据分别作出八种重金属元素的多重分形图,对八种重金属元素在生态环境中的影响作用进行了统计分析,总结了重金属元素的分形规律,得出了各影响因素的相对重要性排序。     

克拉玛依市地表灰尘重金属空间分布特征与来源解析

从新疆典型石油城市-克拉玛依市采集52个地表灰尘样品,分析其中As、Cd、Cr、Cu、Pb和Hg等6种重金属元素的含量,采用污染负荷指数法（PLI）评价地表灰尘中重金属元素污染水平,基于GIS技术与地统学理论,分析重金属元素含量空间分布格局,利用多元统计分析法,讨论地表灰尘中重金属元素的主要来源。结果表明：克拉玛依市地表灰尘中As、Cd、Cu、Pb和Hg等元素平均含量分别为新疆土壤背景值的1.61、1.75、1.50、1.23和2.94倍。地表灰尘中Hg呈现中度污染,As、Cu、Cr和Pb呈现轻度污染,Cd呈现轻微污染。从空间分布结果来看,克拉玛依市地表灰尘重金属元素含量及污染高值区主要分布于研究区西北部。从污染来源来看,研究区地表灰尘中Hg、As、Pb和Cd等元素主要受到人为污染源的影响,Cu与Cr主要受到土壤地球化学特征的控制。     

贵州灰家堡金矿田土壤重金属元素环境地球化学评价

为了解灰家堡金矿田土壤重金属元素环境地球化学背景和现状，本文开展了土壤重金属（As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn）环境质量评价。结果显示，以《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准》中风险筛选值为标准，灰家堡金矿田大部分区域土壤As和Cu环境地球化学等级高（三级、四级和五级），其它重金属元素（Cd、Cr、Hg、Ni、Pb、Zn）环境地球化学等级低（一级和二级）。高土壤Cu环境地球化学等级（三级）的区域与已知的构造、地层和深部隐伏Au矿体均无空间关系。土壤中Cu的来源主要受地层背景含量的控制。高土壤As环境地球化学等级（三级、四级和五级）的区域主要沿背斜轴和断裂呈带状分布，并与深部矿体相对应，但与已有矿山生产活动区无空间关系。灰家堡金矿田高As环境地球化学等级的土壤与Au的成矿作用有关。     

基于分形方法确定合肥大兴地区土壤中Cd元素的异常下限

在土壤元素异常下限值的确定对环境地球化学评价具有重要意义,传统异常下限值计算方法仅适用于元素含量数据呈正态分布的情况,而事实上土壤元素含量的空间分布极其复杂,很可能具有多重分形分布特征,元素背景和异常有各自独立的幂指数关系。本文探讨利用分形方法确定典型工业区土壤中Cd元素的异常下限值。基于分形的含量一面积方法确定了合肥大兴地区（典型工业区）土壤中污染元素Cd的异常下限值为0．445mg／kg,并根据该异常下限值圈定了异常范围。同时与传统方法（平均值加两倍标准离差）确定的土壤中Cd元素异常下限值及异常范围进行了对比分析,结果显示,分形方法圈定的异常区域是有效的、合理的,控制了区内主要的导致土壤Cd元素污染的企业。     

多重分形与地球化学元素的分布规律

为进一步探讨用分形与多重分形的方法研究地球化学场中元素的分布规律的重要意义,运用Q Q图和直方图探讨了元素的空间分布规律,随后运用多重分形矩方法研究了安徽省长江以南以北各约22000km2和18100km2区域内5489个和4524个水系沉积物样品中14种元素的分形分布规律。结果表明,金属地球化学场元素在空间上的分布并不是简单的正态或对数正态分布,而四连续多重分形分布,其α f(α)曲线上凸且连续,拥有主要大型矿床的安徽江南地区α f(α)曲线的开口明显大于成矿相对较弱的安徽江北地区。元素的多重分形谱函数的形态特征对区域成矿潜力研究将具有一定的指示意义。     

开都河下游绿洲耕地土壤重金属污染及潜在生态风险

开都河下游绿洲采集98个耕地土壤样品,测定其中As、Cd、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb和Zn等8种重金属元素的含量.基于地统计法,污染负荷指数法和潜在生态风险指数法研究耕地土壤重金属污染和潜在生态风险,并对重金属的来源进行讨论.结果表明:(1)研究区Cd含量平均值超出《国家土壤环境质量标准》中Ⅱ级标准的11.08倍.Cd、Cr、Ni、Pb和Zn含量的平均值分别超出新疆灌耕土背景值的55.42、1.32、1.36、3.40和5.14倍.重金属元素空间分布各不相同,部分区域出现高值区,表明人类活动对耕地土壤环境具有负面效应.(2)研究区耕地土壤Cd呈现重度污染,Pb呈现中度污染,Cr、Cu、Ni和Zn呈现轻度污染,As和Mn呈现无污染态势.Cd是污染面积最大,污染程度最高的元素.研究区污染负荷指数PLI的平均值为1.68,呈现轻度污染.(3)各重金属元素单项生态风险指数(E)的平均值从大到小依次为:Cd、Ni、As、Cu、Pb、Cr与Zn.研究区综合生态风险指数(RI)的平均值为355.31,属于较强生态风险.(4)研究区耕地土壤As、Cd、Pb和Zn主要受到人类活动的影响,Cr、Cu、Mn和Ni主要受到土壤地球化学特征的控制.Cd是研究区耕地土壤主要的污染因子,对PLI和RI的贡献很大,耕地土壤中Cd污染必须关注.     

滇黔桂岩溶区河漫滩土壤重金属含量、来源及潜在生态风险

利用全国地球化学基准计划在滇黔桂岩溶区35个点位采集的70件河漫滩表、深层土壤样品,分析了As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn 8种重金属元素含量特征,探究了重金属来源、污染状况及潜在生态风险.结果表明,8种重金属元素含量大部分均高于全国土壤背景值,在滇东南地区含量最高,桂西北地区最低.表层土壤Cd、Hg明显富集,As、Cr、Cu、Ni与深层土壤含量相当;As、Cd、Hg、Pb、Zn在农田、菜地中明显高于深层土壤,Cr、Cu和Ni在各类土地中与深层土壤相当.因子分析结果显示,表层土壤中Cd、Cr、Cu、Ni受地质背景控制,As、Pb、Zn既与地质背景有关,也受人为活动影响,Hg受人为活动影响较严重;深层土壤中Cd、Cr、Cu、Ni、Cr、Zn继承了区域母岩特征,As、Hg和Pb受地质背景和人为活动双重影响.地累积指数法和富集因子法污染评价结果表明,研究区河漫滩表层土壤中Cd、Hg污染较重,As、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn大部分为轻度污染或无污染.各重金属潜在生态风险指数高低顺序依次为Hg > Cd > As > Cu > Ni > Pb > Cr > Zn,Cd和Hg的生态风险指数之和占综合指数的82.43%,生态风险最高;滇东南地区重金属潜在风险综合指数最高,具重度生态风险.     

江苏省徐州市区街道灰尘重金属污染分析与评价

对江苏省徐州市区街道灰尘中Pb,Cd,Cu,Zn的含量水平进行了研究.结果表明,市区街道灰尘中Pb,Cd,Cu,Zn的平均含量分别为440.8,2.48,76.2,382.2 mg/kg,是徐州市土壤背景值的27.0,8.6,6.0,4.2倍;与国内其他城市街道灰尘重金属平均含量相比,上述重金属元素平均含量处于中等—偏高水平.采用地积累指数法和潜在生态危害指数法进行评价,结果表明,Pb处于重污染水平,Cd和Cu处于中度污染水平,Zn处于偏中度污染水平;市区街道灰尘重金属的潜在生态危害达到了强生态危害水平,在4种重金属中,Pb和Cd对街道灰尘的潜在生态危害贡献较大.通过研究以期为徐州市的城市环境污染防治和城市规划提供重要的科学依据.     

葫芦岛东北部土壤重金属分布特征及来源解析

选择典型辽宁省工矿型城市葫芦岛,以东北部的龙岗区、连山区和南票区为研究区,基于1：25万土地质量调查获取的重金属数据,分析探讨土壤重金属的分布特征、赋存形态及污染来源.结果发现：研究区表层和深层土壤8项重金属平均含量均高于辽宁省背景值,其中表层土壤Cd、Cu、Pb、Zn、Hg、As空间上呈现出龙港区沿海及内陆局部浓集的特点,Ni、Cr高值区主要分布在下白垩统和中侏罗统火山岩地层区.各重金属富集系数平均值表现为Cd > Hg > Pb > Zn > As > Cu > Cr > Ni,其中,Cd 3.41、Hg 2.93,空间上表现为大面积强烈富集.土壤中Cd主要以离子交换态为主,占全量的54.38%,生态风险最高.土壤剖面中Cd、Pb、Hg、Zn总体呈现出"表聚性"特征,而Cu、As、Cr、Ni呈现出"平稳性"特征,且不同成土母质对重金属具有明显的控制.各重金属单项污染指数平均值表现为Cd > Zn > Cu > Pb > Cr > Ni > As > Hg,其中Cd污染水平较高.来源分析显示,Zn、Cu、Cd、As、Pb主要受工业、交通、生活、采矿等人类活动的综合影响,Cr、Ni主要受地质背景控制,而Hg更多来源于煤炭燃烧.     

安铺港表层沉积物中重金属污染现状及潜在生态风险评价

通过对21个表层沉积物样品中的Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、Hg、As等7种重金属元素含量进行测定,分析了安铺港沉积物中重金属的空间分布特征及其对港湾生态环境的危害状况。采用重金属单因子污染系数、综合污染指数对其污染程度进行了评价,并采用Hàkanson潜在生态危害系数与潜在生态风险指数法对重金属潜在危害进行了预测。结果表明:安铺港表层沉积物中重金属含量空间离散性较大,总体处于低污染状态,各重金属污染程度依次为Hg > Cd > Pb > As > Zn > Cu > Cr;安铺港潜在生态风险危害总体属于低生态危害范畴,重金属生态危害系数的排序为Hg > Cd > As > Pb > Cu > Cr > Zn;各金属与有机质及相互之间较显著的正相关,其中,Cd与有机质和各金属的相关性略低。     

陕西省某工业园区春季大气降尘重金属污染特征及评价

为研究陕西省某工业园区春季大气降尘中重金属元素污染特征,于2013年3月21日-6月7日使用降尘缸被动采样方法收集大气降尘样品,并利用火焰原子吸收分光光度法测定样品中Cu、Pb、Zn、Cd、Ni、Cr等重金属元素的质量分数,运用ArcGIS 9.3研究其空间分布特征,并使用I_geo（地累积指数）法评价大气降尘重金属污染水平.结果表明:研究区大气降尘中w（Cu）、w（Pb）、w（Zn）、w（Cd）、w（Ni）、w（Cr）的平均值分别为131.1、2 630.5、4 449.3、65.5、21.7、79.5 mg/kg,分别为陕西省表层土壤元素背景值的6.1、122.9、64.1、696.8、0.8、1.3倍.工业园区重金属元素质量分数高值区集中分布在西北-东南一带,Pb、Zn、Cu、Cd等重金属质量分数高值区位于园区中部,临近冶炼厂,Ni、Cr等质量分数高值区位于火电厂附近;重金属元素（Cu、Pb、Zn、Cd、Ni和Cr）质量分数水平方向高值区分布在以冶炼厂为中心0~2 km范围内,并随与冶炼厂距离的增加而逐渐降低.重金属元素相关分析表明,Cu、Pb、Zn、Cd四种元素之间及Ni与Cr之间存在极显著相关关系.聚类分析结果显示,Pb-Zn-Cu-Cd为一类,Ni-Cr为一类;结合空间分布变化特征,初步判断工业园区Pb、Zn、Cu、Cd重金属污染主要受金属冶炼和交通运输影响,影响Ni和Cr主要因素为燃煤.I_geo评价结果表明,工业园区春季大气降尘中Cd达极强污染,Pb、Zn达强-极强污染,Cu为中度污染,Cr、Ni基本无污染.      

城市道路沉积物中重金属生态风险的优化评价

城市道路沉积物中的重金属在降水径流的冲刷下会对受纳水体产生生态风险. 基于重金属的总量、毒性、形态,分别采用单因子污染指数法(P_i)、生态风险指数法(RI)和风险编码评价法(RAC)对青岛市崂山区11条主干道沉积物中4种重金属(Cu、Zn、Pb、Cd)的污染状况和生态风险进行评价,评价结果差异较大,建立新的模糊综合评价体系对这3种评价方法进行优化. 结果表明:①道路沉积物中的Cu、Zn、Pb、Cd均存在累积现象,4种重金属的主要来源为交通活动、大气沉降以及路面标识用漆. 重金属各形态分布不均匀,Cu以可氧化态为主,Zn以弱酸提取态为主,Pb以残渣态为主,Cd以生物可利用态(弱酸提取态、可还原态、可氧化态)为主. ②P_i评价结果显示,Cu、Zn、Pb、Cd的P_i值分别为3.80、27.61、1.21、8.33,Zn和Cd表现为重度污染水平,Cu和Pb分别表现为中度和轻微污染水平;RI综合评价结果为高风险,其中Cd属于高风险,其他3种重金属为低风险;RAC评价结果为Zn(40.44%)> Pb(28.24%)>Cd(25.37%)>Cu(3.80%),Zn表现为高生态风险,Pb和Cd表现为中等生态风险,Cu表现为低生态风险. 导致3种评价结果不同的原因是评价方法分别侧重重金属的总量、毒性或形态. ③建立了模糊综合评价体系,设置了新的综合评价标准,优化评价结果表现为Cd(87.4)>Zn(72.04)>Pb(53.96)>Cu(53.56). 这表明重金属的毒性对其生态风险的影响要大于重金属的总量和形态,总量也会一定程度上影响评价结果. 研究显示,在实际工作中,当各种评价方法所得结果存在分歧时,模糊综合评价体系有利于更准确地了解重金属污染状况和生态风险.      

河池市某废弃冶炼厂周边农田土壤重金属污染特征及风险评价

为了解河池市某废弃冶炼厂周围农田土壤重金属的分布特征及潜在风险,研究了该区域不同深度土壤中5种重金属（Cd、Pb、Cr、Cu、Zn）以及主要农作物的污染状况,采用多元统计分析、改进的内梅罗指数法、潜在生态危害指数法结合GIS插值进行土壤污染调查及生态风险评价。结果表明:土壤中Cd、Pb、Cr、Cu、Zn的平均含量均高于广西土壤环境背景值,其中Cd、Pb的富集情况较为明显,其含量分别高于GB 15618-2018《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准（试行）》中的风险筛选值11.5,3.3倍。研究区土壤重金属含量空间分布呈现以毗邻冶炼厂的重污染区为中心,并向四周辐射的趋势,其中冶炼厂西北和东南方向含量较高。分析研究区土壤剖面重金属含量可知,Pb只有表层土壤含量超过土壤污染风险筛选值,Zn、Cr和Cu则不同深度土壤中的含量均低于风险筛选值,而Cd在各土层深度中的含量均超过农用地土壤污染风险管制值,表明该地区Cd污染严重,应重视土壤污染对农作物的生态风险及对地下水的潜在威胁。研究区主要农作物玉米、甘蔗中Pb、Cd、Cr的平均含量分别为GB 2762-2017《食品安全国家标准食品中污染物限量》中标准限值的21.87,18.48,7.34倍和7.97,3.73,6.25倍,超标率为100%。