小尺度农田土壤Pb、Zn和Cd空间分布及污染评价——以云南沘比江沿岸某农田为例

以沘江沿岸面积为96 000 m2的整片农田作为研究对象,采集144个表层土壤样本,利用ICP-MS测定土壤中Pb、Zn和Cd的含量,使用地统计学方法分析Pb、Zn和Cd的空间分布,采用污染负荷指数评价土壤Pb、Zn和Cd污染程度,并对污染来源进行解析。结果表明研究区域农田土壤中Pb、Zn和Cd含量均超过当地土壤背景值,出现了污染富积。根据国家土壤环境质量标准,Pb未超标,Zn超标率为98.6%,Cd超标率为100%。普通克里金空间插值分布图显示,Pb、Zn和Cd高含量区域均沿着省道227和靠近居民区分布,而临近沘江的区域Pb、Zn和Cd含量相对较低,其中Pb、Zn含量变化基本呈现由省道227向沘江方向递减规律。Pb、Zn和Cd之间具有较好的相关性,三者同源概率较大。对Pb、Zn和Cd的污染评价表明,研究区域农田土壤57.78%为中度污染,42.22%为重度污染。从污染负荷指数法（PLI）空间插值图可见,重度污染区域位于省道227沿线与居民区东侧区域,其余区域为中度污染。本研究结果说明,小尺度空间分析方法用于农田土壤污染状况的分析,能有效预测重金属空间分布情况,在土地紧缺的情况下,该方法能有效指导对农田的不同区域进行选择使用和精准管理。     

贝壳粉对污染土壤中Pb、Zn、Cd的稳定化作用

价廉易得且无二次污染的稳定剂开发是重金属污染土壤稳定化修复的关键。以铅蓄电池污染场地Pb污染土壤(CQ土壤样品)及铅锌冶炼厂周边Pb、Zn、Cd复合污染土壤(ZZ土壤样品)为研究对象,用贝壳粉进行稳定化研究,通过毒性特征浸出测试(TCLP)评价其稳定化效果。X射线衍射(XRD)和X射线荧光光谱(XRF)等分析结果表明,贝壳粉的主要成分为CaCO3。稳定化实验结果表明:贝壳粉在2%(质量分数,下同)~10%的添加量下,CQ土壤样品中Pb的浸出浓度降低22%~62%;ZZ土壤样品中Pb、Zn、Cd的浸出浓度分别降低11%~91%、26%~65%、18%~64%。贝壳粉添加后土壤pH升高可能会使重金属形成氢氧化物沉淀;部分重金属可能会通过离子交换作用形成碳酸盐沉淀。经贝壳粉稳定化后土壤中重金属浸出浓度降低,有效降低了重金属的迁移性,因此贝壳粉可作为稳定剂应用于重金属污染土壤的修复。     

发酵鸡粪和有机磷肥对土壤中Pb、Cd污染的影响

研究了湘西地区常用的发酵鸡粪和有机磷肥施用对不同程度Pb、Cd复合污染土壤中乙三胺五醋酸(DTPA)提取态Pb(DTPA-Pb)、DTPA提取态Cd(DTPA-Cd)和土壤酶的影响,并研究了对于种植黑麦草(Lolium perenne L.)的影响。结果表明:(1)施用发酵鸡粪和有机磷肥均能显著改善土壤酸性,一定程度上提高土壤有机质含量。在加入质量浓度200mg/kg总Pb、2mg/kg总Cd复合污染土壤中施用有机磷肥,能有效钝化土壤DTPA-Pb、DTPA-Cd,但在400mg/kg总Pb、4mg/kg总Cd复合污染土壤中钝化效果有限,其优先钝化DTPA-Pb。施用发酵鸡粪不能有效钝化土壤DTPA-Pb、DTPA-Cd。(2)施用发酵鸡粪和有机磷肥均显著提高黑麦草鲜重。虽然施用有机磷肥能更有效的钝化土壤DTPA-Pb、DTPA-Cd,但对于黑麦草种植而言,施用发酵鸡粪能更有效的降低其对Pb和Cd的积累,并且主要积累到根部。(3)施用发酵鸡粪对土壤碱性磷酸酶活性、脱氢酶活性和脲酶活性有显著的促进作用。综合而言,湘西地区种植牧草黑麦草,施用发酵鸡粪比较合适,能有效改善土壤酸性,提高黑麦草鲜重和土壤酶活性,降低黑麦草对Pb和Cd的积累。     

红树林湿地沉积物有效态Zn、As、Cd、Pb的分布特征及相关性分析

通过对海南北部红树林湿地沉积物样品进行采集和室内测试分析,得到研究区沉积物有效态Zn、As、Cd、Pb的含量及分布特征。研究结果表明,研究区有效态Zn、As、Cd、Pb平均质量浓度分别为9.18、1.63、0.19、2.48mg/kg,生物有效性系数分别达19.49%、18.65%、21.11%、17.29%,表明研究区沉积物中Zn、As、Cd、Pb的生物有效性均较强,易于被红树植物吸收,同时也反映出研究区沉积物受Zn、As、Cd、Pb的污染风险较大;有效态As、Cd、Pb含量随沉积物剖面深度增加呈逐渐减少趋势,不同沉积物剖面沉积物重金属生物有效性系数变化存有差异;沉积物理化性质对有效态As、Cd、Zn含量有不同程度的影响,对有效态Pb无明显影响;有效态Cd、Pb含量与Cd、Pb总量显著相关,说明Cd、Pb的有效态含量与总量在空间分布上具有一定的相似性,Cd、Pb总量是有效态Cd、Pb的主控因子。     

邵阳市城区大气降尘中的Pb、Cd的污染及环境风险评价

为研究邵阳市城区大气降尘中Pb、Cd的污染程度及环境风险,于2011—2014年在不同功能区采集大气降尘样品,对Pb、Cd的污染程度及环境风险进行评价。结果表明,邵阳市城区大气降尘中Pb、Cd平均值分别为167.29、2.09mg/kg;各功能区大气降尘中Pb的年平均值污染程度级别在2~3级,城区的年平均值污染程度为中度污染,Cd在各个功能区及城区的年平均值污染程度级别均为4级,属于强污染;各功能区Pb、Cd的潜在生态风险指数波动较小,Pb均为轻微生态危害,Cd均为极强生态危害;城区大气降尘中Pb、Cd的总非致癌风险为儿童6.90×10-1、成年女性9.59×10-2、成年男性8.26×10-2;Cd的呼吸系统吸入途径平均致癌风险为成年女性5.42×10-9、成年男性为5.15×10-9,远低于10-6~10-4,不具有致癌风险。     

模拟酸雨对磷酸二氢钾钝化污染土壤Cu、Cd、Pb和P释放的影响

以磷酸二氢钾(PDP)钝化后的重金属污染土壤为研究对象,通过室内土柱淋溶实验,考察在pH为3.5、4.5和5.6的模拟酸雨作用下土壤Cu、Cd、Pb和P的释放特征。结果表明:PDP处理较对照处理显著增加了淋出液中pH、电导率(EC)和总有机碳(TOC)含量,但不同pH模拟酸雨对对照和PDP处理淋出液pH、EC和TOC含量影响较小。对照处理中,正磷酸盐含量维持在较低水平(0.02~0.13 mg·L-1);PDP处理下,正磷酸盐含量在1~3 L和4~12 L分别是《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)五类水标准(总磷含量0.4 mg·L-1)的55.1~819倍和9.46~46.6倍,对地表水表现出较大的富营养化风险。PDP处理较对照处理显著降低了淋溶初期淋出液中的Cu、Cd和Pb含量,但是随模拟酸雨pH降低,对照和PDP处理的土壤淋出液中Cu、Pb含量均未表现出显著差异。因此,PDP处理能够显著钝化污染土壤中的Cu、Cd和Pb,但需关注酸雨淋溶下过量磷释放对地表水富营养化的潜在风险。     

四川某金属制品厂周边土壤重金属分布特征及污染评价

为考察四川某金属制品厂对周边土壤的重金属污染情况,对厂区周边不同方位、不同距离土壤进行取样,测定土样中Zn、Cr、Pb含量,应用单因子污染指数法和内梅罗综合指数法评价土壤环境质量,并运用Hakanson潜在生态危害指数法评估该区域土壤潜在生态风险。结果表明,厂区周边土壤Zn、Cr质量浓度平均值超过成都市土壤背景值,土样中Zn、Cr、Pb超标率分别为58.7%、94.1%、18.3%;0~10cm表层土样Zn质量浓度显著高于10~20cm亚表层土样,两土层Cr、Pb浓度没有显著差异;3种重金属在土壤中迁移能力为CrPbZn,风向不是影响土壤重金属分布的主要因素;研究区域土壤Zn、Cr处于轻度污染水平,总体处于中度污染水平;研究区3种重金属的潜在生态风险程度依次为PbCrZn,整体处于轻度综合潜在生态风险水平。     

赤泥对污染土壤Pb、Zn化学形态和生物可给性的影响

通过土壤培养实验,研究添加赤泥对污染土壤中Pb、Zn化学形态和生物可给性的影响。结果表明,不同赤泥用量处理均可显著降低土壤中HOAc提取态Pb、Zn含量。当赤泥用量为5%时,培养1、2和3个月后,HOAc提取态Pb含量分别比对照下降62.5%、65.3%和73.5%;HOAc提取态Zn含量分别比对照下降56.7%、65.8%和67.4%。培养3个月后,只有1%赤泥用量处理显著降低了土壤中生物可给性Pb含量,而不同用量赤泥处理均显著降低了土壤中生物可给性Zn含量。研究表明赤泥是一种钝化污染土壤中Pb、Zn的潜力添加剂。     

赤泥添加对石灰性土壤中Pb、Cd形态分布及小麦根系的影响

通过田间种植小麦实验,研究添加不同剂量拜耳赤泥（0%、1%、2%、3%、4%和5%）对重金属污染的石灰性土壤Pb、Cd化学形态和小麦幼苗根系的影响。培养1个月,添加赤泥显著地提高了土壤pH值,提高幅度随赤泥投加量增加而增大。培养3个月,添加不同剂量的赤泥均明显降低土壤中可交换态Pb和Cd的含量,赤泥投加量为5%时效果最为显著,分别比对照下降90%和72%。添加赤泥对所种植小麦幼苗的根系也有影响。种植5个月,小麦根系总根长、总表面积和总体积等随添加赤泥的剂量增加呈现先增大后减小的趋势,赤泥投加量为3%时增幅最大,总根长、总表面积和总体积分别比对照增加88.23%、75%和90.32%。研究表明,赤泥可作为重金属污染的石灰性土壤的理想改良剂,但考虑到小剂量赤泥（即1%~3%）促进重金属污染农田中小麦根系的生长,建议在种植区采用小剂量赤泥（即3%）处理的重金属污染修复方案。     

光合细菌改善Cd、Pb及呋喃丹污染土壤的微生物群落DNA序列多样性的研究

应用DNA随机扩增多态性(RAPD)分子标记技术研究了光合细菌(PSB)对Cd、Pb及呋喃丹污染土壤的微生物群落DNA序列多样性的影响.结果表明,Cd、Pb及呋喃丹单一污染或3者复合污染土壤的微生物群落DNA序列的丰富度相对对照土样(S0)都有不同程度的增加,受Cd、Pb或呋哺丹污染,可能会引起土壤微生物群落DNA序列...     

基于GIS的表层土壤重金属污染及空间特征研究——以玄武湖景区为例

GIS与地统计学已广泛运用于土壤科学的研究。为调察研究玄武湖公园内陆区域土壤重金属污染情况及空间分布的特征,为污染评估治理提供可视化的科学依据,本文采集并分析了玄武湖内陆地区0~20 cm土壤中Cr、Cd、Ni、Pb、Zn和Cu 6种元素含量,对其进行描述性统计分析判断污染情况,并利用ArcGIS分析其污染情况及空间特征,结果表明,Cd超标率高达97.5%且平均值0.25高于国家一级标准1.23倍,存在轻微污染,其他5个元素均值均低于一级标准且超标率均低于21%,基本不存在污染的情况。从空间分布来看,Pb、Zn和Cu含量从内向外呈增大趋势,Cr、Ni整体浓度值相对偏小,大部分区域含量均在中值附近或以下,以上5种元素块基比均在0.5左右,含量及分布均是由随机因素及结构性因素共同控制,而Cd块基比仅0.028因而其分布规律则主要受结构性因素影响。     

海州湾南部表层沉积物重金属空间分布、污染和风险评价

为了解海州湾南部海域表层沉积物重金属空间分布特征、污染程度和生态风险水平,采集11个站位表层沉积物,测定有机碳、铜、铅、锌、镉、铬、汞和砷的含量。利用背景值计算污染负荷指数(PLI)、地累积指数(I_geo)和潜在生态风险指数(RI)。结果表明：重金属总体呈现由岸向海、由南向北减小的趋势;PLI和I_geo表明研究区总体为中等污染,主要污染因子为镉;RI表明研究区处于低风险,主要风险因子为镉。     

百花水库消落带及库岸土壤重金属空间分布和风险评价

为研究百花水库消落带及库岸土壤重金属的空间分布特征和风险水平,于2015年5月(丰水期)采集百花水库库岸区、消落区和淹没区的土壤样品,并分析了Hg、As、Cd、Pb、Cr 5种重金属的浓度。采用地质累积指数法和潜在生态危害指数法对土壤中重金属的风险程度进行评价。结果表明,不同重金属的污染程度空间分布差异较大。从同一采样点的不同区域分析,5种重金属的各个分区平均浓度均表现为淹没区库岸区消落区,因此各个分区的潜在生态危害指数平均值也表现出同样的规律。地质累积指数法和潜在生态危害指数法的评价结果存在一定偏差,但可以确定Hg和Cd为百花水库消落带及库岸的主要风险重金属。     

金矿区周边农田土壤重金属源解析研究 ——以焦家金矿为例

以典型金矿区——山东焦家金矿带为研究对象,采集了58个表层土壤样本并测定As、Cr、Cu、Hg、Pb和Zn含量;利用主成分分析(PCA)和正定矩阵因子分解(PMF)受体模型获取污染源因子及其贡献率,通过地统计分析对污染源因子的空间描绘,最终定位潜在的污染源.结果表明:(1)焦家金矿区周边土壤样本As、Cr、Cu、Hg、...     

河流沉积物中重金属空间分布特征模型——以老王寨金矿为例

以老王寨金矿者东江上游河段为例,通过采集表层沉积物和分层沉积物,测定了As、Hg、Cu、Pb、Zn 5种重金属浓度,研究了重金属的水平分布特征和垂直分布特征,揭示5种重金属的空间分布规律。     

北京某染料厂污染地块土壤和地下水6种氯苯类化合物的分布特征及迁移转化分析

针对染料化工企业用地存在多种氯苯类化合物污染的问题,以北京某染料厂污染地块为研究对象,采集并测定土壤样品260个、地下水样品6个,研究了地块包气带和饱和带中6种氯苯类化合物的分布特征,分析了6种物质的来源与迁移过程。结果表明,6种氯苯类化合物主要分布在生产区及污水处理区等重污染区的包气带中,低氯苯类化合物遍布地下水中。推断四氯苯、五氯苯和六氯苯主要由生产原料(二氯苯和三氯苯)在高温等工艺条件下发生氯化反应转化而成,而氯苯是由深层厌氧环境中的CBs经微生物还原脱氯生成。氯苯自深层厌氧区迁移扩散,部分向上扩散进入包气带再挥发至空气中;其它5种污染物在重污染区进入包气带,主要受淋溶以及重力作用向下迁移,汇集于包气带的黏粉~粉黏层,其中的二氯苯和三氯苯穿透包气带进入地下水并扩散至整个厂区。本研究结果可为染料化工污染地块的调查及修复工程提供参考。     

红树林沉积物汞、砷形态分布研究——以东寨港为例

研究了东寨港红树林湿地潮间带沉积物中汞(Hg)、砷(As)的化学形态组成、垂直分布及理化性质对其形态转化的影响。结果表明:分别有80%和25%的沉积物样品中Hg和As超过背景值;YF采样点沉积物中Hg和As相对较高,XB采样点沉积物样品中Hg和As相对较低。Hg和As随深度的增加总体呈降低趋势。沉积物中Hg形态累积质量分数大致为:残渣态可氧化态可还原态酸溶态,As主要以残渣态存在。沉积物中Hg污染指数和迁移系数远大于As,受人类活动影响较大。YF采样点沉积物中Hg和As污染指数和迁移系数较其他采样点高,环境风险相对较大。不同采样点Hg和As形态与理化性质相关程度不同,无污染或轻度污染采样点沉积物中两种元素在一定程度上受沉积物pH、有机质及盐度影响,污染相对较重的YF采样点沉积物中Hg、As形态与沉积物pH、有机质及盐度的相关性较弱。     

流域水环境污染模拟及关键源区鉴别——以义乌江流域为例

以义乌江流域为研究区,应用SWAT模型模拟流域的径流、泥沙与水质过程,在分析流域内水文过程与污染负荷(总氮、总磷)时空分布特征的基础上,采用单位面积负荷指数法确定各子流域的氮磷流失强度,并划分5个等级,进而识别水环境污染的关键源区。结果表明：1)生活污染源是义乌江流域水环境污染的主要来源,氮磷的输入占比分别为52.7%和61.9%;2)氮、磷污染负荷排放主要集中在3—7月,分别占全年的66%和63%,高负荷强度区主要集中在义乌市城西街道、佛堂镇、东阳江镇和双溪乡;3)义乌江流域的关键源区为18个子流域中的4个子流域。基于流域水环境污染定量模拟识别,建立了关键污染源区的识别方法,可为高污染负荷流域的水环境污染防控提供参考。