农田土壤Hg污染风险评估与防治措施探讨

农田土壤的环境安全直接影响国家粮食的供给,是关系着国计民生的重要命脉。本文以东北平原和黄淮海平原的农田土壤为例,分析了北方农田土壤中重金属汞(Hg)的污染风险。研究表明,海河平原和辽河平原这两大平原的部分城市具有较高的Hg污染风险。化工行业、畜禽养殖、金属冶炼是导致农田土壤Hg污染的主要污染源。应制定农田土壤重金属Hg污染的防治策略,加强群众教育,降低土壤污染风险。     

PCA-APCS-MLR和地统计学的典型农田土壤重金属来源解析

人类活动往往会增加表层土壤重金属含量,进而影响了区域土壤重金属的精确定量与评估.为系统研究浙江省西部石煤矿山周边典型农田土壤重金属污染源的空间分布特征及其贡献率,采集并分析了耕地表层土壤样品和农产品中Cd、 Hg、 As、 Cu、 Zn和Ni等重金属,重点探讨各元素地球化学特征并对农产品进行生态风险评价.采用相关性分析、主成分分析(PCA)和绝对主成分得分-多元线性回归受体模型(APCS-MLR),解析了该地区土壤中重金属污染的来源和源贡献率,并采用地统计学分析法对土壤中Cd、 As的空间分布特点进行了分析.结果表明,研究区内6种土壤重金属(Cd、 Hg、 As、 Cu、 Zn和Ni)含量都超过风险筛选值,其中Cd和As含量超过风险管制值,其超标率分别为36.11%和0.69%,而农产品中Cd也存在严重超标.通过分析认为研究区土壤重金属污染源主要有2个：源1(Cd、 Cu、 Zn和Ni)为矿业活动源和自然源,对Cd、 Cu、 Zn和Ni的贡献率分别为78.53%、 84.41%、 87%和89.13%;源2(Hg和As)以工业源为主,对Hg和As的贡献率分别为83.22%和82.41%...     

中国粮食主产区耕地土壤重金属时空变化与污染源分析

土壤重金属污染威胁着农田生态系统安全和人类健康.基于2000年以来中国五大粮食主产区3 006个耕地样点的土壤重金属实测数据和20世纪80年代的土壤重金属历史数据,采用单因子指数法评估了粮食主产区耕地土壤重金属的污染现状和变化趋势,并基于地累积指数,结合区位环境污染探讨了其污染来源.结果表明,中国粮食主产区耕地土壤重金属点位超标率为21.49%,整体以轻度污染为主,其中轻度、中度和重度污染比重分别13.97%、2.50%和5.02%.四川盆地、长江中游及江淮地区、黄淮海平原、松嫩平原和三江平原的耕地点位超标率分别为43.55%、30.64%、12.22%、9.35%和1.67%,南方耕地污染重于北方.主要污染物为Cd、Ni、Cu、Zn、Hg,超标率分别为17.39%、8.41%、4.04%、2.84%、2.56%.自20世纪80年代以来,耕地土壤重金属含量呈增加趋势,整体上点位超标率增加了14.91%,其中Cd、Ni、Cu、Zn和Hg的污染比重分别增加了16.07%、4.56%、3.68%、2.24%和1.96%.除三江平原外,其他4个粮食主产区耕地土壤重金属点位超标比重增加趋势显著,且南方地区的Cd、Ni和Cu重金属超标比重变化量高于北方,而Hg和Cr增速低于北方.Cd、Hg以人为污染源为主,其他6种重金属以自然污染源为主,但Pb、Zn和Cu约有20.00%的点位受人为活动的影响.矿业、工业、污灌水是主要的污染源,除污灌水来源北方重于南方外,其余污染来源均是南方污染重于北方,污染物种类也多于北方.     

基于信息扩散模型的沣东新城区土壤重金属潜在生态风险评估

我国目前大规模的新区建设导致严峻的区域土壤重金属污染形势.以沣东新城为研究靶区,进行重金属含量特征描述性统计及克里金插值分析,进一步结合潜在生态风险指数与信息扩散理论,构建基于风险评估的信息扩散模型,探讨了Pb、Cu、Cd和Hg的污染程度、污染风险及风险发生概率.结果表明,研究区内4种土壤重金属的含量均值远超土壤重金属背景值,分别是背景值的1.943（Pb）、1.419（Cu）、3.074（Cd）和3.567（Hg）倍,且重金属分布受人为干扰较大呈强变异性（CV>65%）.其中,Pb和Cu污染分布主要受到工业生产与建设用地开发的影响,工业活动、农业活动及交通运输是主要的Cd污染源,而工业建设是造成Hg污染的主要因素.重金属潜在生态风险指数平均值分别为9.716（Pb）、7.095（Cu）、92.292（Cd）和142.469（Hg）,区域综合潜在生态风险指数（RI）均值为251.573,表明区域整体处于较高的潜在生态风险状态.区域Pb和Cu整体处于轻度潜在生态风险,而Cd和Hg以中风险与较高风险为主,表明Cd和Hg是区域重金属污染的主导因素.信息扩散潜在生态风险模型评估结果显示,区域综合潜在生态风险各等级的概率排序为：较高（38.98%）>中度（38.55%）>高（5.89%）>轻微（5.15%）>极高（3.56%）,Cd、Hg元素各潜在生态风险等级的超越概率远大于Pb和Cu,Hg元素各污染等级的超越概率分别为轻微（94.89%）、中度（66.85%）、较高（23.62%）、高（3.9%）和极高（2%）,其中仅轻微等级的超越概率小于Cd.潜在生态风险等级的污染概率预测误差均小于5%,体现了基于风险评估的信息扩散模型的可靠性.研究结果可为样本受限地区的土壤重金属潜在生态风险监测与管控提供技术借鉴与支持.     

环渤海地区土壤重金属富集状况及来源分析

土壤是人类赖以生存的基本要素和重要资源.人类活动导致大量重金属富集于土壤中,引起土壤质量下降并通过食物链逐级富集,直接危害人类健康.本研究以环渤海地区农田土壤为例,收集公开发表的数据建立环渤海地区土壤重金属数据库并进行整合分析,计算环渤海地区8种土壤重金属含量,评估重金属的富集程度,预测其生态风险,并探讨重金属的主要来源,旨在为该区域土壤重金属污染防控、治理提供重要信息.结果表明,环渤海地区土壤Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、Hg、As、Ni的含量分别为27.7、71.7、25.1、0.4、57.4、0.1、9.2、25.3 mg·kg~(-1),其中,Cu、Pb、Cd、Hg 4种重金属含量高于中国土壤元素背景值,且Cd、Hg的累积量较大.内梅罗污染指数结果显示,研究区域11.9%的土壤已有重金属污染,另有13.5%的土壤处于重金属污染警戒范围内.Hankanson生态风险评估结果表明,Cd和Hg为中等生态风险,其余重金属为轻度生态风险,25.9%的案例为中度生态风险状态,有少部分案例(3.7%)达到强度生态风险.利用多元统计方法分析重金属来源的结果显示,Zn、Cr、Ni、As主要来源于成土母质;Cu、Pb、Cd、Hg主要受以工业生产、农业活动及交通排放为代表的"人为源"影响.     

石家庄市栾城区农田土壤重金属分布特征及作物风险评价

为探讨栾城区内农田土壤重金属的分布特征,对表层土壤As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn这8种重金属污染特征、空间分布和污染风险进行分析,并使用PMF模型进行污染源解析,探讨栾城区土壤管控方案.进一步检测作物中重金属含量,利用概率风险评价方法评价研究区农产品的非致癌健康风险,为栾城区内农田土壤重金属污染治理与防控提供理论基础.结果表明,表层土壤ω（Cd）、ω（Cr）、ω（Cu）、ω（Pb）和ω（Zn）分别为0.06~1.08、22.14~473.47、12.83~150.74、10.75~577.72和62.23~652.78 mg·kg^-1,点位超标率分别为1.83%、1.22%、0.61%、0.61%和1.22%.此外,部分区域土壤中的重金属有向作物中转移并积累的现象,小麦籽粒Cd和Pb含量超标率分别为2.13%和5.32%,玉米籽粒Cd含量超标率为1.20%.健康风险评价结果表明,栾城区玉米的复合非致癌健康风险（TTHQ）小于1,对人体没有明显的负面影响,食用研究区小麦的复合非致癌风险（TTHQ>1）,对人体产生负面影响的可能性较大.土壤中重金属的空间分布受工业区涉污企业分布的影响,8种重金属含量较高的区域均主要分布在工业企业较集中的中部、西部和南部.总体而言,研究区大部分表层耕地土壤未受到明显的重金属污染,存在中等强度（2级）的生态危害.Cd为无-中度污染（1级）,Cd和Hg存在中等强度潜在生态风险（2级）,其余重金属均为无污染,低潜在生态风险（1级）.根据PMF污染源解析结果和实地调查推测,土壤重金属主要来自土壤母质（52.05%）,历史污灌和工业生产的人为污染源（32.98%）和大气沉降（14.97%）.综上所述,研究区北部和东部土壤重金属含量较低,应划分为优先保护类,研究区西部、中部和南部部分点位重金属含量超标,其来源主要为化工、涂料、机械装备等企业,应划分为安全利用类,严控污染物的输入,采用农艺调控等措施,减少重金属向农作物的转移,降低食品安全健康风险.本研究将有助于栾城区土壤的分级治理和污染管控.     

滁州市表层土壤重金属含量特征、源解析及污染评价

为全面系统了解滁州市表层土壤重金属污染水平和生态风险,采集滁州市4 360个表层土壤样品,并分析Cr、 Zn、 Pb、 Cu、 Ni、 Cd、 As和Hg这8种重金属元素含量特征,利用相关分析、聚类分析和主成分分析解析重金属来源,采用富集因子法、单因子污染指数法、污染负荷指数、地累积指数法和潜在生态风险指数法对该地区表层土壤重金属进行环境风险评价.结果表明：(1)滁州市表层土壤8种重金属元素含量平均值均大于安徽省江淮流域土壤背景值,其中Cd、 Ni、 As和Hg空间变异较大,受外界干扰显著;(2)综合相关分析、聚类分析和主成分分析表明8种重金属污染来源可划分为4类,其中Cr、 Zn、 Cu和Ni来源于自然背景源,As和Hg主要来源于工农业污染源,Pb主要来自交通运输和工农业污染,Cd主要来源于交通源、自然源和工农业污染源;(3)富集因子法、单因子污染指数法、污染负荷指数法、地累积指数法和潜在生态风险指数法都表明该区域表层土壤Cd污染较为严重,Cd污染点位空间分布较多;(4)污染负荷指数法和潜在生态风险综合指数法表明,研究区内重金属污染程度较小、生态风险水平较低,但Cd和Hg的生态风险总...     

姜湖贡米产地土壤重金属空间分布、源解析及生态风险评价

研究名特优产品土壤重金属分布、来源及其潜在风险对科学管理、安全利用土壤和作物资源具有重要意义.以姜湖贡米产地为研究对象,对名特优产地土壤中的As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn进行采样和测定,利用多元统计法进行重金属的相关性讨论,采用ArcGIS 10.2进行重金属空间分布插值分析,利用富集因子法和PMF法对重金属污染进行定量源解析,并进行了潜在生态风险评价.结果表明：①研究区土壤重金属As、Cd、Cu、Hg、Pb和Zn含量均低于农用地土壤污染风险管控标准（GB 15618-2018）规定的筛选值,土壤生态环境风险低;Cr和Ni最大值均超风险筛选值,但风险低;研究区pH主要分布范围为6.05~6.69,是适合水稻生长的pH范围.②墨河对pH和重金属的空间分布具有指示意义.这与元素的表生地球化学特征息息相关;而Hg和Cd受人为影响显示了不同的空间分布特征,Hg沿河流西侧为中高值分布区,Cd的空间分布南北差异较为显著.③基于富集因子法和PMF的定量源解析结果显示,研究区重金属主要来源为耕地农业源、混合源、燃煤源和自然源.各种来源的贡献率分别占24.2%、35.4%、9.5%和30.9%.④研究区Hg中强生态风险指数沿墨河西侧分布,而Cd的中度潜在生态风险点集中在墨河两侧耕地中,其他元素潜在生态风险指数（E_r）均<40.Cd和Hg为研究区主要潜在生态风险元素,而Cd仍是研究区耕地土壤中的主要潜在污染元素.     

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.     

基于土壤重金属特征的绿色食品产地环境评价——以重庆(江津)现代农业园区为例

以重庆市江津区现代农业园区内4种农用地类型的653个表层土样为研究对象,测定土壤重金属元素含量.依据绿色食品产地环境相关标准,采用重金属污染指数法对标准中所涉及的Cu、Cr、Cd、Hg、As和Pb共6种重金属元素开展土壤环境质量评价和潜在生态风险评价,并结合用地类型确定绿色农产品生产的适宜性土壤分区.结果表明：除元素Cu、Cr和As外,其他元素的平均含量均高于重庆市土壤背景值;除元素As和Hg外,其他元素的平均含量均高于我国土壤背景值.土壤重金属元素Cu、Cr、Cd、Hg、As和Pb的平均浓度均达到《绿色食品产地环境质量》标准要求,但Cd污染已处于安全警戒线内,应高度警惕和严格监管园区内该元素的污染.水田、旱地和果园的土壤环境均以尚清洁为主,其他园地的土壤环境以轻度污染水平为主.部分水田存在一定程度的Pb污染（轻度）、Hg污染（中度）和Cd污染（中度）,旱地存在一定程度的Hg污染（中度）和Cd污染（中度）,果园和其他园地的土壤存在一定程度的Cd的轻、中度污染.全区符合《绿色食品产地环境质量》标准要求的土壤面积为12.47km²,占农用地总面积的63.64%,旱地、果园、水田和其他园地中符合该标准的面积分别占各自总面积的84.83%、68.07%、56.51%和42.09%.4种用地类型的土壤环境生态风险水平均以低等为主,共占研究区总面积的74.70%.Cd和Hg在园区表层土壤重金属生态风险评估中占有较大的贡献率,应列为优先控制污染元素并对其生态效应开展进一步研究.     

太滆运河流域农田土壤重金属污染特征与来源解析

为探明太滆运河流域农田土壤重金属污染分布特征及主要影响因素,保证土壤环境质量及农产品安全.采集并分析了太滆运河流域118个农田表层土壤样品中Cr、Hg、As、Cu、Zn、Ni、Pb和Cd等8种重金属元素含量.以太湖流域土壤背景值为评价标准,利用单因子指数和内梅罗指数评价土壤重金属污染状况,利用多元统计分析与地统计分析相结合的方法,对土壤重金属空间分布及来源进行解析.结果表明:8种重金属元素(Cr、Hg、As、Cu、Zn、Ni、Pb和Cd)的平均含量分别为63. 25、0. 25、7. 83、35. 24、77. 25、31. 48、38. 37和0. 16 mg·kg~(-1),除Cr和As外,其余元素含量均超过太湖流域土壤背景值.土壤样点重金属含量多低于国家农用地土壤污染风险筛选值.内梅罗综合指数显示87. 29%样点的土壤重金属呈现轻度污染,5. 93%样点呈现中度污染,6. 78%样点呈现重度污染,整体已经超过警戒值,处于轻度污染状态.流域农田土壤中Hg、Cu、Zn、Pb和Cd受到农业活动和大气沉降的共同影响; Cr和Ni则受成土母质以及工业生产活动的共同影响; As则主要来源于成土母质.     

渝东南典型地质高背景区土壤重金属来源解析及污染评价

为了解渝东南典型地质高背景区土壤重金属的污染特点,解析其污染来源并针对性地提出风险管控建议,在重庆市酉阳县北部兴隆镇和木叶乡共采集土壤表层样品(0～20 cm)211件,分析了表层土壤8种重金属(As、 Cd、 Cr、 Cu、 Hg、 Ni、 Pb和Zn)的含量及土壤pH值,采用数理统计、污染负荷指数、潜在生态风险指数、相关性分析和正定矩阵因子分解(PMF)模型等技术,研究了表层土壤重金属的含量及空间分布特征,并开展了污染评价和重金属的来源解析.结果表明,表层土壤重金属平均含量均超过重庆市土壤背景值,呈现出不同程度的富集情况,其中Cd超《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准》(GB 15618-2018)中筛选值的比例高达83.41%,超管制值的比例为7.58%,潜在风险较高.污染负荷指数法评价结果显示研究区整体呈轻微污染,潜在生态风险指数评价结果显示研究区整体生态风险较高,其中重金属Hg、 Cd和As的贡献率分别为50.27%、 28.63%和11.70%.PMF结果显示研究区土壤中重金属的来源主要3种,即自然母质源、农业源和工业活动及交通排放的混合源,所占比例分别为40.49%、...     

非粮化利用下耕地土壤重金属分布特征、生态风险和来源解析

为探索非粮化利用下耕地土壤重金属含量分布特征和潜在生态风险.以非粮化问题突出的环杭州湾典型区域为例,采集并测定254个耕地0～20 cm表层土壤样品,分析粮食、苗木、蔬菜和水果这4种不同耕地利用类型的8项土壤重金属含量分布特征,通过内梅罗综合指数法和潜在生态风险指数法进行生态风险评价,并利用PMF模型解析重金属来源.结果表明,研究区耕地As、Cr、Cd、Cu、Hg、Ni和Zn含量平均值都高于土壤背景值,整体处于轻度污染状态,存在中度生态风险,其中Hg、Cd和As的单因素污染风险相对较高;不同耕地利用类型土壤重金属含量差异显著,潜在生态风险水平依次为：苗木>水果>蔬菜>粮食,非粮化利用会造成一定的重金属污染生态风险;研究区土壤重金属来源包括工业源(36.8%)、自然源(28.4%)、大气沉降源(21.4%)和农业源(13.4%).综合认为,化肥和农药施用量增长是耕地非粮化造成土壤重金属含量升高的直接原因,而耕地周边的工矿企业三废扩散和煤炭等能源燃烧导致的污染物大气沉降,更加速了研究区土壤重金属含量上升.     

地质高背景区土壤-玉米重金属综合质量评价

为了研究地质高背景区土壤及农产品的污染程度及原因,为农产品安全生产及土壤重金属风险管控提供依据,在重庆市巫山县抱龙镇耕地区采集了土壤-玉米协同样品36套,分析了土壤-玉米中重金属(Cd、 Hg、 Pb、 As和Cr)含量及土壤pH,利用内梅罗综合污染指数法(P_N)和综合质量影响指数(IICQ)对土壤-玉米中重金属的污染程度进行了评价,并分析了土壤重金属来源及玉米重金属超标的影响因素.结果表明,研究区土壤重金属含量的平均值高于全国及重庆土壤背景值,土壤重金属富集效应明显.Cd是土壤-玉米超标的主要因子,土壤和玉米Cd的总体超标率分别为91.67%和30.55%.内梅罗综合污染指数评价结果显示,土壤以重度污染为主,占比63.89%,玉米轻度污染、中度污染和重度污染的占比分别为5.56%、 11.11%和11.11%.土壤-玉米综合质量影响指数以中度和重度污染为主,分别占比44.44%和47.22%.从重金属污染空间分布来看,玉米与土壤污染区域不一致.土壤重金属污染主要受到二叠系和三叠系地层的影响,与黑色岩系和灰岩区次生富集作用有关.玉米Cd含量主要受到土壤pH的影响,...     

太原市汾河河岸带土壤重金属分布特征、评价与来源解析

为了解太原城区段汾河河岸带土壤中重金属污染现状,分析了太原城区段汾河西岸河岸带表层土壤6种重金属元素(Cd、Cr、Pb、Cu、Zn和Hg)的含量状况及其分布特征,利用单因子污染指数法、地累积指数法和潜在生态风险指数法对重金属的污染程度及其生态风险进行评价,并用相关性分析、主成分分析和聚类分析进行源解析.结果表明,太原城区段汾河西岸河岸带土壤中Cr和Cu的均值低于山西省土壤背景值,Cd、Pb、Zn和Hg的均值超过背景值,Cd和Hg的点位超标率大于90%.沿河流方向,6种重金属含量降低,高值在二期北延段C断面.污染评价结果表明,Hg具有强生态危害,Cd具有中等强度生态危害,其它4种重金属是轻微生态危害,各样点综合潜在生态风险为中等.相关性分析、主成分分析和聚类分析结果表明,Zn、Pb和Cd具有同源性,主要受交通运输、农业生产活动和矿业活动等人为源的影响;Hg和Cu来源相似,污染源为工业生产,并且Cu在一定程度上受交通运输和农业活动的影响;Cr的污染源是成土母质和工业生产.     

雄安新区企业周边农田土壤-作物系统重金属污染风险及累积效应

为评估雄安新区企业密集区工业生产经营活动对其周边农田土壤和农作物中重金属污染风险的影响程度,系统分析企业周边农田区小麦籽实及其根系土壤重金属含量特征与超标情况,利用地累积指数(Igeo)和潜在生态风险指数(RI),采用主成分分析和相关分析等统计方法开展重金属污染风险评估和源解析.结果表明,根系土壤96.67％的样品存在1种以上重金属含量超出农用地土壤污染风险筛选值(GB 15618-2018),小麦籽实96.67％的样品Pb含量和16.67％的样品Cd含量超出食品安全国家标准(GB 2762-2017).根系土壤Cd和Pb污染相对严重,Igeo呈中～重污染以上等级状态的样品数占比分别为83.33％和53.33％,Cu、Hg和Zn处于轻污染和中污染状态的样品数占比90％以上,As和Ni呈现轻污染状态,Cr处于无污染状态.根系土壤样品RI介于212.69～1 022.69之间,73.33％的样品RI为强生态风险等级,Cd潜在生态危害最大,其次为Hg和Pb元素.土壤重金属Cd、Zn和Cu的富集主要受周边企业生产活动的影响,As、Hg和Pb除受企业生产活动因素影响外,还可能受汽车尾气、燃煤等人为源影响,Cr和Ni主要受自然地质背景因素影响.企业周边农田土壤-农作物系统重金属元素的累积与其距离企业距离(H)均呈负相关关系,距离企业越近,周边土壤-农作物系统重金属元素累积效应越显著.