冬小麦吸收重金属特征及与影响因素的定量关系

冬小麦是我国主要粮食作物之一,保障农产品质量安全是农业生产的重要环节.冬小麦吸收重金属受多种因素的影响,为明确田间条件下冬小麦吸收重金属特征及小麦籽粒中重金属含量与土壤理化性质及土壤重金属含量的定量关系,在小麦收获时通过对我国华北小麦主产区50个不同重金属污染程度田块的土壤和小麦进行点对点采样,分析土壤重金属含量、土壤pH、土壤有机质(OM)、土壤阳离子交换量(CEC)、小麦籽粒和秸秆中重金属的含量,研究小麦吸收重金属特征及土壤理化性质对小麦吸收重金属的影响,并通过多元回归分析研究土壤重金属和理化性质与小麦籽粒重金属间的定量关系.结果表明,所采麦田土壤Cd含量范围为0.150～2.66 mg·kg^-1,其对应的小麦籽粒Cd含量范围为0.033～0.39 mg·kg^-1;土壤Pb含量范围为4.68～371 mg·kg^-1,其对应的小麦籽粒Pb含量范围为0.27～2.4 mg·kg^-1;土壤As含量范围为3.00～21.3 mg·kg^-1,其对应的小麦籽粒As含量范围为0.044～...     

低山丘陵区土壤硒、镉空间分异对土地利用景观特征的响应

为明确低山丘陵区土地利用景观特征和景观格局对土壤硒(Se)、镉(Cd)含量空间分异的影响.以重庆市江津区为研究区,采集和测定了247件表层土壤样品,将研究区划分为3519个1 km×1 km网格单元,再基于30 m土地利用数据测算了每个网格单元土地利用景观特征指数和景观格局指数,并运用冗余分析(RDA)和双变量空间自相关(Moran’s I),定量探讨了景观格局对表土Se、Cd含量分异的影响.结果表明：(1)江津区表土Se(0.36 mg·kg^-1,算术均值,下同)、Cd(0.27 mg·kg^-1)含量高于渝西地区土壤背景值,但表土Cd含量略低于全国农用地风险筛选值.(2)林地表土Se含量(0.43 mg·kg^-1)显著高于耕地(0.34 mg·kg^-1),而水田(0.29 mg·kg^-1)、旱地(0.27 mg·kg^-1)土壤Cd含量高于林地(0.25 mg·kg^-1).(3)受成土母质影响,空间上林地景观聚集度与土壤Se含量呈负相...     

基于多源辅助变量和随机森林模型的耕地土壤重金属含量空间分布预测

农田土壤重金属含量的空间预测对于监测耕地污染和确保生态农业可持续发展至关重要.从地形、气候、土壤属性、遥感信息、植被指数和人为活动这6个方面选取了32个环境变量作为辅助变量,并构建随机森林(RF)、回归克里格(RK)、普通克里格(OK)和多元线性回归(MLR)模型来预测耕地土壤中As、 Cd、 Cr、 Cu、 Hg、 Ni、 Pb和Zn的含量.结果表明,与RK、 OK和MLR相比,RF模型对As、 Cd、 Cr、 Hg、 Pb和Zn的预测性能更高,而OK和RK模型分别对Cu和Ni含量的预测精度更高,表现为预测拟合优度(R²)最高而平均绝对误差(MAE)和均方根误差(RMSE)最低.不同预测方法对同种土壤重金属元素预测结果的空间分布趋势基本一致,8种重金属含量的高值区均分布在南部的平原地区,但RF模型对空间预测的细节刻画得更为突出.随机森林影响因子重要性排序表明,兰溪市土壤重金属含量空间分异主要受Se、 TN、 pH、海拔、年均温、年均降雨量、距河流距离和距工厂距离的共同影响.因此,随机森林可以作为土壤重金属空间预测的一种有效方法,为区域土壤污染调查、评价和管控提供...     

黔西北山区耕地重金属健康风险评价及环境基准

以贵州省西北某典型喀斯特山区耕地为研究区,通过对137组土壤-农作物协同样品中重金属（Cd、 Hg、 As、 Pb和Cr）含量进行检测,系统评价了区域土壤和农作物中重金属健康暴露风险,并基于物种敏感分布模型（SSD）反推区域耕地土壤环境风险基准值.结果表明：研究区玉米和水稻土壤均受到不同程度重金属（Cd、 Hg、 As、 Pb和Cr）污染,其中Cd为首要污染物,超标率在87%～445%之间,且玉米地>水稻田;与土壤重金属高污染水平相反,仅有3.51%和13.04%的玉米籽粒和稻米中Cd含量超过国家食品安全限量标准,重金属Cd累积能力为水稻>玉米.健康风险评价结果显示,重金属对研究区成人和儿童的致癌/非致癌风险均处于较低水平,稻米摄入的致癌风险略高于玉米,儿童的健康风险值均高于成人.研究区土壤环境基准值是基于保护95%（HC₅）和5%(HC₉₅)的作物品种安全所得的土壤风险值,玉米土壤Cd、 As、 Pb和Cr的HC₅值分别为0.67、 771.99、 40.85和609.88 mg·kg^-1     

西南典型“退耕还林”区土地利用/覆被变化对土壤中硒及重金属含量的影响

人类活动（土地利用）和环境变化（土地覆被变化）对土壤中硒和重金属含量分布具有重要影响.“退耕还林”生态工程的实施改变了土地利用/覆被,为研究土地利用/覆被变化对土壤中硒和重金属影响提供了理想的实验场所.在西南典型“退耕还林”区,采集了旱地、水田和林地（天然林地和次生林地）的91件表层土壤样品.测定和分析了土壤中硒、重金属、 pH和有机质等参数.结果表明：（1）研究区表土中ω（Se）(0.42×10^-6)、ω（As）(13.0×10^-6)和ω（Sb）(1.03×10^-6)均值显著高于渝西地区的土壤背景值;（2）人工次生林地表土中Se、 Cd、 Cr、 Ni、 Pb和Zn含量都显著高于旱地,表明“退耕还林”工程的实施可能会显著影响表土中硒和重金属富集;（3）土壤有机质（SOM）含量水平是控制表土中硒和重金属含量差异的重要因子.结果发现土地利用/覆被变化通过影响土壤pH和SOM间接深刻地影响土壤中硒和重金属迁移和富集.     

云南兰坪铅锌矿区优势植物重金属富集特性及应用潜力

为筛选适合云南高原地区重金属污染土壤修复治理以及矿区生态复垦的植物材料,通过实地野外调查,采集云南兰坪铅锌矿区18种优势植物样品及相应根系土壤,测定其Cd、 Cr、 Cu、 Ni、 Pb和Zn含量,计算植物对重金属的富集和转运系数,通过聚类分析方法,综合评估植物的应用潜力.结果表明, 18种优势植物分属18属13科,均为草本植物.植物体内多种重金属含量均高于植物正常含量,其中,延胡索(Corydalis yanhusuo)、旱芹菜(Carum bretschneideri)和毛连菜(Picris hieracioides)地上部Cd含量分别达到62.29、 76.49和85.09 mg·kg^-1,Cd富集系数分别为0.57、 0.58和0.66,转运系数分别为0.89、 0.45和1.48,有着较强的吸收和转移土壤重金属Cd能力,具有修复Cd污染土壤潜力.狼毒(Euphorbia fischeriana)和倒提壶(Cynoglossum amabile)地上部Cd含量分别为0.46 mg·kg^-1和0.23 mg·kg^-1     

地质高背景区外源污染叠加条件下大白菜对Cd、Pb、Zn累积途径探究

黔西北是喀斯特重金属地质高背景区,受历史上土法炼锌影响,区域内大气降尘重金属含量高,土壤污染严重.为探究叶菜类蔬菜重金属的累积途径,以大白菜为供试作物,选择Cd、 Pb和Zn含量一致的地质高背景土壤和锌冶炼污染土壤,在锌粉厂污染区和无污染对照区进行盆栽试验,研究露天、覆膜和大棚栽培条件下大白菜重金属含量、富集系数(BCF)和转运系数(TF).结果表明,污染区和对照区大白菜ω(Cd)范围分别在0.10～1.01 mg·kg^-1和0.10～0.91 mg·kg^-1,ω(Pb)为0.31～0.62 mg·kg^-1和0.23～0.37 mg·kg^-1,ω(Zn)为7.50～32.74 mg·kg^-1和4.88～21.79 mg·kg^-1,总体上污染区重金属含量偏高,在地质高背景土壤上种植的大白菜,Cd和Pb基本达到国家食品安全标准限值的要求.受大气沉降的影响,污染区大白菜Pb和Zn含量显著高于对照区,Cd差异不明显.污染土壤弱酸溶态Cd、 Pb和Zn占比分别为48...     

东江湖表层沉积物重金属污染特征与潜在生态风险评价

为了解东江湖表层沉积物重金属的污染特征、空间分布特征以及潜在生态风险和来源,采集了东江湖12个点位的表层沉积物,对其中20种重金属（Li、 Be、 V、 Cr、 Mn、 Co、 Ni、 Cu、 Zn、 Ga、 As、 Se、 Rb、 Sr、 Ag、 Cd、 Cs、 Ba、 Pb和U）的含量进行分析.采用地累积指数法和潜在风险指数法评估了沉积物重金属的污染程度和潜在风险,并利用相关性分析和主成分分析对主要重金属进行了溯源分析.结果表明,东江湖沉积物重金属中ω（Cd）(2.25 mg·kg^-1)和ω（As）(80.80 mg·kg^-1)的平均值分别是湖南省背景值(0.11 mg·kg^-1和14.7 mg·kg^-1)的21.2倍和5.5倍,污染相对严重,重金属空间分布整体呈现：南部>北部>中部.地累积指数法评价显示Cd为偏重度污染,As和Se为偏中度污染水平,Ag和Ga为轻度污染.潜在生态风险指数评价表明东江湖表层沉积物整体表现为高风险水平,主要环境风险因子分别为Cd和As,分别表现为极高风险...     

三峡库区支流汝溪河沉积物重金属空间分布及生态风险

为了解三峡库区支流沉积物重金属空间分布、来源及生物毒害效应,选择典型入库支流汝溪河,分4个区域12个采样点采集沉积物柱状样和沿岸土壤样品,分析了Cr、 Ni、 Cu、 Mn、 Zn、 Cd、 Pb和Hg这8种重金属的空间和垂向分布特征.结果表明,沉积物中Cr、 Ni、 Cu、 Mn、 Zn、 Cd、 Pb、 Hg平均含量分别为(79.60±11.87)mg·kg^-1、(41.340±4.999)mg·kg^-1、(32.69±8.70)mg·kg^-1、(823.34±125.76)mg·kg^-1、(122.11±22.82)mg·kg^-1、(0.393±0.140)mg·kg^-1、(29.122±6.811)mg·kg^-1和(74.84±39.50)μg·kg^-1, 8种重金属含量均超过长江水系沉积物背景值,空间上总体表现为受汝溪场镇生活影响河段>回水区>自然河段,回水区河道沿岸沉积物及土壤中重金属含量...     

贵州省旱地土壤Hg污染状况与玉米安全生产评估

贵州省是我国Hg产量和储量最大的省份,玉米是其第二大粮食作物,有必要摸清贵州省土壤Hg含量状况,并评估其玉米生产安全性.在玉米主产区采集了990组土壤-玉米样品和270个土壤单一样品,测定土壤pH、阳离子交换量(CEC)和有机质(SOM)含量,以及土壤和玉米中Hg含量.结果表明,贵州省旱地土壤pH在3.93～9.82之间,ω(SOM)几何均值为27.5 g·kg^-1,CEC几何均值为11.7 cmol·kg^-1;土壤ω(Hg)范围为0.005～686 mg·kg^-1,几何均值为0.632mg·kg^-1,样点超标率为7.22%;其中,铜仁市土壤Hg污染最突出,超标率达21.3%;就县级而言,黔东南苗族侗族自治州丹寨县、铜仁市万山区和碧江区土壤Hg点位超标率较高;基于《食品安全国家标准食品中污染物限量》(GB 2762-2017),玉米籽粒Hg含量超标率为1.11%,超标点位主要分布于铜仁市万山区和安顺市西秀区等工矿业活动区周围.由结果可知,贵州省存在土壤Hg污染严重的情况,整体上玉米可实现安全种植,但...     

不同水稻品种对重金属的积累特性

采用田间试验法,以南方主要种植的129个水稻品种为研究对象,通过对稻米样品中镉(Cd)、铅(Pb)、铬(Cr)、无机砷(As)和总汞(Hg)重金属含量的测定,分析不同品种和类型的水稻对重金属吸收能力的差异.结果表明,35个早稻糙米Cd含量在0. 35～0. 60 mg·kg~(-1)之间,超标率100%,糙米Pb含量在0. 08～0. 30 mg·kg~(-1)之间,超标率14. 29%; 54个中稻糙米Cd含量在0. 03～0. 45 mg·kg~(-1)之间,超标率33. 33%; 40个晚稻糙米Cd含量在0. 08～0. 20 mg·kg~(-1)之间,均未超过国家标准.早、中、晚稻都表现出三系杂交稻糙米Cd含量高于两系杂交稻,但是差异不明显;早稻三系杂交稻糙米Cr和总Hg含量显著高于两系杂交稻.中稻糙米Cd含量与Pb和总Hg含量间呈显著正相关;与糙米中无机As含量间存在极显著负相关;而与糙米中Cr含量间相关性不明显.总之,水稻对重金属的吸收积累,受遗传背景、品种类型和重金属互作的影响较大.     

皖江经济带耕地重金属健康风险评价及环境基准

以皖江经济带耕地为研究区对象,采集了水稻和小麦及其根系土样品338组,测定了5种重金属含量(As、 Cd、 Cr、 Hg和Pb),采用地累积指数法和综合污染指数法评价了土壤-农作物污染特征,进行摄入农作物重金属对人体健康风险进行评估,并基于物种敏感分布模型(SSD)反演了区域耕地土壤环境基准值.结果表明,研究区水稻和小麦土壤受到不同程度重金属(As、 Cd、 Cr、 Hg和Pb)污染,其中Cd为水稻首要污染因子,超标率在13.33%,Cr为小麦的主要超标因子,超标率达11.32%;地累积指数显示水稻Cd污染比例达80.7%,小麦Cd污染率为35.85%.与土壤重金属高污染水平相反,仅有17.19%和7.55%的水稻和小麦中Cd超过国家食品安全限量标准,重金属Cd的累积能力为水稻>小麦.健康风险评价表明重金属对研究区成人和儿童具有较高的非致癌风险和不可接受的致癌风险,水稻摄入的致癌风险高于小麦,儿童的健康风险均高于成人.SSD反演得出研究区水稻田土壤的As、 Cd、 Cr、 Hg和Pb基准值HC₅为6.24、 0.13、 258.27、 0.12和53.61m...     

我国畜禽粪便重金属含量特征及土壤累积风险分析

由于饲料中微量元素的添加,造成畜禽粪便中重金属元素的环境污染风险增高.本文通过各地畜禽粪便样品采集分析和文献查阅等途径,搭建了我国畜禽粪便重金属元素含量数据库,使用统计学方法系统分析了我国畜禽粪便中重金属含量特征及不同来源畜禽粪便重金属的含量差异;在此基础上,借助农田土壤重金属流动模型进行情景分析,定量了施用畜禽粪便时土壤中主要污染元素的累积速率和对应的最大施用年限.结果表明,我国畜禽粪便中各重金属元素含量分布为偏态分布,镉(Cd)、铅(Pb)、铬(Cr)、砷(As)、汞(Hg)、铜(Cu)、锌(Zn)和镍(Ni)的含量(mg·kg~(-1))范围分别为未检出(ND)～147、ND～1 919、0. 003～2 278、ND～978、ND～103、ND～1 747、ND～11 547和1. 22～1 140,均值(中位值,mg·kg~(-1))分别为2. 31(0. 72)、13. 5(8. 96)、36. 3(12. 0)、14. 0(3. 52)、0. 97(0. 07)、282(115)、656(366)和21. 8(13. 1),均值比中位值高1～13倍.依据我国有机肥行业标准NY 525-2012,畜禽粪便中Cd、Pb、Cr、As和Hg的超标率分别为12. 3%、2. 58%、2. 76%、20. 6%和3. 69%;按照德国腐熟堆肥标准,Cu、Zn和Ni的超标率分别为53. 9%、45. 7%和0. 59%.我国畜禽粪便中Cd、As、Cu和Zn的超标率比较高,达到10%以上.不同区域畜禽粪便重金属含量也有明显差异,山东省畜禽粪便As、Cd平均含量最高,分别是全国平均含量的1. 7倍和10. 1倍,江西省畜禽粪便Cu、Zn含量相对最高,分别是全国含量均值的2. 1倍和2. 4倍;华东沿海地区畜禽粪便重金属含量相对较高.不同来源畜禽粪便重金属含量存在一定差异,猪粪中Cd、As、Hg、Cu、Zn、Ni这6种元素平均含量分别是牛、羊、家禽粪便的1. 0～3. 0、1. 8～6. 8、1. 1～15. 8、4. 9～17. 5、2. 7～12. 0和1. 7～2. 1倍;家禽粪的Pb含量最高,其均值分别是对应猪、牛、羊粪便的2. 8、2. 5和2. 2倍.进一步预测施用不同来源动物粪便后土壤重金属累积风险,发现超过90%的情形下,Cd的累积速率低于0. 02 mg·(kg·a)~(-1); Pb累积速率均低于0. 15 mg·(kg·a)~(-1),施用家禽粪便情景下Cr累积速率最大,最大值达到了0. 28 mg·(kg·a)~(-1).     

基于多源环境变量和随机森林的农用地土壤重金属源解析——以襄阳市襄州区为例

为了研究襄阳市农用地土壤重金属空间分布特征和来源，选择襄州区为研究区，采集了326个样点的表层土壤（0~5 cm），测定其中镉（Cd）、汞（Hg）、砷（As）、铅（Pb）和铬（Cr）5种重金属元素质量分数（单位为mg·kg^-1），并进行反距离权重插值（IDW）分析得到土壤重金属空间分布，同时综合应用多元统计分析与随机森林回归模型探究土壤重金属的来源，研究表明综合应用多种技术是研究土壤重金属来源较为科学和准确的方法.结果表明：①襄州区整体环境质量较为安全，Hg、Cd和Cr的平均值质量分数低于湖北省土壤背景值；As的平均值质量分数略高于背景值；Pb的平均值超过了背景值，最大值为47.1 mg·kg^-1，是背景值的1.76倍，表明Pb已经出现了富集现象.②本研究中交通运输是Pb、As和Cr的共同人为源，农家肥是Cd、Pb和Cr的共同人为源.③在自然源中：土壤母质是影响Cd和Pb积累的重要因子，黏土矿物是影响Hg、Pb、As和Cr积累的重要因子，植被覆盖率是影响Hg、Pb和Cr积累的重要因子.     

典型石油场地周边土壤重金属形态特征及源解析

为研究荆门市某石油场地周边表层土壤重金属形态特征和来源,对研究区土壤中Cr、As、Cd、Sb、Hg、Pb、Ni、Cu和Pb这9种重金属总量和赋存形态进行了调查分析,对土壤中重金属的生态风险和生物有效性进行评价,并且用多元分析方法对重金属的来源进行辨析.结果表明,Cd在土壤中主要是以酸溶态和可还原态为主,含量平均值为0.19 mg·kg^-1,占到4种形态总和的79.86%;Cr、Cu、Zn、As、Sb和Pb主要以残渣态为主,Hg主要以残渣态和可氧化态为主,在土壤中稳定性较好.Cr处于无风险状态,Sb、Pb、Ni和Cu的风险评价结果为低风险.Cd、Hg、Zn和As的风险指数均达到中等风险水平,尤其Cd接近高风险标准,需要引起相关重视.土壤重金属总量和赋存形态的相关性和主成分分析结果表明,As、Cr、Ni、Sb、Hg和Pb等重金属主要来源受自然输入影响较大,重金属Cd受工业生产人为活动的外源性因素影响较为明显.     

硒对菜地土壤镉微区分布及其吸附解吸特性的影响

以南方酸性黄棕壤为研究对象,采用根箱进行小白菜种植,研究了不同剂量的外源硒(0、0.25、1.00 mg·kg-1,以Se计)处理下,小白菜根际与非根际土壤Cd的含量变化;同时,通过Langmuir和Freundlich吸附模型进一步分析了经Se(0、0.25、1.00 mg·kg-1)预处理并经历过小白菜生长的根际与非根际土壤对Cd的吸附与解吸特性.结果表明,在Cd含量较低(0.50 mg·kg-1)的土壤中,低剂量的Se处理(0.25 mg·kg-1)根际土壤与非根际土壤的Cd含量均高于Se剂量为0、1.00 mg·kg-1的两个处理;在Cd含量较高(5.00 mg·kg-1)的土壤中,不同剂量的Se处理未能对土壤中Cd含量造成显著差异.通过吸附解吸试验及Langmuir和Freundlich两种吸附模型的模拟,发现根际土壤对Cd的吸附容量和吸附能力均小于非根际土壤,且根际土壤Cd的非专性吸附比率大于非根际土壤,表明小白菜的生长能够改变根际土壤对重金属Cd的吸附解吸特性,增加土壤中Cd的环境风险;然而,在本实验剂量范围内,外源Se预处理并未显著改变小白菜土壤Cd的吸附解吸特性,尚不足以证明Se通过影响小白菜根系分泌物等微域环境进而改变土壤重金属Cd的吸附解吸等环境化学行为.     

安徽庐江县砖桥潜在富硒土壤重金属元素空间变异与来源

为查明安徽省庐江县砖桥村周边潜在富硒区土壤中重金属及Se元素的空间分布特点及来源,采集该区域范围内430个表层（0~20 cm）土壤样品,测定土壤中w（OM）、w（TN）、w（TP）、w（K₂O）、w（TS）、w（TFe₂O₃）、w（As）、w（Cd）、w（Cr）、w（Cu）、w（Hg）、w（Pb）、w（Ni）、w（Se）和w（Zn）,并运用GIS、地统计学和主成分分析等方法进行土壤重金属元素空间变异特性与来源分析.结果表明:研究区土壤中w（Cr）、w（Ni）均低于GB 15618-2018《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准（试行）》中的土壤污染风险筛选值,只有1个采样点的w（As）、w（Hg）和极少数采样点的w（Cd）、w（Pb）、w（Zn）以及部分采样点的w（Cu）超过GB 15618-2018土壤污染风险筛选值,但农产品不存在Cu污染风险.土壤重金属和Se的质量分数的变异系数为0.23~0.80,属中等程度变异.土壤中w（Cr）与w（Ni）,w（As）与w（Se）,w（Cu）与w（Pb）、w（Zn）、w（Hg）、w（Cd）的空间分布特征相似,w（Zn）、w（Se）、w（Cu）、w（Cr）、w（Ni）的空间自相关性均较强,w（Pb）、w（As）、w（Hg）、w（Cd）的空间自相关性均处于中等水平,提取的5个主成分累计方差贡献率为71.677%.土壤中Se主要来源于富硒岩矿石,Cu、Zn主要来源于地质背景（矿脉发育）,Cr、Ni主要来源于成土母质,Pb、Cd、Hg主要受到地质背景和农业活动的共同影响,As受到富硒岩矿石和农业活动的共同影响.研究显示,综合土壤元素含量、变异强度、空间自相关及其提取的主成分,能有效识别成土母质、地质背景及农业活动等对农田土壤中重金属的影响;研究区内富硒岩矿石可持续为区域土壤提供Se源,土壤质量可满足地方发展特色富硒农业的要求.      

滏阳河表层沉积物重金属污染现状分析及风险评价

针对海河流域重金属污染严重问题,选择海河南系滏阳河作为研究对象,研究表层沉积物中6种重金属元素(Cr、Ni、Cu、Zn、Cd和Pb)含量空间分布特征,采用富集系数(EF)和相关性探讨其来源,并利用地积累指数和潜在生态危害指数评价重金属生态风险.结果表明,滏阳河表层沉积物存在重金属污染问题,Cr、Ni、Cu、Zn、Cd和Pb平均含量分别高达142 mg·kg-1、38.2 mg·kg-1、96.2 mg·kg-1、573 mg·kg-1、0.730mg·kg-1和89.2 mg·kg-1,各元素分别超标河北省环境背景值的1.1倍、0.2倍、3.4倍、6.3倍、7.1倍和3.1倍;沉积物中Ni无重金属富集,其它元素在整个河段上存在不同程度的富集,且Cu、Zn、Cd、Pb 4种重金属元素受人为排放源影响较大.沉积物中重金属污染处于强风险等级,Cd污染达到重风险等级,其它元素处于低风险等级.滏阳河表层沉积物重金属污染主要存在于城市近郊河段以及受污染支流汇入河段.