杭州蔬菜基地重金属污染及风险评价

为掌握杭州市蔬菜基地土壤中重金属污染状况,采用野外调查结合室内分析法,就杭州市10个区县30个蔬菜基地中203个土壤样品进行了Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、As和Ni含量的分析及评价,并就重金属含量与土壤理化指标进行了相关分析.结果表明,杭州市菜地土壤中Zn、Cr、As、Ni含量均未超标,但部分土壤中Cu、Pb和Cd含量有超标现象.污染指数评价表明,杭州市菜地土壤重金属综合污染等级多为轻度污染,且主要以Cd污染为主.累积评价表明,杭州市菜地土壤重金属多呈中高度累积,亦主要由土壤Cd累积所致.潜在生态风险评价表明,杭州市菜地土壤中Cu、Zn、Pb、Cr、As和Ni的生态风险轻微,综合潜在生态风险处于中等水平,但Cd存在较强的潜在生态风险.相关分析表明,土壤中Cu、Zn、Pb、As、Cd含量受土壤理化性质影响较大.综上,杭州市要做好菜地土壤重金属的污染防治工作,尤其要防范Cd的污染风险.     

锦州市典型畜禽养殖场周边土壤污染状况调查分析

采用综合污染指数法对锦州市农村两家畜禽养殖场区周边土壤监测数据进行评估,分析了畜禽粪便对畜禽养殖场周边土壤中重金属污染的影响。     

中国畜禽养殖结构及其粪便N污染负荷特征分析

利用中国31个省（自治区、直辖市）1997～2004年牛、猪、羊和家禽的养殖量统计数据,计算了畜禽粪便量和以氮含量为标准的猪粪当量,分析了我国不同省（自治区、直辖市）的畜禽养殖结构变化情况以及畜禽粪便污染结构,进而结合农田耕地面积求出了不同地区的畜禽粪便农田负荷量及其分布状况.研究表明,中国的畜禽粪便N污染负荷呈现由西北内陆向东南沿海逐渐加重的趋势,可以400 mm等降水量线为界分为高污染负荷区和低污染负荷区.另外,北京与上海2市畜禽养殖在经历了持续高速发展之后,近几年开始回落,畜禽粪便N污染负荷开始下降,但其周边地区的畜禽粪便N污染负荷却呈现出居高不下甚至不断攀升的趋势.最后,通过对畜禽粪便N污染负荷量预警分析,发现全国只有8省（自治区、直辖市）污染负荷量对环境尚未构成潜在威胁,其余省份理论上对环境均构成潜在威胁.结果表明,畜禽养殖结构和畜禽粪便污染特征均与当地经济发展水平程度有着密切的联系;经济发达区畜禽粪便污染已开始向周边地区进行转移;东部地区的畜禽养殖业对环境的潜在威胁较重.     

关中平原畜禽粪便重金属农用风险估算

通过在关中平原畜禽养殖集中的县区采集畜禽粪便和饲料样品,测定其中Cr、Cu、Pb、Zn等重金属元素含量,以评估施用畜禽粪便造成的土壤重金属累积速率和安全使用年限.结果表明,牛粪、鸡粪、猪粪样品中Cr超标率分别为7.69%、4.35%和8.00%,而猪粪中Cu、Zn超标率分别达到76.00%和8.00%.饲料样品中Cu、Zn含量高于Cr、Pb含量,且与畜禽粪便Cu、Zn含量呈极显著正相关关系,结合主成分分析可知,畜禽粪便中Cu、Zn主要来源于饲料.形态分析结果显示,畜禽粪便中Cu、Zn的有效性很高,尤其是鸡粪中Cu、Zn的有效态含量最高.若畜禽粪便施用量保持在当前水平,则施用畜禽粪便24.4~131.0年和69.7~91.9年后,大棚土壤中Cu、Zn含量即可从土壤背景值分别达到安全临界值,因此,畜禽粪便农用时,不仅要控制其施用量,还应适当减少饲料中Cu、Zn添加量.     

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).     

畜禽粪便有机肥中Cu、Zn在不同农田土壤中的形态归趋和有效性动态变化

通过土壤培养试验,研究了不同畜禽粪便有机肥中重金属Cu、Zn在不同农田土壤中的形态归趋和有效性动态变化过程,为合理确定由畜禽粪便有机肥带入农田土壤的重金属负荷,科学评价畜禽粪便有机肥中重金属进入土壤后的生态风险提供理论依据.结果表明,土壤中施用畜禽粪便有机肥后,酸性土壤p H值升高,而石灰性土壤p H值降低.施用鸡粪后6个月内,有效态Cu含量在2种土壤中显著低于等量Cu无机盐处理,而有效态Zn含量则与等量Zn无机盐处理无显著差异;施用猪粪后6个月内,有效态Cu和Zn含量在2种土壤中均与等量Cu和Zn无机盐处理无显著差异.形态归趋研究表明,通过畜禽粪便有机肥进入土壤中的Cu和Zn在土壤中主要以交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态以及有机结合态的形式存在,且畜禽粪便有机肥的来源不同,各形态Cu和Zn在不同土壤中所占比例不同.土壤中施用畜禽粪便有机肥6个月时,Cu和Zn交换态以及铁锰氧化物结合态所占比例低于等量Cu和Zn无机盐处理,而有机结合态所占比例高于等量Cu和Zn无机盐处理,其它形态与无机盐处理无显著差异.     

大兴区农用地畜禽粪便氮负荷估算及污染风险评价

利用畜禽养殖的统计数据计算了畜禽粪便养分含量,利用畜禽粪便养分空间化方法实现了畜禽粪便养分从统计数据到农用地养分的转换,在此基础上,结合农用地面积计算出农用地畜禽粪便氮负荷量,并以北京市大兴区为例实现了以地块为单元的畜禽粪便氮负荷估算及污染风险评价,最后以农用地土壤耕层和亚耕层中水解氮含量及变化进一步说明了畜禽粪便对土壤环境污染风险.结果表明,2005年大兴区农用地氮负荷平均值为214.02 kg/hm2,最小值仅为10.64 kg/hm2,最大值达到5 996.26 kg/hm2,有近一半的农用地受到了不同程度的畜禽粪便氮污染威胁,占大兴区总农用地个数的42.14%,这些受污染威胁农用地地块面积小、养分需求少且主要分布在居民地和规模养殖场附近.耕层及亚耕层的水解氮变异系数分别为64.3%和53.65%,耕层及亚耕层的水解氮平均值分别为65.93μg/g和45.25μg/g,富集系数(耕层/亚耕层)为1.46,变异系数和富集系数进一步说明了畜禽粪便对土壤环境存在的污染风险及对环境的影响程度.     

畜禽粪便污染的环境风险与资源化处理技术分析

畜禽养殖业飞速发展大力促进了我国农村经济的繁荣振兴,但同时出现的畜禽粪便排放量大、处理率低和易造成环境污染等问题也日益突出.在总结我国畜禽粪便排放现状的基础上,系统分析了畜禽粪便中主要环境污染物及其在土壤、水和大气等介质中的赋存、迁移转化等污染特征,并以重金属和抗生素为特征污染物对畜禽粪便农用的环境风险评估方法与风险等级进行了阐述;对比分析了国内外常用的畜禽粪便无害化和资源化处理技术,并评估了热化学转化技术和生物技术等在畜禽粪便能源化和肥料化处理方面的发展前景和应用价值.此外,探讨了目前畜禽粪便污染治理工作中存在的常见问题,并展望了畜禽粪便资源化处理技术未来的发展方向.     

规模化养殖畜禽粪便量估算及环境影响研究

利用规模化养殖的空间信息,结合面积比例法,获取畜禽养殖统计数据.在此基础上,进行了畜禽粪便量和纯养分估算及对土壤环境影响研究,辅以土壤耕层和亚耕层中有效磷含量及变化来阐释畜禽粪便对土壤环境污染的影响.以北京市大兴区为例,对该区规模养殖畜禽粪便量进行估算,评估了其对环境的影响,验证了该方法的准确性、合理性.结果表明,大兴区2005年耕地畜禽粪便磷养分负荷为93.72kg/hm2,其中规模化养殖耕地畜禽粪便磷养分负荷为57.56kg/hm2.耕层及亚耕层的有效磷含量远高于背景值,且变异系数分别为72.66%和79.12%,富集系数(耕层/亚耕层)为2.31,变异系数和富集系数进一步说明了规模化养殖畜禽粪便对土壤环境污染影响程度.     

基于种养平衡的杭州市畜禽养殖环境承载力研究

种养结合循环利用是生态化、资源化解决畜禽规模养殖粪污排放问题的根本途径。论文以土壤有效氮、磷含量预测土壤供肥能力,结合种植和养殖业年度统计数据,利用修正的养分平衡法估算杭州市畜禽养殖环境承载力,并分析杭州市各县市畜禽养殖污染风险。结果表明：2014年杭州市畜禽养殖环境承载力以氮、磷计分别为18.20和 18.29头猪当量/hm²,实际承载量分别为13.26和12.70头猪当量/hm²,污染风险指数分别为0.73和0.69,说明杭州市整体处于畜禽养殖低污染风险状态,但各县市的污染负荷差异显著,市区等4个县市属于过量承载,存在较高的污染风险,富阳等4个县市仍有一定的承载潜力。研究结果可为杭州市种养业平衡整体规模配置、布局调整和粪污消纳等决策提供科学依据。     

畜禽粪便有机肥中Cu、Zn在水稻土中的有效性动态变化和形态归趋

通过温室土壤培养试验,研究了不同畜禽粪便有机肥中Cu、Zn在水稻土中有效性动态变化过程和形态归趋,为科学评价畜禽粪便有机肥中重金属进入稻田后的生态风险提供理论依据.试验结果表明,施用畜禽粪便有机肥12个月后,水稻土p H提高了0.4~0.9.施用鸡粪降低了水稻土中有效态Cu含量,而猪粪的施用增加了水稻土中有效态Cu含量.水稻土中有效态Zn含量随畜禽粪便有机肥施用量的增加而增加.与重金属无机盐相比,鸡粪处理中Cu的有效性低于等量无机盐处理,猪粪处理中Cu、Zn和鸡粪处理中Zn的有效性与等量无机盐处理相同.形态归趋过程研究结果表明,畜禽粪便有机肥带入到水稻土中Cu、Zn的量较低时,Cu在有机质结合态中有显著的积累,Zn则在碳酸盐结合态中有显著的积累;带入的Cu、Zn的量较高时,Cu、Zn在各个形态中均有积累;无机盐带入水稻土的Cu、Zn在交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态和有机结合态中均有积累.畜禽粪便有机肥带入的Cu、Zn积累在有机结合态中的量与等量无机盐处理无显著差异.培养12个月时,有机肥处理的交换态Cu含量均显著高于等量无机盐处理,表明畜禽粪便有机肥中Cu的潜在有效性更高.     

珠江口磨刀门水体中重金属分布、分配特征及其影响因素

本文利用2018年1月盐水上溯期间在磨刀门区域所获得的现场调查资料,分析该区域的重金属污染现状及空间分布特征,探究重金属的迁移转化特点以及盐度等环境因素对重金属分配结果的影响。基于水体盐度及层化水平将研究区域分为淡水区、混合区及咸水区。结果表明,颗粒态与溶解态重金属含量在淡水区与咸水区之间存在显著差异,颗粒态重金属含量均呈现出由陆向海方向随盐度增加而降低的趋势,各元素的空间变异程度依次为Cd>Cr>Zn>Pb>Cu>As>Ni>Co;溶解态Pb、Cr、As、Co浓度沿向海方向呈逐渐升高趋势,而Cd、Cu、Ni、Zn浓度则呈现“低—高—低”的变化特征,各元素的空间变异程度依次为Zn>Cr>Cd>Pb>Cu>Co>As>Ni。重金属的固液分配系数沿向海方向呈逐渐下降趋势,主成分分析结果表明,盐度和悬浮物浓度是影响磨刀门河口重金属分配的主要环境因素。     

猪粪堆肥过程中金霉素去除及重金属形态变化

抗生素和重金属的广泛使用导致了畜禽粪便中抗生素和重金属的大量残留,堆肥工艺不但可降解残留的抗生素,也能固化重金属.本文以养殖场猪粪为对象,利用中试好氧堆肥反应装置,研究不同金霉素浓度时的猪粪堆肥特性及去除情况[0mg·kg~(-1)(CK)、10 mg·kg~(-1)(T1)和50 mg·kg~(-1)(T2)],同时开展堆肥过程重金属形态变化的研究.结果表明,堆肥结束后,CK组金霉素没有检出,T1和T2组抗生素降解率分别达到96.31%和97.32%,金霉素降解过程符合一级动力学模型.堆肥可以使重金属固化,Cu、Zn元素的生物可利用态(可交换态、可还原态)逐渐转化为生物毒性低的可氧化态与残渣态,Cu、Zn明显钝化.相关性分析表明金霉素的去除与生物可利用态Cu、Zn呈现显著的正相关性.     

基于富集因子法与MLR-APCS模型应用的农田土壤重金属人为来源定量识别

准确定量识别农田土壤重金属的人为污染来源对于后续实施精准防控具有重要意义。采集典型农业区土壤样品,基于富集因子法和多元线性回归-绝对主成分得分(MLR-APCS)模型对农田表层土壤重金属的人为来源进行定量识别研究。结果表明:研究区农田表层土壤中Pb、Cu、Zn、Cr、Ni均受到不同程度的人为污染影响,其平均含量相比当地背景土壤分别提高了112.37%、71.21%、59.38%、69.67%和64.54%。5种重金属富集因子顺序为Pb>Cu>Cr>Ni>Zn。其中,Pb总体已达到中等富集水平,来自人为污染源含量占比超过50%。基于人为源重金属含量,大气沉降和有机肥施用被识别为该研究区2种主要人为重金属污染来源。MLR-APCS模拟进一步表明:大气沉降对Pb、Cr、Ni的污染贡献率分别为42.41%、37.58%和37.26%,而有机肥施用对Cu、Zn的污染贡献率分别为41.67%和39.39%。综上,提出了一种可靠的农田土壤重金属人为来源定量识别方法,可推广应用于其他相似区域。     

基于正定矩阵分解的傍河水源地土壤重金属污染源分析

以宁夏吴忠市金积傍河水源地为研究对象,在综合分析水源地区内土壤介质特征基础上,在水源地区域范围内采集了15个土壤样品,分析了区域范围内土壤重金属砷、镉、铬、铜、铅、镍、锰等7个因子空间分布状况,采用正定矩阵分析方法定性识别土壤重金属来源及各项来源空间污染贡献率。结果显示,金积水源地土壤重金属含量均未超过国家土壤环境二级标准,低于区域土壤背景值,其中土壤重金属污染受自然来源总贡献率为34.1%,受工业污染影响来源贡献率26.2%,受农业污染影响来源贡献率21.1%,受畜禽养殖粪便堆放及施肥作用影响的贡献率为18.6%。污染来源及其污染贡献程度分析结果为水源地供水安全和环境保护提供了重要的科学依据。     

环巢湖典型农业区土壤重金属来源解析

重金属来源解析是防止或减少土壤重金属污染的必要前提。为此,采集并分析了环巢湖典型农业区408个表层土壤样品中As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn等7种重金属元素含量。地积累指数评价结果表明土壤重金属污染总体处于0~1级。综合相关性分析、主成分分析和聚类分析结果可知:(1)Cd、Cu、Pb、Zn主要来源于大气沉降、畜禽粪肥和化肥等人类活动;(2)成土母质是Cr和Ni的主要来源;(3)As有人类活动和成土母质双重来源。用绝对主成分得分-多元线性回归模型(APCS-MLR)对土壤中重金属来源进行了定量解析,解析结果与主成分分析和聚类分析结果相符。可见,多元统计分析结合APCS-MLR模型能很好地应用于土壤重金属来源解析。     

畜禽粪便有机肥中重金属在水稻土中生物有效性动态变化

通过土壤淹水培养试验和土壤淹水培养不同时间后同时开始的水稻生物盆栽试验,研究不同畜禽粪便有机肥中Cu、Zn、Cd、Pb在水稻土中生物有效性动态变化以及与等量重金属无机盐的差异,明确不同畜禽粪便有机肥中不同重金属生物有效性差异及动态变化规律.结果表明,水稻土施入畜禽粪便有机肥后30~60 d内,畜禽粪便有机肥处理土壤溶液中重金属含量显著低于等量重金属无机盐处理,重金属无机盐处理土壤溶液中Cu、Zn、Cd、Pb的含量分别是鸡粪处理的2.4倍、3.1倍、3.9倍和327.3倍,分别是猪粪处理的2.0倍、2.2倍、15.6倍和4.0倍.60d后畜禽粪便有机肥处理和对应等量重金属无机盐处理土壤溶液中Cu、Zn、Cd、Pb的含量变的无差异.不同施用时间的畜禽粪粪便有机肥处理水稻体内Cu、Zn、Pb含量均显著低于对应的等量重金属无机盐处理,施用畜禽粪肥处理降低了土壤中Cu的生物有效性.畜禽粪便有机肥中重金属的生物有效性随施用后不同时间的变化呈现先升高后降低再升高规律,在施用后2个月时畜禽粪便有机肥中重金属的生物有效性最低,只相当于对应的等量重金属无机盐的13.0%~30.0%.     

象山港海域水质与沉积物主要污染因子及污染源分析

通过分区调查2007~2015年象山港海域的水质变化情况,分析了象山港海洋环境主要污染因子的空间分布特征及年际变化,并利用富营养化指数法（E）和沉积物重金属潜在生态危害指数法（RI）分析了港内水体富营养化情况及沉积物重金属生态危害程度,结果表明四项主要水质污染因子中DIN、DIP及石油类的平均浓度呈现港口>港中>港顶的趋势,富营养化程度虽偶有改善,但仍较严重,沉积物重金属潜在生态危害已达中等程度,并有逐年加重的趋势。对陆上氮源、磷源的主成分分析结果显示氮肥和畜禽废弃物是主要的氮污染源,而畜禽废弃物和磷肥则为主要的磷污染源,此外,海水养殖也是富营养化不可忽视的另一个污染源。