场地土壤重金属镉和铅复合污染毒性阈值的推导及其应用

镉(Cd)和铅(Pb)是生物体非必要元素,具有毒性大、迁移性强等特点,二者在场地土壤中通常存在复合污染的现象.土壤污染物预测无效应浓度(predicted no effect concentration,PNEC)是污染物自身毒性与不确定性系数共同决定的参数,其中土壤污染物的生物有效性是PNEC值不确定性的重要来源.本研究选择湖南常宁某铜矿冶炼厂和江苏靖江某电镀厂2个不同类型的污染场地及周边土壤,基于土壤理化性质及重金属的有效性浓度,采用经验模型估算出Cd和Pb单一污染对植物根系生长的半效应浓度(median effect concentration,EC50)及其土壤中的PNEC,通过浓度加和(concentration addition,CA)模型,结合外推因子法,估算获得场地土壤实际Cd和Pb复合污染的预测无效应浓度(PNEC面x).结果 表明,2个场地土壤中Cd的平均含量分别为背景值的102倍和37.6倍,Pb平均含量分别为背景值的15.1倍和3.86倍,Cd和Pb复合污染现象明显.由于2个场地土壤性质差异较大,Cd和Pb的EC50存在较大差异,EC50(Cd)分别为19.1 ～36.2 mg·kg-1和20.1 ～ 35.4 mg· kg-1,而EC50(Pb)分别为366～1891 mg·kg-1和682～1575 mg·kg-1.同时由于场地实际污染土壤的理化性质及Pb/Cd含量比不同,所推导的PNECmix也存在明显差异,Cd含量及其在Cd和Pb总量中的占比较高的土壤样点的PNECmix较低,2个场地的PNECmix分别为0.933～37.9 mg·kg-1和32.9 ～ 744 mg· kg-1.2个场地调查样点中Cd和Pb含量的实测值均在一定程度上高于相应的PNECmix,对植物生长存在一定的生态风险.因此,进行复合污染生态风险基准值制定和生态风险评价时,需要考虑影响污染物的生物有效性和关键场地特异性(site-specific)因素,如土壤理化性质及不同污染物浓度比等.     

典型矿冶区周边农业用地农产品安全风险及影响因素

土壤重金属污染所引发的农产品安全风险日趋严重.以湖南省某典型矿冶区周边农业用地为研究区域,通过分析土壤及农产品重金属含量,揭示了研究区域农业用地土壤重金属污染特征及农产品安全风险,并应用主成分分析及相关性分析手段探明了主要影响因素.结果表明,研究区土壤主要重金属污染物为Cd、Cu、Pb和Zn,平均含量分别为9.12、358、303和185 mg ·kg^-1,pH值范围为4.67~7.22,严格管控类别占比达100%;同种农产品对不同重金属元素的富集情况不同,重金属含量总体表现为：Zn>Cu>Pb>Cd,富集系数（BCF）值为：Cd>Zn>Cu>Pb,其中农产品Pb和Cd超标现象较为严重,超标率分别达78%和41%,具有较高的食用安全风险;不同种类农产品对同一种金属元素富集情况总体表现为叶菜类高于薯类和茄果类;农产品重金属含量可以由2个主成分反映,主成分1方差贡献率高达88.0%,主要受土壤重金属影响（P<0.01）;富集特征除受农产品种类影响外,还可由土壤pH值、阳离子交换量（CEC）和有机质（SOM）含量进行调控（r为-0.407~-0.641,P<0.05）.结果表明,研究区农业用地土壤和农产品均存在多种重金属复合污染,农产品安全风险较高,须规避农作物种植,对污染土壤采取一定的修复管控措施以降低相应风险.     

南方典型水稻土镉(Cd)累积规律模拟

模拟分析稻田系统镉(Cd)迁移途径和土壤Cd累积趋势有助于风险决策的科学性和合理性.本文以湖南省攸县为研究区,在多环境介质采样的基础上,构建土壤重金属污染物累积(PAM)模型,预测区域稻田土壤Cd 累积趋势,结合Monte Carlo随机模拟方法评估不同修复措施的有效性和可持续性.结果表明在当前Cd输入模式下连续耕作5...     

水稻品种及典型土壤改良措施对稻米吸收镉的影响

水稻镉污染是我国当前重要的农产品安全问题,湖南攸县"镉大米"事件造成了严重的社会影响.针对南方酸性土壤镉污染特征,进行了"镉大米"治理技术研究.结果表明,当地主栽水稻品种株两优06的稻米Cd含量在大同桥和网岭镇的平均值分别为0.167 mg·kg-1和0.127 mg·kg-1,为其它品种的20%左右;石灰和矿物肥处理能够使稻米Cd含量降低到对照的20%~30%,覆膜处理使稻米Cd含量与对照相比降低约50%,而覆膜+生物炭+硅肥叶面肥处理能够降低80%左右,硅肥叶面肥单独施用及叶面肥和追肥配合施用能够显著降低稻米中的Cd含量90%以上;BCR法分析土壤Cd形态结果发现,供试大田土壤中Cd的弱酸可提取态比例较高,绝大多数样品达到55%以上,而施用石灰能够显著降低土壤中的弱酸可提取态和可还原态比例,增加残渣态比例,变化幅度达到20%左右;土壤Cd含量与p H值是影响稻米对Cd吸收的重要因素.     

碱性土壤锌镉比对小麦籽粒镉积累的影响

我国北方地区小麦镉(Cd)污染形势严峻.土壤锌(Zn)与Cd存在显著的交互作用,但两者关系尚不明确.本研究通过区域调查及大田实验,探究了北方碱性小麦土壤锌镉比(Zn/Cd)与小麦籽粒Cd含量的相关关系.结果表明,土壤Zn/Cd与小麦籽粒Cd含量显著负相关.施加硫酸锌(增Zn)及深翻耕措施(降Zn)均能显著提高土壤Zn/Cd,并降低小麦籽粒Cd含量.其中,增施100 mg·kg^-1的Zn²⁺,可将土壤Zn/Cd增加61.2%,并使小麦籽粒Cd含量降低9.28%;将土壤0~30 cm及30~60 cm土层互换的深翻耕措施,可将土壤Zn/Cd增加45.8%,并使小麦籽粒Cd含量降低13.5%.综合区域调查及大田实验数据,发现当土壤Zn/Cd小于50时,小麦籽粒Cd含量全部超标且有98.4%的样品超标1倍以上;而当土壤Zn/Cd大于100时,小麦籽粒Cd含量超标风险显著降低至11.9%.该阈值的确定对于小麦Cd污染防治具有指导意义.     

南方中稻区镉累积特征及土壤安全阈值研究

系统研究中稻镉（Cd）富集特征及其影响因子，推导相应土壤风险阈值是安全利用Cd污染稻田的有效手段.以湖南攸县中稻田为例，在区域调查的基础上，应用正定矩阵因子法（PMF）明晰研究区土壤Cd污染来源.同时，结合Freundlich回归方程和Monte Carlo随机模拟方法，预测不同场景下稻米Cd超标风险并推导土壤Cd风险阈值.结果显示，大气沉降和灌溉用水是区域中稻田土壤Cd污染的主要来源.区域稻米Cd超标率为78.9%，土壤pH、无定形锰（Mnox）和土壤Zn是影响稻米Cd富集的关键因子，Freundlich回归方程对中稻Cd富集因子（BCF-Cd）的解释率为48.0%.区域中稻田土壤Cd风险阈值呈动态变化且随土壤pH和Mn含量升高而升高，在土壤酸化严重且Mn含量较低区域稻米Cd超标风险较高.综合考虑区域土壤因子动态变化，完善土壤环境质量标准将有助于稻田Cd污染风险的有效管控.