基于PMF模型的农田土壤重金属源暴露风险综合评价:以浙江省某电子垃圾拆解区为例

为探究农田土壤重金属污染特征、来源及其人体健康风险,为农田污染治理提供重要科学依据,采集了浙江省典型电子垃圾拆解区周边农田133个表层（0~20 cm）土壤样本,测定了土壤Cd、Pb、Cr、Cu、Zn、Ni、As和Hg含量,运用多种方法评价重金属污染程度及生态风险,采用正定矩阵因子分解法（PMF）融合地统计学,解译污染来源及定量各个污染源的贡献度,将源解析结果和人体健康风险评价模型相结合,从来源暴露角度评价了各个污染源对人体健康的风险.结果表明,ω（Cd）、ω（Pb）、ω（Cr）、ω（Cu）、ω（Zn）、ω（Ni）、ω（As）和ω（Hg）平均值：0.76、65.22、92.02、103.92、198.49、36.65、5.97和0.20 mg ·kg^-1,Cd和Cu含量平均值均高于农用地土壤污染风险筛选值,点位污染占比分别为85.71%和96.24%.Pb、Cr、Zn和Ni含量平均值超过浙江省温黄平原土壤背景值,As和Hg在限值内.污染评价结果表明,土壤综合潜在生态风险以轻-中度为主,占比达90.98%,较高和高度风险占比都为4.51%,Cd为主要潜在生态风险元素.研究区重金属污染来源主要为电子垃圾拆解工序污染源（26.82%）、燃煤及交通排放混合源（34.50%）、自然母质及农业投入混合源（25.59%）和电子垃圾酸洗径流及固废淋溶来源（13.09%）.儿童重金属暴露健康风险显著大于成年人,自然母质和农业投入混合源对人体健康风险贡献最多,Cr是对人体健康风险影响最大的元素.     

基于层次分析-模糊综合评价法的辽河流域农田面源污染治理技术评价

由于化肥和农药施用量的不断增加,以及农村生活污水的任意排放,导致辽河流域农田面源污染治理面临巨大挑战。如何因地制宜地合理选择农田面源污染治理技术,尚缺乏科学有效的评价方法。构建了辽河流域农田面源污染治理技术评价指标体系,基于层次分析-模糊综合评价法对10种典型的农田面源污染治理技术进行了综合量化评价。采用层次分析法结合Spyder软件计算指标权重值,结果表明：氨氮去除率、TP去除率、水质净化效率、工程运行维护管理费用、冬季净化稳定性、景观多样性指数的综合权重值最高,是辽河流域农田面源污染治理技术的重要评价指标。采用模糊综合评价法与Matlab软件相结合计算指标隶属度与模糊综合评价值,结果表明：生态拦截沟渠技术的模糊综合指标值为3.8872,可作为过程拦截技术中的优选技术;人工湿地技术的模糊综合评价值为3.9304,可作为末端治理技术中的最优技术。该评价结果可为选择适宜的辽河流域农田面源污染治理技术提供理论依据,也可为其他同类污染治理技术评价和制订相关政策提供有效的理论支撑。     

白城市黑土区农田土壤重金属来源解析及积累评价

土壤重金属污染与农产品安全息息相关,为探究东北黑土地的重金属及有机质的含量特征,选择吉林省白城市黑土区农田为研究区域,共采集111个表层土壤样本,分析了土壤重金属Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、Ni、As和土壤有机质含量,由普通克里金插值分析得到土壤重金属和有机质含量的空间分布,并结合相关性分析、主成分分析和聚类分析探究土壤重金属的可能来源及其与土壤有机质的赋存特征.同时,采用地累积指数法、单因子指数法等方法,结合地统计学评价白城市黑土区农田土壤重金属积累状况.结果表明,土壤中Cu、Zn、Cr、Ni、Pb、Cd、As含量均值分别为14.68、27.66、44.64、16.81、9.01、0.08、5.38 mg·kg^-1,与吉林省土壤环境背景值相比,均低于背景值.来源分析显示,土壤中Zn、Ni和Pb相伴而生形成明显的地质成因趋势,主要来源于自然源;Cu和Cr与当地悠长的农业耕种历史密不可分,主要受农业活动影响及与畜禽粪便及污水污泥进入农田土壤有关;当地的工业发展主要依赖于重工业,As与工业生产尤其是与采矿活动和燃煤密切相关.土壤有机质含量与土壤重金属Cd、Pb含量呈...     

基于蒙特卡罗模拟的铅锌冶炼厂周边农田土壤重金属健康风险评估

为探明铅锌冶炼厂周边土壤重金属污染程度及人体健康风险,在云南省某铅锌冶炼厂周边农田采集56个表层土壤(0～20 cm),分析了土壤中pH和重金属Pb、 Cd、 Zn、 As、 Cu和Hg的含量,对土壤重金属含量的污染程度、生态风险和概率健康风险进行了研究.结果表明,研究区土壤中ω(Pb)、ω(Cd)、ω(Zn)、ω(As)、ω(Cu)和ω(Hg)的平均值分别为4 413.93、 6.89、 1 672.76、 44.45、 47.61和0.21 mg·kg^-1,均超过云南省土壤背景值.Cd的地累积指数(I_geo)平均值为0.24,单因子污染指数(P_i)平均值为30.42,潜在生态风险指数(E_r)平均值为1 312.60,是研究区污染最重以及生态风险最高的重金属.蒙特卡罗概率健康风险结果显示,成人和儿童的非致癌风险指数(HI)分别为2.42E-01和9.36E-01,儿童的非致癌风险超过控制值的比例为36.63%;成人和儿童的致癌风险指数(TCR)分别为6.98E-05和5.93E-04,儿童的致癌风...     

长期施肥对旱地土壤杂草种子库生物多样性影响的研究

为探讨长期施肥对旱地土壤杂草种子库生物多样性的影响,我们在安徽蒙城地区的一个长期肥料试验定位监测点开展了相关研究。采用镜检法对旱地土壤表层（0～15 cm）中土壤杂草种子的种类进行鉴定并计数,记录杂草种子22种,隶属15科。不同施肥处理区杂草种子丰富度以NP1/2K区最高（14.7种）,PK区最低（10.7种）;其中陌上菜（Lindernia procumbens）、栗米草（Mollugo pentaphylla）、醴肠（Eclipta prostrata）、泽星宿菜（Lysimachia candida lindl）四种杂草的种子密度较大,分别在不同的处理区占据优势;从整个试验区来看,烟台飘拂草（Fimbristylis stauntoni）在所有处理中的密度都比较大,处于优势地位。长期不同施肥方式下,农田土壤杂草种子库的物种多样性有显著差异：PK区Shanon-Wiener指数大于其他处理区,但是Simpson优势度指数最低;NPK区Simpson优势度指数最高;PK、CK区Pielou均匀度指数大于其他处理区。田间杂草种子库的群落结构及其物种组成也发生了一定的变化,Whittaker指数表明,与不施肥处理相比较,半量的P和缺N的影响最显著,缺P次之,缺K和平衡施肥则没有显著影响。Sorenson群落相似性指数和Bray Curtis指数聚类分析结果表明,与不施肥相比较,长期施用N、P、K肥能显著改变旱地土壤杂草种子库的组成。本研究表明长期平衡施肥处理更有利于维持和保护旱地土壤杂草种子库的生物多样性。     

典型红壤农田区气溶胶浓度特征及其与降雨的关系

于2005-2006年,借助TH-150A采集器和微气象观测场对典型红壤区(鹰潭站)大气气溶胶总悬浮颗粒物(TSP)与降雨进行定点观测与采样分析,结果表明,2005-2006年研究区气溶胶TSP质量浓度为17.07～266.11μg·m-3,月均值分别为104.57和101.73 μg·m-3,峰值分别出现在2005年的2月(201·71 μg·m-3)和2006年的10月(266.11 μg·m-3),最小值均出现在各年的5月,分别为29.76和17.07 μg·m-3.2个年份间气溶胶浓度变化差别较大,这与气溶胶自身特性、气象因素及周边环境相关.邓肯差异分析表明,研究区大气气溶胶浓度与降雨量、降雨频率分别呈显著线性负相关(n=24,P=0.007;n=22,P=0.000 2).     

生态沟渠对农田排水中氮磷的去除机理初探

在野外分别构建生态沟渠(采用分布有10 cm×10 cm长方形孔的混凝土板材,沟底、沟壁种植植物)、对照沟渠1(采用硬质化混凝土板材,未人为布设植物)和对照沟渠2(土质沟渠,未人为布设植物),研究了3种沟渠对颗粒物的拦截效果及其机理。结果表明,生态沟渠对农田排水中氮磷的高效去除机理主要表现在沟渠植物的吸收、过滤箱中的基质吸附和植物吸收、沟渠拦截坝所产生的减缓流速和沉降泥沙等方面。其中,沟渠植物吸收氮磷分别占夏季试验进水氮磷总量的68.30%和78.45%,泥沙沉降占1.05%和5.05%;生态沟渠放置过滤箱后的氮磷去除效果显著好于未放置时,过滤箱中的植物吸收氮磷占放置过滤箱试验进水氮磷量的0.37%和1.55%,过滤箱中的基质吸附占10.82%和37.94%;生态沟渠设置拦截坝时的水力停留时间较未设拦截坝时延长2.0倍。     

北京地区部分农田土壤无机磷形态分析

为了解北京地区部分农田土壤磷赋存形态及其含量,选取了北京多区县农田为采样区域,采集土壤样品62个,测定了全磷、二钙磷、八钙磷、铝磷、铁磷、闭蓄态磷和十钙磷含量.结果表明,采样区域的土壤样品基本处于富磷状态,全磷含量为549.4—2474.8 mg·kg-1;有效磷(二钙磷)和作为第二有效磷源的铝磷、铁磷含量偏高,而潜在磷源(闭蓄态磷及十钙磷)含量偏低.为此,应注意有效利用土壤中的有效磷及第二有效磷源,兼顾节约用磷和降低磷的径流流失风险.     

中国农田主要温室气体排放特征与控制技术

全球气候变化已成为不争的事实,已经引起了各国科学家和政府的高度重视。人类活动向大气中排放的二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）和氧化亚氮（N2O）等温室气体浓度的增加是导致气候变化的重要原因之一。农田土壤是这三种温室气体的重要来源。文章概述了农田土壤CO2、CH4和N2O三种主要温室气体的排放机制,系统总结了国内对这三种温室气体排放通量的观测研究,提出了相应的减排技术对策,并对目前的研究问题和未来的发展方向作了深入的探讨,以期为控制农田土壤温室气体排放、发展低碳农业提供参考依据。     

秸秆还田对农田周年地表径流氮、磷、钾流失的影响

2009—2010年在大田试验条件下,小麦季和水稻季分别以扬麦16和运2645为供试材料,两季均设置常规处理（A）、秸秆还田（B）、秸秆还田减肥（C）、肥料运筹（D）和少免耕（E）5个处理组合。研究不同处理对稻麦两熟制农田周年地表径流氮、磷、钾流失的影响。结果表明：（1）稻麦两季农田共发生地表径流20次,总地表径流水量为6.4×106kg·hm-2;（2）秸秆还田能够显著降低稻麦两熟制农田周年地表径流氮、磷、钾流失量,不同处理周年地表径流总氮和钾的流失量由高到低均依次为少免耕、常规处理、肥料运筹、秸秆还田和秸秆还田减肥,不同处理周年地表径流总磷流失量由高到低依次为少免耕、肥料运筹、常规处理、秸秆还田和秸秆还田减肥,秸秆还田使稻麦两熟制农田地表径流氮、磷、钾流失量分别比常规处理下降7.7%、8.0%、6.8%;（3）水稻季农田地表径流总氮、总磷、钾流失量分别占稻麦两熟制周年总氮、总磷、钾流失量的61.5%、44.0%、73.3%;（4）秸秆还田使稻麦两熟制农田周年地表径流氮、磷、钾流失率显著降低;（5）秸秆还田使水稻成熟期土壤速效养分质量分数显著提高;（6）秸秆还田使稻麦两熟制农田周年作物产量比常规处理略有增加。