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).     

基于正定矩阵因子分析模型的城郊农田重金属污染源解析

城郊农田是城市农副产品的重要生产基地,其土壤环境质量直接影响人群的健康状况.本研究采用200 m×200 m网格布点法采集DL市城郊农田表层土壤样品246个,分析土壤中重金属Cd、Hg、Zn、Pb、Cu、As、Ni、Cr和Mn的含量分布特征.运用正定矩阵因子分析法(PMF)对研究区9种重金属污染来源及其贡献率进行了解析.结果表明:工业污染源贡献率29.74%,农业与污灌复合污染源贡献率19.93%,自然母质源贡献率35.98%,大气沉降源贡献率14.35%.其中,Hg主要来源于大气沉降源,贡献率为67.23%;Pb、Cu和Zn主要来源于工业污染源,贡献率分别为67.58%、40.65%、35.51%;Ni、Cr和Mn主要来源于自然母质源,贡献率分别为68.82%、67.16%、72.32%;Cd、As主要来源于农业与污灌复合源的影响,其贡献率分别为71.30%、47.53%.由PMF模型解析结果可知,工农业生产等人为因素(64.02%)是造成城郊农田土壤重金属污染的主要来源.     

新乡市某电池厂附近污灌农田重金属污染特征与分类管理

在河南省新乡市某电池厂东南污灌农田区不同距离处挖掘土壤剖面6个,高密度采集剖面样品,并在污灌农田区和电池厂西部不同距离处采集表层混合样12个,共获得土壤样品238份,同时在污灌农田区采集粮食样品13份.用ICP-MS法测定Cd、Ni、Pb、Cr、Cu和Zn含量,AFS法测定Hg和As含量,并对土壤重金属的垂直迁移、污染状况、来源及污染农田的分类管理进行了探讨.结果表明：污灌农田耕层Cd平均含量均高于其风险管制值（GB 15618-2018）,其他重金属几乎全部低于筛选值.Cd是最主要的致污因子,其他重金属对土壤污染的贡献可以忽略.耕层Cd、Ni和As含量随着距电池厂距离的增加呈递减趋势.大多数剖面中Cd、Ni、Cr、Cu、Zn和As含量呈现不同程度的表聚性,Pb含量自上而下逐渐递减,Hg含量上下基本一致.污灌农田Cd、Ni和As主要来自污灌,同时受电池厂的干湿沉降影响,是工业源重金属;Cu、Zn、Cr和Pb属于农业源重金属;Hg是自然和人为混合源重金属.根据土壤环境质量类别及农产品质量综合确定距离电池厂大约3.5 km以内的污灌农田属于严格管控类农用地,应尽快禁止食用农产品的种植,代之以苗圃、林地.     

农地流转对农地与劳动力资源利用效率的影响——基于甘肃省农户调查数据的实证研究

本研究采用倾向得分匹配法（PSM）分别就农地流转对农地、农业劳动力、非农劳动力和总劳动力资源利用效率的影响进行了分析。结果表明,农户的农地转入和转出行为都能有效提高总劳动力资源利用效率,而农地转出行为在一定程度上降低了农地资源利用效率。农地转入户的总劳动力和农业劳动力资源利用效率比未参与流转的农户分别高2026.153元/人和4844.289元/人,两组农户间的农地资源利用效率差异不显著;农地转出户的总劳动力和非农劳动力资源利用效率比未参与流转的农户分别高3315.577元/人和2581.883元/人,其农地资源利用效率比未参与流转的农户低466.488元/亩。因此,农地流转不一定会提高农地资源利用效率,但有利于促进农村劳动力专业化,从而提高农村总劳动力资源利用效率。     

重庆山区县域高标准基本农田建设综合成效评估——以重庆市垫江县为例

高标准农田建设综合成效评估对高标准基本农田规划实施、政府决策等有重要意义。论文基于粒子群优化算法的投影寻踪模型,使用访谈数据、图件数据和统计数据,构建综合绩效评价指标体系,评估样区高标准农田建设综合成效。结果表明：1）与建设前相比,农地平整状况维度中耕地连片度增加13.56%。耕地破碎度呈显著离散性,梯田化率明显提升;农业生产条件维度中道路通达度提升25%,空间离散度略微增加,有集聚效应。道路硬化率建设后分布仍呈中部高、两端低的态势。灌溉保证率和沟渠密度显著增加,空间分布均与南部产业结构、地形密切相关;农田生态环境维度植被覆盖率在建设后空间分布仍呈显著离散性。有效土层厚度明显增加,空间分布格局与道路通达性相当;多主体满意度维度农民满意度和公司企业满足度在空间上均表现为南部鹤大台地区满意度最为明显,农民人均新增年收入建设后空间分布较为均匀。2）Ⅰ级成效区,综合成效评价最佳,4个子目标也引起了足够重视,占比为53.26%;Ⅱ级成效区的综合评价次之,4个子目标的投影值也与之匹配,是高标准农田建设的选址及建成后综合成效凸显的重点区,占比37.62%;Ⅲ级成效区的综合成效相对较差,4个子目标所得投影值也相对较低,占比为9.12%。高标准农田建设的评价,应考虑区域独有特点,制定科学合理的评价程序,有序开展差别化评价。     

西南丘陵区保护性耕作下小麦农田土壤呼吸及影响因素分析

为了探讨保护性耕作对旱作农田土壤呼吸的影响,采用LI6400-09呼吸室在重庆北碚西南大学试验农场对平作(T)、垄作(R)、平作+覆盖(TS)、垄作+覆盖(RS)这4种处理下的西南紫色土丘陵区小麦/玉米/大豆套作体系中小麦作物生长季节的土壤呼吸及其水热生物因子进行了测定和分析.结果表明,小麦生殖生长阶段农田土壤呼吸速率变化范围为1.100～2.508μmol.(m2.s)-1,各处理的土壤呼吸速率差异显著,表现为RS>R>TS>T.各处理10 cm土层的土壤温度表现为T>R>TS>RS.土壤呼吸与土壤温度的关系符合指数函数,Q10值分别为1.25、1.20、1.31和1.26.5 cm土层的土壤含水量高低排序为TS>RS>T>R.土壤水分与土壤呼吸以抛物线曲线拟合最好,说明存在土壤呼吸最强的土壤含水量点,本研究得出小麦生殖生长阶段在土壤含水量的响应阈值为14.80%～17.47%.土壤动物中优势类群为弹尾目和螨目,与土壤呼吸存在一定相关性,对照处理和垄作下相关性高,而秸秆覆盖的处理土壤呼吸与土壤动物没有明显的相关性.     

山西矿区退化土地复垦途径的试验研究

在重建矿区生态系统的研究中,围绕矿区退化土地的复垦种植问题,从适生物种筛选、种植方式选择以及对退化土地培肥熟化效果等方面进行了试验研究,取得了较好的效果。据试验结果和当地自然生态环境现状认为,把绿肥牧草,特别是豆科牧草作为矿区各类型退化土地复垦的先锋植物,是快速培肥熟化、恢复保护矿区土地资源和重建矿区生态环境的一项有效途径。     

调蓄经济植物湿地技术在农田径流污染控制中的工程应用及评价

为评价调蓄经济植物湿地技术在农田径流污染控制中的运行效果和经济效益,采用现场调研长期跟踪监测调蓄经济植物湿地进、出水水质和水量变化,深入探索其营养盐质量浓度分布特征及其去除效能.结果表明:①调蓄经济植物湿地能够有效截留营养盐,稳定出水水质,2015年7月-2017年4月出水ρ（TN）、ρ（TP）和ρ（COD_Cr）平均值分别为1.2、0.07和17.0 mg/L,TN、TP和COD_Cr去除率分别为65.8%、75.5%和41.3%.②不同调蓄量下TN和TP去除率随着进水水量的增大而减小,表现为枯水期>平水期>丰水期;COD_Cr去除率与调蓄量之间呈负相关,表现为丰水期>平水期>枯水期;在调蓄经济植物湿地中单位面积TN、TP和COD_Cr去除负荷量表现为丰水期>平水期>枯水期.③调蓄经济植物湿地中莲藕、海菜花和螺蛳产量分别为26.25、22.50和2.46 t/（hm2·a）,氮、磷去除总量分别为275和30 kg/（hm2·a）.研究显示,调蓄经济植物湿地能够有效截留氮、磷,在不同水文期均有良好的净化效果,不仅具备景观效益,且具有良好的经济价值.      

重大生态工程规划设计的理论探讨

生态问题已成为阻碍我国经济社会可持续发展的主要屏障,解决生态问题的主要途径是实施生态治理工程。我国开展的诸多生态治理工程以退耕还林还草工程最为典型,由于相关理论研究长期滞后于生产实践需求导致该工程在推进过程中“边实施、边调整、边总结”。论文剖析了退耕还林还草工程不同阶段出现的问题以及国家采取的相应对策。通过理论分析指出生态问题是经济社会系统内部矛盾的外在表现,生态治理工程既要解决生态退化及危害,又要解决诱发生态问题的经济社会内部矛盾;生态工程设计需要生态学、经济学、社会学等相关学科的理论支撑。重大生态工程设计之初需要考虑技术储备、工程成本、成果稳定性（经济社会系统内部矛盾解决程度）、推广性、综合效益、政策及法律法规搭配等问题以达到“内外兼治”的效果,避免因“边实施、边调整、边总结”带来的工程风险和浪费,最终保障工程目标的实现。     

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.