路旁土壤公路源重金属含量空间分布数值模型的探讨

公路源重金属产生后,赋存于大气颗粒物中,随颗粒物在大气中迁移沉降,最终沉降于路旁土壤中.本研究通过对公路源重金属迁移机理的分析,以高斯污染物扩散模型为基础,构建公路源重金属在路旁土壤中空间分布的数值模型,并用G310国道杏花营断面路旁土壤重金属(Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn)含量空间分布实测数据对模型预测能力进行验证.结果表明:土壤Cr和Cu含量呈指数分布,土壤Cd、Ni、Pb和Zn含量呈偏态分布,指数分布实质上是偏态分布的峰值十分接近路基的一种特例.研究表明,本文构造的数值模型可以较好地拟合上述两种路旁土壤重金属空间分布形式,模拟情景数n的取值越大,模拟结果越准确.     

郑汴路不同运营路段路旁土壤重金属分布及污染分析

选择运营时间不同的杏花营和圃田路段分别布设1800 m长的采样断面,按距离路基远近不同布设土壤采样点38个,对照采样点2个,在距路基25 m处挖掘土壤剖面2个,共采集土壤样品50个.在室内试验的基础上,对路旁土壤重金属(Pb、Cd、Ni、Cu、Zn、Cr)空间分布特征与污染状况进行了研究.结果表明,公路两侧300 m范围内的土壤重金属含量明显高于对照区和中国潮土背景值,尤其土壤中Cd、Cr和Pb积累明显.路北土壤重金属含量高于路南.对于运营时间长的杏花营断面,土壤重金属含量高于圃田断面.大多数重金属在土壤中的含量随离公路距离的增加在距路基10～50 m处出现积累峰值,然后逐渐下降,在300 m附近接近于对照值.重金属主要累积在土壤深0～40 cm范围内.杏花营路段两侧200 m范围内为重金属轻度污染带,200～300 m之间为警戒带.圃田路段北侧30 m范围内为轻度污染带,30～200 m为警戒带,200～300 m为清洁带;而其南侧15 m范围内为轻污染带,15～80 m为清洁带,80～300 m为警戒带.     

公路两侧土壤和蔬菜中重金属的含量特征

不同公路两侧土壤重金属Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Hg、Pb含量同对照区差异较大 ,但Cu、Pb均为污染区大于对照区。蔬菜重金属Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Hg、Pb含量在不同蔬菜品种表现出不同特征 ,大葱、莴笋大部分重金属含量高于对照区 ,甘蓝大部分重金属含量低于对照区。不同公路两侧土壤和蔬菜重金属含量差异明显。两公路土壤和莴笋重金属Pb含量表现出一致性 ,因此公路边重金属累积较重的元素主要为Pb     

连霍高速郑商段路旁土壤重金属积累及潜在风险

以连霍高速郑商段不同通车时间的湾刘（通车11 a）和小王庄断面（通车4 a）为研究对象,根据距离公路远近不同布设土壤采样点,用原子吸收分光光度法测定土壤Cd、Cu、Pb、Zn、Ni和Cr含量.在计算表层土壤重金属积累速率和通量的基础上,探讨了路旁土壤重金属的分布特征、积累状况及潜在污染风险.结果表明,Cu、Pb和Cd是典型的交通源重金属,其含量在公路两侧随距离的增加呈先增加后减少的趋势,含量峰值出现在离路基25～50 m之间.湾刘断面土壤Pb、Cd、Cu的平均含量分别为14.52、 1.32、 73.54 mg·kg^-1,小王庄断面分别为12.41、 0.98、 43.64 mg·kg^-1.大部分样点Pb、Cu和Cd的积累速率和通量为正值,且Cu>Pb>Cd,小王庄断面大于湾刘断面. 2个断面土壤Cd已经发生污染;Cu的潜在污染风险在百年时间尺度之内,大部分样点在未来5～30 a中可能发生污染,潜在风险大;Pb的潜在污染风险都在千年尺度以上,潜在风险极小.     

典型山核桃产区土壤重金属空间异质性及其风险评价

山核桃(Carya cathayensis)是我国特有的高档干果和木本油料植物,目前关于山核桃林地土壤重金属污染研究鲜有报道.本研究以典型山核桃产区临安为研究区,系统采集了188个山核桃土壤样品,采用地统计学以及Moran's I等空间分析方法研究土壤重金属的空间异质性,并对山核桃林土壤重金属潜在生态风险进行评价.结果表明,重金属Cd、Cu、Zn、Pb、Ni、Cr平均含量分别为0.37、40.76、87.61、30.10、28.33、56.57 mg·kg-1,其中Cd、Cu平均值分别是背景值的1.33和2.87倍.单因子污染指数、内梅罗污染指数及潜在生态风险评价结果显示研究区土壤重金属均有样点超过土壤背景值,且Cd、Cu、Zn、Pb、Ni有部分样点超过土壤环境质量二级标准,表明研究区土壤已具有Cd、Cu、Zn、Pb、Ni、Cr不同程度的累积特征,局部土壤已受到Cd、Cu、Zn、Pb、Ni的污染,其中Cd最为严重,达到了强生态危害程度,Cu次之,总体上重金属呈中等生态危害程度.基于半方差函数分析得出,Cd、Cu、Pb、Ni、Cr具有强烈的空间自相关,而Zn属于中等空间相关性.Moran's I指数以及克里格插值结果揭示重金属Cd、Cu、Zn、Pb、Ni、Cr均存在明显的空间分布格局和局部空间聚集现象,高值主要集中在太阳、岛石、清凉峰、河桥以及湍口几个乡镇,且以重金属Cd、Cu污染风险概率较高.土壤Cd、Cu、Zn、Ni、Cr高值分布主要与矿区开采有关,而Pb与钾肥的施用密切相关.可见,研究区重金属空间分布特征受人为活动影响明显.     

某铅锌矿区公路两侧土壤重金属污染分布研究

通过采样广东省某铅锌矿区公路两侧土壤样品,以全谱直读等离子体发射光法对采集的土壤样品进行检测分析,并运用富集变化度和生态风险评价方法,研究了土壤中Pb、Zn、Cr、Cd、Cu、Ni 6种重金属的水平分布状况。研究结果表明:该区域土壤Pb、Zn、Cd重金属已出现重度富集问题,Cd累积量对该矿区的生态环境产生了较严重的风险,而且其生态风险预警指数平均值已达到26;矿区公路侧土壤重金属水平分布状况与普通交通运输道路侧具有相近的水平分布规律。     

连霍高速宝鸡段路旁土壤重金属分布及潜在风险评估

为研究连霍高速宝鸡段路旁土壤重金属污染状况和潜在风险,选取了陈仓、蔡家坡和眉县三个断面,用原子分光光度法对路旁土壤重金属(Pb、Zn、Cu、Cr)的空间分布特征及潜在生态风险展开研究。结果表明:在5~300 m内,三个断面土壤中Pb、Zn、Cu、Cr四种重金属含量范围分别是23.41~45.76,72.67~135.54,24.58~44.99,63.83~89.22 mg/kg;重金属含量随路基距离的增加呈先降低后增加,再缓慢减少的趋势,峰值出现在25~125 m处;潜在风险评价结果表明,Pb、Zn、Cu和Cr在N年后可能存在潜在环境风险。     

江苏海岸带土壤重金属来源解析及空间分布

以江苏省响水如东段海岸带为研究区,系统采集了239个表层土壤样品,分析测试了Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn等7种重金属元素,综合运用多元统计和地统计方法,探讨了研究区土壤重金属的主要来源,绘制了重金属的空间分布图.结果表明:(1)江苏响水如东段海岸带土壤Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn的平均含量分别为0.14、64.23、24.15、0.026、29.16、22.24和77.94 mg·kg~(-1),Cd、Cu、Hg、Pb和Zn存在较为明显的富集,Cr和Ni的平均值低于江苏滨海土壤背景值.(2)Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn在海积物母质发育土壤中的含量显著低于河流冲积物、潟湖相沉积物和三角洲沉积物母质;Cd、Cu、Hg、Pb和Zn在城镇建设用地的平均含量显著高于其他地类.(3)Cr和Ni为自然来源元素,受到成土母质的控制;Cd、Cu、Pb和Zn受到成土母质和人类活动的共同影响,人为源主要包括工业、交通排放和农业活动;Hg为人为来源,受到人为排放的大气沉降的影响.(4)Cd、Cu、Pb和Zn的高值区分布在研究区的北部、南部和西部,Hg的高值区分布在研究区的西部和南部的城镇密集区.     

某试验场土壤重金属分布特征及其污染评价

试验场重金属污染是广受关注的环境问题之一.选取吉林某试验场的静爆试验区、落弹区和生活保障区作为研究对象,检测了112个表层土壤样品及两个土壤剖面中的重金属(As、 Cd、 Cr、 Cu、 Ni、 Pb和Zn)含量,分析了重金属分布特征并对其进行了源解析,采用多个污染指数评价法对重金属的污染程度及潜在生态风险进行了研究.结果表明,静爆试验区土壤中As、 Cd、 Cu、 Ni和Zn含量的平均值高于吉林省背景值,且Cu、 Zn、 As和Cd含量表现出较强的空间异质性;落弹区土壤中As、 Cd和Ni含量的平均值超出背景值;生活保障区土壤中As和Cd含量的平均值高于背景值,并且Pb、 Cd、 Zn和Cr变异系数较强,表明其可能受到人类活动的影响.在不同的试验区,土壤中As、 Cr、 Cu、 Ni和Zn含量具有显著差异(P<0.05),静爆试验区较落弹区受到试验活动影响更为强烈,土壤剖面表层重金属含量明显偏高,土壤剖面中重金属未发生明显垂向迁移.多元统计和APCS-MLR源解析分析表明,Zn、 Pb和Cd主要受到试验活动相关的污染源影响,Cr和Ni主要受成土母质自然源影响,As和Cu来源较为...     

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.     

基于不同通车时间的路旁土壤重金属健康风险:以连霍高速郑州—商丘段为例

以连霍高速郑商段不同通车时间的湾刘断面(通车11 a)和小王庄断面(通车4 a)为研究对象,按距离公路0、5、15、25、35、50、100、200、300和1 500 m采集土壤表层样品,用原子吸收分光光度法测定土壤重金属(Cd、Cu、Pb、Zn、Ni和Cr)含量,采用美国环境保护署(US EPA)推荐的健康风险模型对其开展健康风险评价.结果表明,公路通车运营时间越长,土壤重金属含量和健康风险越严重;随着离开公路路基距离的增加,土壤重金属含量和健康风险呈偏态分布或3阶多项式分布,峰值多出现在距路基15～50 m之间;土壤重金属的HQ和HI均远远小于1,不存在非致癌健康风险;各样点CRCr和TCR均略超过US EPA推荐的土壤治理标准(1×10-6),但低于一些专家提出的宽松标准(10-6～10-4),存在致癌风险的可能性,CRCr对TCR贡献率高达97.83%,Cr是最主要的致癌风险因子.     

深圳市不同土类的重金属环境背景值与理化性质特征

城市土壤环境背景值特征研究可为制定区域土壤背景值标准提供科学依据.为摸清深圳市不同土类重金属（Cr、Cu、Zn、Ni、Pb、Co、V、Cd和Hg）的环境背景值特征,探究重金属环境背景值与土壤理化性质的关系,在全市布设500个土壤背景点位,采用多点增量法采集500个土壤表层（0~20 cm）样品,赤红壤405个,红壤77个,黄壤18个.结果表明：①红壤重金属的背景值整体偏低,赤红壤Cr、Ni、Co和V以及黄壤Cu、Zn、Hg、Pb和Cd的背景值高于其他土类;3种土类中Cr、Cu、Zn、Ni、Co和V的背景值比全国"七五"背景值低,Cd和Hg背景值与全国"七五"背景值较为接近,Pb背景值高于全国"七五"背景值;②9种重金属背景值的空间分布规律差异较大,Pb、Zn和Co呈明显的地带性分布格局,Cr、Cu、Ni、V、Cd和Hg表现为点状分布格局;③将不同土类重金属背景值与理化性质参数进行相关性分析,发现赤红壤重金属背景值与理化性质的相关性最为显著;④通过逐步回归分析,将赤红壤中重金属背景值与理化性质参数的关系进行定量化表达,探明影响赤红壤重金属背景值的理化性质参数依次为机械组成、pH、有机质和阳离子交换量.     

新疆焉耆盆地农田土壤重金属环境容量分析

为进一步了解土壤环境容量状况,从焉耆盆地采集191个农田土壤样品,测定其中As、Ni、Cr、Cu、Pb、Cd和Zn 7种重金属元素的含量,基于GIS技术,采用综合容量指数法分析农田土壤重金属环境容量特征与空间分布规律。结果表明:1）焉耆盆地农田土壤中As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb与Zn含量平均值均未超出GB 15618—2018《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准（试行）》中的土壤风险筛选值;2）农田土壤各重金属元素单项环境容量指数平均值由大到小依次为:As、Cr、Ni、Cu、Pb、Cd、Zn。As的环境容量指数处于高容量状态,Ni、Cr、Cu、Pb、Cd、Zn等元素环境容量指数均处于中容量状态;3）研究区7种重金属元素环境容量空间分布情况不同,研究区各容量区土壤面积顺序为:中容量区 > 高容量区 > 低容量区 > 超载区 > 警戒区。该结果可为研究区农田土壤环境保护和管理提供依据。     

滇黔桂岩溶区河漫滩土壤重金属含量、来源及潜在生态风险

利用全国地球化学基准计划在滇黔桂岩溶区35个点位采集的70件河漫滩表、深层土壤样品,分析了As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn 8种重金属元素含量特征,探究了重金属来源、污染状况及潜在生态风险.结果表明,8种重金属元素含量大部分均高于全国土壤背景值,在滇东南地区含量最高,桂西北地区最低.表层土壤Cd、Hg明显富集,As、Cr、Cu、Ni与深层土壤含量相当;As、Cd、Hg、Pb、Zn在农田、菜地中明显高于深层土壤,Cr、Cu和Ni在各类土地中与深层土壤相当.因子分析结果显示,表层土壤中Cd、Cr、Cu、Ni受地质背景控制,As、Pb、Zn既与地质背景有关,也受人为活动影响,Hg受人为活动影响较严重;深层土壤中Cd、Cr、Cu、Ni、Cr、Zn继承了区域母岩特征,As、Hg和Pb受地质背景和人为活动双重影响.地累积指数法和富集因子法污染评价结果表明,研究区河漫滩表层土壤中Cd、Hg污染较重,As、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn大部分为轻度污染或无污染.各重金属潜在生态风险指数高低顺序依次为Hg > Cd > As > Cu > Ni > Pb > Cr > Zn,Cd和Hg的生态风险指数之和占综合指数的82.43%,生态风险最高;滇东南地区重金属潜在风险综合指数最高,具重度生态风险.     

浙江海宁电镀工业园区周边土壤重金属污染特征及生态风险分析

以海宁市电镀工业园区周边土壤为对象,研究土壤重金属污染特征,并采用Hakanson提出的潜在生态危害指数法对土壤中重金属的潜在生态危害进行了评价.结果表明,海宁市电镀工业园区附近土壤中平均重金属含量低于我国土壤环境质量标准的二级标准,对植物和环境不构成危害性影响.尽管土壤平均重金属浓度较低,但是仍有6个采样点重金属浓度超出土壤环境质量标准的二级标准,超标率达13%,且超标点位置主要位于路边.统计分析结果显示,路边土壤中的Cu和Cd含量显著高于非路边(P<0.05),这说明海宁电镀工业园区周边土壤重金属的累积与道路运输存在密切联系.海宁电镀工业园区附近平均土壤潜在生态危害指数为46.6,表明海宁电镀工业园区附近土壤平均重金属污染程度较低,存在轻微生态危害.然而局部重金属超标采样地块潜在生态危害指数达到220~278,存在中等生态危害,尤其是Cd的生态危害最为严重.     

滇西地区土壤重金属来源解析及空间分布

以滇西重金属地质高背景区为研究区,系统采集了4193件表层土壤样品,分析测试了As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn 8种重金属元素的含量,综合运用相关分析、主成分分析和单因素方差分析等经典统计方法探讨了土壤重金属来源和土壤重金属含量与成土母质、土地利用方式之间的关系,并利用地统计方法对重金属的空间分布特征进行了分析.结果表明：①研究区8种重金属含量平均值均超过全国土壤背景值,但是低于农用地污染风险筛选值;与云南省土壤背景值相比,As、Cd、Cu、Ni、Pb和Zn含量平均值与云南省背景值相当,Hg和Cr的平均含量分别是其背景值的2.35和1.60倍,土壤重金属存在不同程度累积现象.②Cr、Cu和Ni主要受成土母质的控制;Cd、Zn和Pb主要受人类活动影响,人为来源主要为铅锌矿开采选冶、交通运输和煤炭燃烧,Cd、Zn在一定程度上受成土母质的影响;As和Hg以人为来源为主,受汞矿采选、农业活动及煤炭燃烧的影响.③不同成土母质和土地利用方式的土壤中重金属含量差异显著.Cd、Cr、Cu、Hg和Ni在沉积岩母质区土壤中平均含量最高;草地中As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Zn平均含量最高.④Cu、Ni、Cr高值区与沉积岩母质区及区内分布的铜矿和铁矿空间耦合性良好;Pb、Cd和Zn的高值区与区内的铅锌矿分布范围基本一致;As和Hg高值区与区内汞矿等热液型金属矿的分布具有较高的空间一致性,在人类活动密集地区也呈高背景分布.     

顺德水道土壤及沉积物中重金属分布及潜在生态风险评价

水源地周边土壤及河道沉积物的环境质量状况极大程度影响着河流饮用水安全.为调查顺德水道水源地重金属空间分布特征及其污染来源,本研究采集了顺德水道周边表层土壤及其主要支流入河口沉积物,并测定各样品中Cd、Zn、Pb、Cu、Ni、Cr等6种重金属浓度,最后基于两种潜在生态风险评价方法对其生态风险进行评价.结果发现,顺德水道表层土壤中Zn、Cr、Pb、Cu、Ni和Cd平均含量分别为186.80、65.88、54.56、32.47、22.65和0.86 mg·kg~(-1),除Cu、Ni外其它重金属均超过顺德土壤背景值;8个主要支流入河口间表层沉积物中6种重金属元素平均含量依次为:Zn(312.11 mg·kg~(-1))Cr(111.41mg·kg~(-1))Pb(97.87 mg·kg~(-1))Cu(92.32 mg·kg~(-1))Ni(29.89 mg·kg~(-1))Cd(1.72 mg·kg~(-1)),除Ni之外其余均高于顺德土壤背景值.主成分分析结果发现表层土壤中Cr、Ni含量主要受自然母质影响,Zn、Pb、Cu和Cd主要来源于该地区制造业的废水排放;沉积物中6种重金属均来源于外源输入,受顺德水道周边的工业活动影响.基于环境生物可利用态的潜在生态风险评价结果发现顺德水道周边表层土壤中Cd呈现轻微的潜在生态危害,而入河口沉积物中Cd呈现中度的潜在生态危害,土壤和沉积物中Zn、Pb、Cu和Ni的潜在生态危害程度均表现为轻微.由于基于环境生物可利用态的潜在生态风险评价充分考虑了土壤理化性质及重金属形态,其结果低于Hakanson潜在生态风险评价结果,可避免对重金属的潜在危害程度的高估.     

贵阳市城区路侧土壤重金属分布特征及污染评价

研究了贵阳市城区各交通干线两侧表层土壤中重金属的质量分数、空间分布特征及其影响因素.以基线作为参比值,采用地积累指数法对其污染程度进行评价.结果表明:各交通干道两侧土壤中重金属质量分数存在显著差异,除Pb和Cr外,其余重金属质量分数均高于中国表层土壤重金属元素背景值和贵阳市表层土壤重金属元素基线值. 整体上,贵阳市路侧土壤尚未受到Pb和Cr的污染,其w(Hg),w(Cd)和w(Zn)已达中度污染甚至强污染水平,同时各路段也受到了不同程度的As,Cu和Ni污染,但并不严重. 据调查,路侧土壤中重金属质量分数及其分布格局主要受到燃煤、交通运输、地形及路况、气象因素以及城市建设等的影响.      

珠江三角洲冲积平原土壤重金属元素含量和来源解析

利用全国地球化学基准计划在珠江三角洲地区的22个点位上采集的44件冲积平原土壤样品,分析了As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn等8个重金属元素的含量特征,并利用多元统计分析方法和铅同位素示踪技术研究了重金属元素的来源.结果表明,珠三角地区冲积平原土壤8个重金属元素含量均高于全国土壤背景值,Hg在表层土壤中显著富集,As、Cd、Cu、Pb、Zn在表层土壤的含量略高于深层土壤中含量,Cr、Ni在表层土壤和深层土壤中含量相当.因子分析结果显示,土壤Cu、Cr、Ni主要受地质背景控制,Zn、Cd的高含量既与地质背景有关,也受人类活动影响,As、Pb、Hg的异常则受人为活动影响较严重.富集因子法得出8个重金属元素受人类活动影响程度大小排序为：Hg > As > Cd > Cu > Pb > Zn > Cr > Ni,当深层土壤某元素有外源输入时,会导致其富集因子偏低.铅同位素示踪结果显示,表层土壤铅含量与²⁰⁶Pb/²⁰⁷Pb呈显著的负相关关系,根据二元混合模型推测表层土壤中有超过30%的外源铅输入.综合来看,珠三角地区冲积平原土壤Hg、Cd、As、Pb受到较为严重的人为污染.