农田表层土壤中重金属潜在生态风险效应研究

皖江经济区南陵县是我国商品粮生产基地之一,该区农田表层土壤中重金属元素潜在生态风险效应研究对于提高粮食安全具有重要意义。文章以南陵县基本农田区作为主要研究区,按土地质量地球化学调查评价要求,布设和采集了0~20 cm深度的表层土壤样品500组,分别监测了土壤中Cd、Pb、Cr、Hg、As、Cu、Fe、Mn和Zn等重金属含量现状,并采用地质累积指数法和潜在生态风险指数法量化解析了这些重金属在土壤中的潜在生态风险效应。结果表明:（1）土壤中除了Cr元素,其余重金属元素都不同程度存在异常;（2）局部土壤中Cd、Hg和Fe等元素含量存在异常,平均含量分别是所在区域背景值的1.92,1.95,7.13倍,存在潜在生态风险的影响;（3）土壤中重金属元素的潜在生态风险值（平均RI值）为164.5,Cd和Hg元素为主要影响元素。     

某金矿区农田土壤重金属污染的人体健康风险

环境重金属污染的人体健康效应是当今社会最为关注的重大环境问题。某金矿区矿业活动导致土壤、地下水、农作物中重金属元素存在不同程度的累积或超标。通过土壤、地下水、蔬菜及粮食作物的样品采集,人群暴露问卷调查,获得了暴露人群的膳食结构参数。以农田土壤中7种重金属元素的综合污染分区内的土壤、地下水、蔬菜、小麦玉米等样品中的重金属元素的平均含量为依据,采用USEPA推荐的人体健康风险评价模型,计算了经口食入、皮肤接触等暴露途径对成年人的健康风险概率。研究表明,研究区存在因重金属导致的不可接受的人体健康高非致癌风险和致癌风险。总体而言,土壤重金属污染愈重地区,区内人体健康风险愈高。地下水中的Cr元素、土壤综合污染区内的Hg元素、污染区内的蔬菜及粮食是危害人体健康的重要因素。因此,禁饮Cr含量高的地下水、禁食污染区内的农作物、修复土壤重金属污染、调整农作物种植结构是保护研究区人群健康的重要环境管理工作。     

某金矿区农田土壤重金属污染的人体健康风险

环境重金属污染的人体健康效应是当今社会最为关注的重大环境问题。某金矿区矿业活动导致土壤、地下水、农作物中重金属元素存在不同程度的累积或超标。通过土壤、地下水、蔬菜及粮食作物的样品采集,人群暴露问卷调查,获得了暴露人群的膳食结构参数。以农田土壤中7种重金属元素的综合污染分区内的土壤、地下水、蔬菜、小麦玉米等样品中的重金属元素的平均含量为依据,采用USEPA推荐的人体健康风险评价模型,计算了经口食入、皮肤接触等暴露途径对成年人的健康风险概率。研究表明,研究区存在因重金属导致的不可接受的人体健康高非致癌风险和致癌风险。总体而言,土壤重金属污染愈重地区,区内人体健康风险愈高。地下水中的Cr元素、土壤综合污染区内的Hg元素、污染区内的蔬菜及粮食是危害人体健康的重要因素。因此,禁饮Cr含量高的地下水、禁食污染区内的农作物、修复土壤重金属污染、调整农作物种植结构是保护研究区人群健康的重要环境管理工作。     

小秦岭某金矿区农田土壤重金属元素污染的潜在生态危害评价

土壤重金属元素污染的潜在生态危害程度及空间分布是土壤污染防治的前提和基础。为揭示土壤中重金属元素的潜在生态危害程度,在前期土壤污染调查评价的基础上,采用Hakanson的潜在生态危害指数,以研究区西邻无工矿影响的农田土壤重金属元素含量均值作为参比值,对矿区农田土壤进行了重金属元素污染的潜在生态环境危害评价。结果表明,Hg是农田土壤中潜在生态危害最严重的元素,其次是Cd和Pb。Hg、Pb、Cd对土壤污染危害的贡献率之和达97.41%,仅Hg的贡献率就达84.37%。多个重金属元素潜在生态危害很强、极强的土壤样品占样品总数的49.62%,影响面积达74.54%。从西北向东南,土壤重金属元素潜在生态危害程度激增,这种空间分布与目前金矿选冶的布局一致。土壤重金属元素潜在生态环境危害的后果已被前期研究成果所证实。     

小秦岭某金矿区农田土壤重金属污染的潜在生态危害评价

土壤重金属元素污染的潜在生态危害程度及空间分布是土壤污染防治的前提和基础.为揭示土壤中重金属元素的潜在生态危害程度,在前期土壤污染调查评价的基础上,采用Hakanson的潜在生态危害指教,以研究区西邻无工矿影响的农田土壤重金属元素含量均值作为参比值,对矿区农田土壤进行了重金属元素污染的潜在生态环境危害评价.结果表明,Hg是农田土壤中潜在生态危害最严重的元素,其次是Cd和Pb.Hg、Pb、Cd对土壤污染危害的贡献率之和达97.41%.仅Hg的贡献率就达84.37%.多个重金属元素潜在生态危害很强、极强的土壤样品占样品总数的49.62%,影响面积达74.54%.从西北向东南,土壤重金属元素潜在生态危害程度激增,这种空间分布与目前金矿选冶的布局一致.土壤重金属元素潜在生态环境危害的后果已被前期研究成果所证实.     

陕西潼关县金矿矿区周边农田土壤重金属生态健康风险评价

为了解潼关金矿矿区早期粗放式的矿业活动对矿区周边农田土壤的重金属污染状况的影响以及对暴露人群的不良健康效应的评价,采用地质调查工程选取了矿区附近6块农田土壤为研究对象,通过X射线荧光光谱分析法测定了68个土壤样本中Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu、Ni、Zn等8种土壤重金属含量,采用地累积指数法、潜在生态危害指数法和...     

喀斯特地貌区隧道与隐伏充填溶洞临界安全距离分析

当隧道施工穿越喀斯特地貌发育区时,隧道应与溶洞保持一定的距离,确保隧道围岩及支护的稳定性。为探究隧道与岩溶的临界安全距离,综合采用理论计算与数值试验方法,基于强度理论,建立不同部位充填溶洞（顶部、底部、侧部）临界安全距离的计算模型,推导出隧道与环向不同位置溶洞临界安全距离计算公式;采用FLAC 3D软件建立环向不同位置溶洞与隧道间的临界安全距离数值模型,基于正交试验设计方法,分析了围岩级别、溶洞水压、溶洞尺寸对临界安全距离的影响规律和显著性。结果表明：隧道与环向不同部位溶洞间的临界安全距离均随围岩级别、溶洞水压及溶洞尺寸的增大而增大,综合影响程度从大到小可排序为围岩级别＞溶洞水压＞溶洞尺寸;结合试验结果的非线性多元回归分析建立了临界安全距离预测公式;最后将研究成果应用于阳宗隧道项目来验证临界安全距离预测模型的合理性及适用性。     

Ecotoxicological assessment of heavy metals in sewage sludge amended soils

Contamination of soils by potentially toxic elements (PTEs) (e.g. Zn, Cu, Ni, Cr, Pb, Cd) from amendments of sewage sludge is subject to strict controls within the European Community in relation to total permissible metal concentrations, soil properties and intended use. This paper highlights the need for ecotoxicological data for the assessment of PTE impacts in addition to geochemical data alone. The soil microflora plays an essential role in determining levels of soil fertility, being intimately associated with the biogeochemical cycling of essential plant nutrients and the turnover of organic carbon. The measurement of soil microbiological parameters can provide insight into the impact of PTEs upon soil fertility, where geochemical analysis alone can often be inadequate to assess contaminant effects on essential components of the soil ecosystem. Microbial investigations were conducted on soils sampled from a well-controlled field experiment previously amended with specific types and rates of sewage sludge. Key microbiological parameters measured included the activity of the dehydrogenase enzyme and the presence and number of effective nitrogen fixing cells of Rhizobium leguminosarum biovar trifolii capable of nodulating the host plant, white clover (Trifolium repens). Results were evaluated with respect to maximum permissible concentrations of PTEs in sludge amended soils, as stipulated under UK limit values and the European Directive 86/278/EEC. Important effects on the size of the Rhizobium population and dehydrogenase activity were apparent in soils samples in relation to the soil pH, sludge type, addition rates and the concentrations of PTE present.     

河北平原农田土壤重金属元素Pb、Hg地球化学行为的影响因素

土壤重金属元素地球化学行为是目前国内外研究的热点。研究显示重金属元素地球化学行为与土壤理化性质有密切关系。本文选择河北平原农田为研究区,采集了325个根系土样品,测定了Pb、Hg有效态含量,并探讨了影响其地球化学行为的主要因素。研究表明:(1)Pb、Hg水溶态和离子交换态与土壤p H值呈显著负相关关系,土壤酸化使Pb、Hg有效性增加,直接导致农作物中Pb、Hg含量增加,保持土壤p H值在弱酸性至弱碱性范围,防止土壤酸化,可以降低重金属危害。(2)土壤中有机质含量与Pb、Hg全量呈显著的正相关性,但与水溶态和离子交换态呈负相关。所以土壤中有机质的增加可以降低Pb、Hg元素水溶态和离子交换态含量。(3)随着土壤黏粒的增加,Pb、Hg水溶态和离子交换态含量降低,说明黏粒可以吸附一定量的重金属离子,与重金属元素Pb、Hg地球化学行为存在一定关系。土壤p H值、有机质、黏粒是控制重金属元素Pb、Hg地球化学行为的重要因素。     

豫西成矿带潭头盆地金矿区农田土壤重金属污染及来源解析

为查明豫西成矿带潭头盆地金矿区农田土壤重金属污染特征及污染来源,在该盆地农田中系统采集土壤样品,分析土壤中的重金属含量,采用聚类分析和主成分分析/绝对主成分分数(PCA/APCS)受体模型对污染源进行解析并计算污染源贡献率。结果显示:研究区农田土壤重金属Hg、As、Cr、Ni、Cu、Pb、Zn、Cd含量平均值均低于农用地土壤污染风险筛选值,整体土壤污染风险较低,仅部分样品Hg、As、Cu、Pb、Zn、Cd含量超过风险筛选值;Pb、Zn和Cd主要呈区域性污染,其他重金属元素主要呈孤立点状污染。Hg、Cd、Pb变异系数达到强变异水平,表明潭头盆地农田土壤中Hg、Cd、Pb元素受人类活动干扰比较强烈。综合聚类分析、主成分分析及空间分布特征,8种重金属主要来源于4类污染源:Cu、Pb、Zn和Cd污染来源于交通源(PC1);Cr和Ni污染来源于自然源(PC2);As污染来源于与金矿开采和尾矿堆存相关的矿业源(PC3);Hg污染来源于与小作坊汞溶解炼金相关的矿业源(PC4)。     

The retention of heavy metals in sewage sludge applied to a freshwater tidal wetland

The hypothesis that freshwater tidal wetlands act as sinks for heavy metals was tested using sewage sludge applied biweekly from March to October 1981 at low treatment (25 g m^?2 wk^?1) and high treatment (100 g m^?1) levels. No differences in aboveground macrophyte standing crop were found except in June when high and low treatment sites had significantly higher (p=0.05) standing crops than control sites. Except for chromium, metal standing stocks in the vegetation on treatment sites did not increase as a result of sludge application. The March litter had significantly higher (p=0.05) concentrations of chromium, copper, lead, and nickel at all sites than the October vegetation, but only high and low treatment litter chromium levels were significantly higher (p=0.05) than control litter. When sludge application terminated in October, the top 5 cm of soil at the high and low treatment sites had retained, respectively, 47 and 43% of the cadmium, 53 and 28% of the chromium, 52 and 0% of the copper, 51 and 0% of the zinc, 31 and 0% of the lead, and 0 and 0% of the nickel applied; only cadmium (15 and 46%, respectively) and chromium (12 and 28%, respectively) were still retained the following March. Thus, freshwater tidal wetlands can retain significant quantities of heavy metals associated with sewage sludge. The vegetation and litter play minor roles while the soil plays a major role in heavy metal retention.     

Spring and conduit sediments as storage reservoirs for heavy metals in karst aquifers

Sediment samples were collected from six springs draining the karst aquifer at Fort Campbell, Kentucky/Tennessee. These were analyzed by ICP-MS following an extraction procedure that separates the metals into exchangeable, carbonate, oxide, organic and residual fractions. Aluminum and iron are primarily present in the residual fraction while manganese may be dominantly in either the oxide or carbonate fraction. The redox-sensitive metals (Fe and Mn) have the greatest fractional distribution in the spring with the thickest sediments. Trace metals detected include Cr, Cd, Ni, Pb, and Zn in the range of a few to 200 mg/kg. In Beaver Spring, nickel is distributed between the exchangeable, carbonate and organic fractions, while in Gordon Spring, nickel is largely residual. Chromium is almost entirely associated with the organic fraction in Beaver Spring while it is largely residual in Gordon Spring.     

岩溶铅锌矿区土壤重金属污染特征

以DX、DW铅锌矿区土壤为研究对象,利用原子吸收光谱法（AA800）、原子荧光光谱法（AF-640）测定土壤中铅、铬、镉、铜、锌、镍、汞和砷等重金属的含量,利用单因子污染指数法、N.L.Nemerow综合污染指数法对比分析土壤中重金属的污染特征,采用PCC统计学方法分析矿区土壤中重金属之间的相关性。结果表明:两矿区土壤中除Cu、Cr外,其余重金属均已对土壤造成单一或复合污染,其中Cd污染最为严重,对综合污染贡献最大。DX、DW矿区土壤重金属的Nemerow指数分别为27.61、63.54,均达到极强污染水平,且DW矿区污染较为严重。DX矿区,除Ni外,Pb、Cr等7种重金属元素之间存相关性;DW矿区,除Cr外,Pb、Ni等7种重金属元素之间存相关性,这可能与二矿区均属多金属伴生、共生矿床有关;土壤中各重金属总含量与pH值没有显著的相关性。研究结果将为合理制定矿区土壤污染的修复和治理措施提供依据。      

某金矿区农田土壤重金属元素Pb的累积速率

以某金矿区农田土壤重金属Pb为研究对象,分别以2004和2012年采集样品的测试结果作为计算农田土壤重金属Pb累积速率的依据,以2004—2012年作为计算时间区间,以农田土壤重金属Pb的累积速率为研究内容,采用对比分析方法,分析区域Pb的累积速率特征,阐明人类工程活动极大地影响着农田土壤重金属Pb的累积过程。研究结果表明,全区农田土壤Pb平均累积速率为31.8mg/kg·a-1。选取选矿厂、冶炼厂、尾矿库、污水灌溉区、车载尾矿弃渣等典型污染源,对周边农田土壤Pb累积的时空变化特征进行分析。结果显示,选矿厂对农田土壤Pb累积的影响最大,其周边农田土壤Pb累积速率相当于全区Pb累积速率的4倍,该结论对防治重金属污染及保障人体健康具有实际指导意义。     

某金矿区农田土壤重金属元素Pb的累积速率

以某金矿区农田土壤重金属Pb为研究对象,分别以2004和2012年采集样品的测试结果作为计算农田土壤重金属Pb累积速率的依据,以2004—2012年作为计算时间区间,以农田土壤重金属Pb的累积速率为研究内容,采用对比分析方法,分析区域Pb的累积速率特征,阐明人类工程活动极大地影响着农田土壤重金属Pb的累积过程。研究结果表明,全区农田土壤Pb平均累积速率为31.8mg/kg·a-1。选取选矿厂、冶炼厂、尾矿库、污水灌溉区、车载尾矿弃渣等典型污染源,对周边农田土壤Pb累积的时空变化特征进行分析。结果显示,选矿厂对农田土壤Pb累积的影响最大,其周边农田土壤Pb累积速率相当于全区Pb累积速率的4倍,该结论对防治重金属污染及保障人体健康具有实际指导意义。     

广西某铅锌矿区废水汇集洼地土壤重金属污染调查与评价

对某铅锌矿废水汇集的岩溶洼地土壤重金属镉、铜、铅、锌、铬、砷和汞的含量进行调查分析,运用单项污染指数与综合污染指数相结合的方法对土壤环境质量状况和采用Hakanson潜在生态指数法对土壤重金属污染潜在生态风险进行评价。结果表明,该区块土壤受到重金属镉、锌、汞、铅的严重污染,其污染指数均大于1,尤其是镉污染指数高达88.4,其后依次为锌和汞,铅最小;剖面上,A、B、C层,即0~30 cm、30~60 cm和60~90 cm土壤,均已受到不同程度的重金属污染,而且污染程度A层>B层>C层,其综合污染指数分别为67.0、11.9和8.8,各自的潜在生态风险指数分别为2 921.0、543.4、421.2,对应的潜在生态风险程度分别为极强、强、强。由此可见,该岩溶洼地土壤不仅镉、锌、汞、铅污染严重,而且其生态风险也很大,但土壤中基本没有受铜、铬、砷污染。在该洼地土壤重金属污染物没有清除前,建议禁止种植食用农产品,而改为种植非食用型经济作物。      

岩溶区坡耕地土壤肥力综合评价——以重庆中梁山坡耕地样区为例

坡耕地是我国西南地区最重要的土地利用类型,也是我国一项重要的国土资源。由于该地区坡耕地石漠化程度高,土壤侵蚀问题严重,致使坡耕地土壤肥力不断退化。以重庆市中梁山坡耕地样区为例,采用模糊综合指数法进行小尺度坡耕地土壤肥力评价。经取样数合理性分析表明,25个样点估计研究区土壤肥力评价能够满足90 %置信水平条件下,10 %、15 %和20 %的相对误差取样数的精度要求;运用主成分分析（PCA）,通过计算变量的Norm值筛选有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、耕层厚度和粉黏比进入最小数据集（MDS）,并对进入MDS的肥力因子进行相关系数分析检验,表明选取的MDS能最大程度表达坡耕地土壤属性信息;利用隶属度函数实现评价指标量纲归一化并对单项肥力指标进行评价,采用加权求和模型计算土壤肥力综合指数（IFI）,结果表明,土壤有机质和全磷是影响研究区土壤肥力的限制因子,研究区80 %样地肥力综合指数在0.40～0.60之间,肥力水平处于中等程度。      

Critical Loads of Heavy Metals in a Highly Polluted Catchment Area in Egypt

Heavy metals in different environmental compartments can be hazardous to ecosystems. Budgets of Cd, Pb and Zn in small ecosystems of the Shubra E1-Kheima area in Egypt are presented. The budgets are not in steady state because they change with time. So the concentrations of the metals are a function of time. The critical loads of heavy metals to soils can be calculated from an inventory of inputs and outputs of the trace components in the catchment area.Critical time is an important parameter for critical load evaluation because it can indicate which of the heavy metals may be the most acute threat to the soils. Egyptian soil in the Shubra ElKheima area seems to be in danger of heavy metal pollution by Zn, Cd and Pb. The calculated critical loads and their exceedances are approximate indicators of the hazards in the soil system.The critical time is a warning signal to initiate an environmental evaluation of possible pollution hazards.     

近50年来重庆南川市三泉镇喀斯特区农田生态系统的演替分析

农田生态系统是受人类生产活动影响显著的一种半自然人工生态系统,其演化过程是自然与人类活动共同作用的结果。喀斯特区农田生态系统具有空间分布上的破碎性、受水分限制明显、对外界影响既敏感又脆弱、人口压力巨大等特征。近50年来,南川市三泉镇农田生态系统由单纯的粮食生产系统向多种经营生态系统发展,复种指数不断上升,水田比例不断提高。随着农田生态系统组分的增多,其结构日趋复杂,农田生态环境逐步改善,农田生态系统正向良性方向发展。该区今后应因地制宜发展农业生产,加强农田基本建设,实施农业综合开发,促进农田生态系统稳定持续发展。      

北京农田生态系统土壤重金属元素的生态风险评价

2005-2006年期间,分别采集了北京农田生态系统的大气干湿沉降、灌溉水和化肥3种外源输入的样品,共计63件。3种来源样品的年输入通量的定量计算和对比表明,不同地区不同输入途径的重金属元素的年输入通量差异较大,研究区农田土壤中重金属元素的主要输入途径是大气干湿沉降。如果不考虑农田生态系统的外源输出量,按照目前的污染速度,50年后怀柔和大兴地区表层土壤中cd的含量可突破国家土壤环境质量碱性土壤的二级标准。污染情况比较严重,应引起足够的重视。其他地区的外源输入在相当长的一段时间内不会引起表层土壤重金属元素的含量发生质的变化。