基于生物可利用性与宽浓度范围的Hakanson潜在生态风险指数法的创建——以小秦岭金矿区农田土壤为例

Hakanson潜在生态风险指数法是土壤重金属潜在生态风险评价的一种常用方法,研究与实践证明其有效性的同时,也发现了其不足之处:忽略了土壤重金属不同形态之间潜在生态风险的差异,且只重视重金属含量高于参考值时的生态风险,而对低于参考值时的情况没有给予考虑,以致特定情况下的评价结果不能很好地反映实际生态风险,因而有必要创建适用性更广的Hakanson潜在生态风险指数法。为此,基于全过程控制优化的思想,引入了生物可利用性毒性系数,并将修正浓度与参考值差值引入计算公式,创建了基于生物可利用性与宽浓度范围的Hakanson潜在生态风险指数法,实现了对重金属不同形态风险贡献的差异及重金属浓度低于参考值情况下潜在生态风险的准确把握。以小秦岭金矿区为典型区域,辅以对采集土样重金属总量及5种形态含量的分析,开展案例研究。结果表明,基于生物可利用性与宽浓度范围的Hakanson潜在生态风险指数法能客观地揭示土壤重金属的潜在生态风险,具有更大的适应性,是一种有效的潜在生态风险评价方法。

Hakanson指数法评价水体沉积物重金属生态风险的应用进展

介绍了Hakanson指数法的基本原理和近些年来在监测水体沉积物重金属生态风险评价中的应用情况。

Monte-Carlo模拟在土壤重金属生态风险评价中的应用

离散检测数据的重金属生态风险评估往往受采样数据空间覆盖度有限、检测数据随机波动等问题影响,使评价结果具有较大的不确定性.相对而言,基于地方区域的重金属概率统计以概率的形式解释污染等级的占比,能更有效指导风控方案的制定、污染的修复和场地的管控.本文应用Monte-Carlo模拟结合Hakanson潜在生态风险指数法,对云南省内某小流域土壤中的8种重金属(Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu、Ni和Zn)展开调查,分别从单种金属的污染等级、风险等级,以及整个区域的生态风险三个维度阐述当地的污染状况,系统性评估了当地的生态风险.研究表明Cd是主要污染贡献因子,其生态风险应引起重点关注.本研究证实了Monte-Carlo模拟可有效平衡Hakanson潜在生态风险指数法的随机性,将二者结合可更加全面精确地反映重金属的生态风险.

某废弃炼锌矿区的重金属污染特征与潜在生态风险

为探究某废弃炼锌矿区的废渣堆积对堆放区域及周边土壤的重金属污染,在研究区系统采集废渣集中堆放区及其周边的18个表层土壤,对其As、Cd、Cr、Cu、Pb、Hg、Ni进行重金属污染特征分析,结合单因子污染指数、内梅罗综合污染指数、Hakanson潜在生态风险指数,探究研究区内土壤重金属污染特征及生态风险水平。结果显示,研究区内重金属含量平均值均超出贵州省土壤背景值,土壤重金属污染较为严重,大部分地块不适宜直接用作农用地;单因子污染指数表明,研究区As、Pb、Cd、Hg、Cu属于重度污染,Ni属于轻度污染,Cr属于轻微污染;内梅罗综合污染指数结果显示,研究区内土壤均表现为重度污染;潜在生态风险指数结果显示,各采样点Cr均处于轻微生态风险水平;除废渣集中堆放区外,As、Ni也基本处于轻微生态风险水平;Cd、Hg、Pb、Cu整体处于极高生态风险水平,其中Cd为研究区内对潜在生态风险指数贡献最大的重金属元素。总体来看,研究区内土壤重金属污染极为严重,需对其采取相应的处理后方可用作农用地。

海河干流、大沽排污河沉积物中重金属污染及潜在生态风险评价

采用单因子指数法和Hakanson生态风险指数法,分析了海河干流、大沽排污河沉积物中典型重金属污染物的质量比,评估了沉积物中重金属的污染程度,定量确定了其潜在生态风险程度。结果表明,综合污染程度海河干流比大沽排污河严重。海河干流、大沽排污河沉积物当中的典型重金属污染物的平均综合污染指数Cd分别达到20.89和12.47。海河沉积物中重金属的污染程度依次为Zn、Cu、Pb、Cr、Cd,其中Zn的污染最为严重,平均污染指数Cif达到11.24。而大沽排污河中重金属的污染程度依次为Zn、Cr、Cu、Cd、Pb,其中Zn污染较高,Cu、Cr、Cd均为中等污染。大沽排污河比海河潜在生态风险严重,除Cd在两条河流中均具有中等潜在生态风险,其他重金属均具有低等潜在生态风险。

密云水库入库河流沉积物重金属的风险评价

密云水库作为首都北京重要的水源地,了解其入库河流的重金属污染具有重要现实意义。文章在流入密云水库的潮白河水系选择了6个监测断面,测定了沉积物中Cu、Zn、Pb、Cr、Cd五种重金属的含量,并利用地累积指数法和Hakanson潜在生态风险指数法对沉积物重金属进行了生态风险评价,结果表明:(1)基于地累积指数法的评价表明研究区内5种重金属生态风险等级的排列顺序为Cd>Cr>Cu>Zn>Pb;(2)基于单项潜在生态风险指数的评价表明研究区内沉积物中Cu、Pb、Zn、Cr处于轻微等级,Cd则有不同程度的污染;该区域重金属生态风险等级顺序为Cd>Cu>Cr>Pb>Zn;(3)根据综合潜在生态风险指数,汤河怀柔区段处于中等风险等级;潮河、白河及黑河段的风险等级为轻微。

湘江衡阳段沉积物中铊等重金属的污染特征及其生态风险评估

湘江是我国重金属污染最重的河流之一。为了更全面了解湘江衡阳段表层沉积物重金属污染现状及其潜在生态风险,在前期相关研究基础上,分析了重金属Tl及其他4种重金属(Mn、Co、Ni和V)的含量水平和分布特征,并采用地累积指数法和潜在生态风险指数法对沉积物中重金属污染现状和潜在生态风险进行了评价。结果表明,湘江衡阳段表层沉积物中Tl和Mn有一定程度的累积和污染,其含量分别为0.12～2.09mg·kg-1和234～4580mg·kg-1。由于Tl具有较强的毒性响应,其潜在生态风险不容忽视。综合前期相关研究结果,研究区域中10种重金属总潜在生态风险指数(RI)为27.8～6266,约70%采样点具有重度生态风险,其主要风险来源于Cd和Tl。

盐城滨海滩涂表层沉积物重金属生态风险评价

使用Arc GIs软件对江苏盐城国家级珍禽自然保护区内核心区外围滩涂表层沉积物中的镉(Cd)、铬(Cr)、铜(Cu)、铅(Pb)、锌(Zn)及镍(Ni)6种重金属含量及其分布特征进行空间插值分析,并采用环境风险指数法(HPERI)和Hakanson潜在生态危害指数法(ERI)进行重金属生态风险评价,旨在为滨海湿地生态系统健康和环境保护提供科学依据,为滨海保护区的开发利用提出合理化建议。研究结果发现,Cr、Ni、Pb的含量均高于背景值;Cu、Zn、Cd、Pb 4种重金属含量均低于国家I类标准,属I类沉积物;Cr为Ⅱ类沉积;环境风险指数法表明该区域Cr对环境污染的影响最大,综合环境风险由东南至西北呈现先增大、后减小、再增大的趋势;Hakanson潜在生态危害指数法结果表明Cd的潜在生态危害最大,综合潜在生态风险与环境风险指数的变化规律大致一致,以新洋港入海口和渔业活动最密集处为最高。六种重金属的综合潜在生态危害指数RI值均在40以下,远小于150,总体也属非常轻微程度的生态危害。

个旧城区土壤中重金属潜在生态危害评价

采用Hakanson潜在生态危害指数法对个旧城区土壤重金属的潜在生态危害作出评价,并在此基础上应用Kriging插值方法进行了空间分析,得出了个旧城区土壤各等级生态危害的面积分布以及重金属潜在生态危害的空间变化特征。

上海市黄浦江表层沉积物重金属污染评价

用沉积物富集系数法和Hakanson潜在生态风险评估法对上海市黄浦江表层沉积物重金属含量进行了评价。结果显示,沉积物中Cd、As和Pb含量富集程度较低,Hg和Cu含量富集程度较高;其分布特征为上游段含量相对较轻,到中游段有所上升,至下游段含量又有所下降,整体呈钟型分布,重金属含量分布规律可能与苏州河对黄浦江下游沉积物的影响和黄浦江中游段有工业污染排放输入有关;河口与内陆河流沉积物中重金属含量存在差异性,河口重金属含量明显下降;调查区37.5%的断面Hg含量潜在生态危害为中等;沉积物富集系数法可用来评价重金属累积程度,而潜在生态风险指数则突出对生物有很强毒性的重金属作用。

崇明岛典型河道底泥重金属污染及农用潜在风险评价

采集了崇明岛型环岛运河综合整治工程示范段(南横引河老滧港段)的底泥样品,对其中的Cd、As、Cr、Cu、Zn、Pb、Ni等重金属元素的浓度进行了分析测定。结果表明,所采集的表层底泥中Cd、As的含量均低于最低检测限。Cr、Cu、Pb、Ni的最高浓度都出现在南横引河与老滧港交汇处,但相对于全球背景值而言,其最高浓度都不超过背景值的两倍。运用Pearson相关系数法发现,Cr、Cu、Zn、Ni、Pb具有很强的相关性,即这几种重金属可能来自同一污染源。Hakanson潜在生态危害指数法评价结果发现,研究区域河道底泥重金属生态风险较小,其重金属含量均远低于污泥农用标准(GB18918—2003)以及国际上相关标准,所以示范河段疏浚底泥农用应该是安全的,但需要进行跟踪监测与评价。

新乡市近郊农田土壤重金属的生态风险评价

基于对新乡市近郊农田土壤的采样分析,利用潜在生态危害指数法及因子分析法,分析研究了土壤中重金属的潜在生态风险程度,内在关联性及其可能的污染来源.结果表明:土壤中重金属Cr与Cu的含量在国家土壤二级标准以内,而Cd,Ni与Zn含量明显超标;土壤重金属可能引起严重的综合生态风险,其中Cd,Ni的潜在生态风险等级分别隶属于极强生态风险级别,很强生态风险级别,Zn,Cr,Cu则隶属于轻微生态污染级别;土壤中Ni与Cd,Cu与Cr有显著的正相关性(p<0.01),其他重金属元素间无明显的相关性;Ni与Cd作为第一主成分被认为与电池废液灌溉有密切的关系,Cu与Cr作为第二主成分被认为主要与岩石或矿物的自然风化或侵蚀有关.

基于支持向量机的城市土壤重金属污染评价

以太原市城区周边的80个土壤样品为研究对象，测定了土壤中Ni、Cr、As、Cu、Zn、Pb、Cd和Hg8种重金属的含量，运用支持向量机模型进行土壤重金属污染评价，并与 Hakanson 指数法和内梅罗综合污染指数法的评价结果进行对比,探讨支持向量机模型在土壤重金属污染评价中的应用。结果表明，（1）重金属元素的变异系数由高到低顺序分别为：Hg＞Pb＞As＞Cd＞Cu＞Ni＞Zn＞Cr。Hg含量在0.02-0.39 mg·kg^-1之间，变异系数为0.648，最大值为最小值的19.5倍；而土壤中Pb的含量在17.4-86 mg·kg^-1之间，变异系数为0.409；即使变异系数最小的Cr元素的最大值为109 mg·kg^-1，最小值为54.7 mg·kg^-1，变化范围也到达了54.3 mg·kg^-1，可见太原市土壤中各元素含量的变异很大。各元素的含量的平均值除Ni以外均大于太原市的元素背景值，但都在国家土壤质量质量标准的二级标准值之下。（2）内梅罗综合污染指数法、Hakanson 指数法和支持向量机的评价结果中，评价等级为2A、2B、2C的样品数分别为：41、47和45，37、29和33，2、4和2，评价结果相差不大，内梅罗综合污染指数法与支持向量机方法的评价结果相同率为70%，Hakanson 指数法和支持向量机的评价结果相同率为65%。（3）对评价结果有差异的样品进一步分析可知，支持向量机方法的评价结果更为准确。相比较内梅罗综合污染指数法和Hakanson指数法而言，支持向量机降低了人的主观判断对评价结果的影响，在进行综合评价的时候能考虑到各因素的综合影响，使评价结果更接近真实情况，有较为严格的数学基础，泛化能力好，在土壤重金属污染评价中有广泛的应用前景。

某城市不同功能区土壤中镉含量的分析与污染评价

采用潜在生态危害指数法评价乌鲁木齐市不同功能区土壤的镉污染状况。采集23个土壤样品,采用王水-HF-HC lO4体系消解,用火焰原子吸收分光光度法分析测定土壤中的镉含量。结果表明,不同功能区土壤中镉的含量为生活区>行政区>文教区,最大值为7.65mg/kg,最小值为0.35mg/kg,平均值为2.36mg/kg。乌鲁木齐市不同功能区土壤中的镉污染比较严重:文教区的Eir平均达89.1,生态危害较高,行政区的Eir为147.3,生态危害高,生活区的E ir为205.6,生态危害极高。

基于重金属多形态-生物毒活性权重体系的生态危害指数模型

针对Hakanson潜在生态危害指数模型的不足,纳入了对重金属多形态生态毒活性差异的考量,建立了基于重金属多形态-生物毒活性权重体系的改进生态危害指数模型.将其应用于新乡市郊区蔬菜基地土壤重金属污染的评价,结果表明该区域土壤中Cd,Ni,Zn,Cu和Cr的污染程度等级分别为5级、3级、1级、1级、1级,Cd和Ni可能造成严重的生态危害,亟需有关部门关注及治理.经与原模型评价结果的对比分析,表明所建优化评价模型能更全面、真实地综合表征评价区域土壤中重金属污染的潜在生态风险,为科学决策提供了理论基础.

典型涉污企业周边土壤重金属污染特征及潜在生态风险评价

分析和评价典型涉污企业周边土壤环境质量,对于加强企业用地环境风险管控,实施土壤重金属污染精准防控,进一步保障农产品质量安全具有重要意义。以18类典型涉污企业周边土壤为研究对象,对475家企业周边的2 017个监测样点进行土壤重金属Cd、As、Pb、Hg、Cr、Cu、Zn和Ni元素含量测定,并采用主成分分析法、Hakanson潜在生态风险指数法进行分析及评价。结果表明:典型涉污企业周边土壤重金属污染以Cd、Pb和As元素为主,各元素含量超过土壤污染风险筛选值的样品比例为9.82%~31.0%,超过土壤污染风险管控值的样品比例为4.46%~13.1%,其次是Zn、Cu、Hg和Ni,Cr无明显污染;主要污染元素Cd、Pb、As、Zn和Cu来自相同污染源且主要分布在有色金属矿采选业(B9)、黑色金属冶炼和压延加工业(C31)、有色金属冶炼和压延加工业(C32)、生态保护和环境治理业(N77)等行业企业周边;黑色金属冶炼和压延加工业(C31)、有色金属矿采选业(B9)、有色金属冶炼和压延加工业(C32)等行业企业周边土壤重金属潜在生态风险等级较高,中等风险及以上比例分别为76.0%、53.0%和54.1%。可见,典型涉污企业周边土壤重金属存在一定程度的污染,尤其是有色金属矿采选业(B9)等采矿业以及黑色金属冶炼和压延加工(C31)等制造业等,污染程度高,潜在生态风险大,需要加强监测和管控。

宿州市煤矿区农田土壤重金属污染及生态风险评价

为揭示矿区周边土壤中重金属元素的污染特征,采用金属污染指数法(MPI)、污染负荷指数法(PLI)和Hakanson潜在生态风险指数法,对宿州市4矿区周边农田土壤中Zn、Cr、Cd、Pb、Cu、As和Hg等7种重金属元素进行测试分析,研究了宿州市矿区周边土壤重金属污染程度及潜在的生态危害性.结果表明:1)7种重金属元素平均含量均高于非矿区土壤环境背景值,尤其Cr含量达到非矿区土壤背景值的2-4.17倍,Cd含量达到非矿区土壤背景值的1-3.05倍;矿区重金属综合污染程度范围为8.682-19.108,在100 m距离处属于强污染,其他距离处均属于中等污染.2)矿区土壤重金属污染指数变化范围在9.811-18.768之间,各样品的重金属污染指数均高于非矿区土壤环境背景值的污染指数,土壤重金属具有一定的富集效应;土壤综合污染负荷指数为1.699,为中等污染.3)除Cd和Hg外,重金属潜在生态风险系数均属于轻度风险危害,Cd和Hg在宿州市矿区农田土壤生态污染中的贡献率较高.矿区农田土壤潜在生态风险指数RI范围在125.51-365.49,4个矿区平均值均属于中等污染水平,其中桃园矿污染最为严重.

舟山本岛河流沉积物重金属污染特征与评价

测试和研究了舟山本岛8条河流沉积物中Cu、Zn、Pb、Cd、Hg、As、Cr的含量与分布特征,利用地累积指数法和Hakanson潜在生态风险指数法对沉积物重金属进行了生态风险评价,结果表明:(1)基于地累积指数法的评价表明Hg、Cr、As为清洁,Cu、Pb、Cd、Zn为轻度污染;(2)基于单项潜在生态风险系数的评价表明研究区内沉积物中Cu、Pb、As、Zn、Cr处于轻微等级,Cd和Hg则有不同程度的污染;该区域重金属生态风险等级顺序为Cd>Hg>Cu>Pb>As>Cr>Zn;(3)根据综合潜在生态风险指数,城关河和展茅河处于中等风险等级。

南昌市县区蔬菜种植区土壤重金属含量调查与评价

为了解南昌市县区蔬菜种植区土壤中重金属污染程度,在新建县、安义县和南昌县各选1个蔬菜种植基地作为采样地,共采集15个样品,测定了土壤中10种重金属元素含量,并用单因子污染指数法、综合污染指数法和潜在生态风险指数法对污染状况进行评价。单项污染指数表明除新建县基地受到Ni轻微污染物,各基地的金属元素含量均是达标的;综合污染指数法表明南昌县和新建县的污染等级为尚清洁,安义县的污染等级为清洁;潜在生态风险指数法表明新建县处于轻微生态危害水平,安义县和南昌县处于中等生态危害水平,3个蔬菜基地中,Hg和Cd均为土壤中重金属的主要生态危害因子。

宿州市桃园矿土壤重金属污染及生态风险评价研究

目的矿区农田土壤重金属污染具有明显的特征和严重的危害,通过了解桃园矿区农田土壤重金属污染物的主要来源和土壤环境质量现状,进行土壤污染防治,避免影响当地居民健康。方法对研究区土壤样品采集、分析、测试,得到宿州市桃园矿土壤中Cd、Cr、Cu、Mn、Pb和Zn 6种重金属的含量数据,运用重金属污染指数法、生态风险评价法等方法对宿州市桃园矿土壤重金属污染进行综合评价研究。结果结果表明:除Mn和Pb外,Cd、Cr、Cu、Zn的含量均高于安徽省土壤背景值,其中Cd污染最严重;单因子污染指数显示除Pb和Mn外,Cd为重度污染,Cu为轻度污染,Cr和Zn为轻微污染;内梅罗污染指数范围在2.64~27.18之间,表明土壤达到了中度污染或严重污染的水平;从潜在生态风险指数看,RI范围在120.54~1153.49之间,均值为187.28,属中等生态风险等级。结论宿州市桃园矿的开采和发展对土壤造成了一定的污染,尤其是Cd较为严重,并存在中度潜在风险,需要对其污染进行相应的治理,以缓解土壤污染给矿区居民健康造成的损害。