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。

农田土壤重金属污染风险及治理措施研究

针对农田土壤重金属污染严重的问题,提出一种基于风险评价的治理措施。采用单因子污染指数法建立综合环境实际污染风险评价方程,利用Hakanson指数法建立潜在环境污染风险评价方程,联立方程组,将重金属污染敏感度、多元素协同合作、平均污染浓度以及毒性水平作为污染风险评价指标。实验以广东省农田土壤情况为基础,使用换土法、有机农业化肥生态修复法、微生物治理法以及土壤改良剂法,根据风险评价结果针对不同情况给出针对性治理措施。实验结果证明,所提风险评价精准度高,治理措施能够有效去除土壤中的重金属污染。

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。

北京市农业土壤重金属污染环境风险等级评价

为全面了解北京市农业土壤中重金属污染环境风险等级及空间分布特征,采用Hakanson潜在生态危害指数法对1018个采样点的Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Pb、Hg8种重金属进行污染的潜在生态风险评价,并运用指示克里格方法绘制污染风险概率分布图,对整个北京市农业土壤重金属污染风险的空间分布特征进行分析。结果表明:北京市农业土壤重金属污染风险已达到中度和低度,低度、中度、重度和严重4个风险等级的样点比例分别为42.63%、34.97%、18.57%、3.83%,8种金属中Cd和Hg元素污染风险最高,Cr、Ni、Zn元素生态风险较低,风险概率图显示城区周围、大兴、通州、密云等地风险等级较高。

长春市土壤重金属污染特征及其潜在生态风险评价

以长春市区土壤为对象,研究土壤中重金属污染的特征,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,长春市区土壤重金属污染较重,尤其是铅和镍。污染源的空间差异性引起不同功能区土壤中重金属元素的含量不同。长春市土壤达到轻微生态危害,且铅、铜和锌对土壤生态危害达到轻微生态危害;不同功能区达到生态危害程度的顺序依次是公园>郊区耕地>工业区 >住宅区>开发区。

城市道路土壤重金属污染及潜在生态危害评价

文章采用了单因子及内梅罗综合污染指数法,对泰安市城市道路两侧土壤重金属污染现状进行了调查评价,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,城市道路两侧土壤重金属Pb、Cd、Cu、Zn、Cr、As单项污染指数分别为0.11、6.8、1.15、0.86、0.41、0.29,污染程度依次为Cd>Cu>Zn>Cr>As>Pb;各道路综合污染程度依次为东岳大街>岱宗大街>泰山大街>龙潭路>温泉路。城市道路土壤重金属污染呈现Cd污染严重的明显特征,潜在生态危害单项系数达到204,重度污染程度,其余重金属Pb、Cu、Zn、Cr、As轻微污染;潜在生态风险指数214.88,达到中度生态危害程度。

云南省镇雄县土壤重金属污染及潜在生态风险评估

为查明镇雄县调查区土壤重金属污染环境风险等级及空间分布特征,基于现行土壤环境质量评价和食品安全评价标准,开展土地质量地球化学调查;运用单因子指数法、内梅罗综合指数法和Hakanson潜在生态危害指数法开展土壤重金属污染及潜在生态风险评估。内梅罗综合评估结果表明:调查区土壤存在重金属污染,其土壤轻度污染、中度污染、重度污染比例分别为39.03%、16.62%和28.57%。但8种重金属中Cu、Hg、As、Ni、Pb、Cr、Zn潜在生态危害程度低,仅Cd存在较高等级的潜在生态风险,其潜在生态危害等级程度低、中、较高、高、严重的样品数比例分别为17.71%、39.21%、22.77%、12.31%和8.00%,潜在生态危害指数(Er^i)均值为118.24。土壤Cd高潜在生态危害和较高潜在生态危害样点主要位于下二叠统地层单元中。同时,调查区45件农作物玉米籽实重金属评价结果显示,仅1件玉米籽实样品Cd含量超标,农作物玉米籽实与其对应的农作物根系土中的重金属Cd全量无明显的相关性。调查区土壤Cd高含量主要受地质背景影响,对调查区内玉米籽实影响较小,在强酸性土壤环境下,随土壤中可溶态Cd含量增加,导致农作物对Cd的吸收富集风险加大。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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.