Environmental availability and ecological risk assessment of heavy metals in zinc leaching residue

Four different methods,namely mineralogical analysis,three-stage BCR sequential extraction procedure,dynamic leaching test and Hakanson Potential Ecological Risk Index Method were used to access the environmental activity and potential ecological risks of heavy metals in zinc leaching residue.The results demonstrate that the environmental activity of heavy metals declines in the following order：CdZnCuAsPb.Potential ecological risk indices for single heavy metal are CdZnCuAsPb.Cd has serious potential ecological risk to the ecological environment and contributes most to the potential toxicity response indices for various heavy metals in the residue.

长江上游河流底泥沉积物重金属及生态风险评价——以滇中大姚县主要河流为例

重金属在底泥沉积物中的扩散和积累决定了水体的环境质量。为了解长江流域水生态系统状况,以长江上游金沙江流域大姚县主要河流底泥沉积物为研究对象,研究其中重金属含量特征和污染情况,利用修正内梅罗指数法、潜在生态危害指数法、聚类分析法和主成分分析法评价重金属污染现状,并对重金属污染物来源进行探讨。结果表明,主要河流底泥沉积物pH值为8.0,呈弱碱性。各重金属元素潜在生态风险指数和各流域综合潜在生态风险指数均为轻微级,总体处于清洁水平。全区各主要河流RI值中主要贡献者均为Cd、Hg元素,两者贡献率各占30%左右,说明重金属Cd、Hg是底泥潜在生态风险的主要来源。江底河Cu平均含量为372.35 mg/kg,是云南土壤背景值的9.3倍,长江水系沉积物背景值的10.6倍,其内梅罗污染指数达3.72,为重度污染,说明局部需关注矿业开采导致的Cu污染。

污泥中重金属赋存形态与生态风险评价

为掌握生活污水污泥中重金属的污染状况与生态风险,以南方某城市27座生活污水厂的污泥为研究对象,分析了污泥中Hg、As、Zn、Cr、Cd、Ni的总量及赋存形态,采用潜在生态风险指数法(RI)和风险评价编码法(RAC)评价了污泥中各重金属的生态风险。结果表明,因评价对象不同,每种方法其结果可能会产生较大差异,但综合各方法评价结果可知,南方某城市生活污水厂污泥中Cd应作为首要关注的重金属污染物。

某关停铅蓄电池企业土壤重金属污染特征及生态风险评价

为探明江苏省某铅蓄电池企业生产6年关停后对该地块土壤是否造成污染,对土壤中Pb、Cu、Zn、Hg、As、Cd、Ni、Cr这8种重金属采样分析,基于主成分分析和径向基函数(RBF)插值法分析地块土壤重金属的污染分布特征。利用单因子指数法和Nemerow综合指数法对污染地块土壤环境质量分析,对于涉及人体健康生态风险评价采用Hakanson潜在生态危害指数法开展综合评价。结果表明:研究区域土壤已遭受明显的人为外源重金属污染,且局部重金属富集程度较高,纵向污染区域主要集中在100cm以上土壤中,区域整体污染程度达到轻度污染,其中危废库局部土壤受污染程度已为中度污染,建议对该单元土壤开展进一步风险评估和修复;研究区域土壤尚不存在潜在生态风险,但是需重点关注危废库构筑物单元的土壤环境质量,主要威胁来自土壤中的镉,其EiCd潜在生态风险指数等级已达到强的级别。建议该地块后续开发利用时不作为农用地使用或进行局部区域土壤修复治理。

某冶炼厂附近土壤中Hg的时空变化及风险评价

测定了2005年、2011年和2021年某冶炼厂土壤中Hg的质量分数,并采用地累积指数法、潜在生态风险指数、非致癌风险评估法对冶炼厂附近土壤进行污染评价。结果表明:冶炼厂各采样点土壤中Hg的质量分数时空分布差异性较大,整体呈现出以冶炼厂为中心的扩散现象,距离冶炼厂最近的S4和S5采样点的Hg污染最为严重;冶炼厂附近的S2、S4、S5、S6、S7采样点Hg的污染,处于极重程度,具有极强的潜在生态风险;距离冶金厂最近的S4和S5采样点土壤中Hg的非致癌健康危害指数相对较高;儿童接触Hg的非致癌健康危害指数高于成人,对于Hg的暴露更为敏感。

京津冀地区主要水系沉积物中重金属污染状况研究

简要综述了京津冀地区主要水系及其流域底泥沉积物的理化特性,系统讨论了该地区底泥沉积物中重金属(Cu、Pb、Zn、Cd、Cr)的分布特征,利用相关性分析分析了河流理化特性与重金属浓度间的关系,采用潜在生态危害指数法评价了此地区水体沉积物中重金属的潜在生态风险。结果表明,研究区域的河流理化特性与其背景值基本一致;重金属浓度评价结果为:Zn>Cr>Cu>Pb>Cd;pH与总氮、总磷与有机质存在一定的相关性,元素Pb与Cd,元素Zn与Cr间存在强相关性;元素Cd的潜在生态危害等级涵盖低、中等、重、严重四个等级,其余大部分样点处于对生态环境危害程度较低的等级。

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.

湖南某石煤矿区重金属污染现状及生态风险评价

为研究湖南某石煤矿区重金属污染现状,采用ICP法测定了水体和土壤中多种重金属含量,并分别采用内梅罗污染指数法和潜在生态危害指数法进行风险评价。结果表明,水中Cd、Cr(Ⅵ)、Zn、Fe和Mn平均浓度分别为1.935 5、0.025 3、6.024 9、16.222 0和4.214 9 mg/L,污染指数分别为387.10、5.06、3.01、54.07和42.15,污染程度从大到小排序为:Cd>Fe>Mn>Cr(Ⅵ)>Zn;土壤中Pb、Zn、Cr、As、Hg和Cd平均含量分别为8.51、38.59、18.65、10.01、0.18和3.41 mg/kg,平均生态风险系数分别为2.13、0.98、0.85、18.00、28.55和339.80,污染程度从大到小排序为:Cd>Hg>As>Pb>Zn>Cr,整个矿区的综合潜在生态风险指数为390.31,污染程度为较高生态危险。矿区受到多种重金属复合污染,废石堆和沉淀池的排水口下游区域较严重。

城市湖泊底泥污染分析及生态风险评价——以沅江市中心城区为例

近年来,随着经济的快速发展和城市化进程的加快,城区污水排放量增加,城市湖泊底泥污染问题变得十分突出。采用营养盐有机指数法、重金属内梅罗指数法和潜在生态风险指数法,分析沅江市中心城区湖泊底泥的污染状况和风险水平,以期为城市湖泊底泥污染治理和水环境系统的可持续发展提供科学依据。结果显示:各湖泊底泥污染风险水平受人类活动和工业企业污染影响的程度由大到小排序为X湖>S湖>L湖>H湖;H湖底泥营养盐和重金属整体处于尚清洁水平;L湖L1#、L7#、L8#点位浮泥层底泥存在不同程度营养盐或重金属超标情况,L1#过渡层底泥重金属潜在生态风险指数达到了中等风险水平;S湖S7#、S12#点位浮泥层底泥重金属潜在生态风险指数达到了中等及以上污染风险水平,S3#点位浮泥层底泥重金属潜在生态风险指数达到了强风险水平;X湖X3#、X4#点位浮泥层底泥重金属内梅罗指数最高达到了重度污染水平,与潜在生态风险指数的极强风险水平相吻合,建议进一步核实后结合实际情况对污染湖泊开展内源污染治理工作。

黄岛区水库底泥重金属污染特征及潜在生态风险评价

底泥是水库生态内源污染重要释放源。为全面了解山东省黄岛区主要水库底泥中重金属含量及其潜在生态危害程度,采集了黄岛区狄家河水库在内的10个水库的水样,测试了底泥中Hg、Cd、Pb、Cr、Cu、Zn、Ni、Fe、Mn和As等10种重金属含量,分析了各元素的含量,利用多方法综合对水库底泥污染程度及潜在的生态风险进行评价,并结合周边生活、生产环境分析了重金属的可能来源。结果表明,西寨水库Hg含量超过标准要求,花沟水库Cd含量超过标准要求,其余水库各重金属含量均未超过标准要求;底泥重金属污染程度由强到弱依次为:Hg>Cd>Zn>Pb≥Cu≥As>Ni≥Cr,Hg、Cd为最主要的重金属污染元素;重金属潜在生态危害由强到弱依次为:Hg>Cd>As>Pb>Cu>Cr>Ni>Zn,Hg、Cd是潜在的生态危害元素。花沟水库、吉利河河道、西寨水库、狄家河水库,尤其是西寨水库,污染程度较为严重,水库污染的因素主要为人为因素,主要来源为工业污水和生活用水排放。

成都市不同功能区表层土壤中重金属元素分布特征及风险评价

为探究成都市不同功能区环境质量,对成都市区交通区、商业区、居住区、文娱区的表层土中重金属含量进行分析,运用富集因子法、潜在生态风险指数法和EPA(Environmental Protection Agency,美国环保署)健康风险评价法对环境和人体风险进行评价。结果表明,表层土中重金属元素含量整体表现为交通区>商业区>居住区>文娱区,Zn含量普遍最高,Cd均相对较低;各重金属元素受人为源影响较大,Cr、Ni、Pb、Cu均存在不同程度地富集;Ni、Cd存在明显的潜在生态风险,而综合潜在生态风险指数RI在交通区和商业区为很强,其余二者为较强;人体健康方面,重金属暴露风险途径为手-口摄入>皮肤接触>呼吸吸入,且儿童风险暴露量均高于成人,各金属元素的非致癌风险可忽略,而致癌重金属元素Cd、Ni、Cr均不存在致癌风险。总的来说,成都市各功能区表层土中重金属元素对生态环境风险较大,对人体危害较小,但相关部门仍应对其进行密切关注,采取针对性措施,防止其生态风险进一步加强,并持续将其健康风险控制在合理范围,使各功能区土壤环境质量持续改善。

平凉市典型作物种植区土壤重金属污染状况及其分布特征

土壤重金属污染已严重危害粮食安全与人类健康。为了解平凉市土壤重金属污染现状,摸清典型作物生长、生产环境,明确土壤重金属空间分布特征及污染源。选取506个典型作物种植区耕层土样,测量其重金属含量,并利用内梅罗指数法和潜在生态危害指数法进行土壤重金属污染评价。结果表明,平凉市土壤重金属污染等级为清洁的样品占99.41%、尚清洁占0.59%;潜在生态危害等级轻微的土壤样品占95.85%、中等生态危害占4.15%。506个点位样品中,铅和砷2种土壤重金属元素有部分超标,超标率Pd为0.45%、As为0.90%。从地理区域来看,土壤重金属潜在生态危害程度在平凉市的分布为中部>西部>东部;从土壤类型来看,土壤重金属污染占比较大的土类主要为山地草甸土、灰褐土、新积土和红粘土。

煤中重金属质量浓度的测定及潜在生态风险评价

采用硝酸/氢氟酸+硼酸两步微波消解法对山西4个矿区煤样进行样品前处理,利用ICP-MS法同时测定煤中9种重金属元素,对其中5种重金属元素污染状况及潜在生态风险进行评价。结果表明:各被测元素的质量浓度与对应的强度呈线性关系,相关系数均在0.9998以上,RSD为0.34%~6.59%,加标回收率大部分在80%~120%之间;单一重金属污染物潜在生态风险系数及多种重金属污染物综合潜在生态风险指数均属轻微生态风险级别;寺河煤矿、三元煤矿和襄垣煤矿的Cd潜在生态风险系数最大,污染水平最高,其次是As,而车寨煤矿的As污染水平高于Cd污染水平,可将Cd暂定为4个矿区的首要污染元素。

天津采暖期大气PM_(2.5)中重金属元素污染及其生态风险评价

为揭示天津地区大气中重金属污染的潜在风险,分析了天津采暖期城区和武清大气PM2.5中重金属元素水平,并分别采用富集因子法和潜在生态风险指数法对重金属污染风险进行了评价.结果表明,天津城区大气PM2.5中重金属元素的浓度水平排序为Zn>Ti>Mn>Pb>Cu>Cr>Co>As>Cd>Hg,武清则为Zn>Ti>Pb>Mn>Cr>Cu>Co>As>Cd>Hg;Cu,Zn,Pb和Cd等元素的富集因子高于10,表明其系人为污染元素;重金属元素污染评价显示Ti和Mn基本无污染,As、Cr、Co等元素存在一定污染,Cu、Zn、Pb和Cd等元素潜在生态风险高,Cd生态危害程度极强,总体潜在生态风险指数分别为1381.1(城区)和1251.1(武清),达到极强程度.

典型出境河流生态修复区沉积物重金属污染特征及生态风险评估

为综合评价河流沉积物中重金属对周围环境的生态风险及为治理重金属污染河流提供参考依据,以云南省文山州内跨境河流小白河生态修复区为研究对象,分析不同形态重金属在生态修复区沉积物中的空间分布规律,并采用潜在生态风险指数法和风险评估指数法(RAC),评价沉积物中重金属污染状况和生态风险.结果表明:(1)生态修复区内沉积物中五种重金属空间分布规律存在差异,w(As)、w(Co)、w(Cu)、w(Pb)、w(Zn)的平均值分别为937.64、16.72、156.23、73.47、1 117.47 mg/kg,并且w(As)、w(Cu)和w(Zn)沿水流方向逐渐降低,到生态修复区出口又呈明显增加的分布规律,而w(Pb)和w(Co)呈逐渐增加的分布规律.(2)生态修复区中重金属主要赋存形态以残余态为主,稳定性大小依次为As>Pb>Cu>Co>Zn.(3)根据风险评估指数法,表层沉积物中重金属对环境构成的风险依次为Zn>Co>Pb>Cu>As;根据潜在生态风险指数,As是主要的生态风险贡献因子,贡献率大于80%,具有较高的生态风险,其余重金属具有较低的生态风险.因此,在环境治理时既要考虑富集程度较严重的重金属元素,也不可忽视有效态含量较高的重金属元素给环境带来的生态风险.

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。

郑州市郊农田土壤重金属污染评价

为了解郑州市郊农田土壤的重金属污染状况,通过野外调查和室内分析,对该区域农田(小麦田、蔬菜地、休闲地)土壤重金属Pb、Cu、Cr、Zn、Cd的含量进行总量检测。采用单因子污染指数法、内梅罗(N.L.Nemerow)综合污染指数法、潜在生态危害指数法对土壤重金属污染做出综合评价。结果表明,各元素单因子污染指数小于1,属于土壤未污染,按照单项污染指数进行排序,其大小顺序为:Cd>Zn>Cr>Cu>Pb;就小麦田、蔬菜地和休闲地而言,内梅罗综合污染指数均小于0.7,土壤处于清洁水平,污染等级为安全;用潜在生态危害指数法获得各元素的潜在生态危害系数和各样点的潜在生态危害指数,判断土壤重金属为低生态风险水平。总之,郑州市郊农田土壤环境质量良好。

三峡库区库尾典型农用地土壤重金属污染特征及潜在风险

为了解三峡库区农用地重金属污染特征及潜在风险,在研究区范围内布设网格,共采集土壤样品82个,对农用地土壤重金属As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn的污染水平进行分析,结合单因子污染指数法、内梅罗污染指数法和潜在生态风险指数法对研究区污染状况和潜在生态风险进行评价,并对研究区农用地进行安全利用分区。结果表明:除As、Hg、Ni外,其余5种重金属质量分数平均值均高于三峡库区农业土壤背景值,其中,12.20%的采样点Cu含量超过《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)》筛选值。内梅罗污染指数值PN依次为Cu(1.01)>Cr(0.81)>Cd(0.62)>Zn(0.52)>Pb(0.45)>Ni(0.32)>As(0.29)>Hg(0.09),Cu污染等级为轻污染,Cr污染等级为警戒级,其余6种重金属为安全级。单项潜在生态风险指数Eir均值依次为Hg(41.33)>Cd(36.71)>As(12.20)>Cu(6.54)>Pb(5.32)>Ni(4.72)>Cr(2.42)>Zn(1.14),其中Hg单项潜在生态风险指数Eir值大于40,属于中等风险等级,其余重金属均为低风险等级。研究区综合潜在生态危害指数RI范围为68.57～143.57,平均值为110.37,综合潜在生态风险处于低风险等级,但有7.31%的土壤样品RI值大于135,处于中等风险等级。研究区农用地土壤79.53%的面积属于安全利用区,15.97%的面积属于基本安全利用区,4.50%的面积属于低风险监控区。现阶段该研究区个别地区农用地土壤虽受到Cu的污染,但是该研究区土壤整体水平为安全级,符合农产品生产土壤环境质量标准。土壤重金属综合潜在生态危害处于低风险水平,潜在生态危害主要来自于Hg和Cd。

湖南省某铅锌矿土壤重金属污染分析与风险评价

采用现场采样与室内分析方法测定湖南省某铅锌矿周边农田土壤中Cd、As、Pb、Cr、Cu、Zn和Ni等7种重金属的含量,运用单因子指数法、地质累积指数法、污染负荷指数法以及潜在生态危害指数法等评价方法对研究区土壤重金属污染状况和潜在生态风险进行评价。研究结果表明,Cd、As、Pb、Cr、Cu、Zn和Ni等7种重金属都存在不同程度的富集或污染;根据25个采样点计算得出的矿区污染负荷指数为2.6,表明整个矿区土壤重金属污染程度较重。Cd、Pb、As、Zn等重金属潜在生态风险指数属于中等及以上的风险状态,这些重金属的污染及潜在生态风险应当引起充分关注。此外,相关性分析与主成分分析结果表明,采矿作业可能是导致研究区农田土壤Cd、Pb、As、Zn等重金属含量升高的主要原因。

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。