土壤重金属污染的来源和修复

随着现代工业的发展,工业排出的污染物越来越多,由其造成的土壤重金属污染也越来越严重,对人类的身心造成了巨大的危害。本文概述了土壤重金属污染的来源、污染机理,并分析评论了土壤污染防治的几种主流技术并提出预防土壤重金属污染的措施,以期对土壤重金属污染的治理有所帮助。

我国土壤重金属污染的来源、现状、特点及治理技术

土壤是人类赖以生存的重要资源。目前,土壤重金属污染问题深受世界各地的广泛关注,我国土壤重金属污染问题十分严峻。土壤重金属污染不仅降低了农作物产量,也严重危害了人畜的健康。因而,如何有效解决土壤重金属污染问题已成为影响我国发展的重要任务。本文阐述了我国土壤重金属污染的来源、现状及特点,并通过比较几种常见的土壤重金属污染治理方法,重点分析了各类方法的优缺点。这对于加强我国土壤重金属污染治理具有一定的现实意义。

基于Meta分析的2000—2022年中国茶园土壤重金属污染风险评价与来源分析

重金属污染是影响茶园生态环境和茶叶产品安全的重要因素之一。针对我国主要茶产区(湖北、湖南、福建、云南、贵州、四川等省份),搜集调查茶园土壤重金属Cu、Pb、As、Hg、Cd、Cr、Zn、Ni污染的相关文献,使用Meta分析方法计算单个研究的权重,从而获得各省份及全国茶园土壤重金属浓度的加权平均值,采用潜在生态风险指数法和地质积累指数法进行生态风险评估,并通过APCS-MLR模型进行来源分析。结果表明,与背景值相比,8种重金属均有一定程度的富集,其中Hg、Cd污染较为严重,Hg中度及以上风险主要分布在贵州、陕西、四川和安徽等内陆省份,Cd中度及以上风险主要分布于广东、福建、浙江、江苏、山东、海南等沿海省份,两种重金属主要表现为轻微至中度风险。与世界其他国家相比,发展中国家的茶园或农业用地重金属含量普遍较高,Cd、Hg是污染程度较为严重的元素。来源分析结果表明,第一、第二、第三、第四主成分分别为自然源、工业活动污染源、交通废气污染源、农业活动污染源,工农业活动是主要污染因素,Hg主要来自工业活动,Cd主要来自农业活动。

金矿矿渣遗存点土壤重金属污染评价和来源解析

以海南某金矿矿渣清理后的14件表层土壤为研究对象,分析测定Cu、Pb、Zn、Cr、Ni、Cd、As、Hg等8种重金属元素含量;采用单因子和内梅罗综合指数法、地累积指数法、潜在生态风险指数法,评价矿渣对土壤的污染程度。Spearman分析表明,Cr、Ni、Cu、Pb、Zn、Cd、As等7种重金属具有较强的相关性,来源于矿石;Hg为外源性的重金属。14个点位内梅罗指数均值均达到中重度污染水平,主要贡献因子为Hg、As、Pb、Cd等;地累积结果显示所有点位重金属地质累积指数的均值为3.2,均大于0,表明区域土壤存在重金属累积现象;8种重金属单项地积累指数均值大小顺序为As>Hg>Pb>Cd>Zn>Cr>Cu>Ni;Hg、As、Cd、Pb四元素明显高于其他元素,处于极强危害水平级别。潜在生态结果显示,整体处于极强危害水平,主要贡献因子为Hg、As等。

长江中下游典型铜矿周边土壤重金属环境污染风险和来源分析

为查明铜矿周边土壤重金属污染风险,在长江中下游某典型铜矿周边采集表层土壤(0~20 cm)样品87个,分析测定了9种重金属Cu、As、Cd、Cr、Hg、Ni、Pb、Zn、Mo含量。结果表明,研究区土壤Cu、Cd、Pb、Zn、As、Mo含量均值高于南京地区背景值。9种重金属含量呈现岛状或条带状分布,高值区主要集中在研究区北侧紧邻矿区区域或中部沟谷区域。根据内梅罗综合污染指数计算,研究区表层土壤达到清洁、尚清洁、轻度污染、中度污染和重度污染的比例分别为42.53%、26.44%、18.39%、4.60%和8.04%;结合单因子指数评价,Cu、Cd为主要污染贡献因子,Pb、As、Zn为次要贡献因子;根据综合生态风险指数计算,研究区表层土壤达到中等生态风险及以上的点位占67.82%,主要是As、Hg、Cu、Cd、Mo存在潜在生态风险。通过主成分分析法解析出研究区重金属有3种来源,其中Cu、Zn、As、Hg和Mo主要受工矿活动影响;Cu、Ni、Cr主要受自然母质影响;Cd、Zn、As、Pb主要受农业活动影响。

阳山金矿安坝矿段农用地土壤重金属污染评价及来源分析

目的:以安坝矿段为例,调查阳山金矿开采前周边农用地土壤重金属As、Cd、Hg、Pb污染情况。方法:采集表层土样80件,垂向土样15件,研究重金属含量变化趋势。运用多种分析方法对表层土壤重金属污染情况进行评价;结合相关性分析及前人地球化学研究成果,分析重金属的来源;结果:As、Cd、Hg、Pb元素平均值分别为陇南市平均值的3.80、1.13、1.12、1.87倍,As分布受人为活动影响最大,属轻度污染;As表现为偏中度累积,Hg和Pb也出现一定的富集,研究区为中等潜在生态危害等级。结论:地表为重金属最集中区,重金属污染可能出现了垂向扩散。As、Hg和Pb主要来源于金矿盗采和平硐建设,也受交通运输的影响,Cd主要来自土壤母质。意义:为后期矿山建设开发提供依据。

土壤重金属的污染来源、隐患与修复技术

随着工农业的迅速发展以及农业化学试剂的大量使用,土壤重金属污染越来越严重,最终危及生态环境及人类健康。同时随着土壤监测技术的不断发展,有关土壤重金属污染来源解析、隐患与健康风险评价、修复技术也有了新的进展。本研究全面概述了土壤重金属的污染来源、隐患、健康风险等的最新研究成果,介绍了最新有效的土壤重金属修复技术,为土壤中重金属的污染管控工作提供技术支持。

豫西典型工业区周边农田土壤重金属污染特征、生态风险与来源解析

为探究豫西典型工业区(1个钢铁厂、6个工业园、5个冶炼厂)周边农田土壤重金属污染特征与生态风险,采集并测定研究区109个土壤样品中镉(Cd)、铅(Pb)、砷(As)、锌(Zn)、铜(Cu)、铬(Cr)和镍(Ni)的含量,运用一系列指数法、形态分析、主成分分析和聚类分析等方法进行了重金属元素空间分布特征分析、污染与生态风险评价、形态和来源解析。结果表明,研究区域农田土壤重金属的污染程度与累积效应密切相关,Pb的污染程度最高,且地累积效应最强。Cd、Pb和As为引起土壤环境风险的主要因子,其对综合潜在生态风险指数的贡献率分别达到了48.26%、18.81%、15.58%。Pb和Cd的有效态含量分别高达92.49%、79.54%;Zn的铁锰氧化物结合态和Cu的有机结合态占比相对其他重金属较高,分别为33.07%、24.25%;而Cr、Ni迁移转化生态风险相对较低,在土壤中的赋存形态主要为残渣态,占比分别为91.00%、64.63%。冶炼厂(S1、S3)与周围的冶炼厂(S2、S4)、钢铁厂SW和工业园(IP1、IP2、IP3)对研究区域西北片区农田土壤重金属Pb、Cd和Zn的综合潜在生态风险产生了协同影响。Zn、Pb、Cu主要来源于工业源(冶炼厂、钢铁厂等工业生产活动);Cd和As来源于工业源(冶炼厂)和农业源;Cr、Ni主要来源为自然源。此外,Zn、Pb、Cu、Cd容易受自然淋溶、成土过程和农业活动的影响,增加迁移转化的生态风险。

浅谈城市土壤重金属的污染特征及其修复方法

重金属是指一些具有生物毒性的金属和类金属,如镉、汞、砷、铅和铬等。近年来,土壤重金属污染已严重影响生态环境和人类健康,并已成为世界性的环境问题。随着人们对土壤修复意识的增强及科学技术水平的不断提升,越来越多的环境友好且高效的土壤修复方法被广泛应用。现针对城市土壤重金属污染的特征,在污染范围、时空特征等方面进行分析,并对目前几种常见的土壤重金属修复方法进行梳理,以期为城市土壤重金属污染的预防和控制提供参考。

安徽矾矿土壤重金属污染源解析模型对比与优选

矿区资源开采导致土壤污染日益严重,直接影响周边土壤、水体环境的稳定性,精准预测重金属污染源解析对矿山修复、治理具有重要指导作用。在前期研究基础上,为提升土壤介质模型的解释度,进一步选取了土壤重金属源解析评价中成熟度高且精准性好的正定矩阵因子分析法(positive matrix factorization, PMF)及绝对因子分析-多元线性回归(absolute factor analysis-multiple linear regression, APCS-MLR)模型,以充实前期UNMIX多元受体模型分析矾矿土壤重金属污染来源及源贡献率的结果,结合生态风险评价方法,对比定量条件下最适宜解析研究区域源的模型。结果表明:1)生态高风险区域主要集中在研究区南部和东部,Cd是矿山主要风险元素,地累积指数(index of geoaccumulation)均值3.75与潜在生态风险指数(potential ecological risk index)均值731.22解析结果高度一致,但潜在生态危害指数的结果综合性更好。2)对比3种模型的污染源解析结果,PMF模型解析出4个污染源:分别为燃煤源、自然-交通综合源、自然源和大气沉降源,源贡献率分别为38.15%、20.62%、24.28%、16.95%。3)PMF模型的总体变量拟合优度R2达到了0.96,拟合效果最好。PMF模型模拟数据会集中采样点误差,确定最适污染源数目及相应污染物贡献率,使得源解析结果更精准,更适用于复杂的矿山污染土壤情况,符合实际研究情况。该研究结果可为后续矿区开采后污染土壤的修复治理工作提供溯源依据参考。

北京市昌平区南口镇土壤重金属污染风险评估及来源分析

采集昌平南口镇473件表层土壤样品,收集65件土壤样品(1970年采集的),测试土壤中砷(As)、镉(Cd)、铜(Cu)、铬(Cr)、汞(Hg)、铅(Pb)、镍(Ni)、锌(Zn)等8种重金属元素及三氧化二铝(Al_(2)O_(3))、二氧化硅(SiO_(2))和三氧化二铁(Fe_(2)O_(3))等地球化学指标。采用多种污染评价方法和统计学方法,运用Pearson相关性分析和主成分分析,评估土壤重金属污染风险,分析污染来源。结果表明:重金属Cd含量普遍较高,超筛选值点位较广,Pb、Hg、Cr、Ni、Cu、Zn存在个别点位超筛选值的情况;Cd、Hg、Pb、Zn存在轻微及以上污染点位,Pearson相关性分析和主成分分析显示Cd、Hg、Zn来源相近;Cd和Zn的人为贡献率在1970—2021年间增长明显,且平均值明显高于北京地区背景值,表明研究区可能存在一定的人为污染。

上海市奉贤区农田土壤-农产品中的重金属含量特征和污染评价

为分析奉贤区农田土壤和农产品的重金属污染状况,采集粮田、菜田和果园3种作物的农田土壤及其对应农产品,分别测定土壤8种重金属元素(Hg、As、Cd、Cr、Pb、Cu、Zn和Ni)和农产品5种重金属元素(Pb、Cd、Cr、As和Hg)的含量特征,采用单项污染指数法、综合污染指数法、积累指数法和富集因子等方法对土壤-农产品中重金属元素进行污染风险评价,并将地统计学与因子分析相结合分析农田土壤重金属的空间分布特征。结果表明:与上海市土壤背景值相比,奉贤区农田土壤Hg、Cd、Cr、Zn和Ni的平均含量较高,分别是背景值的1.40、1.36、1.06、1.15倍和1.44倍。单项及综合污染指数值显示土壤重金属处于无污染水平;但Cd、Ni、Hg元素的积累指数值显示无-中度污染水平,其中有4.92%农田土壤处于Hg元素的中度污染。在空间分布上,Hg呈连片分布;As、Cd整体含量低,南北区域分布;Cr、Zn呈条带状分布,自南往北递增状态;Pb呈散点状分布;Cu元素整体含量高,呈东西梯度分布;Ni元素呈岛状分布。因子分析中,因子1包括Cu和Zn,因子2是Pb,因子3包括Cd、Cr,因子4是Ni,因子5是As和因子6是Hg。奉贤地区土壤重金属含量主要受到工业源、农业源、交通源和自然源影响较大,应加强污染源控制,降低风险水平。农产品样中的5种重金属均未超出标准限量值,单项及综合污染指数值显示农产品重金属属于清洁水平。经土样和农产品样中的重金属含量相关性分析,两者无相关,农产品对土壤重金属的富集因子较小。不同土地利用方式对土壤和农产品中重金属含量影响较大,菜地土壤和农产品对Cd较为敏感,吸收能力较强,而果园土壤和农产品对各重金属吸收总体较弱。在农业生产中可以根据作物吸收重金属特性来调整种植结构,以减轻重金属污染。综合来看,奉贤区土壤-农产品系统中重金属累积程度低,但局部农田土壤中重金属含量存在轻微污染,需引起重视。

简述土壤重金属污染来源解析与修复技术的研究进展

本研究综述了土壤重金属污染的来源解析与修复技术的研究进展。土壤重金属污染主要来自工业活动、城市化进程、农药和肥料使用等人类活动。针对这种污染,目前研究主要集中在生物修复、化学修复和物理修复等方面。生物修复技术包括植物修复、微生物修复和土壤改良等,通过吸附、转运和还原等途径降低土壤中的重金属含量。化学修复技术利用添加剂、络合剂和电化学方法等,降低重金属的毒性和迁移性。物理修复技术则主要采用土壤固化、土壤置换和覆盖等手段,隔离和稳定土壤中的重金属。本文总结了这些修复技术的优缺点,并探讨了未来研究的重点和挑战。

耕作措施与有机肥施用对旱地麦田土壤重金属污染特征的影响

农田土壤重金属污染是当前突出的环境污染问题之一。为揭示不同耕作措施与长期施用有机肥对土壤重金属积累的影响及其生态效应,本研究以始于2007年的旱地小麦长期定位耕作与施肥试验为基础,分析了深翻+化肥(T)、深翻+鸡粪+化肥(TM)、免耕+化肥(NT)、免耕+鸡粪+化肥(NTM)4种处理对旱地小麦0~20 cm土壤pH、电导率(EC)、有机质和全氮含量以及Pb、Cd、As、Hg、Cr、Cu、Zn和Ni等重金属含量的影响,并通过地累积指数法和潜在生态风险指数法对土壤重金属污染状况及生态风险进行评价。结果表明:与T处理相比,TM、NT和NTM处理土壤pH显著降低1.10%~2.56%,电导率提高6.19%~57.08%;NTM处理下土壤有机质含量较T处理显著提高33.22%。施鸡粪显著影响土壤重金属含量,其中TM和NTM处理土壤总Hg含量较T处理分别显著提高123.60%和150.56%,有效态Cu、Zn和Cd含量分别显著增加16.89%~23.48%、219.04%~520.99%和2.90%~20.29%。耕作方式同样显著影响各土壤重金属含量,NTM处理下总Hg、总Zn、有效Cu、有效Zn、有效Cd含量较TM处理分别显著提高12.06%、8.11%、5.64%、94.65%和16.90%,总Pb、有效Pb和总Cr含量分别显著降低63.74%、70.00%和3.14%。4个处理Hg的潜在生态风险指数最高,表现为T(32.36)<NT(41.45)<TM(72.36)<NTM(81.09),其他重金属为轻微级别;综合潜在生态风险污染指数表现为T(79.05)<NT(82.33)<TM(115.27)<NTM(120.00),为轻度风险级别。综上,长期免耕和鸡粪施用能够显著降低土壤pH,增加电导率及全氮和有机质含量,并提高Cu、Zn和Cd的有效性;其中,鸡粪处理中Hg的潜在生态风险指数为中等-强级别,其他重金属为轻微级别,综合潜在生态风险污染指数为轻度风险级别,因此在农业生产过程中应加强有机肥的安全施用技术。

农用地土壤重金属来源解析与健康风险空间分异特征研究——以重庆市巫山县笃坪乡为例

【目的】探明长江上游地区农用地土壤重金属来源及生态风险状况,进行人体健康风险空间分析,有助于提出有效的土壤重金属污染防治建议。【方法】以重庆市巫山县笃坪乡为研究对象,采集表层土壤样品(深度0~20 cm)45件,基于主成分分析/绝对主成分分数(PCA/APCS)受体模型进行土壤重金属(Cd、Hg、Pb、As和Cr)来源定量分析,通过人体健康风险评价模型进行人体健康风险评价,利用地统计法进行人体健康风险空间分析,得出不同区域的风险等级及影响因素,并针对性地提出风险管控建议。【结果】(1)研究区土壤Cd、Hg、Pb、As、Cr平均含量分别是重庆市土壤背景值的10.67、3.18、1.03、2.05、4.22倍,土壤重金属含量存在显著异常;(2)土壤综合环境质量优先保护类、安全利用类和严格管控类点位占比分别为2.23%、44.44%和53.33%,主要影响因子为Cd和Cr,土壤以酸性为主,对农产品质量安全及土壤生态环境的风险较高;(3)土壤Cd含量主要受到农业活动和成土母质的影响,贡献率分别为58.55%和30.30%,土壤Hg和Cr含量主要受到成土母质的影响,贡献率分别为71.55%和75.41%,土壤As含量主要受到农业活动的影响,贡献率为63.12%,土壤Pb含量主要受到道路交通的影响,贡献率为90.90%;(4)成人非致癌健康风险指数HI>1的点位占比为6.67%,总体健康风险较低,高风险区集中在研究区北部和中部地区,主要影响因子为Cr;农业活动与道路交通贡献率的高值区主要分布在研究区北部。【结论】建议研究区加强对农业投入品的监测,积极开展有机肥代替等化肥减量措施,推广使用电动农用车,减少由于农业活动对土壤重金属的输入。

氧化钙活化过硫酸盐修复重金属-有机物复合污染土壤

采用氧化钙活化过硫酸盐氧化法修复重金属-有机物复合污染土壤,考察了过硫酸钠投加量、过硫酸钠与氧化钙投加比、水土比等对修复效果的影响,探讨了机理。结果表明,在过硫酸钠投加量2.5 mmol/g,氧化钙与过硫酸钠投加比2∶5,水土比3∶1的条件下,汞、砷的钝化率分别为81%和83%,存在形态由弱酸提取态转化为更为稳定的残渣态,氯仿、苯、总石油烃和1,2,3-三氯丙烷的去除率分别为99%,98%,82%,80%。氧化钙一方面,催化过硫酸盐,产生硫酸根自由基和羟基自由基氧化重金属、降解有机污染物。另一方面,通过物理固封和吸附、络合、沉淀作用钝化汞、砷。研究为重金属-有机物复合污染土壤修复技术的实际应用奠定基础。

典型蔬菜基地土壤重金属污染风险评估及其源解析

为探究典型蔬菜基地土壤重金属的污染特征,评估其生态风险,以黄山市徽州区蔬菜基地表层土壤为研究对象,采用多种污染评价方法对其土壤重金属进行风险评价,利用相关性分析与主成分分析法对其进行源解析.结果表明,蔬菜基地土壤pH整体呈酸性,土壤重金属含量平均值大小为Cr>Zn> Cu> Pb> Ni> As> Cd;除Cd含量超过国家标准外,其余均合格,但均超出了安徽省土壤环境背景值,其中,Cd与As分别超标为422.68%与264.33%.土壤重金属污染指数平均值均大于1,其中,Cd与As的潜在污染指数值均大于3,达到重度污染水平.地累积指数评估结果显示,除重金属Cd为中度污染外,其余重金属均在轻度污染以下水平.重金属Cd的潜在生态风险等级在较强及以上,其余均为轻度.重金属来源途径多种,主要与人类生产活动和成土母质有关,其中,Cd、As污染主要来自于人为源.综上可见,蔬菜基地土壤整体生态风险较高,土壤重金属存在积累趋势,应防范其潜在危害.

峨眉河流域土壤重金属元素污染评价

应用原子荧光分光光度法和原子吸收分光光度法测定重金属As、Hg、Cu、Zn、Ni、Pb、Cd和Cr在峨眉河流域土壤中的分布情况,根据单因子污染指数法和内梅罗综合污染指数法,并结合国家土壤环境质量标准GB 15618-2018进行分析和评价峨眉河流域土壤的重金属污染程度。结果表明,As、Hg、Cu、Zn、Ni、Pb、Cd和Cr含量分别为1.48~4.64、0.14~0.36、34.00~370.00、212.00~818.00、0.00~2.00、5.00~53.00、0.10~1.20、0.00~476.00 mg/kg。变异系数显示Cu和Pb的分布最不均匀,受人类活动影响较为强烈;而土壤中Cu、Zn含量普遍超标,按单因子污染指数污染程度依次为Zn>Cu>Cd>Hg>Cr>Pb=As>Ni。

重金属-PAHs污染土壤植物微生物修复效果及机理

针对焦化厂等土壤中铬(Cr)、砷(As)重(类)金属和菲(Phe)、苯并[a]芘(BaP)等多环芳烃(PAHs)风险高、绿色低碳修复技术缺乏等突出问题,以黑麦草-玉米-食醚红球菌(Rhodococcus aetherivorans,BW2)开展植物微生物联合。结果表明,63 d后植物微生物联合修复组土壤中Cr、As、Phe和BaP浓度分别下降9.63%、5.28%、45.14%和26.87%,其中重金属的去除主要依赖于植物作用,而PAHs去除则在很大程度上取决于微生物与植物的共同作用;植物主要吸收可提取态重金属,63 d后不同修复组土壤中可交换态Cr平均下降2.19%,而As则由于降解作用使修复过程中可交换态增加;可交换态Cr和碳酸盐结合态Cr与土壤中放线菌门呈强正相关,2种形态As则与拟杆菌门、装甲菌门、FBP菌门和浮霉菌门呈正相关。污染物去除效率间存在明显的相互作用,同时受酶活性和不同功能微生物丰度的动态影响,反之土壤微生物群落结构和功能也在土壤污染物种类、浓度及理化性质等综合作用下发生改变。

徐州市潘安湖周边土壤和水果中重金属污染分析

本文以徐州市潘安湖湿地为例,采用微波消解-原子吸收光谱法对周边土壤、水果中重金属含量(Pb、Cr、Cd)进行测定,利用单因子污染指数及综合污染指数对土壤和水果的重金属污染状况进行评价。结果表明,潘安湖周边土壤中Pb、Cr、Cd的含量均符合《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB 15618—2018)的二级标准要求。单项污染指数表明,土壤未受到重金属污染;综合污染指数为8.2,表明污染处于警戒范围。水果中Pb均未超标,但Cd、Cr含量存在不同程度的超标现象,导致其综合污染指数偏高。葡萄、西瓜和甜瓜处于警戒线附近,草莓为轻度污染,说明不同水果对重金属的富集能力不同。徐州市潘安湖周边地区土壤及水果重金属总体污染水平不高,但部分水果对重金属的富集能力较强,应继续加强监管和控制。