缓变型地球化学灾害:特征、模型和应用

“缓变型地球化学灾害”是通过长期积累而存在于土壤或沉积物中的包括重金属和有机污染物在内的环境污染物,因环境物理化学条件(例如温度、pH值、湿度、有机质含量等)的改变减小了环境容量,某种或某些形态的污染物大量地被重新活化和突然释放出来并造成严重生态和环境损害的灾害现象。这种灾害具有明显的特征,其定量数学模型可较完整地概括出环境系统从“干净”到“污染”再到“灾害”的整个过程,可以用于灾害的风险概率评估、预测、灾害爆发轨迹等方面的研究,为土壤污染防治和灾害预警提供了定量研究工具和可供实际采用的基本手段,对当前国土资源调查中的“生态环境地球化学评价”具有重要的借鉴意义。

合肥大兴镇土壤中Pb元素缓变型地球化学灾害研究

基于缓变型地球化学灾害数学模型,对合肥大兴镇地区土壤中Pb元素的缓变型地球化学灾害特征进行研究.结果显示,研究区土壤中Pb元素有TRCPPb→PbE+C释放转化的趋势,土壤面积约11%具有爆发Pb缓变型地球化学灾害的可能性,这与大兴镇是合肥的工业重镇有关.同时,土壤元素缓变型地球化学灾害的研究对土壤重金属污染预警具有重要的意义.

合肥地区土壤Cu元素缓变型地球化学灾害研究

土壤元素的缓变型地球化学灾害具有重要危害。基于缓变型地球化学灾害数学模型,分别研究了合肥大兴镇地区和义城镇地区土壤中Cu元素的缓变型地球化学灾害特征并进行了对比。研究结果显示,大兴镇地区土壤中Cu元素有污染物可释放总量TRCPCu→污染物有效量CuE+C释放转化的趋势,其缓变型地球化学灾害模型为y=0.005 6x3-0.436 1x2+11.28x-90.803,约38%面积的土壤具有爆发Cu缓变型地球化学灾害的可能性,这与大兴镇是合肥的工业重镇有关。而义城镇地区土壤中Cu元素还不具有爆发缓变型地球化学灾害的可能性,这与该区以农业和养殖业为主有关。同时,土壤元素缓变型地球化学灾害的研究对土壤重金属污染预警具有重要的意义。

合肥地区土壤中Zn元素的缓变型地球化学灾害特征

为了给土壤重金属污染提供定量依据,该文在缓变型地球化学灾害基本模型的基础上,基于土壤中Zn元素含量实测数据,分别研究了合肥大兴镇地区和义城镇地区土壤中Zn元素的缓变型地球化学灾害特征并进行了对比,确定其数学模型。研究结果显示,大兴镇地区土壤中Zn元素有从可释放态向有效态(TRCPZn→ZnE+C)释放转化的趋势,其缓变型地球化学灾害临界值为70.333 mg∕kg,约22.6%面积的土壤具有爆发Zn元素缓变型地球化学灾害的可能性。而义城镇地区土壤中Zn元素还不具有爆发缓变型地球化学灾害的可能性。

三峡库区小江流域消落带土壤Zn各形态有效性及缓变型地球化学灾害分析

通过分析三峡库区小江流域消落带土壤Zn全量、形态及有效性,并基于缓变型地球化学灾害数学模型,研究了区域内土壤Zn的缓变型地球化学灾害特征。结果表明:研究区域内全量Zn的平均值为123.88mg/kg,高于国家土壤环境质量一级标准,但明显低于二级标准。Zn的酸溶态、可还原态、可氧化态、残渣态平均值占全量平均值的百分比分别为2.93%、4.42%、8.71%和83.94%,有效态占4.51%。酸溶态、可还原态、可氧化态与有效态相关性密切;可还原态和可氧化态含量对有效态含量贡献较大。在小江流域消落带的土壤中Zn具有缓变型地球化学灾害特征,土壤中Zn有可释放总量向次生相态释放转化的趋势,其缓变型地球化学灾害临界值为130.67mg/kg,32%的土壤样品具有爆发Zn缓变型地球化学灾害的可能性。

福建某地土壤中Hg元素缓变型地球化学灾害特征

以海西经济区中福建某高汞地区的汞元素为研究对象,基于缓变型地球化学灾害数学模型,对该地区土壤中Hg元素的缓变型地球化学灾害特征进行了研究,结果表明：该地区土壤中已经有Hg元素污染物可释放总量（TRCPHg）向可利用活动状态污染物的有效量（HgE＋C＋F、HgE＋C、HgE＋F、HgE等）释放的转化趋势。43%-71%的土壤样品可利用总汞超过了缓变型地球化学灾害的爆发点,即有43%-71%的土壤面积具有爆发Hg缓变型地球化学灾害的可能性,这与该地区原来金矿大规模的开采和冶炼（混汞法提金）有关。

缓变型地球化学灾害:概念、模型及案例研究

缓变型地球化学灾害是由于长期积累而存在于土壤或沉积物中的包括重金属(原生或后生叠加)和有机污染物在内的环境污染物,因环境的理化条件(例如温度、pH值、湿度和有机质含量等)的变化而超过了环境容量,使得某种或某些形态的污染物大量地被重新活化和释放出来并造成严重生态和环境损害的灾害现象.在讨论缓变型地球化学灾害的特征的基础上,把典型的缓变型地球化学灾害演化过程用一个非线性多项式表示出来.多项式的一阶和二阶导数的零值点和最大最小值点是缓变型地球化学灾害的风险评价和预测标志.缓变型地球化学灾害爆发过程和机理主要体现在污染物的不同存在形态之间的相互转化上.定义了缓变型地球化学灾害研究中十分重要的两个概念:“污染物可释放总量”和“活动形态的总浓度”,讨论了这种灾害时空传播的可能性.案例研究表明,在可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机结合态和残留态之间存在逐级释放、跳跃式释放或链式反应的转化机制,并形成缓变型地球化学灾害.

合肥梁园镇地区土壤中Cu、Zn元素缓变型地球化学灾害研究

基于缓变型地球化学灾害数学模型,研究了合肥市梁园镇地区土壤中Cu、Zn元素的缓变型地球化学灾害特征。研究结果显示,梁园镇地区土壤中Cu元素有TRCPCu→CuE+C释放转化的趋势,约89.97%面积的土壤具有爆发Cu缓变型地球化学灾害的可能性,Zn元素也有TRCPZn→ZnE+C释放转化的趋势,约57.21%面积的土壤具有爆发Zn缓变型地球化学灾害的可能性,这可能与该区的油菜种植有关。同时,土壤元素缓变型地球化学灾害的研究对土壤重金属污染预警具有重要的意义。

城市生态地球化学评价的盖子模型

分析了城市生态地球化学评价的特点。建立了城市生态地球化学评价的盖子模型。按照盖子的阻隔效应,将城市生态地球化学评价分为盖上循环、盖下库内循环和盖子网眼及边缘的库内外开放性循环三大部分内容。城市化进程就是盖子的扩张与修补过程。按盖子模型进行的城市生态地球化学评价有利于预测和防治城市生态地球化学灾害,为城市规划、建设和管理服务。

电子废物堆场表层土壤重金属元素的生态地球化学预警——以广东贵屿为例

电子垃圾及贵金属回收会造成严重的环境污染并使居民健康受损。通过基于元素形态的缓变型地球化学灾害模型和基于元素全量的多重分形,对广东省贵屿镇表层土壤有毒有害元素含量及分布进行研究。结果表明,贵屿镇家电拆解区的有毒有害元素Ni、Zn、Cd、As的可释放总量分别为11.42、39.00、0.111和1.25mg/kg,均超过对应临界值8.11、19.67、0.054和0.69mg/kg。80%的Cu的可释放总量为12.15mg/kg,超过临界值10.42mg/kg,说明TRCP的释放向有效形态转化的速度加速,具有爆发缓变型地球化学灾害的可能性;Hg、Pb元素服从高浓集的连续多重分形叠加模式,说明受人类活动影响强烈,Cd具有较小的分维数,自低含量点到高含量点的转化慢,表明有较多的高含量点分布,污染发展趋势较严重。贵屿镇与家电拆解有关的有毒有害元素污染均有进一步恶化的趋势。

基于生态地球化学调查的广东省普宁市土壤地球化学环境预警

通过基于元素形态的缓变型地球化学灾害模型和基于元素全量的多重分形对广东省普宁市表层土壤有毒有害元素含量及分布进行研究,结果表明,普宁的有毒有害元素As、Cd、Pb、Cu、Ni、Zn具有缓变型地球化学灾害特征,其地球化学灾害爆发临界点分别为2.86、81.48、41.44、10.17、5.42和0.69mg/kg。60%土壤样品的Cu、35%土壤样品的Cd和Pb的可释放总量超过临界值,上述元素在研究区有产生地球化学灾害的潜力;As元素服从高浓集的连续多重分形叠加模式,说明受人类活动影响强烈,Cu具有较小的分维数,说明低值区域向高值区域转变慢,有较多高值区域分布。综合缓变型地球化学灾害评价和多重分析,表明普宁市有毒有害元素在未来有加剧污染的可能性。

土壤环境中化学定时炸弹的研究现状与展望

土壤环境中的化学定时炸弹对生态环境乃至人类自身危害极大,国内外均有大规模发生化学定时炸弹的实例,但是,由于其不易发现而常常被忽略,这将造成更为严重的后果。化学定时炸弹的分类问题比较复杂,目前较为妥当的做法是对各种分类方案进行有益的探索。化学定时炸弹的触爆机制研究十分重要,是进行地球化学灾害评价、预测和防治的基础;地球化学工程技术是将来预防和治理化学定时炸弹最主要手段。从科学的严密性和严肃性考虑,化学定时炸弹的概念应该由具有更深刻内涵和更广泛外延的“缓变型地球化学灾害”来替代。

20世纪全球重大毒性灾害及其历史教训

本文回顾了 2 0世纪世界 4 1个国家发生的 2 0 0起重大毒性灾害 ,分析研究了毒性灾害种类的历史演变、成因与特征 ,及其对人类社会和经济发展造成的重大影响与经济损失。研究表明 ,随着科技发展与经济的全球化 ,2 1世纪将是毒性灾害频繁发生的时期 ,应从历史事件中汲取经验教训 ,采取果断有力措施 ,减少毒性灾害的发生 。

发扬地学学科优势,形成具有国土资源部门特色的土壤修复理论与技术体系

岩石圈是土壤重金属元素的根本来源,是其迁移转化和生物-地球化学循环的场所,也是重金属元素的最后归宿,因此地质学、岩石学、矿物学和地球化学在重金属污染土壤修复中具有基础性的重要指导意义。国土资源部门已经在土壤重金属调查、溯源和风险评价上发挥了重要作用,还可以在探索研究灾害链的组成、影响因素和阻断途径的基础上,形成有地学特色的修复理论和技术。目前,国土资源部门的修复理论研究成果主要集中在缓变型地球化学灾害理论和地球化学工程学方面,在所属研究机构已经形成了若干种土壤修复剂,通过小试、中试和典型示范,验证了这些修复剂具有优异的修复性能与效果,是落实"土十条"和生态文明建设的一支重要力量。