基于内梅罗指数法与地累积指数法的土壤重金属污染评价分析——以大兴安岭松岭地区为例

依据《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)》,在大兴安岭松岭地区共采集601个土壤样品,检测土壤中的As、Cd、Cr、Hg、Pb等5种重金属元素含量,利用内梅罗指数法和地累积指数法,应用Excel、ArcGIS软件,研究该区域土壤中重金属的分布及污染程度.结果显示,研究区As、Cd、Cr、Hg、Pb含量平均值均低于国家标准的风险筛选值和污染管制值;Cd、Cr、Pb个别高值区超过国家标准的风险筛选值,但未超过污染管制值,存在一定的污染风险,属于尚清洁;As、Hg处于无污染水平.

应用富集系数法和地累积指数法研究济宁南部区域土壤重金属污染特征及生态风险评价

评价土壤中重金属污染的方法有单因子指数法、内梅罗综合指数法、地累积指数法、潜在生态危害指数法等,但迄今尚没有成熟的、统一的标准。本文以济宁城区南部农田为研究区域,采集77件土壤样品进行调查,光谱、质谱等技术分析结果表明土壤环境中8种重金属（As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn）平均含量分别为16.7、0.270、88.4、33.0、0.050、40.4、29.3、89.1 mg/kg,与黄淮海平原土壤生态地球化学基准值相比,Hg、Cd分别高于基准值的1.50倍、1.39倍,其他重金属高于基准值的0.26~0.52倍。Hg与As、Cr、F、p H、Cu、Ni、TFe2O3呈显著负相关,表明土壤受到了Hg的不同程度人为污染。用富集系数法和地累积指数法分析区内8种重金属元素的污染（富集）程度,均表明土壤环境中Hg、Cd为轻微污染（富集）程度,其他6种元素均为无污染。将该区域重金属含量与其生物毒性系数、生态效应、环境效应相结合,运用潜在生态危害指数法对重金属污染进行生态风险评价。结果显示,8种重金属的潜在生态危害由强至弱依次为：Hg〉Cd〉As〉Cu〉Pb〉Ni〉Cr〉Zn,与污染（富集）程度排序差异明显;尽管Hg、Cd在研究区内仅仅为轻微（富集）程度,但都具有较高的毒性响应系数,两元素对土壤综合潜在生态危害的贡献率之和达到了81.26%。借助Map GIS绘制研究区潜在生态风险程度评价图,表明区内土壤环境总体上处于＂中度＂潜在生态风险,约6.83%的面积呈＂强＂和＂很强＂潜在生态风险,其中复兴河、姚楼河、京杭运河3条河流交汇处的局部区域（占研究区面积的0.50%）达到了＂很强＂潜在生态风险。通过调查可疑人为污染源发现,＂强＂和＂很强＂潜在生态风险区域的布局恰好与区内煤矿生产开采活动相关。本文提出,应当注重对煤矿开采矿井周边区域土地复垦及污染防治工作,尤其是加强土壤中Cd、Hg的物理化学改良及生物治理修复工作,防止Hg、Cd进一步污染扩散。

辽东湾潮间带底质重金属污染地累积指数评价

运用地累积指数法对辽东湾潮间带采集的底质样品的 Cd、Pb、Cu和 Zn污染程度进行了评价 ,结果表明 ,辽东湾潮间带重金属污染物主要是 Cd,其次是 Zn、Pb和 Cu。各重金属污染较严重的地区分布在河口区 ,污染程度由高到低的顺序是 :葫芦岛五里河桥下、大凌河口处、辽河口处、双台子河口处、永宁河口、熊岳河口、六股河口、石河口及芷锚湾。

水体沉积物重金属污染地累积指数法和分级提取评价技术的差异

运用地累积指数法和分级提取评价技术,对辽西钼矿区下游女儿河沉积物中的Cu、Zn和Mo的污染程度进行了评价。结果表明,两者的评价结果存在差异性,地累积指数法在一定程度上过高估计了沉积物中重金属污染的风险,分级提取评价技术科学性更强,建议推广应用。

基于地累积向量模型的湖泊沉积物重金属污染评价

由于矿物质组成的不均匀性,沉积物中重金属的背景值往往具有不确定性,而传统的地累积指数模型难以处理这类具有不确定性的重金属污染评价问题。基于不确定性分析理论,对传统的地累积指数进行改进,构建了地累积向量模型。对洞庭湖荆江口段沉积物的重金属污染评价结果表明,与传统地累积指数模型相比,地累积向量模型在重金属污染的不确定性分析与综合评价方面均有显著优势;洞庭湖荆江口段的沉积物重金属污染等级为"偏中污染",且关键污染因子为镉、汞。

广西古宾河都川段表层沉积物重金属污染评价——基于盲数—地累积指数模型

鉴于河流沉积物重金属污染评价中存在不确定信息,结合地累积指数,根据盲数相关理论建立研究区重金属含量及其相应背景值浓度表达式,运用盲数可靠分析BM模型及加权归一确定隶属度,对广西古宾河都川段河流表层沉积物进行重金属污染评价。从监测的七种重金属污染隶属等级来看,只有Cd、Cr、Ni隶属清洁等级,其余As、Cu隶属轻度污染,Zn隶属偏中污染。从重金属总体环境情况来看,都川段河流表层沉积物处于清洁状态,但已临近轻度污染。

基于改进地累积指数法的沉积物重金属污染评价

沉积物中重金属污染评价的常用方法——地累积指数法,可定量分析确定点位特定重金属污染程度,但在流域重金属污染评价或多种重金属复合污染评价中难以适用。针对特定重金属污染评价情景,本文将最大浓度与浓度平均值以内梅罗指数法引入地累积指数法中;针对复合污染评价情景,综合考虑重金属浓度及其生态毒性,提出“等当量生态毒性指数”的概念,以此为依据筛选出生态危害贡献最大的重金属,将其浓度变化指数及多种重金属浓度变化指数的平均值以内梅罗指数法引入地累积指数法中。改进的地累积指数法既考虑了重金属浓度的最大值,又兼顾各重金属的毒性特征。本文以丹江口水库支流朝北河沉积物中重金属的污染评价为例,验证改进的地累积指数法的评价结果。在评价流域特定重金属污染时,改进的地累积指数法避免了地累积指数取平均值忽视重污染点位的问题,能够有效识别出流域内Hg元素在个别点位存在的严重污染,各重金属污染等级排序结果更有利于全面反映流域内重金属污染情况。在评价重金属复合污染时,改进的地累积指数法与潜在生态危害指数法的评价结果总体一致,且有效避免了潜在生态危害指数法直接利用未修正重金属毒性系数造成的评价结果不合理的问题。

改进的地累积指数法在重金属生态风险评价中的应用

地累积指数法是土壤或沉积物中重金属生态风险评价的常用方法,只能够对样点中的单一重金属污染进行评价,不能综合分析区域内的重金属污染程度.为了扩大地累积指数法的应用范围,尝试利用最大污染量和平均污染量这2个指标对该评价模型进行改进.为了验证改进的地累积指数法的科学性与可靠性,以天津于桥水库流域河流沉积物的重金属综合生态风险评价为例,比较分析改进的地累积指数法、潜在生态风险指数法、污染负荷指数法的评价结果.在评价单一样点的重金属生态风险时,改进的地累积指数法和潜在生态风险指数法的评价结果一致,均为较轻污染水平,而污染负荷指数法的评价结果为中等污染水平;在评价区域的综合重金属生态风险时,改进的地累积指数法和污染负荷指数法的结果相同,均为中等污染水平.利用中等污染距对单一样点重金属生态风险进行评价时,改进的地累积指数法与潜在生态风险指数法的中等污染距相近,略低于污染负荷指数法的数值;在对区域综合重金属生态风险进行评价时,改进的地累积指数法与污染负荷指数法的中等污染距接近,即区域整体属于中等污染水平.由此可见,改进的地累积指数法可以用于综合评价区域的重金属生态风险.

基于地累积指数法的连平县林地土壤重金属污染评价

应用地累积指数及聚类分析法对连平县林地土壤重金属污染状况进行分析与评价研究。从广东省土壤重金属背景值计算的地累计指数结果来看,连平县林地土壤中存在一定的As、Cd与Hg元素污染,污染等级均为轻度—中等,其余5种元素未造成污染。Cd的污染频率最大,达到100%;其次为As与Hg,污染频率分别为98.71%与50.32%,其余元素按污染频率由大到小排序为Zn、Pb、Cu、Ni、Cr。连平县各乡镇(林场)地累积指数聚类结果显示,绣缎镇和大湖镇均单独为一类,连平县与其余地区聚为一类。绣缎镇除Pb外各重金属元素地累积指数为各地区最低,大湖镇8项重金属元素地累积指数均处于较高水平。

基于灰关联分析的改进地累积指数模型

为了更有效地处理重金属背景值不确定性,本研究基于灰关联分析理论建立了改进的地累积指数模型。改进的地累积指数首先通过构建指标灰关联度向量和综合灰关联向量,量化单项重金属和和综合污染状况的不确定,而后通过一阶矩原则,对沉积物重金属的综合污染等级进行识别。为了验证模型的有效性,将其应用于西洞庭湖的沉积物重金属污染评估。结果表明1)与传统地累积指数模型相比,改进的地累积指数沉积物重金属在污染等级评判,污染程度不确定性量化和风险因子识别方面均有显著优势。2)澧水河口、沅江河口和西洞庭湖湖心区的沉积物重金属一阶矩分别为2.19、2.29和0.42,它们分别属于“中度污染”、“中度污染”和“轻度污染”等级。3)澧水河口、沅江河口和西洞庭湖湖心区的沉积物重金属污染恶化风险分别为19%、36%和15%,主要诱因均为镉。

基于地累积和生态风险指数法评价索尔奇湿地公园土壤重金属污染状况

监测土壤重金属污染程度是湿地保护工作的重要内容,文章对索尔奇湿地公园20个土壤样品中重金属含量进行了测定,采用地累积污染指数法和Hakanson潜在生态危害指数法分析了该公园重金属含量及污染状况,为该公园生态保护的决策提供了科学依据。索尔奇湿地公园土壤p H值及重金属含量检测结果显示:该研究地区土壤p H值为4.85~6.12,土壤重金属元素的含量范围分别是Pb0.41~5.05 mg/kg,Zn0.53~2.66 mg/kg,Cu0.83~3.46 mg/kg,Cd0.127~0.221 mg/kg,As1.60~8.70 mg/kg,Hg0.029~0.130 mg/kg,Cr60.00~284.50 mg/kg;重金属元素Pb、Zn、Cu、Cd、As、Hg、Cr含量的平均值分别为1.80 mg/kg、1.52 mg/kg、1.72 mg/kg、0.177 mg/kg、5.30 mg/kg、0.087 mg/kg、170.70 mg/kg;单项重金属Pb、Zn、Cu、Cd、As、Hg和Cr潜在生态风险指数E<40为低度污染,综合7种元素的潜在生态危害指数RI<150,为低度污染。

基于极大熵原理的改进型地累积指数研究

由于采样误差、测量误差以及沉积物时空分布的不均匀性等因素的影响,在实际的环境调查中,沉积物的重金属浓度往往具有一定的不确定性,而传统的地累积指数难以处理这类问题。为解决这一问题,本研究首先基于极大熵原理,建立了改进的地累积指数模型。而后以洞庭湖的沉积物重金属污染评价为例,对两种模型的评价效果进行了比较。结果显示改进的地累积指数模型能够更好地处理实测值以区间形式表示的重金属污染评价问题,而且相对于传统的地累积指数模型,改进的地累积指数模型在等级识别和污染程度排序方面均更有优势。最后,本研究通过数学证明,揭示了两种模型的联系与区别:改进的地累积指数是传统地累积指数向不确定性分析的拓展和深化,而传统地累积指数本质上是改进的地累积指数在不确定区间宽度趋于0时的特例。

大气降尘对土壤主要环境元素的累积影响及评价——以山东省高密市为例

为研究山东省高密市大气降尘主要环境元素的污染分布特征,探究其对表生环境中土壤的影响效应,对高密市大气降尘进行了系统采集、测试,取得了Cu、Pb、Zn、Ni、Cr、Cd、As、Hg、Se等9种环境元素测试数据,计算其年沉降通量、年增量,模拟了各元素达到限定值所需的最小年沉降通量,并对污染水平进行了评价。结果表明,大气降尘中各元素含量平均值均高于土壤背景值,表现为不同程度的富集。年沉降通量Cu与Pb呈显著正相关,Zn、Ni、Cr、Cd、As、Hg多呈现两两正相关,Se与其他元素相关性不显著,相关性越强则同源性越高。大气降尘是土壤主要环境元素的一个输入端元,其导致的表层土壤各元素年增速率为0.03%~0.52%,多年后Cd最接近土壤限定值。地累积指数评价显示,Ni、As、Cr为无污染至轻度污染,Se以重度污染为主,Cd、Zn为中度污染至重度污染,Hg、Cu、Pb以轻度污染至中度污染为主,污染程度排序为Se>Cd>Zn>Hg>Cu>Pb>Ni>As>Cr。

凤垟乡稻田土壤重金属污染评价及其来源

以泰顺县凤垟乡稻田土壤为研究对象,采集了6个种植区域站位点的土壤,通过电感耦合等离子质谱仪法测定了土壤中Cu、Pb、Cd、Zn、Cr和Ni含量,并采用单因子污染指数、内梅罗综合污染指数和地累积指数法对研究区域稻田土壤的污染程度进行了分析。结果表明:稻田土壤中Cu、Pb、Cd、Zn、Cr和Ni的平均含量分别为11.35、26.75、0.29、57.92、23.92、14.35 mg·kg^(-1)。通过单因子污染指数、内梅罗综合污染指数和地累积指数法评价后,表明6个站位点均为无污染状态。通过与农用地土壤风险筛选值比对,所调查的稻田土壤重金属含量均值均小于对应的农用地土壤风险筛选值。

基于蒙特卡洛模拟的兰州银滩湿地公园沉积物重金属污染特征及风险评价

为探究兰州市市区湿地沉积物重金属污染状况及潜在生态风险和健康风险,以兰州银滩湿地公园为研究区,采集并分析了40个表层沉积物样品重金属As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn的含量.采用蒙特卡洛模拟与地累积指数(Igeo)、富集因子(EF)、综合生态风险指数(NIRI)和人体健康风险评价模型相耦合的方法分别对沉积物重金属污染特征、综合生态风险和人体健康风险进行定量评估.结果表明,沉积物重金属平均含量除Cd、Pb和Hg之外,其他元素含量均值均低于甘肃省土壤背景值,地累积指数和富集因子显示,沉积物以Cd污染为主,Pb和Hg次之,其余5种重金属均为无污染;综合生态风险指数表明,研究区沉积物的主要生态危害元素是Cd,且Cd对综合生态危害指数的贡献值达到了93.60%,其余元素均为低风险;健康风险评估结果显示,研究区沉积物重金属对不同人群均存在非致癌与致癌健康风险,其中对成人男性、成人女性和儿童构成非致癌风险的概率分别为:16.1%、18.3%和6.0%,Cd和Cr为主要的非致癌风险污染物;对成人男性、成人女性和儿童造成致癌暴露风险的概率分别为:8.0%、13.2%和98.1%,As和Cr为主要的致癌风险污染物.

黔中磷矿区土壤重金属污染及其生态风险评价

为评价黔中磷矿区土壤重金属污染风险,采用梅花布点法在磷矿区周边区域和无矿区不同地层天然土壤采集24件表层土壤样品,测定Cu、Pb、Zn、As、Hg、Se、Cd、和Cr含量,并采用内梅罗综合污染指数(NPI)、地累积指数(I_(geo))以及Hankanson潜在生态危害指数(RI)对磷矿区土壤重金属的污染程度和潜在生态风险进行评价。结果表明,黔中磷矿区土壤中Hg、Se、Cd、As、Pb、Zn和Cr等元素平均含量分别为贵州土壤背景值的37.58倍、24.40倍、19.26倍、18.09倍、2.67倍、2.17倍和1.78倍,各重金属富集特征明显,Cu元素平均含量未超过贵州省土壤背景值。研究区土壤中Hg、Se、Cd、As、Pb、Zn和Cr等元素NPI平均值介于4.59~69.32之间,处于重度污染水平,而Cr和Cu元素NPI平均值分别为1.89和1.21,处于轻度污染水平。研究区Hg元素I_(geo)平均值为4.45,处于严重至极重污染;As、Se和Cd元素I_(geo)平均值介于3.35~3.65之间,处于重度污染;Pb、Zn和Cr元素I_(geo)平均值0.21~0.44之间,处于未污染至中度污染水平,而Cu元素I_(geo)平均值为-0.83,显示其未受到污染。潜在生态风险评价结果表明,研究区土壤Hg元素处于极强生态风险水平,Cd处于强生态风险水平,Ad处于中等生态风险水平,而Cu、Pb、Zn和Cr均处于轻微风险水平。黔中磷矿区土壤RI平均值为2285.50,显示出极强生态风险,Hg是最主要的生态风险元素,应引起高度重视。

武汉典型湖泊沉积物中重金属累积特征及其环境风险

采集武汉市8个典型湖泊的表层沉积物,分析11种重金属的含量及其不同形态组成,研究了不同湖泊金属元素的富集与污染程度,探讨了沉积物中重金属的污染来源及其潜在生态风险.结果表明,沉积物中重金属Cd累积最严重,Zn和Hg也发生明显累积,龙阳湖污染较重,南太子湖和墨水湖污染中等,其它湖泊污染总体较轻.沉积物性质对重金属累积的影响不显著,城市工业活动强烈影响着重金属的分布.不同重金属的形态分布差异较大,Cd生物可利用态含量最高,其次为Mn、Zn、Co、Cu和Pb;而Sb和Hg以残留态占绝对优势,生态风险较小.相关分析和主成分分析表明,化石燃料燃烧、金属冶炼等是武汉市湖泊沉积物中重金属来源的主要贡献者,同时岩石风化等地球化学过程也影响着重金属的污染.

黄河流域渭河支流泾河(崆峒段)河流表层沉积物重金属溯源解析

河流沉积物重金属污染问题日益突出,严重威胁流域生态系统健康。以黄河流域泾河崆峒段为研究区,采集91个河流表层沉积物样品,测定并分析沉积物As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn共8项重金属元素含量及其空间分布特征。采用地累积指数(I_(geo))和污染负荷指数(PLI)系统量化重金属污染特征,并联合应用自组织神经网络(SOM)模型、相关性分析和正定矩阵因子分解(PMF)模型定量解析沉积物重金属污染来源及其贡献率。结果表明:泾河崆峒段河流表层沉积物重金属含量的平均值高低依次为Cr(65.66 mg/kg)>Zn(55.63 mg/kg)>Ni(21.78 mg/kg)>Pb(17.50 mg/kg)>Cu(14.07 mg/kg)>As(10.94 mg/kg)>Cd(0.19 mg/kg)>Hg(0.032 mg/kg)。除Cd和Hg外,As、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn含量的均值均低于甘肃省土壤背景值和黄土高原土壤背景值,且As、Cd和Cr含量的均值分别是中国水系沉积物背景值的1.22、1.46和1.22倍。沉积物重金属含量空间分布具有明显的差异性,所有元素高含量和污染相对较重的区域均分布于人类活动强烈和入河口周边流域,且Hg的空间异质性最强。Cd是泾河崆峒段亟需关注的首要污染元素,Hg、Pb、Cr和Zn存在局部污染,Cu、Ni和As为清洁无污染。沉积物重金属的富集可能受污水交通源、农业源、金属冶炼加工源、电镀制造工业源和自然源的共同影响,贡献率依次为33.33%、27.21%、11.02%、15.49%和12.95%。

唐山市设施菜地土壤重金属累积与有效态含量的影响特征

设施菜地重金属累积日益突出,本文评估了唐山市设施菜地土壤重金属累积并分析其有效态影响因素.结果表明土壤Cd、Cu、Ni、Pb和Zn总量均值分别为0.20、51.98、20.85、20.93、120.15 mg·kg^(-1),有效态含量均值分别为0.065、7.92、0.62、0.57、11.29 mg·kg^(-1).地累积指数表明Cd、Cu和Zn污染的土壤样点比例分别为92.5%、68.7%和50.8%,且Cd、Cu和Zn的主要来源为粪肥和化肥输入,而Ni和Pb则为自然源.设施菜地土壤重金属累积量与肥料输入和种植年限呈正比,而p H越低土壤重金属有效态含量会增加、化肥施用增加可提高重金属有效态含量.土壤总磷与Cu和Zn的地累积指数关系表明,Cu和Zn的来源可能受磷肥施用的影响更大.另外,化肥和粪肥施用量差异可能是导致重金属累积空间差异的重要因素.

应用地累积指数评价鞍山市夏季PM_(2.5)中元素的污染

2014年夏季在鞍山市的6个站点进行了PM2.5的样品采集,对其载带的15种元素进行了检测。通过地累积指数、相关分析和聚类分析等方法分析了鞍山市夏季PM2.5中15种元素的污染来源。结果表明:Ca、Zn、Pb、Ni和Cd这5种元素的质量分数在各站点之间存在较大的差异;地累积指数结果显示,Cd为极强污染程度,可能的来源是钢铁冶炼和刹车及轮胎磨损,Pb和Zn污染程度在强污染以上,Pb可能的主要人为来源是钢铁冶炼和窖炉煤的燃烧,Zn可能主要来自钢铁冶炼和机动车,Cu、Ni、Cr和Ca中到强污染以下;聚类分析将中度污染及以上元素分为Zn-Cd-Pb,Ni-Cu-Cr和Ca 3类,分别指示钢铁冶炼、机动车尾气及刹车、轮胎磨损,建筑尘;相关性分析显示,Cr与Ni、Cu可能来自同一污染源,Zn、Cd和Pb可能来自同一种源。