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。

应用潜在生态风险指数法评价滇池沉积物中的重金属污染

测定了滇池8个断面表层沉积物中重金属(Cu、Zn、Pb及Cd),结果表明,除Cd外,Cu、Zn及Pb在沉积物中的含量较高,这几种元素的含量顺序为Zn>Cu>Pb>Cd。同时采用Hakanson指数法评价了沉积物中重金属生态风险,结果显示:滇池表层沉积物中重金属元素的潜在生态风险整体表现为轻微。其中海口西和观音山东断面总的重金属潜在生态风险指数最高。对于晖湾、观音山西、白渔口及海口西断面,Cu表现为首要的潜在生态风险因子;对于罗家营、观音山中及滇池南断面,Pb表现为首要的潜在生态风险因子;对于观音山东断面,Cd表现为首要潜在生态风险因子。

农耕表层土壤重金属污染生态风险预警研究

重金属污染是造成生态环境污染的主要因素,为此研究农耕表层土壤重金属污染生态风险预警方法,旨在提高生态环境和农产品的质量安全。以济宁市某农耕区域为预警评估对象,对其实施采样、处理和样品分析。根据重金属元素含量统计分布,利用综合污染指数法(Pi)与潜在生态风险评价法(RI)划分各重金属元素污染等级和潜在生态风险指数。通过生态风险指数法(I_(ER))实现农耕表层土壤重金属生态风险预警评估。通过对研究区测试,得出所提方法能够准确实现农耕表层土壤重金属污染生态风险预警。

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。

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.

大连市农地土壤重金属污染及潜在风险评价

我国的耕地土壤重金属污染越来越严重,进行区域土壤重金属污染评价对于制定土壤重金属污染防治政策具有重要意义.旨在探究大连市典型农地土壤重金属污染状况,调查大连市农地表层土壤中的镍(Ni)、铬(Cr)、锌(Zn)、铜(Cu)、铅(Pb)、汞(Hg)和锰(Mn)7种重金属元素的含量,并定量评价研究区土壤重金属污染水平.研究选择大连市典型农地样地,等间距采集土壤表层样品,采用单因子指数法、内梅罗指数法和潜在生态风险指数法对研究区土壤样品进行污染状况评价和环境风险评价,以期为大连市农地土壤重金属污染的有效防治和农产品的安全健康生产提供科学依据.结果显示:①土壤样品中镍(Ni)、铬(Cr)、锌(Zn)、铜(Cu)、铅(Pb)的元素含量平均值分别为84.74、156.56、89.71、46.74和53.23mg/kg,均符合《土壤环境质量标准》(GB15618—1995)二级标准;②Hg的变异系数>0.5,污染源为点源污染,推测为人类活动导致;③单因子指数法表明Ni的富集作用最为严重,结合研究区实际情况推测其来源为人为源.内梅罗指数表明大连市土壤存在轻度污染.潜在生态风险指数表明大连市农地土壤存在轻微危害.④大连市农地土壤污染状况相对较轻,土壤质量总体水平较高,但仍需要采取相关措施防止重金属的富集,减少重金属对大连市农地土壤的负面影响.

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.

云南省文山州南北河沉积物重金属污染特征及生态风险评价

为了解云南省文山州南北河表层沉积物中重金属的污染状况,2021年1月采集干流7个样点的沉积物样品,对沉积物中的Pb、Cd、As、Zn、Cu、Ni、Cr进行实验室检测。通过地累积指数法、潜在生态风险指数法对检测指标进行分析。结果表明:以地累积指数法评价,南北河沉积物重金属主要污染因子为As、Cd、Zn、Pb、Cu,Ni和Cr为无污染;以潜在生态危害指数法评价,南北河干流沉积物7种沉积物呈现不同生态风险,其中Cd为低生态风险—极强生态风险,As为低生态风险—中强生态风险,Pb、Zn、Cu、Ni、Cr为低生态风险。As和Cd为南北河干流主要污染和生态风险来源。

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。

煤炭产区周边土壤重金属污染特征和风险评估

以长治市襄垣县为研究区域,探究村庄、电厂、化工、煤矿及选煤厂周边土壤中Cr、Zn、As、Cd、Pb、Hg、Ni及Cu等8种重金属的差异性累积特征,采用Hakanson潜在生态风险指数法评价煤炭产业园区周边土壤重金属的污染程度和生态风险。结果表明:As在村庄周边土壤中的含量显著高于电厂、化工、煤矿及选煤厂;Hg在选煤厂周边土壤中的含量显著高于化工和煤矿;Hg和Cd的潜在风险指数均为最高,大体达到中等潜在生态风险水平以上。

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.

湘江岳阳段沉积物重金属污染特征及其初步生态风险评估

分析了湘江岳阳段表层沉积物样品中10种典型重金属元素(Cd、Cu、Pb、Zn、Cr、Tl、V、Mn、Co和Ni)的含量水平和分布规律,并采用地累积指数法和潜在生态风险指数法,初步评价了沉积物中重金属污染状况和潜在生态风险。研究结果表明:(1)湘江岳阳段沉积物中重金属Cd、Zn、Mn和Cu等污染较为严重,其含量范围分别为8.56～19.4 mg/kg、250～367 mg/kg、1489～2258 mg/kg和40.5～64.7 mg/kg;(2)研究区域中多种重金属潜在生态风险指数(RI)为369～698,表明研究区域沉积物重金属污染导致的潜在生态风险高,且主要风险污染物为Cd和Tl;(3)湘江岳阳段沉积物呈现出以Cd为主的多种重金属复合污染特征。

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。

中国主要河口沉积物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,通过分析长江口、珠江口、鸭绿江口和辽河口沉积物中典型污染要素PCB,Hg,Cd,Pb和As的含量,评价了上述河口沉积物的质量现状,定量确定了诸河口的潜在生态风险程度,结果表明,综合污染程度,长江口<鸭绿江口<珠江口<辽河口,长江口和鸭绿江口典型污染物的平均综合指数Cd分别为0.91和1.02,海域沉积物质量良好;而辽河口Cd污染程度较高(平均污染指数C if为3.38),珠江口As为中等污染参数(平均污染指数C if为1.57),潜在生态风险由低到高的排列顺序为鸭绿江口<长江口<珠江口<辽河口,Cd在辽河口具有较高的潜在生态风险(平均潜在风险参数E ir达101.53),而Hg在珠江口的局部海域具有中等潜在生态风险(潜在风险参数E ir达51.20).

沙颍河沈丘段底泥、土壤中砷及重金属污染与潜在生态风险评价

为查明沙颍河沈丘段底泥、土壤中砷(As)和重金属污染状况及其潜在生态风险,对底泥和土壤样品中的砷(As)、铬(Cr)、汞(Hg)、镉(Cd)和铅(Pb)的含量水平进行测定,并进行潜在生态风险指数计算。结果表明,沙颍河沈丘段底泥中As含量为9.206～11.641mg·kg-1,距河5km的白果村农田土壤中As含量为8.52～80.31mg·kg-1,超标率达到57.8%,Cr、Hg、Cd和Pb的超标率分别达到32.8%、59.4%、67.2%和39.1%。沙颍河沈丘段底泥和附近村庄农田土壤中As和4种重金属的总潜在生态风险为中等生态风险,主要来源于Hg和As。

海河沉积物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 ,通过分析海河 5个断面沉积物中典型重金属污染物Cu、Pb、Zn、Cd、Cr的含量 ,定量确定了海河沉积物中重金属的污染程度和潜在生态风险。

草海流域土壤重金属污染及其生态风险评价

草海流域是中国特有的黑颈鹤(Grus nigricollis)等珍稀鸟类的主要栖息地之一,近年来草海周边强烈的人类活动导致土壤环境污染日趋严重,生态环境急剧恶化,生态风险加剧。为全面揭示草海流域土壤重金属污染特征和空间分布格局,本研究以贵州省草海流域为研究对象,采集并测定75个土壤样品中Cd、Hg、As、Cu、Pb、Cr、Zn和Ni等重金属含量,采用内梅罗指数法(P)和潜在生态风险指数(RI)法,对草海流域土壤重金属污染及潜在生态风险进行评估,采用生态风险预警指数(IER)法,分析生态风险预警趋势。结果表明,(1)草海流域土壤重金属除As和Cr,其他各元素均高于贵州省土壤元素背景值,存在一定程度的重金属积累;各重金属元素含量超过背景值的程度为:Cd>Zn>Pb>Cu>Hg>Ni,其中Cd和Zn的超标程度明显高于其他元素,Cd污染范围最广。(2)草海流域土壤元素中Cd属于重度污染,Zn属于中度污染,其余重金属属于轻度污染或轻微污染。土壤P平均值为3.79,总体呈现重度污染。各重金属元素单项生态风险程度为:Cd>Hg>As>Pb>Cu>Ni>Zn>Cr,其中Cd处于较强风险水平,Hg处于中等分风险水平,其他重金属元素均处于轻微风险水平。土壤RI平均值为205.25,总体呈现中等风险。土壤IER平均值为5.94,总体呈现重警状态。(3)草海流域土壤各重金属元素含量之间具有明显的正相关关系,其来源主要分为3类,Cd、Cu、Pb、Zn和Ni的来源主要受矿产开采和工业污染影响,As和Cr的来源主要受农业生产和工业活动影响,Hg的来源主要受土壤地球化学作用的影响。

黄浦江水源地沉积物重金属潜在生态风险评价

为了解黄浦江上游饮用水源地沉积物中重金属的污染特征,对黄浦江干流和主要支流15个采样点的Hg、Cd、Pb、Cu和Zn含量进行检测,并对其生态风险进行评价.相比环境背景中位值,在15个样品中5种重金属含量都存在一定比例的超标现象,其中,Cd和Hg的污染相对明显;相比背景最大值,仅有Cu和Cd含量超标.采用潜在生态风险指数法和污染负荷指数法进行评价,所得出的生态风险等级均为无污染～中等污染水平,急水港近苏沪交界处、淀峰大桥、大蒸港沪浙交界处、大蒸港泖洋河交汇处、园泄泾以及五厍东一号河交界处区域生态风险较高,Cd和Hg是研究区域生态风险的主导因子.值得注意的是,黄浦江支流大蒸港和园泄泾的生态风险整体高于黄浦江干流.总体而言,黄浦江上游水源地表层沉积物中重金属污染仍处于中等以下水平.

五大连池药泉湖沉积物中重金属污染特征与生态风险评价

对黑龙江省五大连池药泉湖6个采样点沉积物中Cu、Zn、Pb、Cr、As、Hg、Cd7个指标的空间分布进行监测调查,并采用瑞典科学家Hakanson潜在生态危害指数法对监测结果进行污染程度评价。结果表明:药泉湖沉积物中Cd和As的含量较高,尤其是Cd的潜在生态危害极强,6个采样点的潜在生态危害均很强,污染最严重处为林业局入水口。