成都经济区天降水与下渗水元素地球化学特征及土壤元素输入输出通量

论文研究了成都经济区天降水和下渗水中元素含量、在农田耕层中的输入输出通量及其影响因素。研究表明，研究区雨水中含有大量SO4^2-、NO3^-等酸性物质，雨水中SO4^2-＞NO3^-＞Cl^-。雨水中Ca^2＋和NH4^＋含量最高，且NH4^＋＞Ca^2＋＞K^＋＞Na^＋〉Mg^2＋雨水的pH与阴、阳离子摩尔浓度差值具有显著相关性。下渗水中以Ca抖为主要阳离子，且Ca^2＋＞Na^＋＞Mg^2＋＞K^＋＞NH4^＋；HCO3^-为主要阴离子，且HCO3^-＞NO3^-＞SO4^2-＞Cl^-＞F^-，下渗水pH与阳、阴离子摩尔浓度差值具有显著相关性。不同地区雨水中Pb＞As＞Cd＞Se＞Hg，下渗水中Pb＞As＞Se＞Cd＞Hg，因此，Cd、Pb、Se和Hg等元素累积在耕层中，而As则被下渗水携带迁移出耕层进入地下水。由降雨输入土壤中的Cd通量均大于下渗水输出Cd的通量，局部地区As下渗通量高于雨水输入通量的5．45～13．16倍。土壤中元素的下渗比与土壤质地、pH有关。

历史遗留矿区农田土壤重金属输入输出平衡研究

为探究矿区农田土壤重金属输入与输出通量特征,本试验以长江下游某典型遗留硫铁矿区小流域为研究区域,分析研究区土壤重金属(Cd、Pb、Cu、Zn、Cr)的空间分布特征,并设置监测田块,核算研究区土壤重金属输入与输出通量及构建含量预测模型。结果表明:硫铁矿区小流域土壤重金属污染元素主要是Cd、Cu、Zn,分别有5.88%、33.99%和13.07%的土壤样品超过农用地土壤污染风险筛选值(GB 15618—2018),水稻籽粒中Cd和Cr超过《食品安全国家标准食品中污染物限量》(GB 2762-2017)中限量值的点位比例分别为36.00%和13.33%;土壤Cd、Cu、Zn的空间分布呈现上游矿坑周边及下游水库入口处含量高的趋势,且三者间存在显著正相关关系(P<0.01),而Pb和Cr的空间分布与之不同,其中Cr与其他元素呈现负相关关系;根据监测田块核算,研究区Cd、Cu、Pb、Zn、Cr的年输入通量分别为15.62、86.63、292.92、325.89、90.30 g·hm^(-2)·a^(-1),年输出通量分别为2.85、0.32、37.20、196.15、5.94 g·hm^(-2)·a^(-1),土壤重金属呈现不断累积的特征;预测Cd和Cu在未来20 a间含量会明显增加,Pb、Zn、Cr反之。综上,加强上游矿区的水源治理,提倡下游农田科学灌溉,减少灌溉水中Cd等重金属输入是土壤重金属污染源头防控的关键。

河北平原土壤中As通量研究

对河北平原农田区的As元素在土壤中的输入、输出通量进行了初步研究。综合各方面因素,确定了大气干湿沉降、灌溉水、化肥为输入途径和农作物籽实为输出途径,并进行通量计算。结果显示,在河北平原,大气干湿沉降为土壤中As主要输入方式,灌溉水和化肥输入通量较低,三者对土壤As贡献率分别为53.1%、28.9%和18.1%;而农作物输出通量非常少。全省土壤As年净增量分布主要由大气干湿沉降分布控制。以耕作土层为研究介质,经估算,与土壤As含量现状相比,As年净增量比例很小,因此判断在短期内,外源输入对土壤As分布现状影响不大。

北京市土壤Hg污染的区域生态地球化学评价

城市土壤Hg异常/污染是中国普遍存在的重大生态环境问题。文章对北京市近1000km^2范围内的地表土壤、壤中气、大气干湿沉降，大气颗粒物、大气中的Hg含量水平和空间分布模式进行了系统研究，查明北京地表土壤Hg平均含量为0．41mg／kg，大气干湿沉降物中的Hg平均含量为0．194mg／kg，壤中气Hg的平均含量为559．65ng／m^3，大气颗粒物PM10和PM2.5中的Hg含量分别为0．59和0．67ng／m^3，大气中的Hg平均含量为3．13ng／m^3。北京市自2000年起实现了由燃煤转变为燃气的减排措施，导致干湿沉降物中的Hg沉降通量显著减少，2006年大气干湿沉降物中Hg的沉降通量1．837mg·m^-2·a^-1,北京市城区（近1000km2）Hg全年沉降为1837kg，空气中总Hg浓度由1998年的8．3～24．7ng／m^3下降到2006年的3．13ng／m^3，大气颗粒物中Hg含量由2003年的1．18ng／m^3下降到2006年的0．59ng／m^3（PM10）和0．67ng／m^3（PM2.5），表明北京市煤改气减排措施的实施显著改善了大气环境质量。通过对土壤中Hg的存在形式研究，发现土壤中有硫化物（辰砂）及各种Hg盐（HgCl2）的含Hg矿物，Hg也可以各种吸附方式或壤中气方式存在。研究证实北京壤中气Hg与大气Hg存在显著的相关性（n=131,R=0．267，p〈O．01），表明壤中气Hg是大气Hg的重要来源之一。利用2005年地表土壤总Hg与Hg释放速率的线性方程估算，土壤Hg平均释放速率为102．42ng·m^-2·h^-1，2005年土壤释放进大气的Hg通量为936．70kg。在查明土壤中存在大量辰砂矿物的同时，还分布有大量具有高温熔融特征的金属微球粒和玻璃质微球粒，证明燃煤和冶金烟尘是地表土壤Hg的主要来源。土壤中Hg、S、pH和辰砂颗粒浓度在空间上的高度耦合性表明，碱性条件下，土壤中高含量的S和Hg是辰砂形成的重要原因。按国家土壤环境质量标准，北京市I级土壤Hg环境质量的面积为176km^2，II级为808km^2，III级为24km^2，超III为36km^2。III级、超III级主要分布在二环路以内的中心城区。城南（长安街为界）大气Hg环境质量明显优于城北，在北四、北五环之间的部分地区，大气颗粒Hg的环境质量为III级或超III级。在地表土壤Hg含量较高的中心城区，居民每天因呼吸摄入的Hg高达364ng，对人体健康构成潜在风险。根据我国“十一五”规划中每年实现10％节能减排的目标，对北京市未来50年土壤Hg含量的时空演变趋势预测，预测2050年北京因干湿沉降带来的Hg输入量为16．03k，地表土壤释放Hg的输出量为37．36kg，明显大于Hg的输入通量，土壤Hg的环境质量将得到根本改善。预测到2040年III级土壤Hg环境质量的区域将完全消失，到2060年以I级土壤为主。

基于GIS的河北平原土壤Se年增长量估算

利用多类样品数据对河北平原Se元素的输入输出通量进行了空间分析,并在此基础上对土壤Se的年增长量进行了估算.结果显示:在河北平原,大气干湿沉降为土壤中Se主要输入方式,输入通量达到5. 88 g·(hm2·a)^-1,灌溉水和化肥输入通量较低,通过粮食籽实输出通量极小,研究区Se属于净输入的形势.河北平原Se净增量均值为3. 4μg·kg^-1.由于大气干湿沉降的分布较均匀,Se净增量的区域分布差异由灌溉水输入决定,整体上形成山前和滨海地区两个高净增量区域;除此之外,各地工业结构,以及土壤类型等也会影响了当地Se的净增量,如城市Se净增量高于农村,化工城市Se净增量高于其他城市,适宜农作物生长的土壤类型的Se净增量低于不适宜农作物生长的土壤类型.

基于通量模型的珠江三角洲经济区土壤重金属地球化学累积预测预警研究

珠江三角洲经济区是中国最富庶的地区之一,人类生产、生活活动对环境影响突出。在区域尺度,基于普遍性、区域性输入—输出因素通量模型,估算了不同土地利用方式下土壤重金属的年净通量,进而开展土壤重金属地球化学环境预测预警。预警主要通过由土壤重金属空间分布与其概率空间分布相结合的概率克里金法模型获得的因子污染概率进行。预警因子浓度阈值取自土壤环境质量国标标准二级标准。分析显示,研究区水田土壤的生态地球化学环境重警因素主要来自Cd,Hg,Ni,Cr,旱地土壤重警因素主要来自Cd,Hg,Ni,园地土壤重警因素主要来自As,Cr和Ni。如果不改变现在的发展方式,到2025年,水田土壤生态地球化学环境重警区域有江门市的蓬江区、江海区、新会区、开平市、鹤山市,整个中山市,广州的南沙区、番禺区,肇庆市的鼎湖区、端州区、高要市,以及珠海的斗门区。旱地重警区域主要为广州的番禺、南沙,白云区、黄埔区、罗岗区及花都区,佛山的高明、南海、顺德、禅城区,肇庆的四会,中山的小揽、古镇、三角、东升,珠海的斗门、金湾等,以及江门的市区、新会市、开平市和台山市。园地重警区域有广州的南沙、番禺区、花都区,惠州惠东县的北部等,珠海的斗门、金湾和坦洲,佛山的顺德区、南海区、禅城区、三水区等地。