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。

基于Hakanson潜在生态风险指数的某垃圾填埋场土壤重金属污染评价

将Hakanson提出的潜在生态风险指数法应用于垃圾填埋场及周边土壤重金属污染评价,扩充了评价因子,确定了各重金属的毒性系数及参比值。研究结果表明,评价区土壤中Hg的潜在生态风险较重,其后依次为Cd、As、Ni、Cu、Pb、Co、Cr、Mn和Zn。对污染场地的风险评估及生态修复有一定的指导意义。

洛河洛阳段沉积物重金属空间分布及潜在生态风险

为明晰洛河洛阳段沉积物重金属分布、风险及来源,以洛河洛阳段为研究对象,采集入城区段、主城区段和出城区段13个点位的表层沉积物,分析重金属(Pb、Cd、Cr、Mo、Cu和Zn)的空间分特征,并利用地累积指数(I geo)法、潜在生态风险指数(RI)法和主成分分析等方法评价重金属污染程度、潜在生态风险及来源解析,结果显示:洛河洛阳段沉积物重金属平均质量分数Pb(42.90 mg·kg^(-1))、Cd(2.41 mg·kg^(-1))、Cr(76.86 mg·kg^(-1))、Mo(9.31 mg·kg^(-1))、Cu(35.15 mg·kg^(-1))及Zn(145.60 mg·kg^(-1))分别为黄河流域河南段重金属元素土壤背景值的1.7、14.2、1.1、13.7、1.5和2.2倍.Pb、Cr和Cu质量分数均表现为入城区段显著高于出城区段,Cd、Mo和Zn表现为主城区段显著高于出城区段,这6种重金属质量分数在入城区段与主城区段间无显著差异.入城区段和主城区段多数点位的Cd为偏重污染程度及以上,Mo为中度污染或偏重污染程度,其余为轻度或低污染程度.源解析显示,Pb、Cd、Mo、Cu和Zn主要为人为源,Cr以自然源为主.潜在生态风险指数法结果显示,入城区点位达到强生态危害水平(Ⅲ级)及以上,主城区段所有点位均达到很强生态危害水平(Ⅳ级),出城区段所有点位均达到强生态危害水平(Ⅲ级),其中,Cd对RI的贡献最大,占比64.10%,其次是Mo(32.67%).洛阳市应重点关注由钼产业可能引起的环境风险,并进一步降低Cd污染水平,方能降低洛河沉积物重金属的污染及潜在生态风险.

霍邱县城湖泊沉积物重金属污染特征、潜在生态风险及来源

为了解霍邱县城西湖和城东湖表层沉积物重金属的污染特征、空间分布、潜在来源和生态风险,对城西湖和城东湖表层沉积物重金属(As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn)含量进行了分析,采用地累积指数法、污染负荷指数法、潜在生态危害指数法和沉积物质量基准法对重金属污染程度及潜在生态危害进行了评价,并利用相关性分析、聚类分析及主成分解析了重金属来源。结果表明,除城东湖的Cd、Hg、Pb和城西湖的Hg外,其余元素均值超过背景值,重金属含量存在显著的空间变异性,大致呈北向南递减趋势。地累积指数表明城西湖沉积物中Ni和Zn处于未受污染中度污染状态,污染负荷指数显示城西湖为中度污染状态,城西湖和城东湖处于轻度生态风险状态。重金属溯源分析结果显示城西湖和城东湖沉积物中Cr、Zn、Ni和Cu主要来源成土母质、矿产开采和水产养殖,As、Pb、Hg和Cd主要来源于农业污染和生活污水。研究结果可为城西湖和城东湖重金属污染防治提供科学依据。

山东省唐口矿区采煤塌陷地复垦土壤重金属潜在生态风险评价

本文采集山东省唐口矿区采煤塌陷地复垦土壤样品39个,分析了测试样品中As、Hg、Cr、Pb、Zn、Cd、Cu、Ni的含量及pH,选取不同的参比值,采用潜在生态风险指数法对复垦土壤中重金属污染状况和潜在生态风险进行了评价。结果表明,研究区复垦土壤中重金属含量除Cd外均未超过《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB15618—2018)中规定的农用地土壤污染风险筛选值。Hg、Pb、Zn的平均含量大于济宁市表层土壤地球化学背景值。复垦土壤重金属相关性分析表明,Cr-Ni元素具有较高同源性;As-Cu-Pb-Zn元素可能具有相似的来源,并且伴随有复合来源的可能;Hg和Cd元素来源与其他重金属不同。采用国家风险筛选值为参比值时,研究区复垦土壤整体生态风险水平为轻,但单项重金属Cd存在中度污染风险,需要重点关注。采用土壤背景值为参比值时,研究区复垦土壤中As、Pb、Ni、Cu、Cr和Zn处于轻度生态风险等级;Hg处于强生态风险等级,部分样品存在很强、极强生态风险等级;Cd虽处于轻度生态风险等级,但部分样品存在中度、强生态风险等级。研究区复垦土壤重金属综合潜在生态风险以轻度、中度为主,Hg和Cd是主要贡献因子。

牛栏江(昆明段)表层沉积物重金属时空分布特征与潜在生态风险评价

为探明牛栏江(昆明段)表层沉积物重金属污染特征,于3个水期(丰水期、枯水期、平水期)分别采集了流域内20个点位表层沉积物并测定了8种金属(Cu、Zn、Cr、Cd、Ni、Pb、Hg、As)含量,进行了水期和区域差异分析、潜在风险评价以及重金属来源解析。结果发现牛栏江(昆明段)沉积物重金属中Cd含量1.45 mg/kg和Hg含量0.23 mg/kg,分别是云南省土壤背景值(0.218 mg/kg和0.058 mg/kg)的6.7倍和4.0倍,表明Cd和Hg污染相对严重。地累积指数表明牛栏江(昆明段)3个水期均为Cd污染程度最高,Hg次之,平均污染等级分别达到了中度污染和偏中度污染。因此Cd和Hg是牛栏江(昆明段)表层沉积物重金属污染最主要的生态风险贡献因子,应予以重视。同时,潜在生态风险指数表明,丰水期和平水期潜在生态风险程度分布具有干流高于支流、下游高于上游和北部高于南部的空间特征。

白洋淀底栖动物群落特征与重金属潜在生态风险的相关性研究

在2011年4—11月,对白洋淀表层沉积物重金属含量和底栖动物群落的时空分布特征进行了分析,探讨了重金属分布对底栖动物群落结构特征的影响,采用Hakanson潜在生态风险指数法综合评价了白洋淀沉积物中重金属污染状况和潜在风险程度。结果表明,沉积物中重金属含量大小顺序为Zn>Cr>Cu>Pb>As>Cd>Hg,表层沉积物中重金属的潜在生态风险处于低风险水平,综合潜在生态风险指数为17.55～62.89;各种重金属元素的单项潜在生态风险大小顺序为Hg>Cd>As>Cu>Pb>Cr>Zn;潜在生态风险分布也存在时空差异,就空间分布而言,生境1中最高,依次为生境2和生境3;就时间分布而言,8月最高,依次为4月和11月。同时,对白洋淀的底栖动物的群落结构也进行了调查分析,结构指标分布也存在时空差异。就空间分布而言,HBI、PTT、NDT、PC、PDT、CLI的最大值均出现在生境1,PIT、PNI、CSI的最大值出现在生境3,TR的最大值出现在生境2;就时间分布而言,HBI、PTT、TR、NDT、PNI、PC、PDT、CLI的最大值出现在8月,PIT、CSI的最大值出现在4月。并对重金属潜在生态风险及其与底栖动物生物指标的相关性进行了探讨,结果表明EriCd、EriCr、EriCu、EriPb,以及RI与NDT的相关性最显著,EriHg与CSI的相关性最显著,EriZn与CLI的相关性最显著。因此,在白洋淀重金属生态风险的生物监测中,可以考虑运用底栖动物的NDT、CLI、CSI指标。

常德市柳叶湖表层沉积物重金属元素分布特征及潜在生态风险评价

柳叶湖表层沉积物中重金属的状况对洞庭湖流域生态环境具有重要影响。对该区域内31个采样点表层沉积物中重金属的含量及形态进行监测和分析,同时采用潜在生态风险指数法和健康风险评价模型进行风险评价。结果表明:(1)重金属平均值均高于洞庭湖水系水体沉积物重金属元素背景值。参考《土壤环境质量标准农用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB 15618—2018),Cd可能存在污染风险。(2)Cd、Cr、Pb、Cu、Zn、Ni来源相似,Mn有单独的来源,As有多个来源。(2)表层沉积物中As、Cr、Cu、Zn、Ni主要以残渣态为主,Cd和Mn主要是以弱酸可提取态和可还原态为主,Pb主要以可还原态为主。(3)Cd的单项潜在生态风险指数为57.0,属于中等风险,其他7种重金属均属于轻微风险。8种重金属的综合潜在生态风险指数为100.8,属于轻微风险。(4)成人、儿童的致癌、非致癌总风险处于可接受范围,且儿童的致癌、非致癌总风险指数均高于成人。As的致癌风险指数大于Cd;Zn的非致癌风险指数最低,而Cr最高。

洱海环湖区域土壤中氮、磷、砷和金属含量及潜在生态风险评价

目的:了解洱海环湖区域土壤中有关元素的含量,为土壤环境质量评价、潜在风险评估以及洱海保护和综合治理提供一定的科学依据。方法:选取洱海环湖区域不同地点的土壤样本,测定其锰(Mn)、锌(Zn)、钙(Ca)、铜(Cu)、钴(Co)、氮(N)、磷(P)、砷(As)8种元素的含量,利用地积累指数法和重金属潜在生态风险指数法,对土壤质量状况和潜在生态风险程度进行分析和评价。结果:Zn、Cu和As的平均质量含量均不超过风险筛选值;Mn、Zn、Cu、Co和As的地积累指数均小于0;土壤中N、P元素等级分别为第五等级和第四等级;多金属潜在生态风险综合指数为12.85。结论:研究区域土壤中金属的累积程度较低且受人类活动影响较小,重金属的潜在生态风险度轻微,土壤中N、P元素整体呈现养分区域不平衡现象。

生物质电厂灰渣理化特性及土地利用潜在生态环境风险评价

通过对某生物质电厂的底渣、混渣的采样分析,调查灰渣的无机元素、重金属、pH、电导率、浸出毒性等理化特性,在此基础上对灰渣土地利用潜在生态环境风险进行评价。结果表明:与底渣相比,混渣中S、Cl、Cd含量明显较高,这可能是混渣中混入的飞灰所导致的;重金属浸出毒性试验显示,底渣和混渣浸出液中的重金属含量均远低于GB 3838、GB/T 14848或GB 5749标准限值;潜在生态风险指数法评价结果显示,底渣潜在污染风险很低,而混渣中的Cd对生态环境的潜在污染风险相对较高;人群健康风险评价显示,底渣、混渣的非致癌风险很低,对于致癌风险,底渣和混渣通过呼吸途径方式为无致癌风险,通过皮肤接触的致癌风险为可接受,Ni、Cr是较大的贡献因子。

2022年朔州PM_(2.5)中重金属污染特征分析与潜在生态风险评价

目的 研究大气中重金属的污染特征,并评估重金属对人体健康的影响,为采取针对性措施提供支持依据。方法 于2022年1月1日—12月31日采用PM_(2.5)自动监测超级站对朔州市PM_(2.5)中21种重金属元素进行监测,通过富集因子法和潜在生态风险评价法,分析了大气重金属的污染特征、富集程度和潜在风险状况。结果 Zn、Pb、Sb、Sn、Se和Cd的EF值均大于100,为高度富集甚至超富集水平,说明这些元素受人为因素影响较大。朔州市PM_(2.5)中重金属的潜在生态风险大小依次为:Cd>Se>Pb>Cu>Ni>Zn>V>Cr>Mn>Ti;Cd和Se表现出较高的生态风险潜力,其中,Cd元素的生态风险最大。

张掖某工业园区土壤重金属潜在生态风险评价

为了解张掖某工业园区土壤重金属潜在生态风险及来源,采集了33个表层土样,测定了As、Cd、Cu、Pb、Hg和Ni含量,以张掖市土壤元素背景值为评价标准,采用地积累指数法、潜在生态风险指数法对污染状况及潜在生态风险进行了评价。结果表明,Hg和Cd平均含量超过背景值,分别为背景值的15倍和1.33倍;地积累指数Hg污染最严重;综合潜在生态风险指数平均RI为649.09,属于“极高风险”水平,Hg风险指数占综合指数的90.96%,是主要潜在生态风险因子。相关性及主成分分析表明,Hg和As主要来源为煤炭燃烧,Cd、Pb和Cu主要来源为交通运输,Ni具有上述2种来源。

典型涉污企业周边土壤重金属污染特征及潜在生态风险评价

分析和评价典型涉污企业周边土壤环境质量,对于加强企业用地环境风险管控,实施土壤重金属污染精准防控,进一步保障农产品质量安全具有重要意义。以18类典型涉污企业周边土壤为研究对象,对475家企业周边的2 017个监测样点进行土壤重金属Cd、As、Pb、Hg、Cr、Cu、Zn和Ni元素含量测定,并采用主成分分析法、Hakanson潜在生态风险指数法进行分析及评价。结果表明:典型涉污企业周边土壤重金属污染以Cd、Pb和As元素为主,各元素含量超过土壤污染风险筛选值的样品比例为9.82%~31.0%,超过土壤污染风险管控值的样品比例为4.46%~13.1%,其次是Zn、Cu、Hg和Ni,Cr无明显污染;主要污染元素Cd、Pb、As、Zn和Cu来自相同污染源且主要分布在有色金属矿采选业(B9)、黑色金属冶炼和压延加工业(C31)、有色金属冶炼和压延加工业(C32)、生态保护和环境治理业(N77)等行业企业周边;黑色金属冶炼和压延加工业(C31)、有色金属矿采选业(B9)、有色金属冶炼和压延加工业(C32)等行业企业周边土壤重金属潜在生态风险等级较高,中等风险及以上比例分别为76.0%、53.0%和54.1%。可见,典型涉污企业周边土壤重金属存在一定程度的污染,尤其是有色金属矿采选业(B9)等采矿业以及黑色金属冶炼和压延加工(C31)等制造业等,污染程度高,潜在生态风险大,需要加强监测和管控。

应用Hakanson指数法评价玉环县污水处理有限公司邻近海域沉积物综合潜在生态风险

2011年8月对玉环县污水处理有限公司邻近海域表层沉积物进行了监测,应用Hakanson指数法对排污口邻近海域沉积物进行了评价,评价结果表明:玉环县污水处理有限公司邻近海域沉积物质量良好,综合潜在生态风险低。

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。

复垦土壤重金属污染潜在生态风险评价

为揭示矿区复垦土壤中重金属元素潜在的污染特征,采用Hakanson潜在生态风险指数(The Potential Ecological Risk Index),对安太堡露天煤矿复垦土壤中Cd,Cr,Cu,Pb,Hg,As等6种污染元素进行了分析,研究了露天煤矿复垦土壤重金属污染程度及潜在的生态危害性。结果表明:安太堡露天煤矿不同复垦时间和复垦模式下不同层次的复垦土壤的综合污染程度范围为8.29～16.90,平均值为10.72,处于中等的污染程度。重金属潜在风险指数在131.43～331.03之间,平均191.68,生态风险达到了中等程度,特别是复垦13年的南排1420退化平台,综合潜在生态风险指数为331.03,达到了较高程度。0～40cm土层的潜在生态风险综合评价属于中度的潜在生态风险。Hg是主要的污染因子,其对潜在的生态风险指数所贡献的比例达到了72.5%～84.62%。其余重金属的生态风险较低。因此,在安太堡露天煤矿复垦土壤中,Hg是最主要的潜在污染因子,应采取一定的措施,防止Hg的污染。应用该体系对复垦土壤重金属污染生态风险评价所得的结论同其它研究结果互为补充和借鉴。

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。

运河(杭州段)沉积物中重金属的潜在生态风险研究

采用潜在生态风险指数的方法对运河(杭州段)沉积物中重金属污染进行了生态风险研究.结果表明,运河(杭州段)沉积物中重金属的生态风险由大到小顺序为:Cd>Hg>Cu>Pb>As>Zn>As,Cd的生态风险远远大于其它金属元素,积累最显著的Zn的生态风险并不大.自与钱塘江沟通的三堡船闸至艮山港河段的新开挖运河沉积物的重金属生态风险较低,属于Cd的单因子污染型;艮山港至大关桥河段主要受城市生活污水污染,沉积物中重金属的生态风险属Cd-Hg复合污染型;大关桥至义桥段由于受工业污水排放的影响,沉积物中重金属的生态风险属于多种重金属的混合污染型;义桥以北的余杭农村河段又转为Cd-Hg复合型.研究表明,潜在生态风险评价法较地质积累指数法能更好地反映出沉积物中重金属的环境污染特征.

广西钦州湾沉积物重金属污染现状及潜在生态风险评价

对钦州湾沉积物进行采集,测定了沉积物中的Zn、Pb、Cu、Hg、Cd、As重金属的含量。用单因子指数法和Hakanson潜在生态风险指数法评价了沉积物中重金属综合污染效应。研究结果表明:钦州湾沉积物中Zn、Pb、Cu、As、Cd、Hg的平均含量分别为60.0×10-6、31.3×10-6、19.8×10-6、11.31×10-6、0.083×10-6、0.046×10-6。沉积物质量评价结果表明:各种重金属单因子指数污染程度依次为Cu(1.15)>Pb(1.14)>As(0.93)>Cd(0.92)>Zn(0.90)>Hg(0.51),多种污染物综合效应指数为5.56,为较低的中等程度污染;各种重金属的潜在生态危害参数大小顺序为Cd(27.71)>Hg(20.58)>As(9.32)>Cu(5.75)>Pb(5.69)>Zn(0.90),其潜在生态风险指数RI平均值为69.95,属于低潜在生态危害的范畴。

大庆市建成区土壤重金属潜在生态危害和健康风险评价

根据大庆市城市功能区划,以表层土壤为研究对象,通过308个样品的采集、测定、分析,采用Hakanson潜在生态风险危害指数法评价土壤重金属元素的潜在生态危害程度。结果表明,表层土壤重金属污染程度较低,潜在生态危害风险较小,汞(Hg)和镉(Cd)是主要的潜在生态危害元素。汞的生态危害风险相对较大,有11.9%的样品处于较重及以上风险级别,镉的生态危害级别虽然较低,但中等危害级别分布范围较广。分别用致癌风险和非致癌风险模型进行了土壤重金属镉和汞对人体健康的风险评价,两种元素的风险指数均处于安全值范围内,不会对当地居民的健康构成风险。