基于GIS的不同土地利用方式土壤重金属污染评价及来源解析

为进一步了解奇台县、吉木萨尔县、阜康市等地区草地、耕地和建设用地三种土地利用方式土壤重金属污染状况，利用单因子污染指数、污染负荷指数和地累积指数法对土壤中的Zn、Cu、Cr、Pb、Hg和As等六种重金属元素的污染程度进行评价，运用潜在生态风险指数、主成分分析和正定矩阵因子分析(PMF)进行生态风险和污染源解析。研究结果表明：不同土地利用方式土壤重金属元素含量依次为As>Pb>Zn>Cr>Cu>Hg,其中，Pb、Hg和As等元素含量均超出新疆土壤背景值，并且在建设用地中的含量比草地和耕地高，分别超出新疆土壤背景值的4.43倍、1.50倍和8.23倍，Zn、Cu和Cr等元素含量在不同土地利用方式下均未达污染水平。单因子污染指数和地累积指数结果显示，Pb、Hg和As等元素污染相对严重，呈轻-强度污染水平，Zn、Cu和Cr元素污染呈轻-中度污染水平；整个研究区的污染负荷指数取值范围为0.99～2.57,均为轻度污染水平；不同土地利用方式土壤重金属元素Cu、Pb、Hg和As潜在生态风险指数较高，达到极强污染水平；基于主成分分析和PMF的定量源解析结果表明，Zn、Cu...     

新疆准东五彩湾煤田区不同深度土壤重金属污染评价、来源分析与空间分布特征

选择新疆准东煤田五彩湾露天煤矿区域作为研究区,对研究区周围的不同采样点的土壤样品进行采样及室内试验分析,测定了土壤中0-10cm、10-20cm、20-30cm三层土壤中的Hg、As、Zn、Cu、Cr、Pb六种重金属的含量,采用了多元统计分析、内梅罗综合污染指数法、地积累指数法,潜在生态危害指数法、主成分分析法、GIS空间插值和降尘重金属分析等方法对六种重金属在该区域的污染程度,空间分布特征,污染范围和等级,污染来源进行分析和评价。结果表明：从重金属含量上看,Hg、As、Cr三种元素的均值含量超过了新疆背景值,分别约为背景值的3.0倍、2.8倍和1.6倍。其中Zn和Cu相关性成线性正相关,相关系数较高,根据主成分分析可以确定这两种元素主要来源于土壤母质,Hg元素主要来源受人为因子影响,As、Cu、Cr元素不仅来源于土壤母质,也受人为因子影响。综合污染评价表明,Hg和As处于重度污染,其中Hg污染程度极重,Cr处于中度污染,Cu,Zn和Pb处于轻微污染状态。潜在生态风险表明,Hg处于较高生态风险,其他元素生态风险较低,该区域的潜在生态风险处于较高。从空间分析看,重金属高污染区域主要集中在矿区周边,公路附近和两个工业园区附近的区域,煤矿开采,运输,煤化工生产和能源工业等人类对土壤重金属的空间分布影响较大。     

某钒尾矿库周边土壤重金属污染评价

为定量评价钒尾矿库周边土壤重金属污染程度,采用地累积指数法、内梅罗指数法、潜在生态危害指数等3种方法结合进行土壤重金属污染综合评价。结果表明,尾矿库周边土壤存在重金属Cd、Ni、As、Cr、Cu、Zn、Pb含量积累和超标情况,Cd的超标率最大,Ni、As 次之。总体上,尾矿库周边土壤中Cd为主要污染因子,其次为Ni、As,其它重金属元素贡献较小。生态风险评价表明,Cd、Ni为主要生态危害元素,Cd以较高风险为主,Ni为中度风险。该钒尾矿库对周边土壤的影响不容忽视,应加强重金属污染的污染防治。     

甘肃省白银市四龙镇土壤——玉米污染情况调查

为了对东大沟下游与黄河交汇处的四龙镇土壤和作物重金属污染情况以及重金属污染分布特征进行研究调查,采集玉米籽粒和根系土壤样品分析测试重金属As、Hg、Cu、Cd、Pb、Zn、Cr的含量。认为土壤除了部分耕地出现重金属Cd轻微污染外,无其他重金属污染。耕地水平剖面中重金属含量累积趋势,表明土壤重金属为复合式累积且来源可能一致。玉米籽粒无重金属污染。     

南京某铁尾矿库复垦土壤重金属污染评价

为保障复垦尾矿库的土地生态安全并揭示复垦尾矿库土壤中重金属元素的污染特征,以位于南京市南郊的某复垦铁尾矿库为研究区,在对复垦土壤中重金属(Cd、Cr、Cu、As、Hg、Ni和Pb)含量分析测试的基础上,对该复垦土壤进行了重金属环境质量现状评价(单因子指数法和内梅罗综合污染指数法)及重金属垂向含量分析。单项污染分析结果表明,所采集的土壤样品中7种元素含量均超过毗邻区土壤背景值(超标倍数介于0.02~12.71),Cd、Ni和Pb含量超过江苏省背景值(超标倍数介于0.05~11.28),仅有Cd含量略超过国家土壤III级标准(超标倍数介于0.05~0.54)。累积综合污染分析表明,该尾矿库覆土中重金属含量超过毗邻区未受矿业活动影响的背景土壤值,全部属于重度污染。重金属含量纵向分布结果表明,越靠近底部尾矿,重金属含量越高;除Cu和Ni外的5种元素含量均超过毗邻区土壤背景值,表明受底部尾矿的影响,重金属已经逐渐在覆土中累积,并向顶部迁移。     

江西某铅锌矿区土壤重金属形态分析及风险评价

这是一篇矿山环境工程领域的论文。土壤重金属污染影响时间长,具有较高的生物毒性,严重威胁人类健康。为了研究铅锌矿区土壤重金属污染现状和评估重金属污染风险,以江西某铅锌矿区为研究对象,采用改进BCR连续提取法分析了某铅锌矿区土壤样品重金属元素（Cu、Pb、Zn、Cd）形态,并对重金属元素相关性进行了研究,利用风险评价编码法和次生相与原生相分布比值法评价了重金属元素的环境风险。结果表明：铅锌矿区土壤中Cu、Zn、Cd、Pb元素全量超标,Cu、Zn、Pb元素以残渣态为主,相较于Cu、Zn、Pb元素,土壤样品中Cd元素酸可提取态含量高,生物有效性强,Cd元素污染严重。矿区土壤样品中Cu、Zn、Pb元素残渣态含量均与全量呈极显著正相关,Cd元素残渣态与全量相关性不显著;酸可提取态中Cu、Zn、Cd、Pb元素含量呈极显著正相关,酸可提取态与pH值呈负相关。风险评价编码法和次生相与原生相分布比值法分析的结论较为一致,均为Cd元素污染严重,环境风险高,Cu、Pb、Zn元素污染较轻,环境风险低。本文可为铅锌矿区土壤重金属污染防治提供参考。     

大冶古铜矿遗址周边农田土壤重金属污染及潜在生态风险评价

为清楚认识大冶市古铜矿遗址周边农田土壤的重金属污染及潜在生态风险,并为农田土壤重金属修复提供科学依据,采用单因子污染指数法、内梅罗综合污染指数法和Hakanson潜在生态风险指数法,评价该地区农田的重金属污染状况和潜在生态风险程度,并通过Arc GIS绘制出重金属污染和潜在生态风险的空间分布情况。结果表明:该地区重金属含量的平均值均高于大冶市土壤背景值,土壤重金属超标问题显著。60个样品中,Cu和Cd分别高达35%和32%的重度污染率,特别是由Cd元素引起的潜在生态风险十分严重,35%以上的样品土壤处于较高潜在生态风险及以上;综合评价结果显示,38%的样品土壤处于重度污染,23%的样品土壤处于较高潜在生态风险及以上。大部分重金属元素含量和潜在生态风险程度的空间分布特征表现为矿区中心地区高,向外辐射区域逐渐降低,说明矿业活动中采矿粉尘、采矿废水、矿石运输是造成重金属污染及潜在生态风险的主要原因。另外,村民从矿山取回土壤作为农田土壤也在一定程度上造成了核心矿区土壤的转移。     

程潮铁矿重金属污染及其环境地球化学研究

程潮铁矿在生产过程中产生了大量的废弃物,其中包括各种废水和固体废弃物。这些废弃物的排放引起了重金属元素的释放、迁移,并对水体、土壤、植被等表生环境造成重金属污染。研究表明:此区水体中超过环境标准的元素为Hg、土壤中为Cu,水体中元素含量变化特征与背景值变化特点相似,土壤中元素含量与背景值相差较大;元素的生物吸收系数因植物的不同而不同,根据其对重金属元素的吸收,蕨类和蒿类植物等可作为本区生态复垦的植被,玉米可作为重金属耐性植物加以种植利用;另外,水稻和油菜中重金属含量较高而且对各种元素均有较大吸收系数,存在较大环境风险。     

西南地区某红土镍尾矿重金属污染特征及潜在生态风险研究

为探究红土镍尾矿对周边环境的潜在风险,以我国西南地区某典型红土镍尾矿为研究对象,采集了尾矿库及周边环境中尾矿、土壤、地表水、底泥及植被共58个样品,分析了该尾矿库的污染特征及周边环境污染风险,为该尾矿库重金属污染治理和修复提供依据。采用电感耦合等离子体光谱仪 (ICP-OES) 测定重金属铜、镍、钴、铬等含量;通过测试尾矿库中各重金属的形态特征,分析其潜在迁移能力。运用潜在生态风险指数分析尾矿库周边土壤的生态风险水平。结果表明：与我国西北、东北地区硫化镍尾矿中重金属Cu、Ni含量较高不同,该红土镍尾矿及其周边土壤中主要重金属为Ni、Co、Cr,Cu含量较小。形态分析结果表明,总体上各元素残渣态占比高于其他形态,但在个别深度上,Co还原态占比高于残渣态,Co潜在迁移能力大于Ni和Cr。库周边土壤及河流底泥中Ni、Co和Cr超标严重,土壤综合潜在生态风险平均值达到了严重污染,表明该镍尾矿库周边土壤已经受到了Ni、Co、Cr等重金属的严重威胁。尾矿库附近植物中重金属含量分析结果表明,部分植物中Ni、Co含量超过了生态土壤筛选值中植物体内重金属含量限值。     

重要风险区域土壤重金属污染特征及来源分析

以江汉平原西部为研究对象,采集研究区内不同风险类型的工业企业、油田采矿区、规模化畜禽养殖场、集中式饮用水源地保护区等调查点周边的农用地土壤样品,分析6种重金属Cd、As、Cu、Hg、Pb、Cr的含量特征,采用单因子污染指数及内梅罗综合污染指数评价重金属污染程度,并运用主成分分析法探究重金属的来源。结果表明,江汉平原重要风险区域土壤重金属元素中Cd严重超标;工业企业周边土壤较其它风险区域污染更严重;Cd、Cr、Pb、Cu元素含量受人类活动影响,As主要受成土母质影响。     

大柳塔煤矿开发土壤重金属污染响应研究

陕西大柳塔煤矿区的大柳塔、活鸡兔和哈拉沟矿井,年产原煤超过了3000万t,此外还有众多的地方及个体煤矿。调查研究20年来矿区煤炭资源开发活动对土壤重金属污染的影响,可为脆弱生态环境条件下的大规模煤炭资源开发环境保护提供借鉴经验。通过43件表层土壤样品的采集、分析与评价结果表明,与全国栗钙土背景值比较,除Ni以外,其它元素存在不同程度的累积超标现象,汞是研究区最普遍的累积污染元素,土壤重金属综合累积污染以重度污染为主,占全部污染样本的58.14%。但土壤中Hg、Pb、Cd、Cr、As、Cu、Zn、Ni等8种重金属元素含量,均没有超过土壤环境质量二级标准的限值,且土壤综合污染指数小于0.2,属清洁土壤。因此,矿区土壤虽受到了一定程度的累积污染,但低于土壤环境质量二级标准值,尚有较大的环境容量。     

县域生态地质调查土壤重金属污染评价及来源分析——以红安县为例

为探索县域生态地质调查中土壤重金属污染评价工作,选定湖北省红安县金沙湖和觅儿寺工业园两个重点调查区,系统采集740件表层土壤(0~20 cm)样品,测定Cu、Pb、Zn、Cr、Ni、Cd、As和Hg共8种重金属元素含量;采用单因子污染指数法和主成分分析法综合评价调查区土壤重金属污染情况及土壤重金属的主要来源。研究表明,①调查区上述8种重金属元素的平均含量分别为21.48、21.75、71.48、53.24、20.25、0.13、5.44 mg/kg,以湖北省土壤背景值和《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)》为参考值,认为调查区Cu、Cr、Ni、Cd积累相对富集,超标点以轻微污染为主,其中Hg没有超出国家标准,而单个锰钴矿点出现重金属元素中度—重度污染。②重金属来源分为3类,即Cu、Cr和Ni主要来源于成土母质,属于自然来源;Pb和Hg主要来源于工农业污染,属于人为来源;As、Cd和Zn受到成土母质和工农业污染双重控制,属于混合来源。③重金属超标点空间分布规律存在明显差异,其中金沙湖调查区集中在高桥—永佳河基性—超基性混杂岩带,而觅儿寺调查区集中于工业园和锰钴矿化点周边。该研究能为红安县后期生态治理提供科学依据,并为其他县域生态地质调查提供借鉴参考。     

皖北煤矿区农田土壤-小麦中重金属分布特征 及健康风险评价

为了研究矿区农田土壤-小麦中重金属分布及农作物中重金属的迁移特征,以皖北恒源煤矿为研究对象,在矿区范围内采集了16个农田土壤和对应的小麦样品进行测试分析,应用内梅罗指数法评价了矿区内农田土壤重金属的污染状况,采用回归模型分析研究土壤根系、根系茎籽粒中重金属的迁移转化,并利用靶标危害系数法评价了小麦籽粒中重金属对人身健康的影响。研究结果表明:研究区农田土壤中的Cu、Zn、Mn、Pb、Hg、Cd、As、Cr和Ni等8种重金属元素含量低;小麦籽粒中重金属含量也未超出标准限量值;在小麦根、茎、籽粒等器官中,Mn、Pb、Cd、As、Cr和Ni在小麦根部含量最大,Hg较多地分布在小麦的茎中,Zn和Cu更易向上迁移至小麦的籽粒中;小麦籽粒中的Pb、Hg、Cd、As和Cr等重金属的单一重金属元素的靶标危害系数THQ和多种重金属元素的复合危害系数TTHQ均小于1。     

煤矿复垦区土壤重金属形态分布与富集污染研究

煤矿复垦区土壤重金属特征对于土地复垦方式选择具有重要意义。以山西煤矿复垦区土壤为研究对象。采用连续提取法对煤矿深部和浅部不同复垦方式土壤重金属特征进行了研究。研究结果表明:深部复垦区重金属含量明显高于未复垦区,Zn的含量是未复垦区的6.23倍,是国家标准值的9倍以上;深部复垦区土壤已受到Zn和Cr的污染;浅部复垦区重金属含量高于未复垦区,但低于国家标准值;该煤矿复垦区中Pb对于周边土壤具有较高的污染影响;Zn虽然其土壤中的含量较大,但对环境影响较小,重金属Ni和Cr在一定条件下对周围土壤存在危险;深部和浅部复垦区土壤中重金属Pb的RSP值最大,对环境影响最大,其他三种重金属无污染。      

煤矿复垦区土壤重金属含量时空分布及富集特征研究

为研究煤矿复垦区土壤重金属污染的时空变化及富集特征,以安徽淮南市潘一矿复垦区土壤为例,在2008-2010年期间对复垦区土壤中Cu,Mn,Ni,Pb,Cd,Hg,As 七种重金属元素进行了测定,并利用Surfer8.0软件对重金属的水平分布特征进行可视化表达。采用富集因子法来判断土壤中重金属人为污染情况。结果表明：煤矸石充填复垦区土壤,随着覆土年限的增加,除Mn和As元素外,Cu,Ni,Pb,Cd和Hg这5种重金属元素含量均高于淮南市土壤背景值,并出现一定程度的累积;从表层土壤重金属元素的水平空间分布看,煤矸石山的堆积、淋溶和粉煤灰贮灰场的存在对周边土壤造成了一定程度和范围的重金属污染。复垦区土壤剖面上Cu,Ni,Pb,Cd元素含量呈现表层（0~20 cm）和底层（80~100 cm）含量高,中部（20~80 cm）含量低的分布规律。分析重金属元素的富集因子,表明复垦区土壤已经受到了煤矿开采和煤矸石充填活动的影响。其中Cu,Ni,Pb,Hg和Cd元素已经出现富集,并且Cu,Ni,Pb,Hg元素达到了轻微污染水平,Cd元素达到了显著污染水平。Mn和As元素主要来源于土壤母质,没有受到污染。     

赣州某稀土冶炼场地重金属污染特征

选取赣州某遗留废弃稀土冶炼厂为研究对象,调查研究场地废水和土壤重金属污染特征,应用单因子指数法和内梅罗综合污染指数法评价其污染状况,并对重金属相关性进行分析。结果表明:稀土冶炼废水中重金属Ni和Hg高于其参比值,土壤中重金属含量均高于背景值。单因子指数法评价结果表明,废水中Ni为重污染到严重污染,Hg为轻污染,各产污节点内梅罗综合污染指数为严重污染。土壤中Hg和Cd的平均单项污染指数为中度污染,其他的平均单项污染指数均为轻微污染,各污染物平均内梅罗综合污染指数达重污染水平。相关性分析结果表明废水中Hg和Ni污染具有同源性,土壤中各重金属元素呈极显著相关和显著相关性,污染主要来自冶炼过程中的扬尘、原料堆放和泄漏。     

典型废弃锰矿厂渣库土壤重金属污染特征与评价

为研究广西某废弃锰矿场废渣堆存区土壤重金属污染状况及评价重金属对土壤环境质量的影响,以广西某废弃锰矿场废渣堆存区土壤为研究对象,在堆存区内设置45个采样点以及周边区域的4个对照点。利用内梅罗综合污染指数法和潜在生态风险发法结合GIS克里金插值法对堆存区土壤中Pb、Hg、Cr、As、Cu、Cd、Ni、Co8种重金属的污染分布规律及来源进行分析。结果表明：堆存区土壤样品中8种重金属含量均高于广西土壤环境背景值,在垂直分布上的特征为随着土壤深度的增加重金属含量先升高后降低,而Cr因受到酸性土壤的影响含量随着土壤深度增加而增加。堆存区土壤样品中As处于轻度污染状态,Co处于重度污染状态,Hg、Cd具有很强、强的潜在生态风险。     

矿区煤矸石堆对土壤重金属污染时空特征研究

伴随着煤炭资源的大量回采,产生了大量的煤矸石经过地表堆积形成矸石山。矸石山侵占大量土地的同时会释放多种有害重金属元素,能够在周围土壤中进行富集,通过食物链在生态中传递,会对煤矸石周围人群造成伤害。煤矸石周围土壤中重金属分布规律对于矿区生态安全具有重要意义。以山西某矿区两个典型矿井矸石山堆积地为研究对象,基于数理统计方法,分析了周围环境和土壤中七种重金属的分布特征。研究结果表明:甲、乙煤矿的煤矸石七种重金属元素含量明显高于当地背景值,Cr的污染最大,污染最小的是Hg;下风向区域的重金属污染含量明显高于上风向的重金属含量;平面方向上,煤矿甲的土壤重金属污染明显高于煤矿乙对土壤的污染与煤矿矸石堆堆放时间有关;煤矿矸石堆周围重金属元素含量随着距矸石堆的距离增加而减少,其变化趋势存在差异;随着采矿活动的不断进行,矿区矸石堆周围土壤中能够明显的表现出重金属积累的特征;甲、乙煤矿矸石堆周围土壤重金属元素含量随着深度的增加呈递减趋势。土壤中的重金属元素主要集中在土壤表层。煤矿甲在剖面方向上重金属含量煤明显高于煤矿乙。      

中国西北某煤化工区土壤中重金属污染特征及其源解析

为明确煤化工区内土壤中重金属的污染状况及其来源,本文选定我国西北某大型煤化工区的土壤样品、原煤样品和煤灰样品,通过消解后应用ICP-MS和冷原子吸收等方法对样品中Cr、Cd、As、Pb、Ni、Se、Hg等8种元素含量进行测定。选用富集因子法、相关系数分析法、聚类分析法和因子分析法等数学方法,对煤化工区土壤中的重金属进行污染评价和来源解析。结果表明:Cr、As、Se、Ag、Cd属于人为源,依据数据模型以及土壤、煤和煤灰中重金属迁移规律分析,推定区域内土壤重金属来源主要有三种污染源。其中,煤气化污染源主要负载Se、Cd、Pb,其对区域土壤中重金属的总贡献率为32.01%;渣场扬尘等主要负载Cr、Ag和Hg,对区域内土壤中重金属的总贡献率为23.89%;交通等外来污染源主要负载As、Ni等,对区域内土壤中重金属的总贡献率为19.61%。