重金属毒性权重赋值的土壤地球化学质量模糊综合评价_以内江市白马镇为例

重金属毒性权重赋值的土壤地球化学质量模糊综合评价

)))以内江市白马镇为例

谭晓莲,施泽明,罗改

(成都理工大学,四川成都610059)

摘要 不同的重金属元素具有不同的毒性。传统的模糊数学污染物浓度超标赋权法未考虑重金属自身的毒性,不能反映元素的实际生态效应。在模糊数学综合评价基础上,将重金属的毒性纳入权重考虑,通过污染物浓度超标赋权法、毒性响应系数反推指数赋权法和重金属毒性大小排序赋权法的模糊综合评价结果与潜在生态危害指数评价结果比较,研究表明毒性响应系数反推指数赋权法的评价结果更能真实准确地反映实际结果。

关键词 重金属;模糊综合评价;毒性权重赋值

中图分类号 S 151.9+5 文献标识码 A 文章编号 0517-6611(2008)25-11013-04

Fuzzy C om prehensive Evaluation on Soil Geochemical Qua lity by Using the T o xicity W eig ht A ssignm ent of Heavy Metals T A N X iao -lian et a l (Chen gdu University of Techn ology ,Chengdu,Sichuan 610059)

Abstract Vari ous heavy metals have different toxici ty.Tradi tional fuzzy mathematics exceeding stand ard wei gh tin g method of pollutant concen trati on hasn .t taken the toxicity of heavy metals into accou nt and coul dn .t reflect the actual ecological effect of elements.Based on fuzzy mathematics comprehen -sive evaluation,the toxicity of heavy metal s was taken i nto accou nt.The fuz zy comprehen si ve evalu ation res ults by p ollutant concentrati on exceedi ng stan -d ard weighting meth od,toxic res ponse coefficient back -stepping index weighti ng method and heavy metal toxicity sorting weighting meth od were compared with the potential ecological risk evaluation res ults.The researc h resul ts sho wed that the eval uation results by toxic response coefficien t back -steppin g i ndex weighting method could reflect the actual results more truly and accurately.

Key w ords Heavy m etal;Fuzzy comprehensive evaluation;Toxici ty weight assignmen t

基金项目 高等学校博士学科点专项科研基金(20060616020)

川省内江市白马镇土地整理区农业地质调查项目(J 作者简介 谭晓莲(1984-),女,四川仁寿人,硕士研究生,环境地球化学。收稿日期 2008-06-16

土壤是人类生存环境系统的重要组成部分,当土壤中重金属的含量超过土壤的环境容量时,则会导致土壤质量的恶化,造成严重的后果。因此,采用适当的土壤环境质量评价方法对维护生态健康有着重要意义。在评价方法上,目前国内外学者就该领域作过大量的研究和探讨,常用的方法有标准化法[1]、地质累积指数法[2]、潜在生态风险评价法[3]、梯度法、区域地球化学基线法[4]、综合污染指数法、模糊数学法、环境污染灰色聚类法、层次分析法等[5]。模糊数学综合评价法是一种客观地、尽量避免主观影响的方法,因其能有效解决土壤重金属污染级别的模糊边界问题、控制评价结果误差等优点而广泛应用于土壤环境质量评价之中[6-7]

。但传统的模糊数学污染物浓度超标赋权法没有考虑不同重金属间的毒性差异,可能掩盖重金属元素的毒性作用,不能反映实际生态效应。笔者以内江市白马镇土壤环境质量评价为例,在模糊数学综合评价方法的基础上,根据重金属的毒性大小进行权重赋值,遴选一种更能反映重金属生态效应的模糊数学地球化学质量评价方法。1 评价因子与评价标准的确定

内江市白马镇地处四川盆地中部丘陵地区,土壤主要为紫色土和水稻土,成土母质主要为侏罗系中统沙溪庙组。研究选取该区172件土壤样品中的7种重金属元素Cd 、Hg 、As 、Cu 、Pb 、Cr 、Zn 为评价因子,建立评价参数集U {Cd,Hg,As,Cu,Pb,Cr,Z n}。参照叶嗣宗的土壤环境质量分级评价标准制定方法,结合研究区土壤背景值和四川紫色土中各重金属元素的临界值,将土壤环境质量分为4个级别(表1),即一级(清洁级)、二级(安全级)、三级(警戒级)和四级(污染级),则评价集为V {一级、二级、三级、四级}[8-12]。

表1 模糊综合评价标准

T ab le 1 T he s ta nda rds o f fuzzy com prehensiv e eva luatio n

L g/g 污染级别

Poll uti on grade Cd

Hg

As

Cu

Pb

Cr

Zn

一级The [0.33[0.06[ 3.24[26.80[29.70[67.30[85.00first grade 二级The [0.60[0.45[ 6.60

[90.00[150.00[150.00[240.00

second grade 三级The [1.40[ 1.05[15.40[210.00[350.00[350.00[560.00thi rd grade 四级The [2.00[ 1.50[22.00[300.00[500.00[500.00[800.00

fourth grade

注:一级,研究区土壤背景值;二级,土壤临界值的0.3倍;三级,土壤临界值的0.7倍;四级,土壤临界值。

Note:The f i rs t g rade,the s oil background value in the res earch area;The sec ond

grade,0.3ti me of the soil background value;The third grade,0.7ti me of the soil background value;The fourth grade,t he soi l c ri tical value.

2 隶属函数的确定及模糊关系矩阵的建立

确定一个正确模糊集的隶属函数是应用模糊集合去解决实际问题的关键。鉴于评价因子与土壤环境质量呈负相关关系,选用环境地球化学中广泛使用的梯形模糊分布建立一摘线性隶属度函数[13-14]。

第i 种重金属对一级土壤环境质量的隶属度函数为:

U ki =

1(X ki [C 1)

C 2-X ki /C 2-C 1

(C 1

0(X ki \C 2)

(1)

对二、三级土壤重金属环境质量的隶属度函数:

U ki =

0(X k i [C m -1)X k i -C m -1/C m -C m -1(C m -1

(C m

(X k i \C m +1)

(2)

上式中m 2,3。

:

1(X ki [C 3)

k i -C 3/C 4-C 3

(C 3

(X ki \C 4)

(3)

安徽农业科学,J ou rn al of An hui Agri.Sci.2008,36(25):11013-11016 责任编辑 孙红忠 责任校对 马君叶

上述各式中,k 代表土壤样品,i 代表第i 个评价因子,C 1、C 2、C 3、C 4分别代表评价标准中的一、二、三、四级值,X ki 为土壤样品实测值。

再根据U {Cd,Hg,As,Cu,Pb,Cr,Zn}和V {一级,二级,三级,四级},将土壤样品元素含量实测值带入(1)、(2)、(3)式,则可求出各评价参数对于4个评定等级的隶属度,从而构成某一样品的模糊关系矩阵R c 。

R c =

R 1Cd

R 1Hg ,R 1Zn R 2Cd R 2Hg ,R 2Zn R 3Cd

R 3Hg

,R 3Zn R 4Cd R 4Hg ,R 4Zn 一级

二级三级

四级

(4)

3 3.1 污染物浓度超标赋权法[7] 该方法是环境质量评价中普遍采用的方法之一。它是采用实测值与各级标准的平均值,然后进行归一化处理所得数值。其具体的计算步骤为:

设W k i 为k 样品i 元素的权重,X ki 为土壤样品实测值,C i ;为各级标准值,则

W ki =[X ki /(E m

j =1C ij /m )]/E n

i =1

[X ki /(E m

j =1C ij /m )](5)

由此可得权重模糊矩阵R 为:W =(W Cd ,W Hg ,,,W Zn ),

结果见表2。

表2 污染物浓度超标赋权法权重分配结果

T a ble 2 T he weight a llo catio n results by pollu ta nt co ncentratio n ex ceeding

s ta nda rd weig hti ng metho d

样品编号Sample cod e W As W Cd W Cr W Cu W H g W Pb

W Zn

9125004A 0.1670.1160.1480.0960.0300.0720.1119125004B 0.1480.1500.1240.1020.0380.0650.114s s s s s s s

s

9024117C 0.1490.1530.1280.0880.0720.0570.1249024117D

0.133

0.180

0.112

0.106

0.078

0.0520.144

各土壤样品对评价等级的隶属度B =R #W =(清洁级,安全级,警戒级,污染级),根据最大隶属度原则确定各土壤样品的污染等级,结果见表3。

从表3可知,土壤样品9024096B 达到四级污染级别,其余样品均处于清洁级。

3.2 毒性响应系数反推指数赋权法 不同重金属有着不同的毒性,单独采用污染物浓度超标赋权法可能掩盖某些低浓度有机组分的毒性作用,因此,将重金属元素的毒性级别纳入权重考虑。其方法为:将污染物浓度和毒性级别指数加权叠加,并作归一化处理,得到某污染组分的权重公式[6]:

W i =(Y i /F i )/E n

i =1(Y i /F i )

Y i =1X ki /(E m

j =1C ij /m)2/E n

i =11X ki /(E m

j =1

C ij /m)2(6)

式中,X k i 为土壤样品实测值;C i ;为各级标准值;W i 为某样品第i 个污染因子的权重值,且E n

i =1Y i =1,E n

i =1W i =1,F i 为第i 个污染因子的毒性级别指数,其根据Hakanso n 制定的标准化重金属毒性响应系数,分别向各重金属对生物的毒性指数赋值。 按照毒性大的重金属其毒性指数小的原则,将Hakanson 的毒性响应系数同时除以毒性最大的元素Hg 的系数,即按

Hakanson 的毒性响应系数反推指数赋值法则得各重金属元素的毒性级别指数:F Zn =40,F C r =20,F C u =F Pb =8,F As =4,F Cd =1.3,F Hg =1

[15]

。

权重模糊矩阵R 结果见表4。

表3 污染物浓度超标赋权法的模糊综合评价结果

T ab le 3 The fuzzy co mprehens ive ev a luatio n resu lts by pollu ta nt co ncentra -tion exceeding sta ndard weig hting method

样品编号Sample cod e 一级The first grade 二级The secon d grad e 三级The third grad e 四级The fou rth grade 隶属级别S ub ord ina te le vel 9125004A 0.7400.0000.0000.000一级(清洁级)9125004B 0.7380.0030.0000.000一级(清洁级)

s s s s s s 9024096B 0.3180.0280.0230.499四级(污染级)

s s s s s s 9024117C 0.6470.1250.0000.000一级(清洁级)9024117D

0.570

0.234

0.000

0.000

一级(清洁级)

表4 毒性响应系数反推指数赋值法的权重分配结果

T ab le 4 T he weigh t a llo ca tion results b y to xic res pons e coeffic ie nt back -steppi ng i ndex weig hting method

样品编号Sample cod e W As W Cd W C r W Cu W Hg W P b

W Z n

9125004A 0.1860.3980.0330.0540.1320.0400.0129125004B 0.1460.4580.0250.0510.1490.0320.011s

s s s s s s s 9024117C 0.1310.4160.0230.0390.2550.0250.0119024117D

0.109

0.456

0.019

0.044

0.258

0.0220.012

各土壤样品对评价等级的隶属度B =R #W =(清洁级,安全级,警戒级,污染级),根据最大隶属度原则确定各土壤样品的污染等级,结果见表5。

表5 毒性响应系数反推指数赋权法模糊综合评价结果

T ab le 5 The fuzzy co mprehensiv e eva lua tio n res ults by to xic res pons e coef -ficient back -stepping index weig hti ng metho d

样品编号Sample cod e 一级The first grade 二级The secon d grad e 三级The third grad e 四级The fou rth grade 隶属级别S ub ord ina te le vel 9125004A 0.8550.0000.0000.000一级(清洁级)9125004B 0.8700.0010.0000.000一级(清洁级)

s s s s s s 9032008B 0.2860.6150.0490.000二级(安全级)9024047B 0.2980.6200.0000.000二级(安全级)9024048A 0.2230.4550.2520.000二级(安全级)9024096B 0.1200.0050.0380.802四级(污染级)9024103D 0.3460.5730.0000.000二级(安全级)9024105B 0.1350.0100.4480.367三级(警戒级)9117111C 0.3040.6170.0040.000二级(安全级)

s

s s s s s 9024117C 0.7440.1560.0000.000一级(清洁级)9024117D

0.573

0.346

0.000

0.000

一级(清洁级)

从表5可知,整个研究区域有5件土壤样品是处于安全级别,处于警戒级别的和污染级别的样品各1个,清洁级别的样品共165件,占总数的95.9%。

3.3 重金属毒性大小排序赋权法 在/3.20所采用方法的基础上,对其毒性指数赋值法进行调整,根据Haka nso n 制定的

11014 安徽农业科学 2008年

标准化重金属毒性响应系数,分别对各重金属对生物的毒性指数按照毒性从大到小排序分配指数赋值,F Hg=1,F Cd=2, F As=3,F Cu=F Pb=F N i=4,F Cr=5,F Zn=6。

权重模糊矩阵R结果见表6。

表6重金属毒性大小排序赋权法权重分配结果

T a ble6T he weigh t a llo ca tion results b y heav y meta l tox icity s orting weig hti ng metho d

样品编号Sample cod e W

As

W

Cd

W

Cr

W

Cu

W

H g

W

Pb

W

Zn

9125004A0.1860.1950.0990.0800.0990.0600.062 9125004B0.1580.2410.0790.0820.1200.0520.061 s s s s s s s s 9024117C0.1470.2270.0760.0650.2140.0420.061 9024117D0.1270.2590.0650.0760.2250.0380.069

各土壤样品对评价等级的隶属度B=R#W=(清洁级,安全级,警戒级,污染级),根据最大隶属度原则确定各土壤样品的污染等级,结果见表7。

表7重金属毒性大小排序赋权法模糊综合评价结果

T a ble7T he fuzzy co mprehensiv e eva lua tio n results by heav y metal to xicity s orting weighting metho d

样品编号Sample cod e

一级

The first

grade

二级

Th e second

grade

三级

The th ird

grad e

四级

Th e fou rth

grad e

隶属级别

S ub ordi nate

level

9125004A0.7820.0000.0000.000一级(清洁级) 9125004B0.7900.0020.0000.000一级(清洁级) s s s s s s 9032008B0.3100.5510.0450.000二级(安全级) 9024096B0.2390.0150.0300.633四级(污染级) 9024105B0.2620.0180.3430.281三级(警戒级) s s s s s s 9024117C0.6920.1390.0000.000一级(清洁级) 9024117D0.5910.2680.0000.000一级(清洁级)

由表7可知,处于安全级、污染级和警戒级的各有1个样品,其余样品均处于清洁级别,清洁级别的样品占总数的98.3%。

4不同评价方法评价结果比较分析

利用不同的赋权方法所评价出的结果存在较大的差异,为说明考虑重金属元素毒性以后的权重是否符合实际状况,将其结果与采用Hakanson建立的潜在生态危害指数法评价结果进行比较。

Hakanson建立的潜在生态危害指数法是一种应用较为广泛的重金属污染评价方法之一。它结合生物毒理、环境化学及生态学等方面的内容,以定量的方法区分重金属元素的潜在生态危害程度。从整个研究区的重金属元素来看,仅有Cd在国家土壤环境质量标准(GB15168-1995)的二级标准范围内,其余的元素大部分小于国家一级标准,故采用国家一级标准作为参比对象,评价结果为:As、Cu、P b、Cr、Z n的单个重金属潜在生态危害指数均小于40,即为轻微生态危害。而Cd和Hg有零散的点分布在各不同程度危害指数范围内,具体见表8。

由表8可知,Cd有80.8%土壤处于中等生态危害, 2.3%达到强生态危害,还有1.2%属于很强的生态危害。对于Hg,有94.8%土壤处于轻微生态危害,4.1%处于中等生态危害,有1.2%达到强的生态危害。表层土壤中多种重金属潜在生态危害指数RI值反映出整个研究区域大部分土壤处于轻微生态危害,有极少土壤处于中等生态危害。

采用3种不同赋权方法所得的模糊综合评价结果和潜在生态危害指数法的评价结果对照见表9。

由表9、10可知,采用3种不同赋权方法的模糊综合评价结果都得出9024096B是处于四级(污染级);加入毒性指数之后的方法二、三在方法一基础上进一步划分出部分二、三级样品, 9024048A各重金属元素含量除Cd比9024096B少约100%以外,其余的含量较为接近,但前者属于二级安全级,后者属于四级污染级;9024047B和9117111C中仅Zn含量相差最大,为13.1 L g/g,但二者均属于二级安全级。由此可见,引起土壤环境质量生态效应差异的并非仅是重金属元素含量的高低,更为主要的因素是重金属元素的毒性,根据Ha kanson的毒性响应系数, Cd的为30,而Z n的为1,Cd更能引起生态危害,用方法二、三评价的结果能够明显地反映该问题。

与潜在生态危害指数评价法的评价结果相比较,潜在生态危害指数评价结果中的中等生态危害级别的样品点囊括了方法二、三结果中的二、三、四级样品,这就更进一步说明在权重中加入毒性指数之后的方法二、三比方法一的结果更能切实地反映土壤样品污染的生态效应。

表8潜在生态危害指数评价结果统计

T a ble8T he eva luatio n results sta tistics o f potential eco log ical r is k ind ex

指数分级标准Ind ex classi fica ti on stand ard s 生态危害级别

Grad e of

ecological risk

研究区对应比例M%

Proportion in th e resea rch area

Cd Hg

RI

指数分级标准

In de x clas sification stand ard s

生态危害级别

Grad e of ecological ri sk

研究区对应比例M%

Prop orti on in the research a rea

<40轻微15.794.8<135轻微98.2

40~80中等80.84.1135~265中等1.8

80~160强2.31.2265~525强0

160~320很强1.20>525很强0

>320极强00

注:A s、Cu、Pb、Cr、Zn的单个重金属潜在生态危害指数均为轻微生态危害,故不在表中反映。

Note:The poten ti al ec ol ogical ris k in dex of si ngle heavy metals in clud ing As,Cu,Pb,Cr an d Zn were n ot reflected in the tab le b ecau se they we re sligh t ecological risk.

在方法二和三中,方法二比方法三多划分出的几个二级样品虽无特别突出的高值点,但也是7个重金属元素毒性现状的联合反映,突出了土壤样品有进一步污染的趋势,能够起到预警的作用。因此,笔者认为利用方法二即毒性响应系

11015

36卷25期谭晓莲等重金属毒性权重赋值的土壤地球化学质量模糊综合评价

数反推指数赋权法的模糊综合评价能够切实反映重金属浓度与毒性的综合作用。

表9不同赋权法模糊综合评价结果和潜在生态危害指数评价结果对照T a ble9T he com pariso n o f the fuzzy co mprehens ive eva lua tio n results a nd the potentia l eco log ical ris k eva luatio n results a mong different

weig hting metho ds

评价方法Evalua ti on meth od s 评价结果(各级对应异常样品点数)

Evalu ation resu lts

方法一:污染物浓度超标

赋权法

四级(污染级)1个:9024096B

方法二:毒性响应系数反推指数赋权法四级(污染级)1个:9024096B,三级(警戒级) 1个:9024105B,二级(安全级)5个: 9032008B、9024047B、9024048A、9024103A、9117111C

方法三:重金属毒性大小排序赋权法四级(污染级1个):9024096B,三级(警戒级)1个:9024105B,二级(安全级)1个: 9032008B

潜在生态危害指数评价法中等生态危害3个:9032008B、9024096B、

9024105B,其余均为轻微生态危害

表10异常样品点重金属元素含量

T a ble10The co ntent of hea vy meta ls in a bnorma l sa mp le sites L g/g 样品编号

Sample cod e

As Cd Cr Cu Hg Pb Zn 9024096B 3.541.9766.3027.900.0629.80120.80 9024105B 3.771.6769.1029.300.0629.9096.50 9032008B 2.720.4172.9029.100.5034.0092.90 9024047B 2.860.6068.9027.700.0630.6088.60 9024048A 3.570.8979.3028.500.0634.30124.60 9024103A 4.040.3876.1028.600.0636.40101.70 9117111C 3.330.60564.1026.900.0733.40100.30 9117049C 3.160.39570.6030.802.0236.00101.90

5结论

污染物浓度超标赋权法模糊综合评价结果为1个样品处于四级污染级;按毒性从大到小排序分配指数赋权法评价结果为各有1个样品处于四、三、二级;毒性响应系数反推指数赋权法评价结果为四、三级样品各1个,二级安全级样品5个。潜在生态危害指数评价法评价结果包含了重金属毒性大小排序赋权法和毒性响应系数反推指数赋权法的部分结果,说明考虑毒性后的权重能反映土壤重金属污染的生态问题。毒性响应系数反推指数赋权法的评价结果综合反映重金属元素毒性现状,突出土壤样品有进一步污染趋势,能够起到预警作用。

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(上接第11012页)

4结论

(1)近49年来河南省年降水日数在以-4.48d/10年的趋势显著减少,年降水量在以2.7mm/10年的趋势增加,但这个趋势值在统计上并不显著。全省的年降水日数与年降水量没有同步变化,年降水量增加的地区年雨日同期并没有增加。

(2)近49年的暴雨雨量、大雨雨量和中雨雨量都呈现不显著的增加趋势,小雨雨量则以-4.5mm/10年趋势显著减少。暴雨日数和大雨日数都呈不显著的增加趋势,中雨日数呈不显著的减少趋势,小雨日数的减少趋势达到了0.01的显著水平。

(3)全省干旱和水灾面积都呈扩大趋势,其中水灾面积增加的趋势不显著,而干旱面积在以52.5@103hm2/年的线性趋势增加且其趋势达到了0.01显著水平。旱灾面积与不同强度的降水量和降水日数呈显著负相关,水灾面积则与它们呈显著正相关。小雨量和小雨日的显著减少可能是造成干旱面积增加的主要原因,而暴雨量和暴雨日的增加可能是造成水灾面积增加的主要因素。

参考文献

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11016安徽农业科学2008年

土壤重金属污染评价方法的比较

随着近代工业的发展，人们对重金属资源的需求越来越大，在生产、加工的过程中产生的重金属废弃物也越来越多。如果土壤中重金属含量超过一定范围，就会对生态环境造成一定的影响和破坏。国家环境保护总局发布的 2000年中国环境状况公报上的数据显示：在30万hm2基本农田保护区土壤有害重金属抽样监测中，有3.6万hm2土壤重金属超标，超标率达12.1%[1]。日本重金属污染的农田面积达37029.4hm2，我国重金属镉污染的农田面积达1.2万hm2[2]。沈阳张士灌区用含镉污水灌溉20多年后，污染耕地2500多hm2，稻田含镉5~7mg/kg[3]。 重金属进入环境后不易被环境中的微生物分解，易在土壤中积累，并在农作物中残留，最终通过食物链在动物、人体内积累，严重影响人体健康[4-11]。如1955~1972年，日本富山县神通川流域的“骨痛病”，就是由于居民食用了镉含量高的稻米和饮用镉含量高的河水而引起的[12]，同样在1953~ 1972年由于日本熊本县水俣湾的居民食用被汞废水污染的鱼虾，导致近万人患中枢神经疾病—水俣病[13]。由此可见，土壤重金属污染的危害是严重的，被污染的区域是广泛的，因此对土壤重金属污染评价方法的研究是十分必要的。 1重金属污染评价方法 1.1单因子指数法单因子指数法是国内通用的一种重金属污染评价的方法，是国内评价土壤、水、大气和河流沉积物重金属污染的常用方法[14-16]。 计算公式如下： P i=C i S 式中，P i为污染物单因子指数；C i为实测浓度，mg/kg；S为土壤环境质量标准，mg/kg。P i<1则表明未受污染，P i>1则表示己经受到污染，P i数值越大，说明受到的污染越严重。 单因子指数法可以判断出环境中的主要污染因子，但环境是一个复杂的体系，环境污染往往是由多个污染因子复合污染导致的，因此这种方法仅适用于单一因子污染特定区域的评价；单因子指数法是其他环境质量指数、环境质量分级和综合评价的基础。 1.2尼梅罗综合指数法单因子污染指数法只能分别反映各个污染物的污染程度，不能全面、综合地反映土壤的污染程度，因此当评定区域内土壤质量作为一个整体与外区域土壤质量比较，或土壤同时被多种重金属元素污染时，需将单因子污染指数按一定方法综合起来进行评价，即应用综合污染指数法评价。重金属元素综合污染评价采用兼顾单元素污染指数平均值和最大值的尼梅罗综合污染指数法。计算公式如下： I=P i2最大+（1/n∑P i）2 2 √式中，I为尼梅罗综合污染指数；P i为土壤中i元素标准化 污染指数（污染物单因子指数）；P i最大为所有元素污染指数中的最大值。 尼梅罗综合指数法的计算公式中含有评价参数中最大的单项污染分指数，其突出了污染指数最大的污染物对环境质量的影响和作用，刘哲民应用单因子指数和尼梅罗综合污染指数法结合对宝鸡土壤的重金属污染进行了评价[16]。通过这种方法对宝鸡的土壤重金属污染的现状进行了分级并指出了对环境污染贡献最大的元素，但是没有考虑土壤中各种污染物对作物毒害的差别。同时根据尼梅罗指数法计算出来的综合污染指数，只能反映污染的程度而难于反映污染的质变特征。 1.3污染负荷指数法污染负荷指数法是Tomlinson等在从事重金属污染水平的分级研究中提出来的一种评价方法，该方法被广泛应用于土壤和河流沉积物重金属污染的评价[17-18]。某一点的污染负荷指数的公式如下： F i=C i/C0i I PL=F1×F2×F3…F n n√ 式中，F i为元素i的最高污染系数；C i为元素i的实测含量，mg/kg；C0i为元素i的评价标准，即背景值，一般选用全球页 土壤重金属污染评价方法的比较 徐燕1，2，李淑芹1，郭书海2，李凤梅2，刘婉婷2 （1.东北农业大学资源与环境学院，黑龙江哈尔滨150030；2.中国科学院沈阳应用生态研究所，辽宁沈阳110016）摘要综述了国内外典型的土壤重金属污染的评价方法，分析了各种方法的优劣之处和适用范围，论述了GIS在土壤重金属污染评价方面的应用，最后提出用潜在生态危害指数法和污染负荷指数法相结合，重金属污染评价方法与ArcGIS软件相结合的方法来克服各种评价方法的不足和局限之处。 关键词土壤；重金属污染；评价方法 中图分类号X53文献标识码A文章编号0517-6611（2008）11-04615-03 Comparison of Assessment Methods of Heavy Metal Pollution in Soil XU Yan et al（College of Resource and Environment,Northeast Agricultural University,Haerbin,Heilongjiang150030） Abstract Several representative assessment methods about heavy metal pollution were summarized.The advantages,disadvantage and application range of those methods were analyzed.Application of GIS in assessment of heavy metal pollution in soil was discussed.Finally,the mehods for conquering the disadvantages and limitations of evaluation methods were put forward,which were the combination of potential ecological risk index and pollution load index and the combination assessment method of heavy metal pollution and ArcGIS software. Key words Soil;Heavy metal pollution;Assessment method 基金项目国家重点基础研究发展计划项目（2004CB418501）；辽宁省 重大科技项目（06KJT11001）。 作者简介徐燕（1983-），女，黑龙江鹤岗人，硕士研究生，研究方向：土 壤重金属污染的评价。通讯作者。 收稿日期2007-11-28 安徽农业科学,Journal of Anhui Agri.Sci.2008,36(11):4615-4617责任编辑王淼责任校对况玲玲

土壤中重金属形态分析方法

土壤中重金属形态分析方法 赵梦姣 （湖北理工学院环境科学与工程学院） 摘要：介绍了土壤重金属的形态及各种分析方法, 重点说明了土壤中重金属形态分布及影响因素;讨论了影响土壤环境中重金属形态转化的因素, 重金属形态与重金属在土壤中的迁移性、可给性、活性的关系, 重金属污染土壤修复与重金属形态分布的关系。形态分析在一定程度上反映自然与人为作用对土壤中重金属来源的贡献, 并反映重金属的生物毒性。 关键词: 土壤; 重金属; 形态分析；分析方法 自20 世纪70 年代以来重金属污染与防治的研究工作备受关注，目前重金属污染物已被众多国家列为环境优先污染物。重金属的总量往往很难表征其污染特性和危害，环境中重金属的迁移转化规律、毒性以及可能产生的环境危害更大程度上取决于其赋存形态[1]，不同的形态产生不同的环境效应。土壤的重金属污染是当今面积最广、危害最大的环境问题之一，其所含的重金属可以通过食物链被植物、动物数十倍的富集[2], 但土壤中的重金属的毒性不仅与其总量有关, 更大程度上由其形态分布所决定。环境中重金属的迁移性、生物有效性及生物毒性与重金属污染物在土壤中的存在形态有关, 因此, 土壤中的重金属形态分析已成为现代分析化学特别是环境分析化学领域的一个热门研究方向。

1重金属的形态及形态分析方法 根据国际纯粹与应用化学联合会的定义,形态分析是指表征与测定的一个元素在环境中存在的各种不同化学形态与物理形态的过程[3]。形态分析的主要目的是确定具有生物毒性的重金属含量,当所测定的部分与重金属生物效应或毒性一致时,形态分析的目的就可实现。重金属形态是指重金属的价态、化合态、结合态和结构态4个方面,由于土壤化学结构复杂及各种影响因素复杂多变,对土壤中的重金属形态分析,与水环境中重金属的分析方法:如溶出伏安法、离子选择电极法不同,土壤中重金属大多采用连续提取的形态分析方法对样品进行浸提和萃取,然后用原子吸收光谱法测定提取液中的每种形态重金属的浓度,许多学者关于土壤中重金属形态提出了不同的方法。FORSTNER[4]则提出了7步连续提取法,将重金属形态分为交换态、碳酸盐结合态、无定型氧化锰结合态、有机态、无定型氧化铁结合态、晶型氧化铁结合态、残渣态; SHUMAN[5]将其分为交换态、水溶态、碳酸盐结合态、松结合有机态、氧化锰结合态、紧结合有机态、无定形氧化铁结合态和硅酸盐矿物态8种形态;为融合各种不同的分类和操作方法,CAMBRELL[6]认为土壤中重金属存在7种形态,即水溶态、易交换态、无机化合物沉淀物、大分子腐殖质结合态、氧化物沉淀吸收态、硫化物沉淀态和残渣态;而具有代表性的形态分析方法是由TIESSER等人提出的[7]。将土壤或者沉积物中的金属元素分为可交换态、碳酸盐结合态、铁-锰氧化物结合态、有机物结合态与残渣态。在TIESSER方法的基础上,欧共体标准物质局(European

地球化学期末考试总结

第一章绪论 1.地球化学的定义：地球化学是研究地球及子系统(含部分宇宙体)的化学组成、化学作用和化学演化的科学（涂光炽）。 2.地球化学研究的基本问题 第一: 元素（同位素）在地球及各子系统中的组成（量） 第二: 元素的共生组合和存在形式（质） 第三: 研究元素的迁移（动） 第四: 研究元素（同位素）的行为 第五: 元素的地球化学演化 第二章自然体系中元素的共生结合规律 1.元素地球化学亲和性的定义：在自然体系中元素形成阳离子的能力和所显示出的有选择地与某种阴离子结合的特性称为元素的地球化学亲和性。 2.亲氧元素、亲硫元素与亲铁元素的特点 （1）亲氧元素：能与氧以离子键形式结合的金属（半金属）元素称为亲氧元素。 特点：惰性气体结构；电负性小；离子键为主；生成热>FeO；主要集中在岩石圈。（2）亲硫元素：能与硫结合形成高度共价键的金属（半金属）元素称为亲硫元素特点：铜型离子；电负性较大；共价键为主；生成热

土壤重金属污染

土壤重金属污染 摘要：随着现代工业的发展，工业排出的污染物越来越多，土壤的重金属污染就是一个例子，土壤污染对人类的身心都造成了巨大的危害。本文主要就土壤重金属的概念、来源种类、特点危害、采样检测、防治修复等方面都做了一定的阐述。 With the development of modern industry, industrial discharge pollutants is more and more, soil heavy metal pollution is one example, soil pollution has caused great harm on human body and mind . This paper discusses the concept, origin of soil heavy metal types and characteristics, sampling testing and prevention harm repair all aspects were discussed as well。 关键词：土壤污染，重金属，危害 据报道，目前我国受镉、砷、铬、铅等重金属污染耕地面积近 2000 万公顷，约占总耕地面积的 1/5，其中工业“三废”污染耕地 1000 万公顷，污水灌溉的农田面积已达 330 多万公顷。例如：某省曾对 47 个县和郊区的 259 万公顷耕地（占全省耕地面积的五分之二）进行过调查。其结果表明，75% 的县已受到不同程度的重金属污染的潜在威胁，而且污染趋势仍在加重。 一土壤重金属污染的定义 重金属系指密度4.0以上约60种元素或密度在5.0以上的45种元素。但是由于不同的重金属在土壤中的毒性差别很大，所以在环境科学中人们通常关注锌、铜、钴、镍、锡、钒、汞、镉、铅、铬、钴等。砷、硒是非金属，但是它的毒性及某些性质与重金属相似，所以将砷、硒列入重金属污染物范围内。由于土壤中铁和锰含量较高，因而一般不太注意它们的污染问题，但在强还原条件下，铁和锰所引起的毒害亦应引起足够的重视。 土壤重金属污染是指由于人类活动将重金属带入到土壤中，致使土壤中重金属含量明显高于背景含量、并可能造成现存的或潜在的土壤质量退化、生态与环境恶化的现象。[1] 如下图为土壤环境质量标准值（GB15618—1995）单位: mg/kg

关于土壤重金属污染评价方法探讨

关于土壤重金属污染评价方法探讨 发表时间：2019-06-13T09:34:31.367Z 来源：《建筑学研究前沿》2019年4期作者：洪运 [导读] 结合个人工作经验，对传统的重金属污染评价方法进行了分析，仅供相关人士参考。 广东清慧综合环保咨询科技有限公司 523000 摘要：随着城镇化和工业化进程的加快，各行各业对重金属资源的需求与日俱增，重金属的使用也在一定程度上给环境带来了污染，使土壤中的重金属超标，对土壤造成难以逆转的污染，进而破坏生态平衡。所以为了有效的避免这一问题，应该客观准确的对土壤中重金属的污染程度进行分析。目前我国有许多中分析方法，本文主要阐述了土壤重金属污染的成因及特点，结合个人工作经验，对传统的重金属污染评价方法进行了分析，仅供相关人士参考。 关键词：重金属污染；污染评价；土壤污染 土壤是人类赖以生存的资源之一，是农业生产的基础，而且也是人类和动物生存的基本环境要素，随着工业化和城市化的快速发展，导致工业废气和生活污水的大量排放，城镇人口的增加，使得汽车数量也增加，导致汽车尾气的过度排放，加上农药化肥的过度使用，以及矿产资源的不合理开发，使得土壤环境系统中重金属含量日益增加，土壤重金属污染具有极大的危害性，会使得土壤生态环境质量下降，而且潜伏期长，会危害到人类的身体健康，针对这一现状，必须加强对土壤重金属污染评价方法的研究，加强对土壤污染的预防控制。 1土壤重金属污染的成因及特点 土壤是人类社会生存和发展的基本前提，土壤的形成来之不易，而且更新周期十分漫长，通常被认为是不可再生资源，但它也是大量残余废物最重要的调节环节之一。随着现代工业的快速发展，人们的生活领域不断扩大，生活方式也在变化，一些不合理的垃圾处理方式，比如焚烧、直接填埋给土壤造成了严重的污染，工厂的生产、矿产开采等都会造成土壤中重金属的污染。 1.1土壤重金属污染的成因分析 1.1.1自然原因 在自然界中，土壤中重金属的污染不是单一的原因造成，而是受多种因素的影响。在土壤形成的初始阶段，母质中的重金属含量直接决定了土壤中重金属的含量。随着土壤的生长，母质对重金属的影响也在不断增加，加上一些自然的生物残落也会加重土壤的重金属污染。例如火山爆发、森林火灾等自然灾害可能使许多重金属漂浮于空中，植物叶片会吸收部分重金属，随着树木的凋零，进而被微生物吸收进入土壤，从而增加了土壤中重金属的含量。 1.1.2人为原因 随着工业化程度的不断加深，人类活动给土壤带来了许多不可逆转的破坏，已经逐渐上升成为土壤重金属污染的主要来源。 1、废气、烟雾等空气污染。工业生产会向大气排放大量废气和烟雾，汽车尾气的过度排放，火电厂使用煤炭发电等都会造成大气污染。而这些废气又会通过大气沉降渗透到土壤中，久而久之，会给土壤造成重金属污染。 2、化肥和农药的使用。城镇化的加快导致农耕地面积的减少，为了满足人们的日常食物需要，种植商不得不使用化肥和农药，从而达到缩短农作物的生长周期，提高农作物的产量和质量的目的，或者为了种植一些反季节食物，这些化学农药的使用，会在土壤中释放许多重金属物质，导致土壤中的重金属污染加重，进而威胁人类健康。 3、水污染。我国的水资源分布十分不均，西北沙漠地区干涸，而沿海地区水资源充裕，导致在某些地区，农业用地灌溉时引入的水来自于工业废水，这种污水本身就含有大量的重金属，进入农田后会使得土壤中沉淀大量重金属，加上水资源的流动性，进一步恶性循环，造成土壤污染和地下水污染。 4、其他生产生活活动。比如城市居民生活垃圾的堆放，垃圾土壤填埋，直接焚烧，重金属工业废弃物直接排放等生产生活活动，都会造成土壤的重金属污染。 1.2土壤重金属污染的特点 重金属的化学性质稳定，潜伏周期长，极难被微生物进行分解，而且具有协同性、扩散性。一旦进入土壤，就会对土壤的质量造成难以逆转的破坏，而人类和动物作为食物链的顶端，长期食用重金属污染土壤种植的食物，会对健康造成危害，低汞浓度可以促进小麦早期萌发的生长，但随着时间的增长，最终会抑制小麦生长，而高毒性的砷、镉等，都会给人们的身体健康造成危害。 2传统评价方法 2.1指标法 指标法主要是根据测得的元素含量和土壤元素的背景值，采用不同的公式计算，并与评价标准进行比较，对污染程度进行比较的方法。该方法简单易操作，但忽略了实际污染情况的复杂性，检测结果不够可靠。常用的有Nemero指数法。 综合指数法又称Nemero综合指数法，利用该法能够准确判断出多种重金属对受测区域的污染等级，但是没办法分析出元素对土壤污染的差别，即只能反映各种重金属元素对土壤的污染程度。 2.2数学模型索引方法 该方法是基于指标方法的基础上，即在有限的已知数据的基础上，通过计算软件进行数学模型建立，对未知结果进行预测，这种方法能够有效弥补指标法的不足，但是在具体的评估过程必须应用大量的函数进行计算，操作复杂且难以控制。主要包括模糊数学法和灰色聚类法。 在使用模糊数学法时，相关影响因子的影响需要重点考虑，这对确定重金属元素污染程度的等级有着至关重要的影响。该模型可用于评估重金属造成的土壤污染，然后根据不同的隶属函数，对土壤质量进行测定，得到对应的关系模糊数学矩阵，最后根据重金属评价因子，得到权重模糊数学矩阵，从而可以分析计算得到污染评价结果。 而灰色聚类法主要是由模糊数学法演变过来的，是对已知白信息进行不同程度的白化，并通过相应的系统，确保实现物化或者量化问题。在实际计算过程中，必须首先确定白化函数，并使用该公式进行计算，得到污染物与污染水平之间的关系。

果园土壤重金属污染调查与评价_以重庆市金果园为例

中国农学通报2011,27(14):244-249 Chinese Agricultural Science Bulletin 基金项目：公益性行业（农业）科研专项经费资助项目“都市型农业生产结构与种养殖模式研究”（200903056）。 第一作者简介：汤民，男，1986年出生，湖北监利人，硕士，研究方向：污染控制化学。通信地址：400716重庆市北碚区西南大学资源环境学院，E-mail ：314937840@https://www.doczj.com/doc/3112068712.html, 。 通讯作者：张进忠，男，1966年出生，四川营山人，教授，博士生导师，博士，主要从事环境污染化学、环境生物技术和污染控制化学研究。通信地址：400716重庆市北碚区西南大学资源环境学院，E-mail ：jzhzhang@https://www.doczj.com/doc/3112068712.html, 。收稿日期：2011-01-28，修回日期：2011-04-22。 果园土壤重金属污染调查与评价 ——以重庆市金果园为例 汤民1，张进忠1,2，张丹1，刘万平3，余建3 （1西南大学资源环境学院/三峡库区生态环境教育部重点实验室，重庆400715； 2 重庆市农业资源与环境重点实验室，重庆400716；3 重庆市缙云山园艺发展有限公司，重庆400700） 摘要：监测重庆市金果园土壤剖面中的重金属含量，结合绿色食品产地土壤环境质量标准，采用污染指数法进行评价。结果表明，各园区土壤中Cd 的单因子污染指数较高，其中枇杷园和葡萄园0~20cm 和20~40cm 、桃园0~20cm 土层属轻度污染；梨园和血橙园20~40cm 、脐橙园和樱桃园0~20cm 土层的Cd 含量达到警戒水平。另外，枇杷园和桃园0~20cm 土层中Pb 含量也处于警戒水平。从内梅罗污染指数来看，梨园、蜜橘园、枣园、樱桃园、血橙园和脐橙园均小于0.7，土壤环境质量判定为清洁；枇杷园、桃园和葡萄园0~20cm 土层在0.7~1之间，土壤环境质量为尚清洁。为进一步提高果品品质，该果园应当采取措施控制土壤Cd 、Pb 污染。 关键词：果园土壤；重金属；污染调查；污染评价中图分类号：X8 文献标志码：A 论文编号：2011-0288 Pollution Investigation and Assessment of Heavy Metals in Orchard Soil ——A Case Study in Golden Orchard of Chongqing Tang Min 1,Zhang Jinzhong 1,2,Zhang Dan 1,Liu Wanping 3,Yu Jian 3 (1College of Resources and Environment,Southwest University/ Key Laboratory of Eco-environments in Three Gorges Reservoir Region ,Ministry of Education ,Chongqing 400715; 2 Chongqing Key Laboratory of Agricultural Resources and Environment ,Chongqing 400716; 3 Jinyunshan Horticulture Development Corporation of Chongqing ,Chongqing 400700) Abstract:In this paper,the contents of heavy metals in soil profile of golden orchard in Chongqing were monitored,and pollution assessment was performed by using pollution indices based on soil environmental quality standard of producing area of green foods.The results showed that the single factor pollution indices of Cd in each park were higher than that of other heavy metals,0-20cm and 20-40cm soil layers in loquat garden and grape garden,0-20cm soil layer in peach garden reached lightly polluted.The content of Cd in 20-40cm soil layer in pear garden and blood orange garden,0-20cm soil layer in navel orange garden and cherry garden reached alert level.In addition,the contents of Pb in 0-20cm soil layer in loquat garden and peach garden were also in alert level.Nemerow pollution indices of the soil in pear garden,mandarin orange garden,jujube garden,cherry garden,blood orange garden and navel orange garden were all less than 0.7,and soil environmental quality was judged as clean;nemerow pollution indices of 0-20cm soil layer in loquat garden,peach garden,grape garden was in the range of 0.7-1,and soil environmental quality was judged as

地球化学模型在土壤重金属形态研究中的应用进展

地球化学模型在土壤重金属形态研究中的应用进展 摘要：重金属进入自然环境中之后会在土壤、沉积物和地表水体中经历吸附-解吸、沉淀-溶解和氧化-还原等各种迁移转化过程，导致其赋存形态多样，进而影 响其化学活性、迁移性和生物有效性等，因此重金属的形态研究对其风险评估和环境质量标准的制定有着重要意义。 关键词：地球化学形态模型；土壤；重金属形态；研究；应用进展 一、地球化学形态模型的发展 地球化学形态模型即基于所研究体系中各组分全部化学反应的热力学平衡常数，考虑反应过程中的物料平衡、质量平衡和电荷平衡，通过计算获得各物质形态浓度的方法。虽然人们很早就认识到可用此方法计算物质的形态浓度，但由于环境体系中涉及反应众多，直到计算机出现，大规模的形态计算才成为可能。 20世纪60—70年代，以MICROQL为代表的地球化学平衡计算程序被开发使用，形态计算开始应用于水环境领域。到了80—90年代，描述离子在矿物表面 吸附行为的表面络合模型快速发展；90年代以后，一些代表性SCM模型，如双 电层模型、广义双电层模型、电荷分配-多点位表面配合模型等逐渐完善；同时也出现了WHAM、SHM等一批优秀的描述离子在天然有机质表面吸附行为的热力学模型。这些表面络合模型极大地充实了地球化学形态模型。 同时，一些热力学数据库也逐渐形成和完善，如国际纯粹及应用化学协会的关键数据库、美国国家标准技术局的标准数据库、联合专家形态系统的热力学数据库等，这些数据库包含化学形态变化涉及的化学计量关系、平衡常数、反应焓变等相关参数，可以编入形态计算软件。在此基础上，一批涵盖了水相络合、吸附-解吸、沉淀-溶解、溶解-挥发、氧化-还原等众多过程的计算程序被相继开发应用，如MINETEQ、ECOSAT、CHEAQS等。进入21世纪之后，一方面，借助现代 表征技术手段，如EXAFS等，表面络合模型的参数和结构更趋细化；另一方面，结合了多介质多界面的综合模型数据库逐渐充实，使用地球化学模型预测复杂环境体系中离子的形态成为可能。 二、地球化学模型在土壤重金属形态研究中应用进展 （一）多表面形态模型 地球化学形态模型最初主要应用于水环境中离子的形态计算，但随着重金属在各固相胶体表面SCM模型的发展和完善，吸附常数的不断充实，现逐渐开始应用于预测复杂体系（如土壤环境）中重金属形态。Weng等最早采用“多表面模型”来描述Cu、Cd、Pb、Zn、Ni在砂性土壤中的吸附行为。该模型将重金属在土壤 中的吸持视为其在各个固相胶体组分上吸附作用的加和，同时考虑溶液相中发生的有机／无机络合作用，以及矿物溶解平衡过程等，以此来描述重金属在土壤中的形态分布。 在对重金属的固-液相间分配行为研究过程中，相较于传统的经验式多元回归模型，多表面模型基于化学热力学平衡计算，模型参数不受Ph、离子强度和其他竞争离子等条件影响，因此更具有普适性。Groenenberg等比较了经验回归模型 和多表面形态模型对As、Ba、Cd、Co、Ni、Pb、Sb和Zn多种元素在土壤环境中溶解性的预测效果，结果表明经验回归模型只有在获得回归方程的土壤类型和环境条件范围中才会有较好的表现，而多表面模型则可以将应用范围推广至更宽泛的环境条件下。 目前常用的可进行多表面模型计算的化学形态软件包括Keizer的ECOSAT，

云南省重金属污染土壤修复与调查

云南省重金属污染土壤修复与调查 摘要：土壤在人类的生产生活中占有着无可取代的地位，是人类赖以生存的根基。但是，随着人类工业化的进程不断推进，越来越多的土壤遭受了各种各样的污染和永久性的破环，人类的可持续发展岌岌可危。云南是一个各色金属矿业比较发达的省份，同时重金属污染土壤的情况也较为突出，本文对云南省重金属污染土壤的区域进行了调查并做了简单的总结。 关键词：云南土壤重金属污染修复调查 紫茎泽兰及其根内生真菌在重金属矿区修复中的基础研究 2010，康宇，云南大学 对云南省澜沧县竹塘乡募乃矿区进行了调查研究修复，发现矿区的自然生长的植物紫茎泽兰为优势植物，包括紫茎泽兰在内的矿区植物普遍为AMF和DSE 定殖；紫茎泽兰对重金属污染具有较强的抗性和适应能力，接种AMF/DSE能增强其对重金属的抗性，并影响重金属在地下、地上部分的积累和迁移；筛选适当的AMF（arbuscular mycorrhizal fungi，丛枝菌根真菌）和DSE（dark septate endophytes，深色有隔内生真菌）与紫茎泽兰形成高效抗性组合，利用紫茎泽兰与其根内生真菌联合修复矿区重金属污染土壤具有良好的应用前景。 蒙自桤木在云南重金属矿区植物修复中的应用价值评估 2012，崔洪亮，云南大学 同样以澜沧县慕乃矿区为背景，提出利用募乃铅锌矿区自然生长的蒙自桤木根系进行处理后，用于重金属污染土壤后的修复。 应用BCR分析云南蒙自大屯水稻田土壤中重金属形态 2013，张娅[1] 项朋志[2] 王振峰[3] [1]云南省中医中药研究院, [2]云南国防工业职业技术学院化学工程学院[3]云南民族大学民族药资源化学国家民委-教育部重点实验室, 以云南蒙自大屯水稻田土壤为研究对象，利用BCR连续提取法分析水稻田土壤样品中Cu、Pb、Zn的赋存特征，这些赋存特征主要包括可交换及碳酸盐结

甘肃省白银市土壤重金属污染地球化学特征及其表生地球化学成因

甘肃省白银市土壤重金属污染地球化学特征 收稿日期:2009 08 04 编辑:刘江霞 基金项目:中国地质调查局项目 甘肃省兰州-白银地区多目标区域地球化学调查 (GZT R20060112);甘肃省自然科学基金项目 (096RJZA116) 作者简介:张祥年(1982! ),男,现正攻读地球化学专业硕士学位,主要从事地球化学、勘查地球化学方向的研究。 及其表生地球化学成因 张祥年1 ,辛存林 2,3 ,李春亮 1 (1.甘肃省地质矿产勘查开发局甘肃省地质调查院,兰州730000; 2.西北师范大学地理与环境科学学院,兰州730070; 3.兰州大学资源环境学院,兰州730000) 摘 要:基于以土壤为主的多介质地球化学测量,对生态环境问题严重的白银市进行土壤环境质量评价,得出研究区重金属元 素在全区呈综合表生富集性污染、中度以上农田生态化学污染及潜在生态风险,重金属元素的表生富集是农田生态化学污染及潜在生态风险的主要原因。污染性重金属元素输入源及污染方式为:白银市区工矿企业、机动车辆产生的废气和烟雾形成的干湿沉降;矿渣及岩矿石水岩反应产生重金属物质的水化学迁移分散;工矿企业污水在渠系径流中的重金属元素沉淀。重金属元素经历氧化还原、水解、络合(螯合)、吸附-解吸、溶胶聚沉等土壤和水化学反应,主要经水化学迁移和大气飘移等空间分散过程,并经沉淀、吸附等表生作用而在区内土壤局部集中形成污染。 关键词:重金属污染;土壤环境质量;潜在生态风险;表生地球化学;白银市中图分类号:X142 文献标志码: A 文章编号: 1000 7849(2010)04 0124 08 近现代工农业经济发展以来,工矿业、交通及农药化肥等排污和岩矿石风化等自然地质作用中重金属元素大量进入农田土壤生态系统,并通过表生地球化学作用局部富集而形成各类污染。目前,土壤重金属污染已经危及生态系统及人类生存安全。土壤污染地球化学特征是指区域土壤重金属元素表生富集性污染、农田生态化学污染和潜在生态风险等的空间分异及相互关系,以及污染物在表生地球化学体系中赋存的化学形态及其迁移、转化等特征,是区域土壤体系化学演化研究、生态地球化学评价和预警的重要内容[1 2],并对在特定地球化学背景条件及物理化学环境下重金属元素物质的表生地球化学研究有重要意义。 目前,土壤重金属元素污染评价技术路线可分为直接的参比值比对评价[包括全量-全量参比值比对评价(环境因子污染指数)]和偏提取量-偏提取量毒性标准比对评价(污染环境实验模拟);环境因子污染指数的二次建模分析评价。评价方法包括 环境因子指数法[3]、T 值分级法[4] 、模糊数学综合判别法[5]、多种灰色聚类法[6]、主成分分析法[7]、TCLP 法[8] 等。环境因子指数法所采用的环境评价因子可按评价侧重点分为污染指数、背景值富集指数和潜在生态风险指数3类[9],或按评价指标分为 单因子污染指数和综合污染指数2类[10] 。单因子 污染指数反映表层土壤单一重金属元素对于土壤环境的污染强度,而综合污染指数则反映多种污染重金属元素的综合污染效应。环境因子指数因为参比值选取的不同而代表不同的环境地球化学意义,选取农田土壤环境质量标准指示表层土壤重金属元素绝对含量的农作物毒性、生态化学危害强度,如农田生态化学污染指数;选取深层土壤背景值则指示表层土壤重金属元素含量相对于土壤第一环境背景值的表生富集强度,如表生富集性污染指数和地积累指数[11]。此外,还有在环境因子指数基础上因评价目的或实地特征进一步校正计算所形成的因子,例 如潜在生态风险指数[12] 和地积累指数。在重金属元素等化学污染不断加强、农业土壤环境质量问题日渐凸显的背景下,土壤环境质量评价技术方法也在不断发展中。 甘肃省白银市是典型资源枯竭型城市,在长期工矿业排污及基岩区岩矿石风化等表生地球化学作用下重金属元素等各类污染性化学物质大量进入农田生态系统,市区近年各类污染物年均排放量较大,其中工业污水1693万t,二氧化硫2.897万t,烟尘及粉尘1.25万t [13] 。表层土壤体系重金属元素强烈富集,使区内农作物中的Cr 、H g 、Cd 、Pb 、As 和 第29卷 第4期2010年 7月 地质科技情报 Geolog ical Science and Technolog y Information Vol.29 No.4Jul. 2010

环境地球化学知识点

概念题 绪论（1/6） 环境问题由于人类活动或自然活动作用于人们周围的环境所引起的环境质量变化，以及这种变化反过来对人类生产、生活和健康产生的影响。 环境容量人类生存和自然环境在不致受害的前提下，环境可能容纳污染物质的最大负荷量。 环境要素构成人类环境整体的各个独立的、性质不同的而又服从整体演化规律的基本因素。 环境背景值在未受人类活动干扰的情况下，各环境要素（大气、水、土壤、生物、光、热等）的物质组成或能量分布的正常值。 环境质量在一具体环境内，环境的某些要素或总体对人类或社会经济发展的适宜程度。 环境质量评价按照一定的评价标准和评价方法对一定区域范围内的环境质量进行说明、评定和预测。 第一章岩石圈环境地球化学（0/0） 第二章土壤环境地球化学（1/9） 土壤覆盖在地球陆地表面和浅水水域底部，具有肥力，能够生长植物的疏松物质表层。 土壤圈覆盖于地球陆地表面和浅水域底部土壤所构成的一种连续体或覆盖层及其相关的生态环境系统。 成土过程地壳表面的岩石风化体及其搬运的沉积体，受其所处环境因素的作用，形成具有一定剖面形态和肥力特征的土壤的历程。 土壤酸度土壤酸性表现的强弱程度，以pH表示。 植物营养植物体从外界环境中吸取其生长发育所需的养分，用以维持其生命活动。 土壤污染进入土壤的污染物积累到一定程度，引起土壤质量下降、性质恶化的现象。 土壤净化污染物在土壤中，通过挥发、扩散、吸附、分解等作用，使土壤污染物浓度逐渐降低，毒性减少的过程。 土壤质量评价单一环境要素的环境现状评价，是根据一定目的和原则，按照一定的方法和标准，对土壤是否污染及污染程度进行调查、评估的工作。

土壤中微量元素动植物体内含量很少、需要量很少的必需元素。 第三章水圈环境地球化学（2/11） 水圈地球表面或接近地球表面各类水体的总称。 水资源世界上一切水体，包括海洋、河流、湖泊、沼泽、冰川、土壤水、地下水及大气中的水分，都是人类宝贵的财富，即水资源。（广义）在一定时期内，能被人类直接或间接开发利用的那一部分动态水体。（狭义） 水矿化度天然水中各种元素的离子、分子与化合物（不包括游离状态的气体）的总量。 水硬度水中钙和镁含量。 化学需氧量（COD）水样在一定条件下，氧化1L水样中还原性物质所消耗的氧化剂的量，以氧的mg/L表示。 高锰酸钾指数法（COD Mn）在一定条件下，以高锰酸钾为氧化剂，氧化水样中的还原性物质，所消耗的量以氧的mg/L来表示。 重铬酸钾指数法（COD Cr）在一定条件下，以重铬酸钾为氧化剂，氧化水样中的还原性物质，所消耗的量以氧的mg/L来表示。 生化需氧量（BOD）在有溶解氧的条件下，好氧微生物在分解水中有机物的生物化学氧化过程中所消耗的溶解氧量。 水体污染进入水体中的污染物含量超过了水体的自净能力，就会导致水体的物理、化学及生物特性的改变和水质的恶化，从而影响水的有效利用，危害人类健康的现象。 水体自净污染物质进入天然水体后，通过一系列物理、化学和生物因素的共同作用，使水中污染物质的浓度降低的现象。 水环境质量评价按照评价目标，选择相应的水质参数、水质标准和评价方法，对水体的质量利用价值及水的处理要求作出评定。 第四章大气圈环境地球化学（1/11） 大气圈包围在地球最外面的圈层，是由气体和气溶胶颗粒物组成的复杂的流体系统。 同温层从对流层顶以上到25km以下气温不变或微有上升的圈层。 逆温层从25km以上到50-55km，温度随高度升高而升高的圈层。 臭氧层地球上空10-50km臭氧比较集中的大气层, 其最高浓度在20-25km处。

土壤重金属污染综述

重庆文理学院环境管理学课程作业之三 综述报告 题目：土壤重金属污染综述 姓名：冯思特 学号：201204159007 班级：环科2班 成绩：

土壤重金属污染综述 摘要:土壤是生物和人类赖以生存和生活的重要环境。随着工业化的发展、城市化进程的深入，我国土壤环境污染不断加剧。土壤环境质量变化较大，土壤环境污染物种类和数量的不断增加，发生的地域和规模在逐渐扩大，危害也进一步深入。而土壤重金属污染是其中重要的组成部分，由于其不能为土壤微生物所分解，且污染具有蓄积性的特点，土壤一旦遭受污染，就难以在短时间内消除，从而对农产品的产量品质和人类的身体健康造成很大的危害【1,2】。 关键词：现状；来源；特性；修复方法 一.我国重金属污染现状 我国土壤重金属污染形势严峻。近年来，我国土壤重金属污染事件频发，不仅对耕地与农产品质量构成严重威胁，还直接损害了民众身体健康，影响社会稳定【3】。国务院批复的《重金属污染综合防治“十二五”规划》、近期印发的《国务院办公厅关于印发近期土壤环境保护和综合治理工作安排的通知》(国办发〔2013 ] 7号)和《国务院关于加快发展节能环保产业的意见》(国发〔2013]30号)中，都明确提出了攻克污染土壤修复技术和加强试点示范的要求。建设土壤重金属污染治理试点示范工程，加强修复技术体系研究和推广应用，防控和修复土壤重金属污染，提高土壤环境质量，保障生态环境与食物安全，已成为国家重大现实需求。 二.重金属污染主要来源 土壤重金属的来源主要有自然来源和人为干扰输入两种途径。在自然情况下，土壤中重金属主要来源于母岩和残落的生物物质，含量比较低，一般不会对土壤一植物系统生态环境造成危害【4】。人为活动是造成土壤遭受重金属污染的重要原因，在金属矿床开发、城市化建设、固体废弃物堆积以及为提高农业生产而施用化肥、农药、污泥和污水灌溉的过程中，都可能导致重金属在土壤中大量积累。 三.土壤重金属的特性 3.1 重金属在土壤中的沉积 重金属能在一定的幅度内发生氧化还原反应，具有可变价态，因重金属的价态不同，其活性和毒性也不同；重金属易在土壤环境中发生水解反应，生成氢氧化物，也可以与土壤中的一些无机酸反应，生成硫化物、碳酸盐、磷酸盐等。这些化合物的溶度积【5】都比较小，使得重金属累积于土壤中，不易迁移，污染危害范围扩大的可能性较小，但却使污染区域内

土壤重金属污染调查问卷

土壤污染调查问卷 调查地点： 调查时间：2011 年月日 性别：男（）；女（）。 1.您的年龄 A.20岁以下 B.21—30 C.31—40 D.41—50 E.50岁以上 2.您的职业（） A.种粮专业户 B.养殖专业户 C.蔬菜种植专业户 D.教师 E.外出打工人士 F.基层干部 G.留守人员H.其他 4.家庭人口数 A.三人及三人以下 B.四人 C.五人 D.六人 E.七人及七人以上 3.您家的主要经济来源是（） A.种田 B.外出打工 C.种植经济作物 D.本地乡镇企业收入 E.养殖 G..其他 5.您家的经济收入在本地处于（） A.很好 B.较好 C.中等 E.较差 F.很差 6.家庭年人均收入 A.1000元以下 B.1000—2000 C.2001—3000 E.3001—4000 F.4001—5000 G.5000以上 7.你觉得当地的土壤污染严重吗? A.非常严重 B.一般 C.污染较轻 D.没有污染 8.你认为土壤污染对人身健康的影响有多大 A.没影响 B.可能有，但感觉不到 C.有，能感觉到，但不严重 D.有，且相当严重（是否已经引起地方性的疾病_________具体是____________） 9.家里拥有（包括承包别人的）土地的亩数________________ 10.近些年的农作物产量如何（与前些年相比较）注明所知作物_________________; A.减产程度很严重 B.有一定的减产现象 C.没有明显的变化 D.有一定的增产 E.产量大大增加 11.您认为，当地政府处理土地污染的有关政策和效果怎么样？ A.没有处理 B.有政策，但没有效果 C.有效果，很小 D.很有效 12.当地的灌溉用水主要来源 A.很少灌溉 B.天然水（雨水、河水等） C.处理后的工厂、生活污水 D.未经处理的工厂、生活污水 E.自来水 13.您对用污水灌溉农田有什么认识？ A.帮助作物生长，提高产量 B.污染土壤和地下水 C.污染农产品 D.危害人体健康 E.破环生态环境F没影响 14.您在使用农药或化肥时，会选择一些污染较小、残留较少的种类吗? A、不会，随意使用，有效就行 B、偶尔会注意 C、如果效果好的话，会选择环保型的 D、很注意，尽量用环保产品 15.有无发生在您身边由土壤污染引起的影响甚至危害人身体健康的事件？您觉得严重吗？ A.有，比较严重 B.有，但不严重 C. 没有