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重庆市煤矸山周边农用地土壤重金属污染评价和定量溯源解析

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环境科学 2022年第12期43卷 5698-5709页

作者：马杰刘萍刘今朝郭春会张秀王玲灵重庆市生态环境监测中心重庆401147 农村生态与土壤监测技术研究中心重庆401147 重庆市国土整治中心重庆400020 西南大学资源环境学院重庆400715

以重庆市南川区某煤矸山周边农用地土壤为研究对象,运用内梅罗指数法、地累积指数法和GIS地统计分析土壤重金属污染水平和分布特征,并采用相关性分析、主成分分析(PCA)和绝对因子得分-多元线性回归分析(APCS-MLR),探析研究区土壤重金属... 详细信息

以重庆市南川区某煤矸山周边农用地土壤为研究对象,运用内梅罗指数法、地累积指数法和GIS地统计分析土壤重金属污染水平和分布特征,并采用相关性分析、主成分分析(PCA)和绝对因子得分-多元线性回归分析(APCS-MLR),探析研究区土壤重金属来源及其贡献率.结果表明,煤矸山周边旱地土壤中8项重金属含量均显著高于水田(P园地(1.04)>水田(0.59),重金属污染程度由大到小表现为:Cd>Cu>Ni>Zn>Hg、As、Cr和Pb.污染累积程度由大到小表现为:Cd>Hg>Cu>Ni>Zn>As>Cr>Pb.污染源解析表明,Cd和Hg存在显著正相关关系(r=0.756,P煤矸山长期堆存等矿业活动影响,贡献率分别为51.6%和52.9%.Cu、Ni和Zn之间存在显著正相关关系(r为0.755~0.955,P<0.01),主要受到施肥等农业活动影响,贡献率分别为72.3%、63.3%和59.2%.As和Pb主要受到土壤母质等自然因素影响,贡献率分别为60.8%和86.9%.Cr主要受到施肥等农业活动和土壤母质等自然因素共同影响,贡献率分别为38.9%和40.9%.应重点加强对Cd的来源管控和污染防治.

关键词：煤矸山土壤重金属农用地 APCS-MLR受体模型来源解析

基于蒙特卡罗模拟的煤矸山周边农用地土壤重金属健康风险评估

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环境科学 2023年第10期44卷 5666-5678页

作者：马杰佘泽蕾王胜蓝邓力刘萍孙静重庆市生态环境监测中心重庆401147 农村生态与土壤监测技术研究中心重庆401147 重庆文理学院重庆402160

以重庆市煤矸山周边农用地土壤为研究对象,运用内梅罗指数、地累积指数和潜在生态风险指数分析土壤重金属污染水平,并采用蒙特卡罗模拟的健康风险模型,探析研究区土壤重金属对人体的健康风险.结果表明,研究区土壤Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu... 详细信息

以重庆市煤矸山周边农用地土壤为研究对象,运用内梅罗指数、地累积指数和潜在生态风险指数分析土壤重金属污染水平,并采用蒙特卡罗模拟的健康风险模型,探析研究区土壤重金属对人体的健康风险.结果表明,研究区土壤Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu、Ni和Zn含量均值超重庆市土壤背景值,地累积指数(Igeo)表现为:Cd>Hg>Cu>As>Ni>Zn>Cr>Pb;内梅罗指数表明土壤以轻污染(1Cu>Ni>Cr>Zn>As>Pb>Hg;潜在生态风险指数表明土壤以中等生态风险(150≤RIHg>As>Cu>Ni>Pb>Cr>Zn.土壤健康风险表明,儿童和成人非致癌健康风险可忽略,但存在可耐受致癌健康风险,综合致癌风险指数(TCR)均值分别为1.04E-5和3.94E-6,主要致癌因子为As和Cd.敏感性分析表明非致癌健康风险土壤颗粒摄入速率(Ringest)敏感性最高,其次是As含量,致癌健康风险土壤颗粒摄入速率As含量敏感性最高,其次是土壤颗粒摄入速率(Ringest).整体上儿童非致癌和致癌健康风险高于成人.

关键词：煤矸山土壤重金属蒙特卡罗健康风险评估

基于APCS-MLR和PMF模型的煤矸山周边耕地土壤重金属污染特征及源解析

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环境科学 2023年第4期44卷 2192-2203页

作者：马杰沈智杰张萍萍刘萍刘今朝孙静王玲灵重庆市生态环境监测中心重庆401147 农村生态与土壤监测技术研究中心重庆401147 西南大学资源环境学院重庆400715 重庆市国土整治中心重庆400020

以重庆市南川区某煤矸山周边耕地土壤为研究对象,运用内梅罗指数法和地累积指数法分析土壤重金属污染水平和分布特征,并采用绝对因子得分-多元线性回归(APCS-MLR)和正定矩阵因子分解(PMF)模型,探析研究区土壤重金属来源及其贡献率.结果... 详细信息

以重庆市南川区某煤矸山周边耕地土壤为研究对象,运用内梅罗指数法和地累积指数法分析土壤重金属污染水平和分布特征,并采用绝对因子得分-多元线性回归(APCS-MLR)和正定矩阵因子分解(PMF)模型,探析研究区土壤重金属来源及其贡献率.结果表明,下游区土壤中8项重金属均值含量均高于上游区,其中Cu、 Ni和Zn含量显著高于上游区(P上游区(0.95),重金属污染程度由大到小表现为:Cd>Cu>Hg、 As、 Pb、 Cr、 Ni和Zn.地累积指数由大到小表现为:Cd>As>Cu=Hg>Ni>Zn=Cr>Pb.源解析表明,研究区土壤中Cu、 Ni和Zn主要受煤矸山堆存影响,APCS-MLR模型的贡献率分别为49.8%、 94.5%和73.2%,PMF模型的贡献率分别为62.8%、 62.2%和63.1%;Cd、 Hg和As主要受农业和交通混合源影响,APCS-MLR模型的贡献率分别为49.8%、 94.5%和73.2%,PMF模型的贡献率分别为62.8%、 62.2%和63.1%;Pb和Cr主要受土壤母质等自然因素影响,APCS-MLR模型的贡献率分别为66.4%和94.7%,PMF模型的贡献率分别为42.7%和47.7%.APCS-MLR和PMF模型源解析结果基本一致.

关键词：煤矸山土壤重金属耕地绝对因子得分-多元线性回归(APCS-MLR) 正定矩阵因子分解(PMF)

重庆市煤矸山周边农产品镉健康风险评价及土壤环境基准值推导

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环境科学 2023年第9期44卷 5264-5274页

作者：马杰佘泽蕾王胜蓝邓力孙静刘萍徐敏重庆市生态环境监测中心重庆401147 农村生态与土壤监测技术研究中心重庆401147 重庆文理学院重庆402160

以重庆市煤矸山周边农用地土壤和农产品(玉米和水稻)为研究对象,测定土壤和农产品(玉米和水稻)中Cd含量,评估摄入农产品(玉米和水稻)对人体的潜在健康风险,并基于物种敏感性分布法(SSD)推导土壤环境基准值.结果表明,重庆煤矸山周边旱地... 详细信息

以重庆市煤矸山周边农用地土壤和农产品(玉米和水稻)为研究对象,测定土壤和农产品(玉米和水稻)中Cd含量,评估摄入农产品(玉米和水稻)对人体的潜在健康风险,并基于物种敏感性分布法(SSD)推导土壤环境基准值.结果表明,重庆煤矸山周边旱地土壤Cd含量超风险筛选值的点位占55.8%,水田土壤Cd含量超风险筛选值的点位占31.6%,土壤Cd以较高生态危害和高生态危害为主,分别占47.4%和36.8%.玉米Cd含量超标点位占4.4%,水稻Cd含量均未超标.健康风险评价表明因食用玉米和水稻摄入Cd的非致癌健康风险可忽略,食用玉米摄入Cd存在可耐受致癌健康风险,食用水稻摄入Cd存在不可耐受致癌健康风险,且玉米和水稻Cd含量敏感度最高.SSD推导出煤矸山周边旱地土壤在pH≤5.5、 5.57.5时Cd的环境基准值分别为0.491、 0.382、 0.376和0.588 mg·kg^(-1),水田土壤Cd的环境基准值为0.807 mg·kg^(-1).水田土壤和旱地土壤pH≤7.5时,现行土壤标准(GB 15618-2018)相对偏严;旱地土壤pH>7.5时,现行土壤标准(GB 15618-2018)相对偏宽松.应加强煤矸山周边土壤Cd污染防治和农产品安全利用研究,并对土壤Cd环境基准值进行适当调整.

关键词：煤矸山土壤镉(Cd) 物种敏感性分布(SSD) 玉米水稻

不同复垦年限煤矸山土壤微生物群落和酶活性及其影响因子

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生态学杂志 2018年第4期37卷 1120-1126页

作者：于亚军王继萍山西师范大学地理科学学院山西临汾041004

土壤微生物和酶能对土壤生态机制变化和环境胁迫做出反应,对土壤生态功能恢复具有指示意义。为揭示土壤微生物群落及酶活性对煤矸山复垦土壤质量变化的指示作用,以山西省霍州市曹村矿区煤矸山复垦地为研究对象,采集了复垦年限为3、5和7 ... 详细信息

土壤微生物和酶能对土壤生态机制变化和环境胁迫做出反应,对土壤生态功能恢复具有指示意义。为揭示土壤微生物群落及酶活性对煤矸山复垦土壤质量变化的指示作用,以山西省霍州市曹村矿区煤矸山复垦地为研究对象,采集了复垦年限为3、5和7 a果园的0~10和10~20 cm土层土壤,利用磷脂脂肪酸法(PLFA)分析了土壤微生物群落和脲酶(URE)、过氧化氢酶(CAT)、脱氢酶(DH)和碱性磷酸酶(ALP)活性的变化情况,并运用通径分析法分析了土壤理化性质对微生物群落和酶活性的影响。结果表明:(1)3种复垦年限果园土壤有机质、碱解氮和有效磷均随复垦年限的增加而增加,但含水量与黏粒含量仅在复垦7 a果园中增加,与当地原地貌普通果园(CK)相比,3种复垦果园土壤性质均明显较差。(2)3种复垦果园不同群落微生物PLFAs浓度和酶活性随复垦年限的增加均有不同程度的增加,其中细菌、真菌、ALP和URE活性在0~10和10~20 cm土层均表现为随复垦年限的增加而增加的趋势;革兰氏阴性菌(G-)和DH活性在0~10 cm土层、放线菌和CAT活性在10~20 cm土层有显著增加。3种复垦果园土壤不同群落微生物PLFAs浓度和酶活性均低于CK样地。(3)土壤微生物细菌、真菌、放线菌、革兰氏阳性菌(G+)群落PLFAs浓度和CAT、ALP、URE和DH活性对土壤性质变化具有指示作用,可作为煤矸山复垦土壤质量变化的微生物学指标。

关键词：植被恢复微生物群落结构酶活性土壤质量煤矸山

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煤矸山周围土壤和乡土植物的重金属含量研究

安徽农业大学学报 2016年第2期43卷 276-281页

作者：杨永红朱秀红茹广欣李翰书候婷河南农业大学林学院郑州450002

通过对焦作市大马矿煤矸山进行野外调查采样,检测其周围土壤中重金属(Cu、Zn、Pb、Cr)含量并分析周围自然生长的乡土植物对重金属(Cu、Zn)吸收累积的特性。结果表明,矿区周围土壤主要受Zn污染和Cu污染。花椒和芦苇具有较强的Cu吸收能力... 详细信息

通过对焦作市大马矿煤矸山进行野外调查采样,检测其周围土壤中重金属(Cu、Zn、Pb、Cr)含量并分析周围自然生长的乡土植物对重金属(Cu、Zn)吸收累积的特性。结果表明,矿区周围土壤主要受Zn污染和Cu污染。花椒和芦苇具有较强的Cu吸收能力并且芦苇地下部分Cu富集系数大于1,苦荬菜和酸模的Cu转运系数大于1。而17种乡土植物的Zn富集系数均未超出1,仅有刺儿菜的Zn转运系数大于1。

关键词：煤矸山重金属富集系数转运系数

不同复垦模式煤矸山土壤微生物、酶活性及其影响因素

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干旱区资源与环境 2018年第6期32卷 160-164页

作者：于亚军庞碧琳山西师范大学地理科学学院临汾041000

土壤微生物和酶可及时反映土壤质量状况变化,因此研究其变化特征对查明煤矸山复垦土壤质量变化具有重要意义。以曹村矿复垦煤矸山为研究对象,分析了乔木(FL)、灌木(SL)和草本(GL)3种复垦模式0~10cm和10~20cm土层土壤微生物和酶活性差异... 详细信息

土壤微生物和酶可及时反映土壤质量状况变化,因此研究其变化特征对查明煤矸山复垦土壤质量变化具有重要意义。以曹村矿复垦煤矸山为研究对象,分析了乔木(FL)、灌木(SL)和草本(GL)3种复垦模式0~10cm和10~20cm土层土壤微生物和酶活性差异及其与土壤理化性质的关系。结果表明:(1)3种复垦地土壤理化性质、微生物和不同群落PLFA浓度在0~10cm土层表现为SL>FL和GL,在10~20cm土层表现为FL>SL和GL。土壤酶活性在0~10cm表现为SL>FL和GL,在10~20cm无明显差异。(2)土壤有机质和含水量不同是造成3种复垦模式土壤微生物和酶活性差异的主要原因。(3)从3种复垦模式土壤理化性质以及土壤微生物和酶活性的差异看,乔木模式和灌木模式对提高复垦煤矸山土壤质量的效应优于草本模式。

关键词：复垦模式土壤微生物酶活性煤矸山

煤矸山复垦重构土壤剖面养分含量和重金属污染状况分析

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西南农业学报 2017年第4期30卷 842-846页

作者：任珊珊于亚军山西师范大学地理科学学院山西临汾041004

【目的】土壤养分状况不佳和重金属污染是煤矸山重构土壤植被恢复的两个重要限制因子。因此,分析煤矸山复垦地重构土壤剖面养分及重金属污染状况有助于查明煤矸山植被恢复的关键限制因子,为煤矸山植被复垦提供理论指导。【方法】研究以... 详细信息

【目的】土壤养分状况不佳和重金属污染是煤矸山重构土壤植被恢复的两个重要限制因子。因此,分析煤矸山复垦地重构土壤剖面养分及重金属污染状况有助于查明煤矸山植被恢复的关键限制因子,为煤矸山植被复垦提供理论指导。【方法】研究以山西省霍州曹村煤矿复垦果园(OP)和复垦农田(FL)为对象,通过与当地普通果园(OP-CK)和普通农田(FL-CK)对比,分析了2种复垦地土壤养分和重金属(Cu、Pb、Cr和Zn)含量在1m土层剖面中的变化情况。【结果】(1)与当地的普通果园和普通农田相比,复垦果园和复垦农田1m土层中土壤养分含量较差,特别是有机质表现明显,从养分状况的剖面差异来看,复垦农田养分状况总体优于复垦果园,两种复垦样地中有机质在表层(0~20 cm)、中层(20~60 cm)和深层(60~100 cm)均偏低,复垦果园表层速效养分偏低,中层除速效钾外,其余养分均较差,深层全量养分含量偏低,复垦农田全氮含量在表层、中层和深层均较差,而碱解氮在深层较差。(2)从2种复垦地土壤重金属含量与当地普通样地的差异来看,复垦果园土壤中Cu和复垦农田土壤中Cu、Zn含量在1m土层中均不同程度的超过普通样地,Pb和Cr含量在某些土层也超过普通样地;(3)从单项污染指数评价结果来看,复垦果园和复垦农田中Cu和Pb分别达到中度污染和轻度污染,复垦农田中Cr也达到了轻度污染。从综合污染指数评价结果来看,复垦果园达到了中度污染,复垦农田达到了轻度污染。【结论】复垦样地的养分含量与普通样地相比较差,尤其是土壤有机质,复垦农田有机质及速效养分状况优于复垦果园,复垦果园中Cu和Pb、复垦农田中Cu、Pb和Cr均出现了不同程度的累积状况,尤其是2种复垦样地中的Cu已达到了中度污染。

关键词：煤矸山重构土壤养分剖面差异重金属污染

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煤矸山复垦土壤重金属污染的生态风险评价

西南农业学报 2017年第10期30卷 2367-2370页

作者：于亚军贺泽好山西师范大学地理科学学院山西临汾041004

【目的】土壤重金属污染是煤矸山复垦地植被恢复的重要障碍因素。因此,查明煤矸山复垦土壤重金属污染程度对指导煤矸山植被复垦具有重要作用。【方法】以山西省长治王庄煤矸山复垦6年的林地(SL)和草地(GL)为研究对象,分析了2种植被类型... 详细信息

【目的】土壤重金属污染是煤矸山复垦地植被恢复的重要障碍因素。因此,查明煤矸山复垦土壤重金属污染程度对指导煤矸山植被复垦具有重要作用。【方法】以山西省长治王庄煤矸山复垦6年的林地(SL)和草地(GL)为研究对象,分析了2种植被类型煤矸山土壤重金属Hg、As、Pb、Cd和Ni污染的生态风险。【结果】(1)从2种复垦地重金属含量的差异来看,在20~40 cm土层,复垦林地(SL)和复垦草地(GL)Pb、Hg、As和Ni不同程度偏高,其中Pb最明显,但在0~20 cm土层,2种复垦地土壤重金属含量低于CK样地。(2)从土壤重金属潜在生态风险单个污染要素看,复垦煤矸山土壤中Hg和Cd是主要的污染元素,其中Hg属于极强的生态危害,Cd属于中等生态危害;在0~20 cm土层,GL样地和SL样地污染状况差异较小,但在20~40 cm土层污染程度差异较大;从土壤重金属潜在生态风险综合指数来看,0~20 cm土层危害程度表现为GL>SL;20~40 cm土层为SL>GL。【结论】可见,2种复垦样地20~40 cm土层重金属含量高于普通灌草林地,并且Hg和Cd是复垦样地中主要的污染元素;2种复垦样地重金属综合污染程度在0~20 cm土层表现为复垦草地高于复垦林地,但在20~40 cm土层正好相反。

关键词：煤矸山重构土壤重金属污染植被恢复土地利用类型