重金属和氟的土壤环境质量评价及健康基准的研究

论文摘要

本研究以地统计学和GIS为研究手段,选择蔬菜地和矿区土壤重金属,杭嘉湖平原土壤中氟为研究对象,尝试对土壤的环境质量进行定量化评价,利用不同的评价方法和标准来评价土壤重金属的环境质量状况,系统探讨了健康风险评价方法及标准在不同土地利用方式下土壤重金属环境质量评价中的应用,并对土壤中氟的评价方法和健康标准进行探讨,推测其含量的健康极限值。主要研究结果如下: 1.蔬菜地土壤重金属健康风险基准的研究表明:土壤中Cd、Zn、Cu、Pb、Cr、Hg和As这7种重金属元素对各种蔬菜影响作用各有不同,存在着很大的差异,蔬菜吸收的难易程度为Cr<Pb<As<Hg<Zn<Cu<Cd;不同蔬菜种类对土壤中重金属元素的吸收富集能力各有不同,存在着很大的差异;同一种类的蔬菜不同的品种对土壤中重金属元素的吸收富集能力各有不同,存在着很大的差异;对我国各地区蔬菜地土壤中重金属的污染指标值进行了统一的限定,Cd、Zn、Cu、Hg、Pb、As、Cr环境容量临界值含量分别限定为0.3、200、30、0.5、20、15、15mg kg-1。 2.杭州市郊蔬菜基地土壤和蔬菜Pb、Zn、Cu的环境质量评价研究表明:杭州蔬菜基地土壤中Pb、Zn、Cu的含量超过杭州自然背景值,除Pb外,Zn和Cu的含量基本符合蔬菜地土壤重金属的含量容许值的要求,而未超过以国家土壤环境质量标准二级标准（GB15618-1995）;由于城市功能分区定位的不同,拱墅区土壤中Pb、Zn、Cu的含量大于其它3区;江干区蔬菜基地土壤—蔬菜中重金属含量的空间变异很大;小白菜/小青菜中Zn和Cu的含量未超标,Pb超标;2种蔬菜的富集系数均是Zn>Pb>Cu,小青菜Pb、Zn、Cu的富集系数和含量均大于小白菜,更易受到土壤中重金属的影响;通过小青菜对江干区土壤Pb、Zn、Cu含量的健康风险得出,江干区土壤中Zn、Cu的环境质量适合于蔬菜的生产,而Pb的环境含量不适合于叶菜类的蔬菜生长,推算出土壤中Zn、Pb、Cu的环境含量适合人体健康的临界值分别为1384mg kg-1、25.3mg kg-1、411mg kg-1。 3.铅锌矿污染土壤中重金属的形态研究表明:在山腰处矿渣附近9个随机土壤采样点中Pb、Zn、Cd、Cu的含量都很高,尤其是Pb、Cd的含量,分别超过土壤重金属环境质量限定值的50和22倍以上;在风化成土过程中,矿渣中重金属含

论文目录

• 摘要
• 第一章 文献综述
• 1 引言
• 2 土壤环境质量和健康质量评价的必要性
• 3 土壤环境质量评价
• 3.1 土壤环境质量评价方法
• 3.2 土壤环境质量评价结果的展示
• 3.3 土壤环境质量评价的发展
• 4 重金属污染与土壤环境质量
• 4.1 重金属污染及其对土壤环境质量的影响
• 4.2 城市化进程与土壤重金属污染
• 4.2.1 城市交通与土壤重金属积累
• 4.2.2 城市垃圾与土壤重金属积累
• 4.2.3 城市化与土壤重金属积累的时空变化
• 4.3 工农业生产与土壤重金属污染
• 4.3.1 工业发展与土壤重金属积累
• 4.3.2 污灌与土壤重金属积累
• 4.3.3 肥料、农药施用与土壤重金属积累
• 4.4 土壤重金属污染评价
• 4.4.1 国外土壤重金属污染评价研究动态
• 4.4.2 我国土壤重金属污染评价研究动态
• 4.5 基于风险的土壤重金属环境质量评价
• 4.6 土壤重金属污染的防治措施
• 5 氟污染与土壤环境质量
• 5.1 氟在土壤健康质量研究中的必要性
• 5.2 氟的地球化学行为与生物有效性及其影响因素
• 5.2.1 土壤母质
• 5.2.2 土壤pH
• 5.2.3 土壤有机质
• 5.2.4 土壤质地
• 5.2.5 地形、气候及雨水淋溶
• 5.2.6 人为活动
• 5.2.7 我国土壤地球化学分区和土壤氟的分异
• 5.3 氟的污染途径及健康标准的研究
• 5.4 我国地氟病的地理分布
• 5.5 地氟病的防治措施
• 6 土壤特性的空间变异的研究
• 6.1 地统计学
• 6.2 地理信息系统（GIS）
• 6.3 地统计学与 GIS的结合用于土壤空间变异性分析
• 第二章 研究目的、意义、内容及思路
• 1 研究目的及意义
• 2 研究内容
• 3 技术路线
• 第三章 蔬菜地土壤重金属的环境质量评价研究
• 第一节 蔬菜地土壤重金属健康风险基准的研究
• 1 重金属污染评价的基本情况
• 1.1 土壤中重金属污染的评价
• 1.2 蔬菜重金属污染评价
• 2 材料与方法
• 3 结果与讨论
• 3.1 不同种类的蔬菜重金属含量的研究
• 3.2 不同品种的蔬菜重金属含量的研究
• 3.3 蔬菜地土壤重金属的健康风险基准（容许含量值）
• 4 结论
• 第二节 杭州市郊蔬菜基地土壤和蔬菜 Pb、Zn、Cu的环境质量评价研究
• 1 材料与方法
• 1.1 研究区概况
• 1.2 土壤样品的采集及制备
• 1.2 蔬菜样品的采集及制备
• 1.3 分析方法
• 1.4 GIS平台与数据处理
• 2 评价方法及标准
• 3 结果与讨论
• 3.1 四区土壤中重金属含量的环境质量评价
• 3.1.1 对采样点进行单因子指数法评价
• 3.1.2 内梅罗综合污染指数法评价
• 3.1.3 讨论
• 3.2 江干区土壤-蔬菜的空间分布特征及评价
• 3.2.1 土壤重金属的统计特征值
• 3.2.2 土壤重金属的结构分析
• 3.2.3 蔬菜中重金属统计分析及污染评价
• 3.2.4 成因分析
• 3.2.5 讨论
• 3.3 土壤-蔬菜中重金属含量的健康风险评价
• 4 结论
• 第四章 矿区土壤重金属的环境质量评价研究
• 第一节 铅锌矿污染土壤中重金属的形态研究
• 1 材料与方法
• 1.1 土壤样品的采集及制备
• 1.2 测定项目和方法
• 2 结果与讨论
• 2.1 基本理化性质
• 2.2 安全风险评价
• 2.3 重金属在污染土壤中的形态分布
• 3 结论
• 第二节 铅锌矿污染土壤与蔬菜重金属的安全性风险评价
• 1 材料与方法
• 1.1 样品的采集
• 1.2 样品的保存与制备
• 1.3 样品的分析
• 1.4 测定项目及方法
• 2 结果与分析
• 2.1 上虞铅锌矿污染土壤与蔬菜体内重金属含量分析
• 2.1.1 不同蔬菜体内重金属分析研究
• 2.1.2 离该铅锌矿不同距离土壤和四月青重余属分析研究
• 2.2 土壤与蔬菜重金属污染的安全风险评价
• 2.3 蔬菜重金属的富集系数
• 3 结果讨论
• 第三节 东关镇土壤及蔬菜重金属的环境质量评价研究
• 1 材料与方法
• 1.1 研究区的概况
• 1.2 土壤样品的采集及分析
• 1.3 GIS平台与数据处理
• 2 结果与分析
• 2.1 土壤重金属的统计特征值
• 2.2 土壤重金属的结构分析
• 2.3 蔬菜重金属统计分析及污染评价
• 2.4 土壤-蔬菜重金属的空间分布特征
• 2.5 成因分析
• 2.5.1 土壤中重金属及其影响因素的相关分析
• 2.5.2 蔬菜中重金属及其影响因素的相关分析
• 3 结论
• 第四节 基于土壤 Pb、Zn、Cd、Cu临界值的健康风险评价
• 1 材料与方法
• 1.1 土壤样品的采集
• 1.2 测定项目及方法
• 2 数据分析
• 2.1 健康风险评价模型
• 2.2 健康风险评价模型参数的选择
• 3 结果与讨论
• 4 结论
• 第五章 土壤氟的环境健康质量评价研究
• 第一节 我国地氟病区氟的土壤环境质量指标研究
• 1 材料与方法
• 2 结果与讨论
• 2.1 在酸性条件下以土壤的全氟含量来判断
• 2.2 在碱性条件下以土壤的水溶态氟含量来判断
• 3 结论
• 第二节 杭嘉湖平原土壤中氟的环境质量空间变异及评价
• 1 材料与方法
• 1.1 研究区概况
• 1.2 土壤样品的采集及分析
• 1.3 GIS平台与数据处理
• 2 结果与讨论
• 2.1 土壤基本理化性质的统计分析
• 2.2 土壤氟的空间变异特征分析
• 2.2.1 土壤氟的统计特征值
• 2.2.2 土壤氟的空间变异结构分析
• 2.2.3 土壤氟的空间分布特征
• 2.3 土壤氟含量的质量评价
• 2.3.1 土壤中氟含量的质量评价
• 2.3.2 成因分析
• 3 结论
• 第六章 研究结论、创新点及展望
• 1 主要结论
• 2 主要创新点
• 3 展望
• ABSTRACT
• 参考文献
• 攻读博士学位期间完成的论文