土地利用、覆被变化（LUCC）与环境变化关系研究进展

土地利用、覆被变化（LUCC）作为环境变化的主要原因之一,已成为全球变化研究的前沿和热点问题。文章总结了国内外 LUCC 与环境变化关系的主要研究成果和方法,继而从气候、碳循环、土壤环境、水环境以及生态环境对土地利用方式的限制等方面概括了 LUCC 与环境变化之间的关系。LUCC 通过改变大气成分和下垫面性质对气候造成影响;影响着陆地生态系统的碳循环;改变土壤的理化性质,带来土壤污染、土壤养分迁移等土壤质量问题;并且引起水体的非点源污染,影响区域的产水量和水循环。同时,环境变化对LUCC具有限制作用。不仅通过特定的气候环境直接限制土地的利用方式;还间接通过借助人类生态环境意识的改变,实现对区域土地利用强度与方式的约束。LUCC既是全球环境变化的原因,也是全球环境变化的结果。LUCC 与生态环境之间存在着复杂的、非线性的动态反馈关系。进一步探讨了当前 LUCC 与环境变化关系的主要研究方向和相关研究方法,针对目前存在的缺乏统一的指标体系,研究区域、时空尺度单一,以单要素静态研究为主,实验研究相对薄弱以及动态模拟不够等问题,提出加强跨学科综合交叉研究、注重多尺度探讨LUCC的环境效应、构建一个 LUCC 环境效应研究的统一指标体系及加强“3S”技术与模拟模型的融合等建议。为寻求更科学更合理的土地利用方式提供了基础信息。     

吉林西部土地利用/覆被时空变化驱动力分析

针对吉林两部土地利用/覆被情况,基于TM影像,借助人机交互解译方法,结合1:10万地形图获得1986年、1996年、2000年和2004年的4期土地利用/覆被变化(LUCC)矢量数据.利用土地利用动态度模型、土地利用转移矩阵.全面揭示研究区15年的LUCC时空变化特征,结果表明.盐碱地扩张,湿地、水域萎缩和草地退化已经成为吉林西部生态环境恶化的突出表现.结合研究区的实际情况选取总人口数、农业人口数、粮食总产置等12个指标作为LUCC:变化的丰十会经济驱动因子,借助多元线性回归模型,建立主要土地利用类型的驱动力模型.结果表明吉林西部土地利用变化的最主要社会经济因子是农业人口数、农民人均纯收入、农业生产技术(农业机械总动力、化肥施用量)和农村用电量,同时提出相应的生态环境保护和社会经济措施.     

土壤重金属污染的植物修复中转基因技术的应用

重金属污染的植物修复技术以其费用低廉、不污染环境等优点一度成为环境科学界研究的热点。为了克服植物修复技术中超积累植物生长缓慢和地上部生物量小等带来的限制，近年来研究者通过大量试验研究发展，外源基因在植物体内的高效表达可以提高植物吸收、运输、降解污染物的能力和修复的效率。本文首先对目前国内外重金属污染土壤植物修复的研究动态进行综述，重点论述了PCs、MTs、MerA、MerB、ArsC、γ-ECS等转基因在土壤重金属污染植物修复中的应用，最后指出在充分考虑到转基因植物给生态环境带来潜在威胁的前提下，转基因技术的研究与开发不仅可以促进多学科的交叉研究和丰富环境科学的研究领域，更重要的是在很大程度上有效地克服了目前土壤重金属污染植物修复中存在并急需解决的棘手问题，为土壤重金属污染的植物修复提供了更加广阔的应用和发展前景。     

基于地理探测器的土壤重金属影响因子分析及其污染风险评价

地理探测器能快速定量化揭示驱动重金属含量影响因素的强度,这对于重金属空间预测模型构建变量的确定和土壤污染修复措施的精准实施具有重要意义。利用地理探测器模型,对5种土壤重金属元素Cu、Zn、Pb、Cr、Ni的空间分布和11种环境因子的交互作用进行定量评估,通过单因子指数法进行重庆市土壤重金属污染风险评价。结果表明:研究区内土壤Cu、Zn、Cr和Pb的平均含量是重庆市土壤背景值的1.3—1.4倍,Ni含量低于背景值;其中Cu、Pb达到重度污染水平,其余3种重金属为中度或轻度污染水平。5种重金属元素中Cu和Pb为高度变异(变异系数为0.57、0.4),Zn、Cr和Ni为中等变异(变异系数为0.22—0.29),且各重金属元素之间呈显著正相关性,表明研究区重金属富集受人为干扰影响较大,且污染具有复合性或同源性。地理探测器的因子探测发现高程、坡度和土壤类型对5种土壤重金属含量的解释力最显著,说明地势和土壤类型是土壤重金属含量分布差异的最主要影响因素。交互作用探测发现,高程与其他因子交互作用是重金属空间分异的主导因素,气候条件和土壤类型也是重要影响因子。土壤重金属空间分布是多种因素共同作用的结果,而高程、坡度和土壤类型具有较强的解释力,这些因子可作为土壤重金属含量空间预测模型的辅助变量,也可促进重金属污染治理措施的靶向实施。     

土壤铬（VI）污染及微生物修复研究进展（Progress on Microbial Remediation of Chromium-Contaminated Soil）

在总结国内外相关研究基础上,介绍了土壤环境中铬(Cr)的污染来源、现状及其对生物的危害,阐述了Cr在土壤中的存在形态和转化机理,并重点综述了土壤重金属Cr(VI)污染的微生物修复机理:土壤中的Cr(VI)可以在微生物还原作用、生物吸附、富集等作用下降低其生物可利用性和毒性,从而达到Cr污染土壤修复的目的.此外,针对微生物修复过程中存在的问题,提出了提高微生物修复Cr污染土壤效果的措施,并对土壤Cr污染微生物修复的发展趋势进行了展望.     

不同环境下土壤作物系统中重金属元素迁移分配特点

不同环境中重金属的积累特点及其向食物的迁移可能导致对人类健康的不同影响。文章对苏南某市典型乡镇工业环境中的农田表层土壤重金属污染积累进行了分析,并参照国家土壤环境质量二级标准进行重金属污染的单因子和综合因子评价。结果表明,工业环境中农田土壤表层重金属元素的富集系数和重金属DTPA有效态含量显著高于非工业环境,说明工业化发展是土壤重金属积累的主要因素,同时土壤的基本理化性质对土壤重金属的富集有一定的影响。不同种类农产品对重金属的富集能力表现为叶菜类>籽实类>根菜类>水稻籽粒,重金属元素中Cd、Zn、Cu较易在农产品中积累。应该注意工业发展对农田土壤的重金属污染以及对人类食物安全的可能影响。     

重金属污染土壤植物修复研究进展

土壤重金属污染是当今世界面临的主要环境问题之一.植物修复定义为利用绿色植物去除环境中的污染物或使其无害化的生物技术.与传统环境修复技术相比,植物修复技术具有治理成本的低廉性,环境美学的兼容性,治理过程的原位性.本文主要对超富集植物的概念和特征、土壤重金属污染植物修复的方法和原理以及土壤重金属植物修复技术的强化措施进行了综述,并对植物修复的近期研究工作进行了展望.     

牧草在重金属污染土壤治理中的修复和综合利用潜力

牧草易栽培,生物量大,产量高,在重金属污染土壤治理中具有良好的应用前景,既可作为农业生产的低积累饲用牧草,也可为重金属污染土壤修复提供高积累植物,是生物质能源植物和污染土壤修复的重要植物。综述了牧草在重金属污染土壤治理中的优势、积累特征、响应机制及主要牧草在重金属污染土壤治理中的应用和效益评估。分析了我国已发现的具有重金属污染土壤修复潜力的禾本科和豆科优良牧草类植物,对牧草吸收积累重金属的品种差异、单一/复合金属胁迫下牧草的响应及其机制等研究现状进行阐述,以期为利用牧草进行重金属污染土壤的治理和综合利用提供理论基础和实践参考。     

重金属污染对土壤微生物生态功能的影响（Effects of Heavy Metal Pollutions on the Ecological Functions of Soil Microbes：A Review）

数量庞大、种类繁多的土壤微生物作为地球化学的物质循环与能量转换的主要参与者,其自身及所参与的生化过程都会受到重金属污染的严重影响. 通过研究土壤重金属污染的微生物生态效应,可以建立重金属污染土壤的微生物评价指标体系,而评价体系的建立有利于土壤环境质量的监测与风险评价. 论文就重金属污染对土壤微生物生物量及其多样性,对有机质降解、N传输、酶活性等微生物过程影响的研究现状进行了较全面系统的评述. 在此基础上,提出了该类研究中存在的问题,包括研究区域南多北少的问题以及研究中难以排除其他环境因子干扰等问题. 针对这些问题,论文指出以后应进一步加强分子手段的多方位应用并建立综合可行的被污染土壤的微生物评价体系.     

壳聚糖对污染土壤中吸附态Pb（Ⅱ）的解吸作用

土壤中重金属的吸附-解吸直接影响重金属在土壤及其生态环境中的形态转化、迁移和归趋.利用螯合剂促进普通植物富集吸收土壤中重金属是一种新的土壤组合修复技术, 向污染土壤中施用螯合剂可增加土壤溶液金属的浓度和活度,有利于金属到根部而被植物吸收.通过吸附等温实验研究了壳聚糖对污染土壤中铅的解吸作用.将壳聚糖提取液加入含Pb土壤中结果表明,壳聚糖螯合剂能提高土壤中吸附态铅的解吸效率,增加解吸溶液中Pb2 的浓度.壳聚糖对污染土壤中铅的解吸作用随着壳聚糖加入量的增大而增大,用浓度为0.4 g·L-1的90%脱乙酰度壳聚糖做提取液,提取液pH＝3,提取平衡时间10 h达到最高提取率32.4%,该吸附过程遵从Langmuir等温吸附方程; 土柱淋溶实验表明壳聚糖对污染土壤中Pb2 的提取率为27.4%.研究结果为铅在环境中的迁移转化和治理技术等方面的实际应用提供有价值的参考.     

Identifying factors that influence soil heavy metals by using categorical regression analysis: A case study in Beijing,China

A method was proposed to identify the main influence factors of soil heavy metals. The influence degree of different environmental factors was ranked. Parent material, soil type, land use and industrial activity were main factors. Interactions between some factors obviously affected soil heavy metal distribution. Identifying the factors that influence the heavy metal contents of soil could reveal the sources of soil heavy metal pollution. In this study, a categorical regression was used to identify the factors that influence soil heavy metals. First, environmental factors were associated with soil heavy metal data, and then, the degree of influence of different factors on the soil heavy metal contents in Beijing was analyzed using a categorical regression. The results showed that the soil parent material, soil type, land use type, and industrial activity were the main influencing factors, which suggested that these four factors were important sources of soil heavy metals in Beijing. In addition, population density had a certain influence on the soil Pb and Zn contents. The distribution of soil As, Cd, Pb, and Zn was markedly influenced by interactions, such as traffic activity and land use type, industrial activity and population density. The spatial distribution of soil heavy metal hotspots corresponded well with the influencing factors, such as industrial activity, population density, and soil parent material. In this study, the main factors affecting soil heavy metals were identified, and the degree of their influence was ranked. A categorical regression represents a suitable method for identifying the factors that influence soil heavy metal contents and could be used to study the genetic process of regional soil heavy metal pollution.     

大冶矿区土壤重金属积累对土壤酶活性的影响

大冶矿区位于湖北省的东南部,是我国的青铜之乡,长期的采矿和冶炼活动已使该矿区土地生产力和农产品品质严重下降。为了探明相关重金属的污染状况,应用野外调查与采样分析相结合的方法,研究了大冶矿区土壤酶活性和土壤中重金属的累积特性。结果表明:矿区土壤Cu、Pb、Zn、Cd、As全量的平均值分别是该区土壤背景值的35.1倍、16.0倍、3.0倍、29.8倍、1.1倍。不同样点土壤酶活性存在一定程度的差异。土壤重金属胁迫对土壤酶活性主要表现为抑制作用,其中对土壤重金属响应较敏感的酶为脲酶和过氧化氢酶,这两种酶与重金属Cu、Pb、Zn、Cd、As的全量分别呈显著或极显著的负相关。这些研究结果对于大冶矿区土壤环境质量评价及生态修复有一定的指导意义。     

深圳市农林土壤重金属累积现状及风险评价研究（Heavy Metal Accumulation Characters and Risk Assessment in the Soil of Agriculture and Forest of Shenzhen Area）

为探讨深圳市农林土壤重金属的污染现状,系统采集了深圳市菜地、果园、林地和荒地4种土地利用的52个土壤样品,测定了Cu、Pb、Cd、Zn、Cr、Ni6种重金属的全量,对深圳市农林土壤重金属20余年来的累积状况进行了分析并进行了初步的风险评价.结果发现,深圳农林土壤均存在不同程度的重金属累积,总体而言,Cu、Pb、Zn、Cr和Ni的累积较轻,Zn的最大含量尚未超过其80年代末背景值的最大值;Cd的累积最为严重,其最大含量已为背景最大值的16倍.以GB15618-1995为标准,对深圳农林土壤的重金属风险进行评价后发现,Cu的污染最轻,仅20%的菜地土壤超过国家一级标准,Pb50%超过国家一级标准,但尚未超过二级标准;Zn、Cr和Ni均有一定比例的样点超过二级标准,最少4%,最高50%,但未有超过三级标准的样点;Cd的风险最大,不仅有大量超过一、二级标准的样点,而且超过三级标准的样点也占有一定的比例(菜地、果园、林地和荒地土壤中Cd含量超过三级标准的比例分别为10%、23%、29%和50%).深圳农林土壤中的Cd污染应该引起相关部门的重视.     

Chemometric evaluation of heavy metal pollutions in Patna region of the Ganges alluvial plain,India: implication for source apportionment and health risk assessment

While metal pollution and distribution in soil are well documented for many countries, the situation is more serious in developing countries because of the rapid increase in industrialization and urbanization during last decades. Although it is well documented in developed countries, data about substantial metal pollution in Indian soil, especially in eastern Ganges alluvial plain (GAP), are limited. In this study, eight different blocks of Patna district located in eastern GAP were selected to investigate the contamination, accumulation, and sources of metals in surface soil considering different land use types. Additionally, human health risk assessment was estimated to mark the potential carcinogenic and non-carcinogenic effect of metals in soil. The concentration of all metals (except Pb) in soil was below the Indian standard limit of the potential toxic element for agricultural soil. Pb was the most abundant in soil, followed by Zn and Cu, and accounted for 52, 33 and 8% of the total metal. In terms of land use types, roadside soil detected higher concentrations of all metals, followed by park/grassland soil. Principal component analysis results indicated traffic pollution and industrial emissions are the major sources of heavy metals in soil. This was further confirmed by strong inter-correlation of heavy metals (Cd, Cr, Ni, Cu and Pb). Human health risk assessment results indicated ingestion via soil as the primary pathway of heavy metal exposure to both adults and children population. The estimated hazard index was highest for Pb, suggesting significant non-carcinogenic effect to both adults and children population. The children were more prone to the non-carcinogenic effect of Pb than adults. However, relatively low cancer risk value estimated for all metals suggested non-significant carcinogenic risk in the soil.     

污泥土地利用对土壤中重金属形态的影响

土地利用是资源化利用城市污水厂污泥的有效途径，随污泥中的营养成分一起进入土壤中的还有其中的重金属元素，它们有可能成为一种环境安全的隐患。本实验所用的土壤为污泥经过无害化及稳定化处理后，与上海潮滩沙土按不同比例(干污泥质量比)混配而成。种植前后分别对沙土、污泥及混配土的重金属含量及形态进行测试。选择几种花卉植物，如菊花(Calendula officinalis）等进行植物种植试验，一个生长季后对植物中的重金属含量及形态进行测试。应用Tessler连续提取法，对污泥中的重金属进入土壤后，土壤中重金属的含量、赋存状态等方面的规律进行研究，发现污泥的土地利用会明显增加土壤中的重金属含量，而且重金属的形态也有明显的变化，可交换态和碳酸盐结合态的重金属含量有明显的增加；如长期使用，则必须采取相应的措施，以消除有害的影响。     

长春市城区土壤重金属污染趋势预测预警

在分析了长春市土壤重金属污染历史基础上,估算了重金属累积现速率和加速度,建立了污染超标年限预测模型,并分别在匀速累积模式和加速累积模式下对表层土壤重金属污染趋势进行了预测预警。结果表明：在匀速累积模式下,长春市城市表层土壤中As、Cr、Pb累积速率相对缓慢,在未来50年内不会出现大面积超警戒线的情况,同时,分别将有约50%左右的表层土壤中的Hg、Cu、Zn和Cd含量在20～50年内超警戒线;在加速累积模式下,土壤中重金属累积迅速,在20～50年内,分别将有约80%、90%、65%和60%的土壤中Hg、Cu、Zn和Cd含量超过警戒线。值得注意的是10年内受As污染的土壤面积将从目前不足1%迅速上升到11.65%,在20～50年内,约58%的土壤中As含量超过警戒线。Cr和Pb在50年内不会对表层土壤造成大面积污染,土壤对其尚有较大环境容量。     

农田土壤重金属污染状况及修复技术研究

重金属污染因具有毒性、易通过食物链在植物,动物和人体内累积,对生态环境和人体健康构成严重威胁。随着工业快速发展、农药及化肥的广泛使用,农田土壤重金属污染越来越严重,研究农田土壤重金属污染现状及修复技术对农产品安全具有重要意义。综合国内外农田土壤重金属污染状况,农田土壤重金属污染主要来源于固体废弃物堆放及处置、工业废物大气沉降、污水农灌和农用物质的不合理施用。该文综述了国内外有关农田重金属污染土壤修复技术（物理修复、化学修复、生物修复、农业生态和联合修复）的研究进展,并针对各种修复方法,阐述了其原理、修复条件、应用实例及其优缺点,重点论述了植物修复的机理和应用,提出了草本与木本联合修复可有效提高农田土壤重金属复合污染的修复效率,为农田土壤土壤重金属复合污染修复提出了新的途径。最后在对已有研究分析的基础上,提出了联合修复技术（如生物联合技术、物理化学联合技术和物理化学-生物联合技术）可以在一定程度上克服使用单一修复手段存在的缺点,可提高复合污染的修复效率、降低修复成本,未来应深入探索联合修复技术间的相互作用机理,以期为农田土壤重金属综合治理与污染修复提供科学依据。     

不同利用方式下吴江市耕地土壤环境质量变化

土地利用方式的不同影响着土壤环境质量的变化。文章采用了2003年江苏省吴江市耕地质量监测中资料,分析了6种不同土地利用方式下的土壤养分及Pb、Cr、Hg、As、Cd等5种重金属元素全量的变化,并采用土壤质量综合指数(SQI)法计算不同利用下的土壤环境质量指数。结果表明:近20多年来,吴江市土地利用方式发生了明显的变化,这种变化对本土壤养分和重金属含量产生了十分明显的影响。在稻田、林地、桑园、菜地、果园、旱地六种吴江常见的土地利用方式中,稻田土壤环境质量综合指数显著高于其他利用下,而其他五种利用方式下土壤质量的差别不明显。可见稻田不仅是一种太湖地区传统的利用方式,更是保持环境质量相对最佳的土地利用方式。