城郊农田土壤Pb、Cd的空间变异与评价研究

为了研究城郊区域农田土壤重金属的空间分布特征与质量状况，采用ArcGIS缓冲分析和地统计分析模型分析了长沙城郊农田土壤Pb、Cd的空间变异规律；运用单因子评价法对土壤Pb、Cd的质量状况进行了现状评价；采用Hakanson法对农田土壤Pb、Cd进行了潜在生态风险评价。结果表明，土壤Pb、Cd含量大部分处于Ⅰ级水平（背景状况），但两种元素均存在不同程度的累积，尤其是Cd的累积程度更为突出。土壤Pb、Cd的平均含量在20km以内、20～40、40～60 km的缓冲区由近至远均呈下降趋势，表明城市人类活动在一定空间尺度内对城郊区农田土壤Pb、Cd含量有较大影响；通过半变异函数分析，土壤Pb、Cd在较大范围内存在空间相关性，Pb和Cd的空间变异均是由结构性因素和随机性因素共同作用引起的。Pb、Cd的单项累积指数和潜在生态危害系数均呈现出近郊>远郊>中郊的趋势，各区域土壤Cd的潜在生态危害趋势较土壤Pb更明显，城市近郊南北方向区域及远郊局部工矿聚集区是农田土壤Pb、Cd的累积程度和污染风险较高的区域     

南京地区农田土壤和蔬菜重金属污染状况研究

采集了南京市5县4郊5个环境单元（矿冶区、交通干线、工厂周边、污灌地、农产品基地）共100个样点的农田土壤及部分蔬菜样品,测定了重金属（Pb、Cu、Zn、Cd）的质量分数。结果表明,土壤Pb、Cu、Zn、Cd 质量分数的变化范围分别为26.1~4 138.8、16.5 ~3 375.1、46.0~3 587.6、0.09~17.61 mg/kg。不同功能区土壤重金属含量存在明显差异,以矿区周边农田污染最为严重,其次为污灌地和公路沿线农田, 部分农产品基地存在轻度Cd污染,工厂周边农田土壤污染相对较小。19个样点的青菜地上部重金属Pb、Cu、Zn、Cd质量分数的变化范围分别为0.11~7.11、5.04~76.42、36.8~364.3、0.04~2.96 mg/kg,同样以矿区周边污染农田的青菜样本重金属含量最高。青菜重金属含量与土壤重金属生物有效性含量和总量之间呈极显著相关。不合理的矿业开采和冶炼是导致南京地区农田土壤和蔬菜重金属污染的重要原因。     

长三角典型城郊农田土壤-浙贝母重金属迁移特征研究

城郊生态系统中土壤重金属分布及其在土壤—植物系统的迁移和富集特征是城乡共生体土壤安全研究的热点问题。以典型经济作物浙贝母(Fritillaria thunbergii)为例,基于野外采样和实验分析,对长三角代表性城郊农田中土壤—植物系统重金属的分布、富集和迁移特征开展研究。结果表明:受人类活动的影响,城郊农田土壤中重金属除Cr外,Cu、Zn、As、Cd和Pb的平均含量超过土壤背景值,并且不同重金属在空间分布上表现较高的空间异质性。除Cd和Cr外,浙贝母植株不同部位重金属含量表现为叶、茎显著高于鳞茎,叶中重金属含量可达到鳞茎的5～10倍,表明叶比鳞茎更易富集重金属。重金属迁移系数分析表明,Cr、Cu、Zn、As、Cd和Pb主要富集在浙贝母植株的地上部分,且不同重金属在植株中的迁移和富集能力具有较大的差异。浙贝母地上部分对Cr、As和Pb的富集能力较低,对Cu、Zn和Cd的富集能力相对较强。相比而言,鳞茎对不同重金属的富集能力均较弱,综合污染评价也表明,浙贝母鳞茎中重金属含量并未超过污染标准。     

长三角地区农田土壤养分空间变异及养分综合评价

以浙江宁波三七市镇的一块面积为 2562 hm2 的农田为研究区域,运用地统计学与GIS相结合的手段和方法对其土壤养分的空间变异特征展开研究。结果表明,5种养分要素的空间变异函数曲线的理论模型符合指数模型;速效钾、有机质和pH值的C0/(C0+C)<25%,表现出强烈的空间相关性,碱解氮和有效磷的C0/(C0+C)为25%~75%,具有中等的空间相关性。通过Kriging插值并依据养分的分级标准,所得的空间变异图能很好地反映农田土壤养分的空间变异特征和丰缺状况,几种养分要素中,碱解氮、有效磷和有机质含量总体丰富,而速效钾的含量处于中低水平,pH值较低,土壤呈现酸性。利用主成分分析结合空间插值的方法,还可以对研究区的土壤养分的综合状况进行评价。研究结果可为当地以及长江三角洲同类型地区在科学施肥、实行养分的分区管理以及农业面源污染的控制方面提供一定的科学依据和借鉴参考。     

我国城市土壤重金属污染及其治理研究进展综述

本文从城市土壤中重金属元素的污染来源、污染危害、污染空间特征、污染评价方法和治理方法等方面来对我国城市土壤重金属污染问题的研究进展进行综述,并提出了相关的治理对策建议。     

鄱阳湖水土环境及其水生维管束植物重金属污染

位于鄱阳湖流域乐安河中下游的德兴铜矿,是我国著名的大型铜业基地,是鄱阳湖流域重金属污染的主要来源之一。2003年7月至8月对鄱阳湖部分流域的水质、沉积物、底泥及水生维管束植物等样品的重金属污染进行了研究调查,采用原子吸收分光光度法分别对样品中的Cu、Zn、Pb、Cd等重金属含量进行了测定,并对测定结果进行了评价。研究结果表明,鄱阳湖流域水体中的重金属含量均达到地表水评价标准中的Ⅰ类标准,底泥、土壤等已受到了一定程度的重金属污染。而水生植物对重金属元素都具有不同程度的富集能力,植物对重金属的富集作用与土壤背景值有一定的相关性,土壤中重金属的背景值越高,植物对重金属的富集量也相应增加。     

中国主要城市土壤重金属污染状况及风险评估

城市土壤重金属会对生态环境和人体健康产生潜在危害。为研究我国主要城市土壤中重金属污染现状,本文搜集2007—2016年最新发表的关于我国城市土壤重金属污染的科研论文,筛选出23个城市10种重金属的污染信息,分析其含量分布特征,定量评估其可能存在的生态风险和健康风险。研究表明我国城市土壤重金属污染较为严重,工业越发达含量越高。Nemerrow综合污染指数法研究表明我国城市土壤重金属存在潜在的生态风险。健康风险评价表明,全国各城市土壤中重金属对人体有潜在的非致癌风险,儿童的非致癌风险高于成人,As和Cr是非致癌风险的主要来源。致癌风险研究表明,城市土壤重金属会对人体产生致癌效应。本研究可为我国城市发展提供借鉴。     

天沙河沉积物中重金属污染特征与生态风险评价

采集天沙河表层沉积物,检测其中Cr、Ni、Cu、Zn、Cd和Pb 6种重金属的含量,分别采用内梅罗指数法(NI)、地累积指数法、Hakanson生态风险指数法和淡水生态系统沉积物基准法(SQGs)对沉积物中重金属污染的特征和生态风险进行评价,并对几种评价方法进行比较。结果表明：鉴于各采样点重金属的污染特征,采用内梅罗指数法和Hakanson生态风险指数法所得结果一致,杜阮河段、白沙河段及天沙河上游污染较严重,天沙河中下游污染程度相对较低;就各重金属的污染特征而言,采用地累积指数法和Hakanson生态风险指数法所得结果基本一致,Cd和Cu污染较严重,其次是Zn、Ni、Pb、Cr;而采用SQGs法的风险评价与其它方法所得结果存在一定差异,其主要原因是SQGs法基于污染物的生物毒性效应,而其他方法多反映单一重金属污染效应或多种重金属综合污染效应     

鄱阳湖夏候鸟小白鹭对环境样品中重金属的富集研究

通过采集鄱阳湖区北、中、南段小白鹭栖息区域（都昌县多宝乡洞子李村、鄱阳县珠湖乡瓢里山、进贤县前坊镇西湖李家）的环境样品（水样、土壤以及小白鹭食物）与小白鹭羽毛和蛋壳样本，分析其中Pb、Cu、Zn、Cd、V、Cr、Ni和As 8种重金属元素含量，判定鄱阳湖湿地环境中重金属污染状况及生物富集特征。研究表明，环境样品中土壤样品中的重金属含量符合国家Ⅱ类土壤标准，鄱阳湖水样重金属含量在Ⅰ类地表水标准范围之内，仅小白鹭食物（小鱼虾：小河虾、小鲫鱼、小八须鱼等）中的重金属含量高于国家食品标准。小白鹭对环境中重金属污染物的富集表现为：除3个采样点小白鹭羽毛中Cr元素，瓢里山与青岚湖采样点小白鹭蛋壳中Cu元素对其食物的富集系数>1，构成富集外，其他重金属元素均不构成富集，但小白鹭羽毛和蛋壳中的各重金属元素对水样的富集系数为14628～8 00610，富集程度较高。而水体样品中的各重金属在小白鹭食物样品中均存在富集，系数高达51716～14 21937     

基于辅助变量和神经网络模型的土壤有机质空间分布模拟

为快速准确获取省域尺度下土壤有机质的空间分布状况。以江西省2012年测土配方施肥项目采集的16 582个耕地表层(0~20 cm)土壤样点数据,借助四方位搜索法、地统计学和遥感影像分析技术提取环境因子和邻近信息作为辅助变量,构建基于地理坐标与辅助变量的BP神经网络模型和普通克里金法结合的方法(BPNN_OK)、基于地理坐标与辅助变量的RBF神经网络模型和普通克里金法结合的方法(RBFNN_OK)和普通克里金法(OK法)3种方法,模拟省域尺度下耕地表层(0~20 cm)土壤有机质的空间分布。对2 416个验证样点进行独立验证的研究结果显示:基于辅助变量的神经网络模型较普通克里金法有较大提升。BPNN_OK法对土壤有机质预测结果的均方根误差、平均绝对误差、平均相对误差较OK法分别降低了2.76 g/kg、2.34 g/kg、9.83%,RBFNN_OK法较OK法分别降低了2.70 g/kg、2.29 g/kg、9.61%。研究显示,基于辅助变量的神经网络模型与OK法结合的方法明显地提高了土壤有机质空间分布模拟精度,并且存在改进和提高的空间。     

Impacts of sewage irrigation on heavy metal distribution and contamination in Beijing, China

A potential hazard to Beijing was revealed due to the accumulation trend of heavy metals in agricultural soils with sewage irrigation, which results in metal contamination and human exposure risk. Samples including soils and plants were collected to assess the impacts of sewage irrigation on the irrigated farming area of Beijing. Concentrations of the five elements Cd, Cr, Cu, Zn, and Pb were determined in samples to calculate the accumulation factor and to establish a basis for environmental protection and the suitability of sewage irrigation for particular land use in the urban-rural interaction area of Beijing. Using reference values provided by the Beijing Background Research Cooperative Group in the 1970s, the pollution load index (PLI), enrichment factor (EF), and contamination factor (CF) of these metals were calculated. The pollution load indices (sewage irrigation land 3.49) of soils indicated that metal contamination occurred in these sites. The metal enrichment (EF of Cd 1.8, Cr 1.7, Cu 2.3, Zn 2.0, Pb 1.9) and the metal contamination (CF of Cd 2.6, Cr 1.5, Cu 2.0, Zn 1.7, Pb 1.6) showed that the accumulation trend of the five toxic metals increased during the sewage irrigation as compared with the lower reference values than other region in China and world average, and that pollution with Cd, Cu, Zn, and Pb was exacerbated in soils. The distributions of these metals were homogeneous in the irrigation area, but small-scale heterogeneous spatial distribution was observed. Irrigation sources were found to affect heavy metal distributions in soils. It was suggested that heavy metal transfer from soils to plants was a key pathway to human health exposure to metal contamination. However, with the expansion of urban areas in Beijing, soil inhalation and ingestion may become important pathways of human exposure to metal contamination.     

“城郊乡”梯度下土壤Cu、Zn、Pb含量的空间变异特征

为揭示城市化、工业化等人为活动对土壤环境质量的影响,选择能反映上海城郊乡梯度差异的中心城区、城郊结合部和远郊,采用地统计学方法对表层土壤样品Cu、Zn、Pb的空间变异结构和分布特征进行了对比分析。结果表明:城市土壤Pb、Cu、Zn的变异系数范围为0.24~0.62,均属中等变异强度。徐汇区土壤Cu、Pb、Zn符合正态分布,闵行区土壤Cu、Pb和Zn符合对数正态分布,奉贤区土壤Zn呈正态分布,土壤Cu、Pb符合对数正态分布。由中心城区到远郊,城市土壤Cu、Pb、Zn的各项统计特征值和变异系数均有较大差异,存在明显的空间分布差异。半方差函数分析结果表明,徐汇区作为中心城区,土壤Cu、Pb、Zn符合球状模型,土壤Cu、Zn具有强烈的空间相关性,土壤Pb具有明显的空间自相关。奉贤区以农业用地为主,土壤Pb符合线性模型,土壤Cu符合高斯模型,土壤Zn符合指数模型,具有强烈的空间相关性。闵行区地处城郊结合部,土壤Cu、Pb、Zn的半方差拟合模型均为线性模型,表现为纯块金形式,以随机变异为主,空间相关性弱。采用Kriging最优内插法进行无偏估值,绘制了表层土壤重金属含量的空间分布图,中心城区、城郊结合部、郊区土壤重金属的空间分布受城市化、工业化、城市交通等因素的影响,均表现出不同的空间分布规律。     

上海城郊土壤重金属含量的空间变异与分布特征

为揭示城市化、工业化等人为活动对土壤环境质量的影响，选择上海城郊结合部为研究区域，采用地统计学方法对表层土壤样品Cu、Zn、Pb、Cr、Mn 5种重金属的空间变异结构和分布特征进行了分析。结果表明：土壤Cu、Cr、Mn、Pb、Zn均属中等变异，土壤Mn含量服从正态分布，土壤Cr、Cu、Pb、Zn含量服从对数正态分布；半方差函数模型拟合结果显示土壤Mn符合指数模型，土壤Cr、Cu、Pb、Zn符合线性模型、其中土壤Cu、Pb、Zn为纯块金效应模型，反映了城郊结合部土壤污染空间变异的复杂性。通过泛克里格插值可直观反应表层土壤重金属含量空间分布特征，发现土壤Cr、Mn呈岛状，土壤Cu、Pb、Zn呈多岛状分布的特点，工业和交通污染源是影响土壤重金属空间分布的重要因素     

两种土地利用方式下土壤重金属污染特征与评价

为研究安徽铜陵某矿区耕地和人工林地两种土地利用方式下土壤重金属污染特征，应用Tomlinson污染负荷指数法和生物富集系数评价研究区土壤重金属Cd、Cu污染水平和植物重金属富集水平。结果表明：研究区耕地土壤Cd、Cu全量2.34和161.25 mg/kg，均高于林地Cd、Cu全量1.26和80.15 mg/kg，二者均超农用地土壤污染风险筛选值（GB 15618-2018，pH≤5.5）和铜陵市重金属背景值，耕地和林地污染水平分别为中度污染和轻微污染。耕地糙米Cd（0.95 mg/kg）超标严重，黄山栾树地上部Cd、Cu富集系数均低于水稻地上部。综上，黄山栾树人工林地Cd、Cu污染轻于耕地，退耕还林是研究区更佳的土地利用选择。     

城市典型工业区土壤重金属污染状况研究

城市土壤既直接影响密集的城市人群,涉及众多的生命健康与安全,还通过水体、大气间接地影响城市环境的质量,因此对城市土壤污染的研究正逐渐受到人们的重视。为了解南京市典型工业企业对其所在地周围住宅区土壤中重金属含量的影响及其污染现状,选择南京梅山炼焦厂、南化磷肥厂、南京炼油厂、扬子芳烃厂、南京钢铁厂等5个典型工业区进行监测调查。结果表明,南京市典型工业区厂区土壤中Cu、Zn、Pb、Cd、Hg和As元素的含量都明显高于附近住宅区土壤中含量,Cr和Ni两种元素含量与其附近住宅区土壤中含量没有明显差异。分析各工业区土壤重金属污染特征发现,炼焦厂主要异常元素为锌;磷肥厂主要为铜、铅、镉、汞、砷;炼油厂主要为镍;扬子芳烃厂主要为铅;南京钢铁厂主要为铅、镉、汞。本次调查发现,对照南京市土壤背景值,典型工业用地土壤中除Cr元素外,其他7个重金属元素都存在一定程度的富集现象。     

盲数优化地积累模型评价长江中下游湖泊沉积物重金属污染

盲数优化地积累模型是基于最大隶属度原则和隶属度加权相结合的一种不确定性评价方法。鉴于污染评价系统多种不确定信息共存的特点,将盲数优化地积累模型应用于长江中下游不同类型湖泊沉积物中重金属污染程度评价中。根据计算出的可能值区间及可信度看空间分布的均匀性,以及评价等级的可信度水平,辨识污染程度和等级,减小局部污染对区域整体污染程度的影响。结果表明:象湖、鄱阳湖、洞庭湖3个湖泊表层沉积物中的重金属的空间分布都不均匀,象湖表层沉积物中重金属的污染情况为:PbCuZn,其中Pb为中度污染,Cu为轻度污染,Zn为清洁;鄱阳湖沉积物中重金属污染评价结果为Cu﹥Pb﹥Zn,其中Cu为中度污染,Pb为偏中度污染,Zn为偏重污染;洞庭湖沉积物中重金属污染评价结果为Cu≈Pb≈Zn,且均为轻度污染。盲数优化地积累模型方法可行,与定性评价结果基本一致,但在对污染等级判定上更真实可靠。弥补了传统确定性方法的不足,更真实、更客观地表征了评价区域沉积物重金属的富集污染程度。     

经济发达县域耕地土壤重金属污染评价及其影响因素分析——以江苏省昆山市为例

通过对昆山市14个区镇91个土壤样品中As、Cd、Cr、Cu、Pb、Ni、Hg、Zn 8种重金属测定分析,对该市耕地土壤重金属污染进行评价并进行重金属污染的影响因素分析.结果表明,昆山市耕地土壤存在不同程度的轻微污染,重金属Cd、Cr、Cu、Pb、Hg、Zn均超过国家土壤背景值,旱地、水田中均以Hg污染范围较广、变异系数较大.综合污染指数表现为水田(1.15)＞旱地(1.00).区镇耕地重金属污染评价表明千灯、陆扬、石浦、锦溪、石牌处于警戒值之内,蓬朗、周庄、张浦、正仪、周市、巴城、淀山湖、花桥、陆家轻度污染;昆山市耕地土壤中重金属元素均未超过土壤环境基本容量,能够保证作物品质和农业持续发展.同时,研究表明区域重金属轻微污染具有复合污染的特性,Cd、Pb相关性最高(P=0.621 0), Pb与Hg、Cu、Zn、Cu与Cr也有相关性(0.438 7、0.426 0、0.350 9、0.394 0),区域重金属的轻微污染受人为因素影响显著,研究指出应加强对区域优先控制污染物Hg、次优先控制污染物Pb、Cd、Zn、Cu、Cr的控制与治理.     

横沙岛潮滩沉积物中重金属的空间分布与累积

长期以来,长江流域的工农业及城市生活排污一直没有得到有效的控制,这必将对下游河口地区的生态环境造成直接或潜在的威胁。因此,针对横沙岛目前的潮滩环境进行研究,并就潮滩质量和发展趋势进行评价非常必要。通过对横沙岛潮滩表层沉积物中重金属元素空间分布与累积的统计学分析,得知横沙岛潮滩环境总体比较清洁,但多年来受城市工业废水和生活污水排放,以及城市汽车尾气和工业粉尘干湿沉降的影响,局部地区表现出较严峻的污染形势,Cu、Zn、Cr、Pb的最高浓度分别达到背景值的2.34、4.24、2.74和1.63倍。通过对潮滩表层沉积物粒度和有机质含量的分析,指出水动力条件、潮滩生物活化作用是影响重金属空间分布和累积的主要因素。