中美土壤元素背景值调查研究中数理统计方法运用及影响

土壤元素背景值是统计性的范围值,是评价土壤环境质量和制定土壤环境质量标准的重要参考依据,其因土壤母质、成因以及各种地球化学作用的影响而不同.通过分析20世纪60年代至90年代中美土壤元素背景值调查研究中数理统计方法的运用,发现当时受国内外学者对土壤元素含量及统计分析方法认识的局限,中美在土壤元素背景值研究中存在一些偏态分布被当作正态分布、对称剔除偏态分布的异常值和用平均值计算偏态分布背景值等问题,可能导致所得土壤元素背景值不能很好地代表区域背景情况.2007-2013年美国再次开展全国土壤调查和土壤元素背景值研究,对数理统计方法做出了改进和优化,主要包括:①用箱式图法分析距离中间50%数值较远的异常值;②针对对数分布形态也进行了分析;③用中位数和绝对中位偏差计算偏态分布的土壤元素背景值.在研究方法有了新的认识和发展的今天,建议中国优化土壤元素背景值数理统计研究方法,再次开展全国土壤元素背景含量调查工作,并从以下两个方面加以改进:①采用箱式图剔除异常值;②针对不同的频数分布形态计算相应的统计量作为土壤元素背景值.      

崇明团结沙土壤环境质量分析

调查了崇明县团结沙土壤表层和底层的6种重金属元素含量,并分析了其分布状态.经与相关地区的土壤背景值比较,团结沙土壤中除Pb略高于上海市农业土壤背景值以外,其它元素均低于上海市平均背景值水平.     

福建省土壤环境背景值研究

本研究采用网格和系统分层法,在全省范围内布没123个典型剖面,获得福建省61种元素土壤环境背景值。结果发现,福建省15种稀土元素土壤背景值高于全国土壤背景值。与全国若干元素土壤背景值比较,福建省亲硫元素、亲铁元素背景值较高。福建省土壤中硒、钼元素背景值分别为0.55、5.14mg/kg,相当于全国水平的2.5倍和4.3倍。文中还探讨了影响福建省土壤环境背景值的主要因素,提出福建省土壤资源合理开发利用建议。     

贵阳市道路灰尘和土壤重金属来源识别比较

通过对89个城市土壤样和78个道路灰尘样中重金属含量的对比,利用多元统计方法识别研究区的元素来源.结果显示道路灰尘元素含量一般高于土壤.就均值而言,灰尘中Hg、Cd、Pb、Cu、Cr含量超过土壤中相应元素含量,灰尘中Zn含量与土壤中Zn含量相当,只有灰尘中As含量略低于土壤.灰尘中元素含量都高于中国和贵州表层土壤背景值,土壤中元素含量除Pb外都高于中国和贵州表层土壤背景值.Cd,Cr,Pb,Hg,Cu和Zn含量较高主要是受人为因素的影响.贵阳市道路灰尘和土壤中8种元素有着不同的来源.相关分析、主成分分析表明交通排放等人为因素是重金属主要来源,外来客土也是重金属重要来源;灰尘Pb主要来源于交通排放和钢铁厂;而土壤Cr具有复合污染的特征,主要来源于外来客土.     

藏北可可西里地区土壤元素背景值研究

对藏北可可西里的25个表层土壤样品的全样和<20μm粒级样品中的32种元素含量进行了研究,并与藏南雅鲁藏布江沉积物元素含量、西藏土壤元素背景值和中国地壳丰度进行了对比.结果表明,同种元素在<20μm粒级的元素含量普遍高于全样的含量;研究区多种元素含量与西藏土壤背景值接近,而Ca、As的含量远大于全国均值,这主要与当地的高寒干旱气候和广泛分布富含As的母岩有关.对全样元素含量的EOF分析揭示了不同元素的来源及其化学性质的差异:大部分元素如Al、Fe、Ga等保存了该地区母岩的特性,同时易溶于水的化学性质较为活泼的元素(Mg和Sr)和主要存在于重矿物中的元素Zr对总元素的含量和变化也有一定贡献,而且B和Cs等元素显示了热泉对该地区土壤元素含量的影响.     

河北曹妃甸某农场农田土壤重金属空间分布特征及来源分析

对唐山市曹妃甸某农场农用地土壤开展详细调查,采集了研究区内325个表层土壤样品,分析了土壤中8种重金属元素的含量,评估了重金属的结构和空间分布特征,并揭示了重金属的主要来源,为该区域土壤重金属污染防控、治理提供重要信息.该研究区土壤中各元素普遍低于河北省土壤背景值,而Cd元素含量较高,超过土壤背景值和风险筛选值.通过8种重金属元素的地质学统计、元素间相关性分析、PMF模型分析和污染源调查,结果表明Cr、Ni、Cu、Zn和As元素在研究区内呈正态分布,受人类影响较小,主要来自成土母质.Cd元素呈偏态分布,土壤含量表现为北低南高的空间特征,主要由农业活动采用污水灌溉所导致.Pb元素存在部分区域含量较高现象,主要来自于大气沉降,而Hg元素则主要与农业产品投入使用相关.     

山东省黄河故道区域土壤环境背景值研究

对山东省黄河故道土壤环境中的重金属元素、六六六、滴滴涕等难降解农药和有机质含量进行了研究,并分析了重金属元素的纵向分布、有机质和重金属含量的相关性、不同土地利用方式对土壤背景值的影响.结果表明,表层土壤中Cu、Pb、Zn、Cr、Hg、As、Co、V、Mn、Cd和Ni的背景值含量分别为13.46、16.23、42.31、30.97、0.090、3.90、8.01、36.42、426.83、0.063和18.71mg·kg-1,有机质含量为0.74%,六六六和滴滴涕的检出率分别为100%和60%,含量低于土壤环境质量二级标准;11种土壤重金属元素背景值均低于土壤环境质量一级标准,其中10种重金属元素(Hg除外)土壤背景值低于全国水平、山东省及黄土高原地区土壤环境背景值,元素Hg在表层土壤存在富集现象, Cd有向下层迁移的趋势;元素Hg、Cd和有机质在0～20cm和20～40cm土层呈显著差异,其它元素无显著差异;不同土地利用方式下的土壤背景值无显著差异;有机质与Cu、As、Mn、Pb、Zn、Cr、Co、Ni等元素有极显著正相关性.     

开封市周边地区地表灰尘重金属背景值研究

长期以来国内外学者大多以研究地区所在行政区、全国或全球土壤元素背景值或上地壳元素丰度作为标准,评价地表灰尘重金属积累与污染状况.但某区域的灰尘重金属背景值与所在地区的土壤背景值是否存在差别？迄今为止尚未见到这方面的研究报道.基于此,本研究在河南省东部黄淮平原开封市周边地区10个县（市）约2×10⁴ km²范围内,用网格法随机采集灰尘样品96份,用ICP-MS法和AFS法测定11种重金属含量.按照Dixon检验法剔除重金属离群值,用偏度-峰度法和Q-Q图示法检验数据分布类型,根据常规方法确定各个重金属的背景值,并开展灰尘重金属背景值与其上地壳丰度、中国潮土背景值及河南省土壤背景值对比分析.结果表明,灰尘Hg、As、Cd、Cr、Pb、Cu、Zn、Ni、Co、Sb和V背景值分别为0.022、8.04、0.30、46.51、24.58、20.54、77.21、26.21、9.72、1.27和84.33 mg·kg^-1.灰尘重金属背景值与上地壳重金属丰度、中国潮土背景值及河南省土壤背景值都存在一定差异.与河南省土壤元素背景值相比,灰尘Cd、Pb和Zn背景值较高,其中,Cd属极强差异,Pb和Zn属中等差异;灰尘Hg、As和Cr背景值较低,都属强差异;土壤和灰尘Cu、Sb、V、Ni和Co背景值差别不明显,均属弱差异.     

重庆地区土壤类型与11种元素背景含量的关系

土壤中元素含量的背景值,是指土壤在无污染条件下的元素含量,所谓“无污染”,实际上是相对的,因此土壤背景也就是个相对的概念。在统计分析重庆市土壤的11种元素(Ti、Ni、Mn、Cr、Zn、Cu、Pb、B、Co、As和Hg)背景值的同时,发现元素的背景值并不仅是母岩风化淋浴残留的成份,而且是土壤形成特征的标志。各种元素都在母岩的基础上,经历特定的成土过程,留下了各种     

渝西经济区土壤地球化学基准值与背景值及元素分布特征

基于渝西经济区多目标区域地球化学调查资料,采用正态和对数正态法,获得了土壤54种元素(指标)的地球化学基准值和背景值,并研究其分布特征;同时分析了岩石风化成土过程元素的富集贫化规律,以及表层土壤元素分布特征。结果表明,与全国土壤相比,该区重金属元素Cd、Cr、Hg、Ni基准值较高,As较低,Pb、Zn、Cu与全国值相当;多数重金属元素和植物营养元素背景值偏高,仅K、Mn、P、Cl元素背景值低于全国水平。对比土壤背景值与基准值,发现多数元素(指标)背景值与基准值相当,说明表生作用和人为活动对表层土壤影响较小;而Se、Hg、S、N等14种元素在表层土壤富集,人为输入作用显著。不同母岩区表层土壤元素(指标)分布表现为,碳酸盐岩区多数元素含量较高;就不同pH值范围而言,CaO、MgO、K2O、P以及除Hg以外的重金属元素均在碱性环境含量较高,SiO2在酸性环境含量高,较多元素(指标)在中性环境中趋于稳定。     

北京地区农业土壤中镍的背景值

本工作为农业土壤、作物中有毒物质背景值协作研究的一部分。作者测定了北京地区129个采样点及32个剖面的农业土壤样品中的镍含量。在对分析数据进行数理统计的基础上,研究了不同土类土样中镍含量的分布类型,检验了剖面表层土(耕作层)同底层土的镍含量之间的差异。最后提出了北京地区农业土壤中镍的背景值。     

太原盆地及太原市重金属元素地球化学分布特征分析

以太原盆地土壤为研究对象,对太原盆地土壤中八种重金属元素As、Cd、Cr、Hg、Ni、Pb、Zn、Cu的含量进行了采样分析,结合太原盆地地质条件,探讨了太原盆地土壤中八种重金属元素分布状况及其分形特征,并对盆地土壤污染进行评估。文中计算了太原盆地区域土壤背景值;分析了盆地中重金属元素的污染状况,认为Hg、Cd两种元素污染情况最为严重。并将太原市和太原盆地深、浅层数据分别作出八种重金属元素的多重分形图,对八种重金属元素在生态环境中的影响作用进行了统计分析,总结了重金属元素的分形规律,得出了各影响因素的相对重要性排序。     

基于分形方法确定合肥大兴地区土壤中Cd元素的异常下限

在土壤元素异常下限值的确定对环境地球化学评价具有重要意义,传统异常下限值计算方法仅适用于元素含量数据呈正态分布的情况,而事实上土壤元素含量的空间分布极其复杂,很可能具有多重分形分布特征,元素背景和异常有各自独立的幂指数关系。本文探讨利用分形方法确定典型工业区土壤中Cd元素的异常下限值。基于分形的含量一面积方法确定了合肥大兴地区（典型工业区）土壤中污染元素Cd的异常下限值为0．445mg／kg,并根据该异常下限值圈定了异常范围。同时与传统方法（平均值加两倍标准离差）确定的土壤中Cd元素异常下限值及异常范围进行了对比分析,结果显示,分形方法圈定的异常区域是有效的、合理的,控制了区内主要的导致土壤Cd元素污染的企业。     

第二松花江流域土壤中若干元素的自然背景值

按照背景值的采样要求,采集了第二松花江流域(除长白山外)72个土壤剖面的200多个样品。用原子吸收法、阳极溶出伏安法和荧光光度法等测定了镉、铬、铜、铁、汞、锰、镍、铅、硒、锶、锌等元素的含量,得出全流域及流域内不同地区暗棕色森林土、白浆土、黑土、暗色草甸土、水稻土的元素背景值。 本文探讨了土壤类型、成土母质和土壤利用状况对背景值的影响,指出土壤背景值的地域差异性。地理单元划分越细,其土壤背景值的实用性越强。     

新建铅蓄电池集聚区对周边土壤环境的影响:基于重金属空间特征

为探明浙北某乡镇经提升改造后一新建铅蓄电池集聚区运行7a后是否对周边土壤环境存在影响,采集该铅蓄电池集聚区周边表层土壤(0～20 cm) 76份,测定了土壤中汞(Hg)、砷(As)、铜(Cu)、锌(Zn)、铅(Pb)、镉(Cd)、镍(Ni)和铬(Cr)这8种重金属含量,并基于集聚区内、距集聚区边界50、450和850 m的空间距离,采用单因子指数法、内梅罗综合污染指数法及潜在生态风险指数法对土壤环境质量进行了评价,然后利用地统计方法分析了重金属空间分布特征,并结合相关性分析确定了对土壤环境造成影响的重金属的来源.结果表明,与当地平均背景值相比,8种重金属元素中Hg、Zn和Pb在所有空间尺度下的平均含量均高于其对应背景值,对Cd而言,除集聚区内,其余空间尺度下的Cd平均含量均大于其背景值,As只有距边界50m处的平均含量大于其背景值,而其他元素在所有空间距离下的平均含量均低于其对应背景值,其中Hg和Cd存在高度空间变异,而其他元素含量空间变异不明显,说明区域活动的影响主要集中在Hg和Cd上,且两者的含量随集聚区距离外延而增加.出现超出农用地土壤污染风险筛选值点位的元素主要为Hg和Cd,其主要分布在集聚区外450 m和850 m处,其中Hg在对应距离下超出风险筛选值的点位占33. 33%和38. 89%,Cd分别占27. 78%和55. 56%,且两者的空间分布特征与其含量一致,而其他元素中仅有Zn和Pb存在零星点位超出风险筛选值,且总体上无明显空间特征.由8种重金属元素对土壤的综合污染风险分析可知,Cd是造成土壤综合污染风险的主要来源,由于其贡献使850 m处土壤处于警戒状态(贡献率为36. 73%).土壤的生态风险主要出现在集聚区外450 m和850 m处,处于中等生态风险水平,其中生态风险主要来自Hg和Cd,Hg在对应距离下的贡献率分别为46. 30%和39. 37%,Cd分别为38. 98%和49. 30%,说明区域活动使Hg和Cd成为影响研究区土壤质量的主要元素.经地统计和多元统计分析表明,Hg和Cd含量呈现出在当地主风向(东北-西南)轴上由集聚区外围向内扩散的特征,且两者的主要来源为集聚区外围企业的燃煤活动.因此,新建的铅蓄电池集聚区运行7a后并未对集聚区及周边土壤重金属的集聚造成明显影响.     

长江三峡库区部分元素土壤环境背景值研究

长江三峡库区土壤环境背景值研究,是长江三峡大型水利枢纽工程兴建土壤环境影响研究的一个部分。它不仅为库区土壤环境质量评价提供标准,并直接参与水库水质和底泥的质量组成,为预测库区土壤及水体环境质量演变趋势、制定库区环境保护对策和管理措施提供依据。库区环境特点是,开发历史悠久,绝大部分地区是已受到不同程度开发的农、林用地,未开发区少见。但大型现代工矿企业不多,点源污染较少。因此三峡库区土壤环境背景值,不同于单纯反映原始处女地及自然保护区特征的土壤本底值,或反     

松辽平原土壤环境背景值区域特征及分布规律

一、前言 “松辽平原土壤环境背景值调查研究”列入国家“六五”重点攻关课题,由辽宁、吉林、黑龙江三省环境监测中心站、中国科学院林业土壤研究所、长春地理所、高能物理所等十六个单位组成协作组,对松辽平原24.6万km~2土地,采土壤剖面1025个,土壤样品3284个,进行35项元素及土壤性质的分析测试,共获得数据七万余个,提出了松辽平原土壤背景值及背景图。本文从土壤地球化学观点出发对该区土壤背景值区域特征及分布规律作一些探讨,至于详细采样布点设计,所用分析方法与质量控制以及分布类型检验方法等,请参阅“松辽平原土壤背景值调查研究”报告,此处从略。