地块尺度城市土地质量地球化学调查方法:以雄安新区起步区为例

以土地质量地球化学调查评价成果服务于城市土地资源精准管护为目标,选择中国城镇化探路者的雄安新区起步区为研究对象,采用差异化分类布设样点,开展不同采样密度条件下地块尺度土壤元素空间插值精度、地块（图斑）插值精度和地球化学预测评价等级准确度的定量评估研究.结果表明：①采用差异化分类布设样点方法使平面上随机分布的区域地球化学量变值在每一个地块（图斑）都有明确的量值反映,能满足城市土地资源精准管护对单一地块（图斑）具有质量属性的基本需求;②研究区土壤元素指标空间变异性以轻中度为主;其中Hg、Pb、Cd、Cu、Zn、N、P和Se受人类生产活动影响,具有较高的空间变异性;③相同采样密度条件下,元素含量空间变异性越大,其空间插值精度和图斑插值精度越低;同一种元素插值精度受采样密度的影响,但采样密度的增大并不一定能够识别土壤元素含量的结构性连续组分;区内土壤环境本底清洁,重金属含量低于GB15618-2018标准,其插值评价等级和实测评价等级结果基本一致;养分指标N、P和K含量区间变化大,受人为扰动和空间变异性等因素影响,其预测等级和实测等级差异较大;④采用16点·km^-2的采样密度开展地块尺度城市土地质量地球化学调查评价可以满足研究区及类似地区城市土地资源精准管控的需求.     

雄安新区农田土壤-农作物系统重金属潜在生态风险评估及其源解析

为评估雄安新区农田土壤-农作物系统重金属潜在生态风险,分析测试新区小麦籽实和根系土壤中重金属含量及其赋存形态,利用综合污染指数（IPI_N）、潜在生态风险指数（RI）、生物富集系数（BFC）和风险评价指数（RAC）,采用主成分分析和相关分析等统计方法开展重金属潜在生态风险评估及来源解析.结果表明,新区根系土壤中Cd、Cu、Pb和Zn含量均值显著高于河北省表层土壤背景值.IPI_N介于0.2~5.18之间,94.83%的根系土样为安全无污染等级;土壤中Cd单指标潜在生态危害最大,其次为Hg元素,Cr、Ni和Zn潜在生态危害较小;总潜在生态风险以轻微和中等等级为主,占比分别为64.66%和30.17%.根系土壤中Cd生物活性形态组分（离子交换态和水溶态）占比达33.43%,生物有效性相对较高,其他各重金属元素赋存形态均以残渣态为主（残渣态占比>60%）.RAC指数由大到小为Cd > Ni > Hg > As > Cu > Cr > Zn > Pb,重金属Cd的RAC均值为22.75%,以中等风险为主,其他各元素RAC均为低风险或无风险.根系土壤重金属主要潜在来源是在地质背景的基础上叠加了人为活动.农作物籽实中重金属迁移、富集能力依次为Zn > Cu > Cd > Hg > As > Ni > Pb > Cr,其中As、Cd、Pb和Zn的生物有效组分对小麦籽实吸收重金属起促进作用,农作物籽实中重金属含量与土壤pH值呈负相关,土壤理化指标（OM和CEC等）双向影响土壤中重金属生物有效态组分比例.     

近20年来鄱阳湖流域泛滥平原沉积物微量元素含量与污染变化

查明鄱阳湖流域微量元素的污染状况、识别其潜在来源并评估生态风险,对制定保护流域生态系统的有效策略至关重要.为了全面了解鄱阳湖流域5条主要支流泛滥平原沉积物中Cd、Hg、Pb、As、Cu、Zn、Cr、Ni、Mn、Sb、W和Sn等12种微量元素间隔近20 a的含量、污染水平和生态风险的时空变化状况,采用富集因子（EF）和修正综合污染指数（MPI）评价了微量元素的污染水平,应用潜在生态风险因子（E_r）和修正生态风险指数（MRI）量化了微量元素引发的生态风险,并对污染水平显著变化区域的污染源进行了分析和探讨.研究结果显示,近20年来,鄱阳湖流域泛滥平原沉积物中Cd、Zn、Mn、W和Pb含量分别升高了134%、26%、41%、25%和8%,Hg、As、Cr、Ni、Sb和Sn含量分别降低了35%、15%、22%、10%、14%和13%,Cu含量无明显变化;饶河、赣江和信江流域的Cd含量分别升高了331%、151%和107%,抚河、赣江和修水流域的Hg含量分别降低了87%、41%和40%;其污染变化主要表现为Cd污染加剧和Hg污染降级,整个赣江流域Cd污染升级至中度和中度-重度,饶河乐安江Cd污染升级至重度,抚河流域Hg污染降至无或轻微;Cd污染加剧导致综合污染升级,极度和重度污染点位比例由17%升至33%;极高生态风险点位的比例由11%升至22%,其高MRI贡献率元素由Hg变为Cd,源于Hg污染的极高生态风险点降至中等生态风险.鄱阳湖流域泛滥平原沉积物中微量元素的显著污染变化主要源于矿产开发与冶炼、工业和农业生产等人为活动.研究成果可为河流污染防治和流域生态系统的优化管理提供科学依据.     

贵州省典型铅锌矿区潜在有毒元素(PTEs)物源甄别、生态风险评价及控制因素

贵州省碳酸盐岩和玄武岩广泛发育,潜在有毒元素(PTEs)具有天然的高含量低活性属性,在PTEs高背景区开展生态风险健康评价和识别潜在来源具有重要意义.贵州省赫章县是典型的成土母质为碳酸盐岩和玄武岩的土壤PTEs高背景区,全县分布有18处大型以上的铅锌矿和铁矿,PTEs来源复杂,潜在生态风险较高.在赫章县采集土壤表层样品...     

雄安新区土壤重金属污染特征及健康风险

为了解雄安新区表层土壤重金属污染特征及潜在生态风险状况,系统采集和分析测试区内土壤样品600件,采用富集因子、地累积指数、综合污染指数、潜在生态危害指数和健康风险评估模型,对土壤重金属污染程度、潜在生态风险和健康风险进行评估.结果表明,各项重金属富集因子(EF)均值小于2,从高至低顺序为Hg > Cd > Cu > Pb> Ni> Zn > Cr > As,78.67%的土壤样品各项重金属富集因子处于无~弱污染水平.土壤样品中15.67%的Hg和4.33%的Cd富集因子处于中污染.土壤中As、Cr、Zn、Ni和Pb地累积指数呈无污染状态的样品占比84.5%以上;Hg和Cd污染相对严重,其地累积指数处于污染状态的样品数占比分别为51.83%和22.83%,以轻污染为主, 无重~极重以上污染样品;Cu、Hg和Pb存在少量样品地累积指数呈中污染状态.95.17%的土壤样品综合污染指数(IPI_N)处于安全无污染等级,总体环境相对安全,15件处于污染状态的样品主要污染元素为Cd.土壤以轻微和中等潜在生态风险等级为主,所占比例分别为69.67%和27.33%;仅2.67%的样品为强潜在生态风险等级,其主要位于研究区西南部,受周边企业生产活动影响.土壤重金属成人非致癌健康风险危害和致癌健康风险危害均在可接受范围内,As、Cr、Pb是研究区土壤重金属主要非致癌因子;仅研究区西南部1件土壤样品重金属对儿童具有一定的健康风险.     

雄安新区富硒土地资源分布特征及开发利用评价

采集雄安新区表层土壤样品（0~20cm）、大宗农作物（小麦籽实）及根系土样品,利用GIS空间分析、相关分析等方法对土壤硒含量分布、富集特征及影响因素进行分析,基于生态位适宜性评价理论模型开展富硒土地资源开发利用适宜性评价.结果表明：新区表层富硒土地16993hm²,土壤中硒赋存形态以强有机结合态为主,其次为残渣态和腐殖酸结合态,三者占土壤硒总量的87%以上,生物可利用态硒含量所占比例相对较小（水溶态硒占比4.44%、离子交换态硒占比3.43%）.小麦籽实样品富硒率28.45%,籽实中硒含量与根系土壤中硒含量具有显著相关性（r=0.77,P<0.01）.土壤硒富集主要受第四纪沉积地貌环境的影响,此外灌溉水、化肥和大气干湿沉降（燃煤降尘）等外源输入也影响贫化富集.土壤硒含量与沉积地貌环境“标志性”土壤指标Al₂O₃、Fe₂O₃、MgO和K₂O含量,土壤有机碳（Corg.）、阳离子交换量（CEC）、黏粒和粉粒含量等具有显著正相关关系,与SiO₂、Na₂O含量和土壤砂粒含量等具有显著负相关关系（P<0.01）.基于生态位评价理论模型,新区富硒土地资源开发利用适宜性评价结果表明：高适宜区（Ⅰ级）和中适宜区（Ⅱ级）主要位于新区西北容城县南张镇和小里镇、安新县寨里乡和老河头镇等地,土地面积为14397.35hm²,占新区规划总面积的8.13%.     

雄安新区土壤重金属地球化学监测关键问题探讨

为构建雄安新区土壤环境质量监控网,系统获取雄安新区建设前后土壤重金属地球化学数据,长期监测新区建设过程中土壤重金属的变化趋势,在分析雄安新区土地质量地球化学调查监测数据和土壤重金属元素地球化学空间变异特征的基础上,采用统计学方法估算构建新区土壤地球化学监测网所需要的采样密度、采样数量和采样周期等参数,为后续新区土壤重金属地球化学长期监测工作提供参考.结果表明,调查区重金属As、 Cd、 Cu、 Hg和Pb元素变异系数36%,属于高度变异元素; Cd、 Cu和Pb元素块金系数均75%,其高度富集是在较高自然背景上出现了人为源的叠加.在置信水平P为95%和90%时,对样本平均值允许误差Δ分别为5%、 10%和15%的条件下,同时对新区土壤中8种重金属As、 Cd、 Cr、 Cu、 Hg、 Ni、 Pb和Zn进行土壤环境质量监测,最少合理采样数分别为1 077个、 270个、 120个和767个、 192个、 86个.土壤各重金属元素可监测最小变化量(MDC)介于0.0025～2.54 mg·kg~(-1)之间.在不同的重金属年变化速率下土壤重金属监测所需要的重访间隔时间不同,在目前调查区重金属年变化速率条件下,调查区土壤监测所需要的重访间隔时间在2 a左右.     

川南山区土壤与农作物重金属特征及成因

土壤及农作物中的重金属超标会影响人类生存环境和身体健康,为研究重金属在川南山区土壤与农作物中的富集特征及成因,以四川省南部山区的沐川县北部为研究区,采集了耕作土壤样品1699件,水稻籽实样品30件,玉米籽实样品31件,茶叶样品15件,对应农作物根系土壤样品76件,应用数理统计、主成分分析、相关分析等技术,研究土壤和农作物中重金属富集特征及成因、重金属在农作物与根系土的相关性.结果表明耕作土壤中重金属含量较高,其算术均值高于全国土壤背景值,且均存在超过风险筛选值采样点,其中Cd超标点数达770个;耕作土壤中重金属主要来源于地质背景,其次受土壤中的有机质及酸碱度和人类活动的影响.农作物中重金属均低于国家标准,农作物对重金属的富集系数总体表现为：茶叶 > 水稻 > 玉米.通过相关分析表明,土壤中重金属总体特征为含量高和活性低,未对3种农作物的质量安全造成影响,而土壤中CaO、Fe₂O₃和MgO对玉米和水稻籽实中重金属含量有一定影响.     

广西都安县典型水田硒地球化学特征及影响因素

为发展富硒水稻种植和巩固脱贫成果,在广西都安县百旺镇开展水稻种植区地球化学调查,采集21件岩石和193件水稻根系土-籽实协同调查样品,利用统计学和相关分析方法研究水田土壤硒的分布特征和影响因素.结果表明,百旺镇水田土壤和水稻籽实富硒率分别为67.4%和64.8%,但富硒土壤和富硒水稻籽实样品中镉含量普遍较高;对比显示百旺镇南部种植区水稻籽实富硒率达到61.1%,重金属风险低,发展无污染富硒水稻种植优势明显.相关分析表明次生富集作用是研究区土壤富硒的主要原因,根系土pH和质地不同程度影响土壤硒含量;水稻籽实硒含量主要受根系土硒含量、有效硒含量、pH和Al₂O₃等影响.镉膳食暴露风险评估显示研究区水稻整体安全,但中部区域水稻膳食暴露风险较高.