上海城市样带土壤重金属空间变异特征及污染评价

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城市样带,采用地统计学方法对表层土壤样品Cu、Zn、Pb、Cr、Mn共5种重金属的空间变异结构和分布格局进行了分析,并利用单因子指数法和内梅罗综合指数法评价了土壤重金属的污染程度.结果表明:土壤样品Cu、Pb、Zn、Cr、Mn这5种重金属平均含量分别为27.80、28.86、99.36、87.72、556.97 mg.kg-1.表层土壤Cu、Cr、Mn、Pb、Zn均属中等变异,Mn、Cr呈正态分布,Cu、Pb、Zn呈对数正态分布;半方差函数模型拟合结果显示Cu、Pb、Zn、Cr符合线状模型,Mn符合指数模型.通过泛克里格插值得到城市样带表层土壤重金属含量空间分布图,发现Cu呈条带状,Cr、Mn呈岛状,Pb、Zn呈条带和岛状分布相结合的特点.土壤污染评价结果说明土壤Cr、Zn、Pb污染相对严重.土壤Cr、Zn、Pb、Mn和Cu之间呈显著相关,土壤重金属之间表现为复合污染.土壤重金属污染城郊乡梯度差异明显,工业化、城市化与城市土壤重金属空间分布密切相关.     

太原污灌区土壤重金属和盐分含量的空间变异特征

在面积为2.7万hm^2的太原污灌区布设土壤取样点49个,测定了耕层土壤中重金属Hg、Cd、Pb、盐分、氯离子含量及pH，应用地统计学的方法分析了数据的统计特征值和结构特征，结果表明：铅和盐分服从正态分布，氯离子服从对数正态分布，其它无分布类型，拟合得到Hg、Pb、盐分的半方差函数模型为指数型，镉和氯离子为球型，pH为高斯型，这些测定项目有在一定范围内存在空间相关性性。用Kriging内插法对未测点重金属及盐分进行最优估计，并绘制了等值线图，可更直观地反映出污灌区土壤重金属及盐分的空间变异特征。     

城市区域土壤铅含量空间变异的多尺度研究进展

我国城市土壤仍存在Pb的严重富集,准确地评价土壤Pb污染水平和范围是进行科学的土壤Pb污染风险评估和管理的基础.城市土壤Pb含量的空间变异性强且结构复杂,现有的大多数研究在单一空间尺度上开展,不足以全面揭示空间结构特征,不利于促进更加科学的风险评估和管理.因此,探寻一种能够全面揭示城市土壤Pb含量的空间结构信息的方法尤为重要.为了实现这一目的,本文首先分析了造成城市土壤Pb含量高空间变异性的主要因素:污染源的多样性、污染过程的层次性,以及城市景观的异质性.在此基础上归纳出城市土壤Pb含量的空间变异特征——由3个空间层次嵌套而成的等级结构.在此概念性的空间结构之上提出一个基于地统计学理论、以线性混合效应模型为核心的方法框架,可以将城市土壤Pb含量的空间结构划分为3个层次:全局趋势、具有空间自相关的随机变异以及异常高值点.最后,提出完善城市土壤Pb含量空间变异多尺度研究的重点是:探讨更加高效的空间抽样策略;确定特征尺度.     

北京市顺义区浅层土壤硝态氮的空间变异特征分析

顺义是北京市的主要水源地和农业生产基地,研究氮素在顺义区土壤中的分布累积及空间变异情况,对于了解顺义区的土壤潜在污染,指导农业生产,预防面源污染等具有重要作用.因此,本研究应用传统统计学方法和基于GIS的地统计学法研究了顺义区不同地点各土层土壤中硝态氮的空间分布特征.结果发现,地统计分析过程中,在考虑各向异性和趋势效应的情况下,各土层土壤硝态氮含量均具有空间相关性,理论变异模型主要为球状模型和指数模型.同时,选用普通Kriging插值法得到了各土层土壤硝态氮的空间分布图,并对其空间分布特征进行了分析.结果表明,研究区不同土层硝态氮空间分布状况各异,潮白河东部土壤硝态氮含量高于潮白河西部.     

北京降尘重金属污染水平及其空间变异特征

为了研究北京大气降尘中重金属污染水平及其空间变异特征,分别于2013年6—10月(非采暖期)、2013年11月—2014年3月(采暖期)收集了北京大气降尘样品66份,采用Elan DRC Ⅱ型电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)测试了样品中的37种重金属质量分数.结果表明:非采暖期北京大气降尘中Cd、Zn、Pb 3种重金属污染最严重,三者质量分数分别为5.3、822.0、177.2 mg/kg,分别超出各自北京背景值的1 065.0%、516.2%和403.1%;采暖期北京大气降尘中Mo、Cd、Bi、Zn 4种重金属污染最严重,四者质量分数分别为8.7、2.7、3.0、660.5 mg/kg,分别超出各自北京背景值的656.9%、495.8%、457.5%和395.2%;与非采暖期相比,采暖期大气降尘重金属中除Zn、Pb、Cd质量分数分别降低了19.6%、25.3%和48.9%外,其余元素的质量分数却有不同程度的升高,其中Sr、Ba、Ce、Cu、Cr、W、La、Ni、Mo、Co等10种重金属质量分数升高了53.2%～176.7%.ArcGIS地统计插值研究表明,非采暖期主要重金属(Cr、Cu、Zn、Zr、Ba和Pb)空间分布呈现出较强的变异性;采暖期降尘中主要重金属存在不同程度的空间变异,Ba和Zn的空间变异较强,二者高值区和低值区相互交错分布;Cu和Pb的空间变异相对较弱,二者高值区和低值区分布均呈规律性分布.元素示踪分析表明,无论是采暖期还是非采暖期,北京降尘重金属污染均主要来源于机动车尾气和垃圾焚烧.      

黄土高原沟壑区小流域土壤养分空间变异特征及其影响因素

了解表层土壤有机质与全量养分的空间变异规律及其影响因素,能够为黄土高原生态脆弱带的土壤养分管理提供参考。基于王东沟的93个野外采样点,综合多种地统计学方法,分析了土壤养分的空间变异特征及其影响因素。结果表明:研究区表层土壤养分含量处于中等水平,空间变异大小依次为全磷>全氮>有机质>全钾,均由结构性因素主导;有机质、全氮较全磷、全钾变异尺度小、空间自相关性弱、空间复杂程度高。有机质、全氮的分布格局为南高北低,主要影响因素包括海拔、坡度、曲率和土地利用;全磷呈现相反的北高南低分布,海拔、坡度、土地利用、土壤机械组成和人类活动对其影响较大;全钾则为内部高四周低,分布较破碎,坡向和土壤机械组成作用较强。据此建立了9个环境因子与土壤养分之间的回归预测模型,以期为研究区土壤资源的可持续利用提供数据支持。     

北京大气降尘中微量元素的空间变异

在北京市六环内均匀布点采集了城市核心区、城市扩展区、近郊区的大气降尘.对降尘中14种稀土元素(Y、Pm除外)以及Cr、Co、Mo、Cd、Pb等5种重金属元素的化学特征进行统计分析,并结合判别分析和Spearman相关分析方法阐释了影响各区域空间变异的主要元素.最后利用三角图解法揭示空间差异的成因.结果表明,各元素含量在空间上具有明显的阶梯变化,Cr、Mo、Cd、Pb含量沿城市核心区向近郊区方向呈递减趋势,Co与14种稀土元素含量的梯度变化特征则恰好相反,由市中心向外围郊区呈递增趋势.轻稀土富集程度表现为城市核心区>城市扩展区>近郊区,Eu亏损程度相反.Mo、Co、Pb元素可用来表征区域降尘的空间差异(68.2%).LaCeSm三角图解表明北京降尘主要来源于壳源物质.PbCoMo和CrCoMo三角图解可以很好地解释不同污染源贡献程度的差别是造成降尘中微量元素在空间尺度上的差异的原因.近郊区降尘受到土壤扬尘、燃煤的影响较大.城市核心区降尘主要受到交通排放的影响.城市扩展区处于过渡带,降尘受到交通、燃煤、土壤扬尘等的影响作用居中.     

官厅水库周边土壤重金属空间变异特征及风险分析

在官厅水库周边2～10 km范围内系统测定了8种重金属元素的含量,利用GIS技术和地统计分析方法,研究了重金属元素的空间变异特征及环境风险.结果表明,Cd是该区域主要的污染物,检测值（0.68±0.17） mg/kg相当于国家1级标准的3.4倍,40%的区域超过国家2级标准.土壤中7种重金属（Ni除外）的空间变异主要缘自于施肥、耕作及种植制度等人为活动引起的随机性因素,空间格局呈现西高东低,并呈洋河至怀来县区段污染最重的趋势.单因子污染指数和单因子生态危害系数Cd均显著高于其他重金属元素,复合污染指数呈库北高于库南,西部高于东部的空间趋势,复合生态风险指数南北向也有类似分布特征,东西向集中在怀来县、延庆县和中部北辛堡镇3个区域,说明高环境污染区将伴随高的生态风险,人口密集、工业化程度较高的城镇区域更容易引起生态危害.     

土壤-水稻系统重金属空间异质性研究——以浙江省嵊州市为例

在嵊州农产品产地共采集94对土壤-水稻样品,研究重金属在土壤-水稻系统的污染特征及空间异质性.结果表明,土壤重金属Cd、Cu、Ni、Pb和Zn的平均含量分别为0.20、28.64、27.03、38.51和98.74mg/kg,与背景值相比较,这些重金属在研究区均有不同程度的累积,局部污染严重,但是水稻重金属没有超过国家规定的食品安全标准,仍处于安全水平.土壤重金属Cd、Cu、Ni、Pb和Zn都属于中等程度变异,其变异系数分别为45.00%、46.65%、81.54%、18.07%、32.47%.地统计学和局部Moran's I指数结果可识别出这五个重金属的污染分布情况.土壤Cd、Cu、Ni和Zn的空间分布较为相似,基本为东西部含量较低,中部较高,这与工业活动和其他的人为活动有关.土壤-水稻系统重金属的迁移、吸收主要受土壤重金属含量和土壤理化性状的影响.从长远来看,重金属污染对当地生态和居民健康仍有潜在的威胁.     

赤峰市黄花甸子流域土壤有机碳含量的空间变异特征研究

选择内蒙古赤峰市敖汉旗黄花甸子流域为研究对象,运用地统计学和ArcGIS空间分析工具相结合的方法研究流域内土壤有机碳含量的空间变异特征以及土地利用方式对其的影响.结果表明,研究区0~10 cm土层范围有机碳含量具有中等空间相关关系,10~100 cm土层范围有机碳含量具有强烈空间相关关系,由随机性因素所引起的空间变异随土壤深度增加而降低.土地利用方式对土壤有机碳含量的影响随土壤深度的变化而发生改变,主要受植物根系分布特征的影响,各土层土壤有机碳平均含量由高到低表现为林地天然草地农地.     

基于GIS的上海城市灰尘重金属空间分布特征研究

基于ArcGIS地统计分析模块,以上海市外环以内为研究区域,对上海城市道路和公园灰尘中重金属Pb、Cr、Cu、Ni、Zn含量水平和空间分布特征进行了研究.研究表明:上海城市灰尘重金属平均含量水平普遍较高,Pb、Cr、Cu、Ni、Zn平均含量分别为273.45、144.01、190.01、86.26、708.25 mg·kg-1,分别高出上海土壤背景值10.7、1.9、6.6、2.7、8.2倍;外环区域Pb、Zn、Ni污染严重,尤以工业区、商业区以及交通繁忙区最突出.地统计分析表明,Pb和Cu呈较弱的空间相关性,说明Pb和Cu的空间变异以人为影响为主;Zn、Cr和Ni为中等相关,说明随机性因素和结构因素对这3种元素都有较大影响;基于ArcGIS的地统计学分析工具能够较好地反映重金属污染的空间分布格局.     

城市表层土壤重金属与磁化率的多尺度空间变异分析

采集徐州市城区167个表层土壤的样品,并分别测定了磁化率χ的数值及其5种重金属(Cu、Zn、Mo、Cd和Pb)的含量.利用多元因子克里金分析上述研究变量在局部尺度(1 km变程)和区域尺度(5.5 km变程)的空间变异特征.研究表明,徐州城市表土中的磁化率与重金属在局部尺度上主要受到交通、工业和农业等人为因素的影响,在区域尺度上,则以土壤母岩等自然因素为主导.磁化率#与Cu、Zn、Mo、Cd、Pb在局部尺度上的结构相关性较高,在此尺度内选择适当的采样间隔,有助于提高磁化率作为上述重金属污染替代指标进行空间制图的精度.     

路域土壤重金属含量空间变异的影响因子

以纵向岭谷区景洪-思茅段公路沿线为研究区,通过公路不同地点样线布设,对不同土地类型、地形和公路距离下的98个样点进行了野外植被和环境因子调查及土壤采样,在土壤表层0～20cm重金属全量分析的基础上对影响其分布的环境因子做了相关分析,得出研究区路域土壤重金属污染的空间分异特征及其主要的影响因子.研究结果表明,公路沿线不同土地利用类型下土壤重金属元素的含量存在较大的差异,但不同类型下含量的变化趋势较为一致,草地重金属污染最为严重,而次生林,原始林重金属含量较低;土壤养分也受土地利用类型影响,但相关分析表明,除了pH值、总钾、总磷和重金属关系较为密切外,研究区其它土壤养分和重金属之间的含量相关不显著.重金属元素含量之间相关性显著,表明该段道路重金属污染具有同源性,即来自道路.距公路的距离对重金属含量影响较大,农田土壤重金属含量随距离公路增加逐渐降低,而自然土壤中,变化趋势呈波动趋势.进一步对自然土壤中重金属的影响因子做了分析,结果表明,地形影响重金属的含量垂直分异,而典范对应分析也显示研究区距离、地形、土地覆被和土壤特性共同作用于土壤污染的空间变异.影响程度为距离＞土地覆被＞地形＞土壤.     

Effects of arbuscular mycorrhizal (AM) fungi inoculation on arsenic (As) accumulation by tobacco (Nicotiana tabacum L.)

under As stress, proper mechanisms are employed by AM fungi to protect tobacco against As uptake. Results confirm that AM fungi can play an important role in food quality and safety.     

香港近岸海域悬浮固体浓度空间变异特征的地统计分析

以香港近岸海域为研究区,基于2009~2012年HJ-1A/B CCD数据和实测数据,建立悬浮固体浓度遥感反演模型,运用地统计学方法对模型反演结果进行分析,探索研究区内悬浮固体浓度空间分布及其变异特征.结果表明:香港近岸海域北部深圳湾附近常年处于悬浮固体浓度的高值区,东北部珠江入海口海域悬浮固体浓度受季节影响明显,大屿山以南的南部海域的浓度值常年处于较低水平,并具有明显的季节特征.2009~2012年的地统计数据表明,香港近岸海域悬浮固体浓度值总体处于较低水平,月均值为12.25mg/L,由北向南递减趋势明显.全年大部分时间空间变异特征明显,空间自相关性较强,其中3月份的块金值/基台值最小,仅约为0.0005.     

Effects of arbuscular mycorrhizal fungi inoculation on arsenic accumulation by tobacco (Nicotiana tabacum L.)

A pot experiment was conducted to study the e ects of arbuscular mycorrhizal (AM) fungi (from contaminated or uncontaminated soils) on arsenic (As) uptake of tobacco (Nicotiana tabacum L.) in As-contaminated soil. Mycorrhizal colonization rate, dry weight, As and P uptake by plants, concentrations of water-extractable As and As fractions were determined. A low mycorrhizal colonization rate (< 25%) was detected. Our research indicated that AM fungi isolated from polluted soils were no more e ective than those from unpolluted soils when grown in symbiosis with tobacco. No significant di erences were observed in roots and stalks dry weights among all treatments. Leaves and total plant dry weights were much higher in Glomus versiforme treatment than that in control treatment. As contents in roots and stalks from mycorrhizal treatments were much lower than that from control treatment. Total plant As content exhibited the same trend. P concentrations in tobacco were not a ected by colonization, nor were stalks, leaves and total plant P contents. Roots P contents were remarkably lower in HN treatments than in other treatments. Meanwhile, decreased soil pH and lower water-extractable As concentrations and higher levels of As fraction bound to well-crystallized hydrous oxides of Fe and Al were found in mycorrhizal treatments than in controls. The protective e ect of mycorrhiza against plant As uptake may be associated with changes in As solubility mediated by changing soil pH. These results indicated that under As stress, proper mechanisms employed by AM fungi can protect tobacco against As uptake. Results confirmed that AM fungi can play an important role in food quality and safety.     

Plant coexistence can enhance phytoextraction of cadmium by tobacco （Nicotiana tabacum L.） in contaminated soil

A mesocosm experiment was conducted to investigate whether plant coexistence affects cadmium (Cd) uptake by plant in contaminated soil.Tobacco (Nicotiana tabacum L.var.K326) and Japanese clover (Kummerowia striata (Thunb.) Schindl.) were used.Cadmium was applied as 3CdSO 4 ·8H 2 O in solution at three levels (0,1,and 3 mg/kg soil) to simulate an unpolluted soil and soils that were slightly and moderately polluted with Cd.Tobacco (crop),Japanese clover (non-crop),and their combination were grown under each C...     

上海宝山区农用土壤重金属分布与来源分析

以上海宝山区为典型区域,在获取216个农用表层土壤样品重金属实测数据的基础上,运用多元统计和地统计相结合的方法,对上海宝山区农用土壤重金属的含量水平、分布特征和来源进行系统分析.结果表明,上海市宝山区农用土壤重金属Cd、Hg、As、Cr、Pb、Cu、Zn的平均含量值分别为0.195、0.148、7.44、82.5、29.1、33.2、124.5 mg.kg-1,均没有超过国家土壤环境质量二级标准,但Cd、Zn、Cr、Pb、Cu、Hg元素平均含量值超过上海市土壤背景值,其中Cd、Hg、Zn最为显著,分别是对应背景值的1.50、1.48、1.45倍,呈现出明显的累积趋势.相关分析和因子分析结果显示,各元素的来源可分为三类,Zn、Cd、Hg和Pb为一类,Cr和Cu为一类,As单独为一类;前两类元素含量远高于对应元素背景值,来源主要受各种人为活动影响,As元素含量与背景值相当,各样品含量的变异程度最低,来源主要与成土母质有关.空间结构分析表明,As元素以土壤母质、地形等结构性变异为主,其它元素主要受人为活动等随机因子影响;通过对临界值概率等值线的分布分析发现,Cd、Zn、Cr、Cu、Hg来源以点源为主,来源较为集中,Pb来源相对较为分散.     

铅锌矿区土壤-植物系统中植物吸收铅的研究

基于野外现场系统采样,结合室内全量、形态含量检测技术,分析了湘西铅锌矿区几类粮食中铅等元素的质量状况以及水稻植株中铅的吸收和分配.结果表明,湘西铅锌矿区粮食中存在高铅污染风险,与对照相比,矿区稻米、玉米、黄豆等粮食中铅的平均含量分别增加2.4倍、1.2倍和3.3倍.粮食铅含量因品种不同、采集部位不同而异,铅含量由高到低依次为:黄豆＞稻米＞玉米(粮食品种间),根＞茎叶＞籽粒(植株部位间),稻根对铅表现出极强的束缚力和耐受性.相关分析显示稻根中的铅主要来自土壤,而水稻地上部分的铅则可能主要源自大气.矿区粮食中汞、镉、铅等多种重金属共同富集,亟需开展矿区粮食中重金属复合污染的机理及其健康风险研究.     

北京市大兴区土壤重金属含量的空间分布特征

在面积为1039km2的北京市大兴区布设了70个取样点,测定了其表层土壤重金属Cu、Zn、Pb、Cr、Cd、Ni、As、Se、Hg和Co的含量.统计结果表明,除As和Se外,其它重金属平均含量均高于其背景含量.只有个别地方Cd的含量超过了国家二级标准限值,而其余重金属含量均没有超过其二级标准.通过半方差函数分析,发现10种重金属元素在一定范围内均存在空间相关性.采用Kriging最优内插法得到了表层土壤重金属含量的空间分布图,发现土壤重金属含量与土壤质地和有机质含量关系密切.目前大兴区土壤重金属的主要来源是污灌,特别是来自凉水河、新凤河和凤河的污水,应重点对这些河流周围的排污企业进行治理,严格执行达标排放.