小尺度农田土壤Pb、Zn和Cd空间分布及污染评价——以云南沘江沿岸某农田为例

以沘江沿岸面积为96 000 m2的整片农田作为研究对象,采集144个表层土壤样本,利用ICP-MS测定土壤中Pb、Zn和Cd的含量,使用地统计学方法分析Pb、Zn和Cd的空间分布,采用污染负荷指数评价土壤Pb、Zn和Cd污染程度,并对污染来源进行解析。结果表明研究区域农田土壤中Pb、Zn和Cd含量均超过当地土壤背景值,出现了污染富积。根据国家土壤环境质量标准,Pb未超标,Zn超标率为98.6%,Cd超标率为100%。普通克里金空间插值分布图显示,Pb、Zn和Cd高含量区域均沿着省道227和靠近居民区分布,而临近沘江的区域Pb、Zn和Cd含量相对较低,其中Pb、Zn含量变化基本呈现由省道227向沘江方向递减规律。Pb、Zn和Cd之间具有较好的相关性,三者同源概率较大。对Pb、Zn和Cd的污染评价表明,研究区域农田土壤57.78%为中度污染,42.22%为重度污染。从污染负荷指数法(PLI)空间插值图可见,重度污染区域位于省道227沿线与居民区东侧区域,其余区域为中度污染。本研究结果说明,小尺度空间分析方法用于农田土壤污染状况的分析,能有效预测重金属空间分布情况,在土地紧缺的情况下,该方法能有效指导对农田的不同区域进行选择使用和精准管理。     

EDTA对污染土壤中金属解吸的影响

重金属污染是当今土壤污染中的污染面积最广、危害最大的环境问题之一,有关污染土壤的修复研究正日益受到重视。现以黄土体土壤为对象,以铜、铅为代表,研究有机配体EDTA（乙二胺四乙酸）对土壤被重金属污染的解吸的影响。并分别讨论土壤中的单元素金属污染以及复合金属污染的解吸过程。结果表明,EDTA的加入,对Cu或Pb的单一污染土壤,可以大幅度增加金属的解吸量,但在Cu—Ph复合污染土壤中,由于两种金属离子同时存在,却出现Cu、Pb对EDTA的竞争性反应,彼此互为影响。     

区域农田镉含量空间变异与综合风险的不确定性评估

我国小麦镉(Cd)污染格局多样,从不确定性角度评估区域小麦田Cd累积风险有助于提升污染防治决策的准确性。本研究基于不确定性理论,将蒙特卡洛(Monte-Carlo)随机模拟方法引入到区域土壤-小麦系统Cd污染综合风险评估中,结合多元统计和空间分析开展实例研究。结果表明河南省某小麦主产区92.8%的土壤样品Cd含量超过农田土壤风险筛选值(0.6 mg·kg^-1),84.0%的小麦籽粒样品Cd含量超过国家食品安全限量标准(0.1 mg·kg^-1)。区域土壤-小麦系统Cd累积水平整体上呈现西北高东南低的空间分布格局。区域Cd生态风险以中度污染为主。区域人群Cd摄入量超过WHO推荐安全值的风险概率为31.6%,控制土壤Cd累积趋势可将该超标风险下降至7.3%。不确定性模拟、空间分析和场景分析的综合应用可准确识别农田Cd污染风险等级和相应概率,为区域Cd污染防治提供决策建议。     

耒水流域土壤重金属污染的时空变异对比

收集了研究区内2008年的历史数据和2018年采集的最新数据,共计278个样品,分析测试了土壤环境污染常提及的Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu、Ni、Zn共8类重金属元素,利用单因子指数评价法、内梅罗综合污染指数法以及土壤环境质量评估法评价研究区内西河和耒水2条河流周边的土壤环境质量类别,结合反距离空间插值法以及空间几何分析,直观地展示出研究区2008—2018年土壤重金属的时空变异特征。结果表明:采集的2期数据中除Cr外,Cd、Hg、As、Pb、Cu、Ni、Zn表层土壤重金属元素均存在点位超标的情况,说明该研究区中整体存在重金属污染;通过单因子指数评价可知,2期数据单因子指数平均值排前2位的均为Cd和Pb,Cr平均值最小,研究区内2期数据Cr超过98%点位均属于优先保护类点位,Cd、As、Pb均存在超过《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准》(GB 15618-2018)管制值的点位;污染增强区主要分布于采矿及冶炼企业密度较大的西河中上游、耒水上游和耒水下游3个区。为防止今后土壤重金属污染进一步增强,建议对3个高值区采取恰当的管理措施。     

基于GIS的表层土壤重金属污染及空间特征研究——以玄武湖景区为例

GIS与地统计学已广泛运用于土壤科学的研究。为调察研究玄武湖公园内陆区域土壤重金属污染情况及空间分布的特征,为污染评估治理提供可视化的科学依据,本文采集并分析了玄武湖内陆地区0~20 cm土壤中Cr、Cd、Ni、Pb、Zn和Cu 6种元素含量,对其进行描述性统计分析判断污染情况,并利用Arc GIS分析其污染情况及空间特征,结果表明,Cd超标率高达97.5%且平均值0.25高于国家一级标准1.23倍,存在轻微污染,其他5个元素均值均低于一级标准且超标率均低于21%,基本不存在污染的情况。从空间分布来看,Pb、Zn和Cu含量从内向外呈增大趋势,Cr、Ni整体浓度值相对偏小,大部分区域含量均在中值附近或以下,以上5种元素块基比均在0.5左右,含量及分布均是由随机因素及结构性因素共同控制,而Cd块基比仅0.028因而其分布规律则主要受结构性因素影响。     

乌鲁木齐市地表灰尘中微量元素空间分布与来源解析

为研究典型绿洲城市地表灰尘中微量元素的污染及来源,在新疆乌鲁木齐市采集83个地表灰尘样品,测定As、Cd、Cr、Cu、Hg、Mn、Ni、Pb与Zn等9种微量元素含量,采用地质累积指数法评价地表灰尘中微量元素污染水平,基于地理信息系统(GIS)技术与地统计法分析微量元素空间分布格局,并利用多元统计分析法分析地表灰尘中微量元素的主要来源。结果表明,乌鲁木齐市地表灰尘中Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn分别为新疆土壤背景值的2.00、1.35、1.38、8.24、1.28、2.09、3.26倍。地表灰尘中Hg呈现中度污染,Cd、Pb和Zn呈现轻微污染,As、Cr、Cu、Mn和Ni呈现无污染。研究区地表灰尘中各微量元素的空间分布格局各不相同。从污染来源来看,研究区地表灰尘中As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb与Zn来源主要受到人为污染源的影响,Mn来源主要受到土壤地球化学特征的控制。     

云浮硫铁矿矿区土壤重金属含量的空间分布

对云浮硫铁矿矿区及其周边土壤中Cu、Zn、Pb、Cd、Cr和Ni等元素含量进行了测定分析,利用地统计学方法研究了6种重金属的空间结构与分布特征。结果表明,6种重金属元素平均含量都超出当地土壤元素背景值;结构性因素对Cd、Cu、Zn的空间变异起着较显著的主导作用,而随机性因素对其空间变异的影响是较弱以及不显著的;Pb和Cr表现为具有中等程度的空间相关性,随机效应与结构效应相近;土壤中Cd、Cr、Cu与矿石加工企业以及矿渣的堆放密切相关,Zn的污染主要来源于农业施肥,Ni的含量除了受企业的影响外,农业施肥对重金属污染的影响也是不可忽略的。Pb含量的增加主要是由于矿石的开采造成。     

层次分析法与地理信息系统在农田土壤重金属污染评价中的应用

以《土壤环境质量标准》(GB 15618—1995)二级标准作为评价标准,采用以改进层次分析法确定权重的加权平均法对南京市郊典型蔬菜地的土壤重金属污染状况进行了评价。结果表明,研究区土壤中Cu、Pb、Cr的单因子污染指数平均值均小于1,含量超标率均不超过10.32%,而Cd的单因子污染指数平均值达2.15,含量超标率为84.13%,急需对该区土壤和受体做进一步的Cd污染深入调查或风险评估;研究区土壤重金属综合污染指数平均值为1.28,属玷污水平;利用ArcGIS 8.3软件进行土壤重金属污染的空间分布特征分析结果表明,研究区各元素的污染程度为Cd>Pb>Cu>Cr,各元素的污染格局较为相似,城市化活动对土壤污染贡献较大;研究区有81.16%的土壤重金属污染级别为玷污,3.78%处于本底级,15.06%处于安全级。     

重金属污染废弃地修复植物种类的筛选与评价

基于修复被重金属污染土壤的优良植物的特征,并结合前人的研究成果,对修复被Cd、Pb、Zn、Cu、Mn污染土壤的植物进行了罗列与分析,筛选出了一些可以应用于修复因重金属污染而废弃土地的、且生态恢复生长快、生物量大、抗逆性强、富集重金属多的植物。     

搬迁化工企业遗留场地氯苯污染迁移模拟与不确定分析

基于某搬迁化工企业场地污染调查数据,应用跃迁概率地质统计工具(T-progs)建立了溶质迁移地质统计模型,对该场地氯苯污染进行了不确定评估和风险分析。结果表明,研究场地地下水氯苯污染主要集中在场地的北部和南部,模拟初期场地北部污染羽中心氯苯最高质量浓度为1 240mg/L,污染物在地下水中随时间迁移扩散,100年后该污染羽氯苯最高质量浓度降低到1 030mg/L,但污染羽整体迁移速度较慢。地质统计模型不确定评估结果显示,100年后污染羽在最小分布条件下的氯苯最高质量浓度约为540mg/L,最大分布条件下约为1 207mg/L;场地氯苯污染风险集中在场地东北部和西南部区域,与地下水流动方向一致,但受场地非均值影响,氯苯阀值捕获风险区分布呈不规则形状。     

基于地理信息系统的引江济巢数值模拟系统的研究

以引江济巢工程为对象,在充分搜集巢湖流域水环境信息的基础上,利用Visual Basic6.0结合MapObjects2.0开发基于地理信息系统(GIS)的引江济巢数值模拟系统,实现对引江济巢工程基础地理信息、水文信息、水质信息等的统计、分析与管理。并通过嵌入式集成方法实现数学模型与GIS的紧密集成,实现了在污染因素由用户自行设定下进行"所见即所得"的动态仿真能力,为引江济巢调水方案的论证和调水过程中的环境管理提供技术支撑。     

改进的有限单元法在河流水质数值模拟中的应用

利用有限单元法进行二维水质模拟不用考虑河流速度和流量分布等资料,可以直接根据河床地形特点求出水质分布.但传统方法需要利用作图法求出累积流量曲线,是整个模拟过程中最耗人力物力的过程.为解决这一问题,探讨了拉格朗日插值法在复杂河段二维水质模型数值计算中的应用,运用该方法对三峡长寿段的排污口对干流影响进行了数值计算,并将计算结果与作图法的结果进行了比较,比较结果验证了该方法具有省时、高效的优点,具有更加广阔的应用前景.     

环境水力学的研究进展

当前环境水力学发展有两个重要的趋势,一是研究对象由无生命组分进入有生命组分,向生态水力学发展;二是与“3S”结合,研究水域由小变大,向流域性水域发展。最后提出了“三水”转换水质模拟、挟沙水流水质与生态模拟等值得研究的前沿性问题。     

车用催化转化器的数值模拟与实验研究

采用数值模拟和实验相结合的方法比较了常规结构和一种特殊结构双载体三效催化转化器的性能。数值模拟的结果表明,安装环形片的催化转化器流动均匀性优于常规结构的催化转化器。实验结果表明,安装环形片可以提高催化器的转化效率。     

冬季沈阳市典型源排放PM10浓度分布模拟分析

选取沈阳市7个典型的大气污染源2006年12月～2007年2月的PM10排放浓度资料,利用CALPUFF对PM10浓度月平均分布做模拟分析。模拟结果分析表明：冬季月平均PM10浓度分布的范围与风场、地形有直接的关系。地势平坦、风速大时,污染物扩散范围大,污染物浓度小;地势不平、风速小时,污染物扩散范围小,污染物浓度大。1月份是沈阳市冬季月平均大气污染最严重的月份,污染物分布主要集中在市区的北部、东部和南部地区,东部地区大气污染最为严重。     

冬季沈阳市典型源排放PM_(10)浓度分布模拟分析

选取沈阳市7个典型的大气污染源2006年12月~2007年2月的PM10排放浓度资料,利用CALPUFF对PM10浓度月平均分布做模拟分析。模拟结果分析表明:冬季月平均PM10浓度分布的范围与风场、地形有直接的关系。地势平坦、风速大时,污染物扩散范围大,污染物浓度小;地势不平、风速小时,污染物扩散范围小,污染物浓度大。1月份是沈阳市冬季月平均大气污染最严重的月份,污染物分布主要集中在市区的北部、东部和南部地区,东部地区大气污染最为严重。     

广州市机动车排放污染三维仿真模拟研究

基于三维的对流一扩散方程,采用50 m× 50 m× 20 m的高分辨率网格对广州市机动车排放污染扩散的宏观分布状况进行了数值模拟研究,应用有限体积法数值求解上述方程.模拟过程综合考虑了广州市的路网结构、交通流和路网线源排放强度等因素,进行了均匀风速的简单气象条件试算.结果表明,机动车排放污染物浓度随交通流量而变化,随高度增加而下降,上风向污染物浓度大于下风向,模拟结果与实际污染情况具有较好的一致性.     

大气污染事故预测系统的研究

将地理信息系统应用于城市突发性的大气污染事故，对大气扩散模型的图形技术进行开发研究。介绍了设计的总体结构；详细叙述了数学模型的建立、编程语言及其关键技术。该技术能模拟显示化学品泄漏后的大气污染扩散范围，为应急反应科学决策服务。     

机动车单车扬尘浓度分布规律的模拟

为了掌握汽车扬尘中PM10污染分布特征,采用数值模拟的方法对汽车扬尘PM10浓度分布规律及其影响因素进行了研究,分析了车速、积尘负荷对汽车扬尘PM10浓度的影响.结果表明,车速与扬尘运移速率成正比,且车速在20～60 km/h范围内与扬尘高度近似成线性分布;积尘负荷与汽车扬尘PM10平均浓度同比例变化.     

影响催化转化器非稳态性能的因素分析

建立数学模型对催化转化器起燃温度特性曲线进行模拟,模拟结果与实验测量结果吻合较好。用数学模型考察和分析了气流状态和催化剂参数和载体参数等因素对催化器非稳态转化性能的影响。