基于OHS-D的四龙镇土壤重金属污染反演研究

文章以珠海一号(OHS-D)高光谱遥感卫星影像为主要数据源,利用偏最小二乘回归(PLSR)建模分析方法和地理信息系统的强大空间分析能力,结合实地采样送检化验的土壤重金属含量数据,分析了Pb、As和Cd等重金属离子在OHS-D数据中的光谱特征,建立了土壤重金属含量与OHS-D高光谱数据的偏最小二乘回归模型,对白银四龙镇农田土壤重金属含量反演并进行专题制图。结果表明,Pb和Cd的模型反演能力相当,判定系数R2分别为0.69和0.65,As的反演模型精度最高,R2为0.78。基于OHS-D数据并结合PLSR方法反演白银四龙镇土壤重金属含量,具有方法可行性与结果可靠性,可为珠海一号高光谱数据在土壤重金属反演方面的推广应用提供有益探索。     

城市交通绿地土壤重金属含量的高光谱反演

以交通绿地区土壤Cr、Pb、Zn为研究对象,分析重金属元素与土壤光谱在一阶、二阶等微分变换下的相关性,突出特征波段,通过多元线性逐步回归(MLR)和偏最小二乘回归(PLSR)方法,建立光谱与重金属元素含量的最佳模型,并进行精度检验与模型预测。结果表明:光谱微分变换可以有效地提高土壤重金属含量与土壤光谱反射率间的相关性,土壤Cr、Pb、Zn的最大特征波段分别在1 289.41、1 408.35、1 411.9 nm;从模型稳定性和精确性来看,土壤Cr、Pb、Zn在PLSR模型中的R~2分别为0.986、0.809、0.629,依次是MLR模型的1.32、1.14、1.12倍,土壤Cr、Pb、Zn在PLSR模型中的建模RMSE均低于MLR模型,PLSR模型效果较优;与土壤Cr相比,土壤Pb、Zn的MLR和PLSR模型效果较差,这可能与人为因素影响有关。     

干旱区绿洲农田土壤重金属含量高光谱反演

对新疆渭库绿洲土壤样本的As、Hg、Pb、Cr、Zn和Cu共6种重金属含量与高光谱关系进行分析,基于逐步回归方法筛选出特征波段,采用地理加权回归(GWR)和普通最小二乘法回归(OLS)构建土壤重金属的高光谱反演模型.结果显示:1)研究区的6种重金属元素含量存在一定的差异,土壤中的平均重金属含量依次为Zn>Pb>Cr>Cu>As>Hg,均未超过国家土壤背景值.研究区的Pb平均含量高于当地(新疆)土壤背景值,即研究区表土层中的Pb元素明显富集;2)不同的光谱变换使土壤重金属的光谱特征均得到了增强,但强度有所差异,经过二阶微分变换(SD)和一阶立方根微分变换(CRFD)的土壤光谱相对于原始光谱增强最显著;3)从模型验证来看,在反演6个土壤重金属元素含量时,GWR的R²高于OLS,其中Zn的R²接近0.8,Cu的R²接近0.6,表明模型有一定预测能力,而As、Hg、Pb和Cr的R²均依然低于0.5,模型预测能力并不理想;4)两种模型预测的6种土壤重金属含量的空间分布表现出一定的...     

滇黔桂岩溶区河漫滩土壤重金属含量、来源及潜在生态风险

利用全国地球化学基准计划在滇黔桂岩溶区35个点位采集的70件河漫滩表、深层土壤样品,分析了As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn 8种重金属元素含量特征,探究了重金属来源、污染状况及潜在生态风险.结果表明,8种重金属元素含量大部分均高于全国土壤背景值,在滇东南地区含量最高,桂西北地区最低.表层土壤Cd、Hg明显富集,As、Cr、Cu、Ni与深层土壤含量相当;As、Cd、Hg、Pb、Zn在农田、菜地中明显高于深层土壤,Cr、Cu和Ni在各类土地中与深层土壤相当.因子分析结果显示,表层土壤中Cd、Cr、Cu、Ni受地质背景控制,As、Pb、Zn既与地质背景有关,也受人为活动影响,Hg受人为活动影响较严重;深层土壤中Cd、Cr、Cu、Ni、Cr、Zn继承了区域母岩特征,As、Hg和Pb受地质背景和人为活动双重影响.地累积指数法和富集因子法污染评价结果表明,研究区河漫滩表层土壤中Cd、Hg污染较重,As、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn大部分为轻度污染或无污染.各重金属潜在生态风险指数高低顺序依次为Hg > Cd > As > Cu > Ni > Pb > Cr > Zn,Cd和Hg的生态风险指数之和占综合指数的82.43%,生态风险最高;滇东南地区重金属潜在风险综合指数最高,具重度生态风险.     

城市土壤重金属空间分布、污染与来源

通过文献统计计量学方法,对国内外文献中(1966-2015年)城市土壤重金属含量的相关数据进行了检索、整理和统计,收集并筛选了全球60个代表性城市10 434个土壤样品中Cu、Ni、Pb、Zn、Cr、Cd、Hg、As 8种重金属的含量数据,利用Arc Gis分析研究了城市土壤重金属含量分布的空间特征。以美国土壤背景值为标准,采用单因子污染指数法评价了城市土壤重金属污染状况。研究表明全球城市土壤中Cu、Ni、Pb、Zn、Cr、Cd、Hg、As含量分布空间差异较大,城市土壤中Cu、Pb、Cd和Zn重金属污染比较严重,而Ni、Cr、Hg、As元素污染相对较轻。通过物源来源探析表明人类活动特别是工业生产对城市土壤重金属点源污染贡献尤为突出,特别是Pb和Cu元素的污染。而且这2种元素的污染在我国中西部地区也比较突出,应该引起足够重视。总体来看,城市土壤Hg、As和Cd元素主要与煤燃烧和燃煤有关的排放等活动密切相关;而其它元素Cr、Ni、Cu、Pb和Zn来源不仅仅与燃煤排放有关,更重要的是与从事重金属加工等工业生产排放密切相关。     

丹江口水库迁建区土壤重金属分布及污染评价

为了解丹江口水库迁建区表层土壤重金属污染水平及其潜在的生态风险,对丹江口水库迁建区表层土壤中6种重金属(Cd、Pb、Cu、Zn、Cr、As)的含量及空间分布分别进行了研究,并分别采用综合污染指数法和潜在生态危害指数法对其中重金属污染程度及潜在生态危害进行了评价.结果表明,丹江口水库迁建区表层土壤中Cd、Pb、Cu、Zn、Cr、As的平均含量分别为0.61、23.11、58.25、22.65、58.99、16.95 mg.kg-1;与河南省土壤元素背景值及全国水系沉积物平均值相比,6种重金属元素除Zn外均有一定程度的富集,其中,Cd富集程度最为严重,重金属污染形势不容乐观.Cu、Zn、Pb的空间分布趋势基本相似.与国内典型的水库沉积物中重金属含量相比,丹江口水库迁建区表层土壤中Cd、As的富集程度较严重.6种重金属之间的相关性表明,元素Pb与Cu、Zn两两之间均呈显著性正相关性,Cr与Pb、As之间亦分别呈现显著的正、负相关关系.由2种评价方法可知Cd为丹江口水库迁建区表层土壤中最主要的污染元素,且具有较强的生态危害.     

上海浦东新区农田土壤重金属空间结构及分布特征

对上海浦东新区农田土壤中Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、Hg、As进行测定分析,利用地统计学方法研究了7种重金属的空间结构与分布特征。结果显示,Pb、As、Hg的积累不显著,而Cu、Zn、Cd、Cr平均含量显著高于背景值。结构分析表明,7种重金属元素在一定范围内均存在空间相关性,其中Cd、Cr、As的变程分别为11.54、11.0、7.0 km,其余重金属的变程范围为0.81~1.73 km。采用克里格和逆距离加权插值法得到了浦东新区表层土壤重金属单指标评价结果分布图,发现土壤质量受Zn、Cu、Cd、Cr的影响较大,而受Pb、Hg、As的影响较小,在分布上存在显著的空间分异特征。     

黄浦江中上游地区农用土壤重金属含量特征分析

以黄浦江中上游地区农用土壤为研究区域,在获取区域内729个农用表层土壤样品重金属含量数据的基础上,运用多元统计和地统计相结合的方法,对黄浦江中上游地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,黄浦江中上游地区农用土壤中Cd、Hg、As、Cr、Pb、Cu 、Zn 的平均值分别为0.163,0.144,7.54,86.3,24.9,31.4,98.8mg/kg,均低于国家土壤环境质量二级标准,但Hg、Cd、Cr、Cu 、Zn平均含量均超过上海市土壤中相应重金属元素含量背景值,其中尤以Hg显著,是对应背景值的1.44倍;以上海市土壤背景值为标准,农田土壤中Cd、Hg、As、Cr、Pb、Cu 、Zn 超标率分别为59.7%,68.2%,19.3%,67.1%,44.9%,58.4%,76.7%,表现为Zn> Hg> Cr> Cd> Cu > Pb> As.从空间分布来看,青浦、松江远郊区域农用土壤中Cd、Hg、As含量明显高于奉贤、闵行区,靠近市区的闵行Zn、Cr、Cu含量最高,各区域Pb含量差异不大;重金属来源分析表明,As、Cd、Hg元素来源主要与成土母质、农业生产活动等结构性因素有关,而Cu、Cr、Zn、Pb累积受工业生产、人民生活以及交通活动等随机性因素影响较大;Cd含量在不同农用土地利用类型间差异较大,其余元素差异不明显.     

好氧高温堆肥处理对猪粪中重金属形态的影响

用 Tessier 连续提取法研究了好氧高温堆肥处理对猪粪中重金属结合形态变化的影响.结果表明,经过好氧堆肥处理,猪粪中 Pb、Cu、Zn、Ni、Cr、Cd、As 的总浓度升高;碳酸盐结合态 Ni、Zn 的浓度降低,其余 Pb、Cu、Cr、Cd 的浓度都升高;硫化物及有机结合态、残渣态重金属的浓度普遍升高,仅有硫化物及有机结合态 As 和 Zn 的浓度下降;可交换态 Cu、Zn、Cr、As 的浓度显著降低.堆肥处理可以降低可交换态和碳酸盐交换态 Pb、Ni、Cu、Cr、Zn、As 和铁锰氧化物结合态 Pb、Cu、Cr、As 的分配系数,因此可以降低猪粪中重金属的有效性.堆肥处理有利于降低猪粪土地利用中重金属污染的风险.     

新疆干旱区某矿冶场对周围土壤重金属累积的影响

我国西部干旱半干旱地区为生态脆弱区,近年来西部工矿业发展引起的土壤污染问题越来越受到关注.本文通过空间布点采样,采用多元统计分析、GIS技术以及地积累指数评估等手段,对新疆某矿冶场区周围土壤的9种重金属污染特征进行了调查.结果表明,Cu和As元素为研究区域的主要重金属污染物;重金属Cr、Zn、Ni和Cd累积程度较轻、受人为干扰小;Co和Pb元素在少数样点存在人为干扰累积的现象,但程度也较轻;土壤中Mn没有明显累积和人为干扰.因子分析结果发现9种重金属主要存在2种来源,As、Cu、Ni、Cr、Zn、Cd和Co主要来源于第1种源;元素Mn和Pb主要来源于第2种源.从重金属空间分布特征可知,As、Cu、Ni、Cr、Zn、Pb、Cd和Co的最高含量样点都分布在尾砂库附近区域,因此对尾砂库进行封闭处理是减少重金属污染物向周围环境扩散的重要措施.此外,本研究还发现基于大气污染分析的PCA/APCS受体模型不适用于本案例中定量分析土壤重金属来源.