农产品视角的城郊黑土地农田重金属风险分区

农产品是重金属经土壤-作物系统危害人体健康的直接途径,其质量安全是我国粮食安全体系的重要组成部分.针对目前农田重金属分区研究对农产品考虑的不足,以农产品重金属累积特征及其导致的人体健康风险为指标,构建了基于农产品视角的农田重金属风险分区体系,同时以黑土地中重金属污染风险更高的城郊地带为研究区进行实例探讨.结果表明,农产...     

东北典型黑土区耕地轮作休耕的空间重构

轮作休耕是保障黑土区耕地资源可持续利用的重要手段。科学合理确定粮食作物轮作休耕的耕地利用规模及空间分布,对实现黑土区耕地修养生息、提升地力和平衡粮食供求结构具有重要意义。以东北典型黑土区——克山县、拜泉县和依安县为研究区,运用作物种植空间适宜性评价模型、多目标优化（MOP）模型和智能体土地布局优化配置（AgentLA）模型,基于地块尺度构建耕地轮作和休耕布局,适度调整轮作休耕规模及分布。结果发现：（1）研究区主要作物种植适宜性高值和低值区存在明显空间差异。玉米和大豆种植适宜性高值区交汇于依安县北部和克山县西部,是玉米—大豆轮作优势区域。主要作物种植适宜性低值区交汇于依安县南部和拜泉县西南部,是休耕的重点区域。（2）基于种植结构优化的轮作规模实现了大豆种植比例增加和玉米种植比例减少,缓解了目前玉米阶段性供大于求、大豆供给不足的现实矛盾。通过设定多种粮食供求情景确定休耕规模有利于灵活应对粮食市场变动。（3）兼顾耕地空间适宜性和集聚性的轮作休耕布局有利于充分利用耕地资源禀赋比较优势、发展规模化经营,对提高耕地利用效率具有重要作用。研究通过科学重构黑土区耕地轮作和休耕空间布局,实现了耕地空间适宜性、空间集聚性、种植结构合理性和粮食供求稳定性的同步提升,为实现黑土区耕地资源合理可持续利用和粮食安全提供政策参考。     

我国耕地土壤重金属污染现状研究

近年来,我国积极发展经济,发展工业,却忽视了环境问题,大量耕地土壤遭受严重的工业重金属污染。农业是国家发展的基础,是社会稳定的前提条件。耕地土壤影响着农产品质量,若耕地土壤受到重金属污染,种植出的农作物必然会受到直接影响,这不仅制约了我国农业发展,更会直接威胁人民群众的身体健康。因此,土壤重金属污染和超标问题必须引起重视。本文将针对我国耕地土壤重金属污染现状展开讨论分析。     

武汉市耕地非农化的空间非均衡发展与空间扩散路径分析

在5 期时间跨度20 多年的武汉市土地利用数据基础上,利用ArcGIS 的空间统计和空间分析功能,拟合出武汉市耕地非农化的空间洛仑兹曲线并制作了基于耕地非农化速度分级的重心曲线,结合统计数据分析耕地非农化扩散路径及其与经济、人口重心曲线变化的相关关系。研究结果表明:①武汉市是个典型的单中心城市,其耕地分布不均衡,耕地非农化仍是在围绕城市中心进行,耕地非农化在乡镇级别上是非均衡发展的,但非均衡程度在逐年减缓;②基于耕地非农化速度分级的耕地非农化重心曲线表明,耕地非农化速度快的点到速度慢的点的密度有逐步降低的趋势,并且速度快的点到速度慢的点还有向外围扩散的趋势;③武汉市耕地非农化扩散路径、GDP重心变化路径和人口重心变化路径在移动方向上大体上都符合在南北向是向北,转而向南又复向北;而在东西向是先向西然后向东,武汉市的耕地非农化与经济和人口的相关性表明武汉市的耕地非农化在空间上是有序发展的。研究结果能较好地揭示武汉市耕地非农化的空间非均衡发展状况,实现了武汉市耕地非农化空间非均衡发展的可视化,反映了武汉市耕地非农化、经济和人口之间的关系。     

株洲城郊农田土壤重金属污染特征与Pb同位素示踪

通过采集湖南株洲城郊农田区表层土壤（A层）,并分析其Cd、Hg、Pb、Zn等重金属元素含量,研究了土壤中重金属元素的污染特征.为示踪这些金属元素的来源,选择农田区典型土壤样品及湘江沉积物、污染源区土壤样品,进行重金属元素含量和Pb同位素组成测定.结果表明,农田区A层土壤受到不同程度的重金属污染,其中,Cd、Hg、Pb、Zn含量最高,分别为21.71、24.52、261.49、577.94 mg·kg^-1,且Cd、Pb、Zn元素之间显著相关,而研究区附近湘江水体和沉积物中这些元素含量没有增高,说明这些重金属不是来自湘江,而是可能主要来自冶炼厂;铅同位素显示,冶炼厂附近A层土壤²⁰⁶Pb/²⁰⁷Pb值（1.150~1.164）低于周边区域A层土壤（1.164~1.169）,²⁰⁸Pb/²⁰⁶Pb值（2.108~2.122）高于周边地区（2.106~2.119）,说明受到人为污染的影响.从污染区分布空间位置和铅同位素源解析的结果看,农田区土壤中Cd、Hg、Pb、Zn等重金属的主要污染源是冶炼厂的冶炼烟气粉尘及与农耕活动有关的其他人为污染.     

广西都安县耕地土壤重金属污染风险评价

为全面了解广西都安瑶族自治县耕地土壤重金属污染特征和生态风险状况,通过实地调查采样及土壤重金属含量分析,利用单因子指数、内梅罗综合指数、Hakanson潜在生态危害指数对都安县耕地土壤中Cd、As、Ni、Zn、Cr、Sb、Cu、Pb这8种重金属进行污染和生态风险评价.结果表明,都安县耕地土壤重金属总体污染严重,74.6%的耕地土壤点位超标,Cd、As、Ni、Zn、Cr、Sb、Cu、Pb的超标率依次为70.6%、42.9%、34.9%、19.8%、19.6%、2.94%、1.59%、0.79%,其中Cd和As超标率远远超过全国和广西水平,是都安县主要的污染元素.都安县耕地土壤总体呈现"中度"生态风险,其中Cd对生态风险贡献率达到88%;九渡乡东南部和保安乡与东庙乡结合部存在高生态风险.都安县耕地土壤重金属污染来自两个主要污染源,其中刁江流域两岸受污灌耕地土壤中As、Sb污染可能主要来源于刁江上游的矿业活动.     

城市表层土壤重金属污染扩散研究

随着城市经济的快速发展和城市人口的不断增加,人类活动对城市环境质量的影响日显突出。对城市土壤地质环境异常的查证,以及如何应用查证获得的海量数据资料开展城市环境质量评价,研究人类活动影响下城市地质环境的演变模式,日益成为人们关注的焦点。本文以某城市城区土壤地质环境调查获得的8种主要重金属污染物数据为例,通过建立重金属污染扩散数理模型,开展重金属空间分布、污染程度评价、传播特征研究,剖析重金属污染机理,追踪污染源,为城市土壤地质环境保护提供理论和方法依据。     

我国重金属污染区耕地轮作休耕存在的问题及对策——以湖南省为例

据2014年全国土壤污染状况调查公报显示,受重金属污染的耕地面积约占耕地总面积的1/5,对重金属污染耕地的治理刻不容缓。我国于2016年开始试点与逐步推进重金属污染治理的轮作休耕模式。课题组选择镉超标和锰超标的重金属污染治理地区实施调研。调研结果表明自贯彻国家、省(区、市)对重金属污染区耕地轮作休耕模式治理2年多以来,当地重金属污染治理效果明显,生态环境得到极大改善,当地群众反响很好。但治理过程中仍存在一些亟待改进的地方,如管理粗放、"用水之争""田荒与懒汉现象"、流转费用支付风险、民营资本进入与退出机制不完善等问题。     

我国耕地土壤重金属污染现状与防治对策研究

我国耕地土壤重金属污染已经对食品安全和人体健康造成了严重影响。为了实现农业可持续发展和保障人体健康,文章在调查分析我国耕地土壤重金属污染现状和主要污染原因的基础上,对我国现有土壤环境保护政策有效性进行了分析,并通过借鉴国际上先进国家在土壤环境保护方面的经验,提出了我国耕地土壤重金属污染防治的政策建议,包括建立健全耕地土壤污染预防制度和强化耕地土壤污染治理与管理两方面。     

耕地土壤重金属健康风险空间分布特征

以江苏省某市为研究区域,借助ArcGIS和SPSS分析工具,利用US EPA健康风险评估模型评估耕地土壤重金属Cr、 Pb、 Cd和Hg的健康风险,从地理学的视角构建包含地理探测器及优化后的位序-规模理论模型的健康风险分析方法体系,分析其健康风险空间分异度及风险水平差异.结果表明,研究区域Cr、 Pb、 Cd及Hg这4种耕地土壤重金属含量均值分别为65.207、 25.486、 0.238和0.045 mg·kg^-1,均低于耕地土壤污染风险的最低筛选值; Hg和Cd的健康风险均处于可接受范围内,Cr和Pb的儿童非致癌风险均值以及Cr的成人及儿童致癌风险指数均值分别为2.914 385、 1.337 503、 4.312 679×10^-6及8.137 130×10^-6,均超过可接受范围;不同耕地重金属健康风险q值的范围为0.005 523～0.204 238,高风险特征因子需要进一步引起关注;研究子区域1、子区域2、子区域3和子区域4的Cr与Pb的儿童非致癌风险及Cr的致癌风险的R值较大,均接近或超过1,其他研究子区域的R...     

工业城市农田土壤重金属时空变异及来源解析

环境政策调控对农田土壤重金属富集趋势影响显著.本研究以典型工业城区周边农田为例,采用经典统计与地统计方法分析土壤Cd、 Pb、 Cu和Zn含量变化及时空分布特征,并采用PCA/APCS模型对土壤Cd、 Pb、 Cu和Zn污染来源及变化进行分析.结果表明,与2011年相比, 2017年研究区土壤Cd、 Pb、 Cu和Zn含量整体呈增加趋势.空间分布上Cd和Pb含量在2个时期均表现为从西北向东南逐渐降低,Cu和Zn含量在2011年表现为从北向南逐渐降低, 2017年表现为从西北向东南逐渐降低.与2011年相比, 2017年工业污染源对Cd、 Cu和Zn贡献率分别增加5.58%、 10.4%和20.4%,对Pb贡献率降低19.7%;其它源对Cd和Pb贡献率分别增加3.76%和24.8%,对Cu和Zn贡献率分别降低9.27%和4.31%.相关举措降低了工业污染源带来的区域土壤Pb累积,但对Cd、 Cu和Zn污染防控并不明显,新的Cd和Pb污染源需引起重视.     

葫芦岛市土壤、蔬菜重金属污染空间变化规律

采用Ｋrige插值法分析葫芦岛市土壤重金属的空间变化规律,测定葫芦岛市土壤、蔬菜、粮食中Hg、Pb、Cd、Zn、Cu的含量,应用指数方程和幂指数方程描述重金属与污染源的关系,分析土壤重金属的来源,并通过对当地种植和市售蔬菜、粮食重金属的比较,研究冶炼-氯碱工业对土壤与农作物生态系统的影响.结果发现葫芦岛市土壤受到重金属污染严重,Hg、Pb、Cd、Zn、Cu的平均含量分别是1.422、 443.1、 60.94、 4 084、 247.8 mg·kg^-1,最大值分别达到6.092、 3 195、 341.7、 35 157、 1 557 mg·kg^-1,Cd、Zn污染属于重污染,Hg、Pb、Cu属于中度污染.土壤中Hg、Pb、Cd、Zn、Cu的污染主要呈现以葫芦岛锌厂为中心,向外围辐散降低的规律,其中Hg还受到氯碱工业的影响.葫芦岛市土壤重金属主要来源于大气沉降,指数方程和幂指数方程均能很好地描述Pb、Cd、Zn、Cu在土壤中随距离的变化趋势.地产农作物的重金属含量远高于市售农作物,则进一步说明了重金属对葫芦岛市土壤生态系统带来了严重影响.     

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.     

铅锌冶炼厂周边农田土壤重金属污染空间分布特征及风险评估

以焦作某铅锌冶炼厂为例,采用网格布点法在冶炼厂周围64 km2范围内采集表层农田土壤样品135个.在实验室测定了土壤重金属(Cu、Zn、Pb、Cr、Cd、Ni、V、Co)含量,利用Arcgis 10.1进行克里格插值分析研究区域农田土壤中重金属的空间分布特征,并利用富集因子法、潜在生态风险以及健康风险模型对研究区域农田土壤中重金属污染状况及潜在风险进行评价.结果表明,研究区域农田土壤中Cd、Pb、Cr、Zn的平均值均高于河南省A层土壤元素背景值,Cd的平均值为国家土壤环境质量二级标准的2.8倍;研究区域内总体污染分布呈西高东低,中部冶炼厂附近为Pb、Cd重度污染区,在3 km范围内距离工厂越近污染越严重.在研究区域内,Cd为重度污染,部分样点Pb、Cu、Zn污染较严重,Cr、Co为轻度污染,Ni和V几乎不受工厂影响.风险评估结果显示,研究区域内Cd存在严重的潜在生态风险和健康风险,Pb、Cu存在较严重潜在生态风险,Cr存在较严重的致癌风险.     

广西某赤泥堆场周边土壤重金属污染风险

为考察广西典型赤泥堆场周边农田土壤重金属污染环境风险,采集194个表层土壤样品,运用内梅罗综合指数法、Harkanson潜在生态危害指数法分析重金属污染状况,利用空间插值法、主成分分析法等对8种重金属元素进行源解析.结果表明,除V、Cu,其他元素的平均含量均超过广西区背景值,Cr、Ni、Zn、As、Pb、Co平均含量超过广西区土壤背景值倍数,分别为1.69、1.35、2.45、11.83、4.17、1.95,其中As为首要污染物;农田土壤呈现出"中度"生态风险,As的贡献率高达68%.8种重金属空间分布特征整体有一定相似之处,均在赤泥库东北方向和西南方向浓度较高,而在东南方向整体浓度较低,并非下风向的西北方向,仅Cr在西北角出现明显富集,可能受到赤泥库影响.农田重金属污染源不同,As污染主要受人为因素影响,V、Ni、Cu、Zn、Pb、Co主要受到自然成土母质的影响,Cr同时受到成土母质和人为因素的影响.     

某铜矿区土壤重金属污染状况研究

通过对某铜矿区土壤重金属含量及化学形态分布进行分析,探讨了采矿过程中的重金属在土壤中的积累特征。结果表明,该矿区的Cu、Zn、Pb、Cd、Ni在土壤中的积累程度相当高。各采样点的重金属综合污染递减顺序依次为:堆浸泥>最后沉淀池>堆浸矿>堆浸土>金矿排污口污泥>原生土壤>铜矿区下游江边土壤。堆浸矿土壤的重金属以残渣态、水溶态、有机质硫化态这三种组分为主,而堆浸泥土壤则以Fe-Mn氧化物结合态为主。     

石家庄污灌区土壤重金属污染现状评价

为揭示污水灌溉对土壤环境质量的影响,本研究以石家庄市污灌区为例,对其表层土壤重金属Pb、Hg、Cr、Cd、As、Cu、Zn的含量进行了测定分析,按照单因子污染指数法和内梅罗综合污染指数法,根据土壤环境背景值标准进行了评价,并应用克里格插值方法对研究区内表层土壤污染的空间变异特征进行了分析。结果表明,研究区表层土壤中各重金属均有超过背景值现象;其中Cd含量远高于土壤背景值,为主要污染因子,Hg为次要污染因子,Cu、Cr、Pb、Zn基本上为轻度污染,As处于清洁状态;污染综合指数均大于1,处于轻度污染以上等级;各种金属单因子污染指数和综合指数在研究区的分布特点各不相同,总体上形成以东明渠、洨河主河道为中心逐渐向两边递减的污染分布状态,中度污染及严重污染将近占研究区总面积的一半以上。     

中国农田土壤重金属富集状况及其空间分布研究

在统计有关我国农田土壤重金属相关文献数据的基础上,探讨了我国农田土壤重金属Pb、Cd、Cu、Zn和Cr的空间富集现状.收集到有关土壤Pb、Cd、Cu、Zn和Cr含量的研究分别为173、138、156、139、140个.首先剔除异常值,然后利用剩余样本进行克里金插值,并统计各省地区重金属含量平均值.结果表明我国重金属空间分布具有明显的区域特征,西南地区土壤重金属含量较高,其他地区相对较低;与分省的土壤背景值相比较,农田土壤Pb和Cd的含量明显高于背景值.土壤Pb在云南省超出背景值最高,为背景值的1.91倍;Cd在辽宁省超出背景值最高,为23.02倍;Zn在云南省富集最为严重,是背景值的1.55倍,Cu最高的是广东省,达到背景值的2.92倍.