新疆奴拉赛铜矿周边土壤理化特征和重金属污染生态风险评价

以新疆奴拉赛铜矿的矿区、尾矿和周边农田土壤为研究对象,研究了该区域土壤理化特性、重金属含量特征,并对其生态环境风险进行了初步评价。结果表明,受矿区废水的长期影响,奴拉赛矿区土壤p H较低。土壤电导率和盐分含量高于周边农田土壤,而土壤有机质、速效氮、速效钾、有效磷含量均低于周边农田土壤;矿区、尾矿区和农田土壤重金属Cr、Cd、Pb、Cu、Ni和Zn含量均较低,除Cu外,均低于新疆土壤自然背景值。总体上看,土壤重金属含量表现为矿区尾矿区农田;单一因子(Pi)、内梅罗综合污染指数(I)以及潜在生态危害指数(RI)表明,矿区周边土壤重金属生态风险表现为尾矿矿区农田,0~30 cm表层土壤重金属潜在生态风险指数高于30~70 cm深层土壤,但不同土地利用类型土壤总体生态风险程度较低。     

区域土壤Cd和Cr空间分布的影响因素研究

以种粮大县肇源为研究区,对土壤表层Cd、Cr两种元素水平空间变异及分布特征的影响因素进行深入探讨。结果表明:(1)肇源县土壤表层重金属Cd和Cr的平均含量分别为0.078、46.006 mg/kg,略高于松嫩平原土壤背景值。表层土壤Cd的块金效应为0.432,具有中等程度的空间自相关性;表层土壤Cr的块金效应为0.227,存在强烈的空间自相关性。Cd、Cr元素的空间自相关表现出较为明显的各向异性,均在45°(东北-西南)和135°(东南-西北)方向上空间自相关最强烈。(2)表层土壤和成土母质中Cd和Cr元素含量相关分析结果显示,相关系数分别为0.167、0.639,在P0.01水平上显著相关;不同成土母质类型区域表层土壤中Cd和Cr元素含量的方差分析结果显示,方差齐性检验显著性分别为0.627和0.975,表明成土母质是表层土壤重金属元素Cd和Cr水平空间分布的主要影响因素。(3)研究区内表层土壤Cd和Cr元素的空间分布还受土壤类型、pH、土地利用及覆被类型的影响。     

农田土壤重金属污染主要来源识别研究

利用对比法和地统计学与地理信息系统结合的方法研究广东省北部某水泥厂周边农田土壤中重金属的主要来源。通过分析采样点位表层土壤(0~20cm)和深层土壤(20~40cm)中镉(Cd)、铅(Pb)、铬(Cr)、砷(As)、汞(Hg)的含量及空间变异特征,利用Kriging插值分析方法对未测点土壤含量进行最优估计,结果表明,农田土壤重金属Cd污染最为严重;耕作层土壤Cd、Pb、Hg全量都大于底层;对比法和地统计学分析结果表明,该区域农田土壤重金属含量以水泥厂和公路为中心呈辐射状分布,可确定为该区域土壤重金属的主要污染来源。     

重庆市蔬菜地土壤重金属特征研究

研究结果表明重庆市蔬菜地0~20cm和20~40cm土层土壤重金属Cr、Ni、Cu、Zn、As、Pb含量无显著差异,Cd、Hg含量差异显著。不同土壤类型平均重金属含量和变异系数差异均较小。城郊区、工矿区和一般农区重金属Ni、Cu、Zn、As、Pb含量及阳离子代换量无显著差异。不同土壤类型和不同区域重金属间均具较强相关性,重金属Cu、Ni、Cr间具有较强伴生关系。重庆市蔬菜地土壤重金属Cd污染较重。     

山东省沂源县土壤重金属来源分布及风险评价

为建设高标准农田及保证食品安全,对土壤重金属污染状况进行精确评估极为关键。选取山东省山地丘陵区典型区域—沂源县为研究区,系统采集427个表层土壤样品(0~20 cm),测定了As、Cd、Co、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb、Hg和Zn共10种重金属含量;采用多元统计分析和地统计分析方法,揭示了土壤重金属的主要来源;进一步分析得出研究区重金属的空间分布以及与成土母质、工业排放和农业生产污染之间的关系。研究表明:1)沂源县表层土壤中10种重金属元素的平均含量值均高于土壤背景值但未超过国家二级土壤元素限定值,存在一定程度的重金属富集。2)经主成分分析和单因素方差分析后将研究区重金属的来源主要分为3类:As、Co、Cu和Mn主要来源于成土母质,属自然源因子;Hg、Cd、Zn和Pb受到母质和工农业污染双重控制,属于混合来源;Cr和Ni主要是成土母质影响下的自然来源。3)自然来源重金属含量的高值区主要与石灰岩成土母质类型分布相一致,Hg、Cd、Zn和Pb元素含量的高值区与工业区分布基本一致。4)通过潜在生态风险评价,沂源县表层土壤目前处于中度潜在生态风险等级,其中Hg和Cd潜在生态风险最强,达到中度生态危害,其他元素具有轻微的潜在生态危害。研究中通过多元统计-地统计模拟分析法有效的揭示了土壤重金属污染源汇特征,可作为评估该区土壤污染现状和对土壤重金属污染进行风险评价的重要依据。     

成都平原西部土壤速效钾含量剖面分布特征及其影响因素

为了准确获取土壤钾素剖面分布信息,掌握区域钾素运移和合理精准施肥的需要,基于134个剖面(0—100 cm)采样数据,运用经典统计学和地统计学方法探讨了成都平原西部土壤速效钾剖面分布特征,并对比分析了成土母质、土壤类型和土地利用方式对土壤速效钾剖面分布的影响。结果表明:土壤速效钾含量在水平方向上具有一定的规律性,其高值密集在金马河以南的崇州、邛崃和大邑区域,而低值出现在都江堰—郫县—温江一带,低值区面积占研究区面积50%以上,总体呈现由西南部向东北部显著降低趋势。垂直方向上0—100 cm随土层逐渐降低,表层土壤显著高于下层土壤(P0.05),下层土壤变幅(最大值与最小值之差)随土壤深度的增加逐渐减小。0—100 cm不同土层块金系数均为25%～75%,表现为中等程度空间自相关性,受结构性因素和随机因素共同影响。表层土壤速效钾空间分布受成土母质、土壤类型和土地利用方式共同影响,土壤类型的解释能力最高,分别是成土母质和土地利用方式的1.97,2.58倍;下层土壤主要受成土母质和土地利用方式的影响,影响程度均随着土层深度的增加而增加,相较之下,母质的影响程度增加更为显著。总体来看,成土母质和土地利用方式是影响研究区土壤速效钾剖面分布的主控因素。     

猪场废水污灌土壤的Cr和Ni空间变异及积累分析

为了解长期施用猪场废水对农田土壤Cr和Ni（以下简称重金属）的影响,采集了河北省京安猪场周边农田清洁区和灌溉8年猪场废水的污灌区耕层（0～20cm）共52个土壤样品,并测定了样品中pH、养分及重金属全量和有效态含量,应用GIS结合地统计学方法对重金属进行了空间结构和分布特征分析,探讨规模化猪场周边农田土壤重金属积累的影响因子及其贡献。结果表明,Cr和Ni全量和有效态含量变异函数理论模型均符合球状模型,具有中等程度自相关。根据背景调查,重金属与pH值和土壤养分的相关性分析以及重金属变异函数分析,研究区土壤Cr和Ni主要受成土母质的影响,受污灌猪场废水影响不大。富集因子分析表明,污灌猪场废水对土壤Cr和Ni几乎没有积累。灌溉猪场废水会降低土壤pH值,提高土壤Cr和Ni有效态含量。     

黄土高塬沟壑区农田土壤重金属及矿质元素变化分析

针对黄土高塬沟壑区旱作农田土壤重金属的分布特征及矿质元素含量变化展开研究,旨在评估该区域农田土壤的健康状况及土壤性状发育情况。试验监测区包括黑垆土和黄绵土两种土壤类型,黑垆土属于塬面地形,根据施肥管理分别布设不施肥监测区(CK)、化肥监测区(HF)、化肥有机肥监测区(NPM)和农民地监测区(NM);黄绵土属于梯田,该监测区(LS)的施肥管理同化肥监测区(HF)一致。研究结果表明,对于黑垆土,CK监测区Cd元素在剖面表层和中部的含量较底层分布高,Pb、Cr、Ni、As元素随着土层深度的加深而增大;HF监测区Pb、Cr、Ni元素均出现深层累积现象;NPM监测区Cd元素在土壤垂直剖面上出现降低,Pb、Cr、Ni、As元素则出现深层累积;NM监测区Cd、Cr元素底层含量较高,Ni、Hg元素表层含量较高。对于黄绵土监测区,Cd元素在表层和中部含量较其他土层偏高;Pb元素表层含量高;Cr、Ni、Hg、As在土壤垂直剖面上的变化率不大;该类土壤的重金属含量整体低于黑垆土。黑垆土各施肥监测区0~100 cm土层内Cd、Pb、Cr、Hg元素含量均未超出土壤环境质量一级标准值;CK监测区和HF监测区60~100 cm土层,NPM监测区10~20、60~100 cm土层As元素含量超出土壤环境一级标准值。NM监测区除了Cd元素含量略微高于其他施肥监测区,其余重金属元素含量均相对较低,该研究区域农民地目前的施肥习惯没有造成土壤重金属污染,土壤健康状况较为良好。黄绵土各类重金属在土壤垂直剖面上的分布均小于土壤环境一级标准值,土壤健康状况良好。本研究监测区域土壤矿质元素总体上呈现出SiO_2Al_2O_3CaO≈Fe_2O_3K_2O≈MgONa_2OTiO_2P_2O_5MnO,土壤风化指标表明该区域农田土壤发育较为成熟,耕性良好。     

冀东平原农田土壤重金属污染源分析与风险评价

【目的】通过研究冀东平原水稻田土壤中重金属来源、污染现状、空间分布特征和潜在的生态风险,实现重金属污染农田土壤的安全利用管控。【方法】以实地采集的水稻田土壤表层样品（0～20 cm）为研究对象,测定土壤中铬（Cr）、镍（Ni）、铜（Cu）、锌（Zn）、镉（Cd）、铅（Pb）、汞（Hg）和砷（As） 8种重金属元素含量。采用单因子污染指数法、内梅罗综合污染指数法和主成分分析、聚类分析等多元统计分析方法测算区域土壤重金属污染程度,并进一步分析重金属污染来源。【结果】以《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)(GB 15618—2018)》中的风险筛选值为重金属污染评价基准,冀东平原水稻田土壤部分区域受到明显污染威胁,从单一的重金属元素来看,Cd污染不容忽视,其超标率达到了23.2%,是区域内土壤污染的主要元素。从土壤重金属元素的空间分布来看,重金属污染主要分布在研究区的中部和西部,其中Cd污染严重区主要分布在中部区域。重金属污染元素来源解析结果表明,冀东平原水稻田土壤污染主要受人为活动影响,其次是成土母质,其中Cr和Zn主要以成土母质影响为主,Ni、Pb、Cu、Hg和As是成土母质...     

崇明岛深层土壤有机碳空间分布及碳储存特征分析

对上海崇明岛开展5种不同种植类型(粮田、菜田、果园、生态林和湿地)1m深度土壤的碳普查,应用地统计方法分析其深层土壤有机碳含量的空间分布特征,研究不同种植类型对土壤有机碳分布和储存的影响,探明土壤碳循环规律。结果表明,崇明岛深层土壤平均有机碳含量为3.94g·kg~(-1),不同深度土壤有机碳含量在8.73~1.72g·kg~(-1),有机碳储量在2.30~0.47×10~6t,耕层土壤(0-40cm)有机碳储量占总量的65.14%。不同深度土层(0-20、20-40、40-60、60-80和80-100cm)有机碳含量空间分布图表明,各层土壤有机碳含量分布特征大致相同,仅湿地土壤有机碳含量在60cm深度以下相对其它种植类型有所提高。种植类型对深层土壤有机碳分布影响显著,土壤有机碳密度大小表现为菜田粮田果园湿地生态林,土壤有机碳储量则表现为粮田湿地生态林菜田果园。     

基于地统计学的樱桃园土壤重金属污染评价及来源解析

为研究天水市樱桃园土壤重金属污染的空间分布特征,实地采集0~20 cm土壤样品,测定重金属Pb、Cd、Cr、Cu、Zn含量,并运用多元统计分析等方法定量分析了研究区土壤表层重金属污染程度。结果表明:以甘肃省土壤背景值作为评价标准,除Cd元素外,其他元素的均值都超过了甘肃省土壤背景值;从土壤重金属元素空间分布格局来看,研究区东北部土壤重金属污染较西南部严重;从土壤重金属元素污染源来看,造成樱桃园土壤重金属污染最主要的因素为成土母质、农药;5种重金属元素均存在不同来源的污染,污染来源不单一,属于混合源污染。     

广东省揭阳市土壤铬的空间结构及分布特征研究

开展对广东省揭阳市土壤Cr的调查研究，系统采集了表层土壤样（0~20 cm）1330个和深层土壤样（> 150 cm）331个，测定表层和深层土壤Cr含量，并据此研究该地区Cr的空间结构及分布特征。利用富集因子法分析了Cr的污染状况，结合Geoda、GS+等软件分析了Cr的结构特征、Moran指数与空间集聚效应，GIS空间分析技术和方差分析对Cr的空间含量分布以及影响因素进行了研究。结果表明，揭阳市土壤Cr不存在明显的污染状况，表层土壤平均Cr含量为22.39mg/kg，低于揭阳市土壤背景值27.88mg/kg，远低于广东省土壤背景值50.50mg/kg。富集因子表明研究区土壤Cr污染程度多为无污染和轻微污染，分别占到75.11%和23.46%，Moran指数值为0.52，表明研究区有正相关集聚，“热点”主要分布在榕城区及揭东区的东南部、揭西县的中南部、惠来县的北部以及西南部；“冰点”主要分布在揭西县的西南部以及惠来县南边沿海地区，这与Cr含量的空间分布特征基本一致。土壤Cr主要受到成土母质的影响，成土母质为粉砂岩和页岩中的Cr含量较高，沙性母质中的Cr含量较低，不同土壤类型中水稻土Cr含量较高，风沙土含量较低，不同土地利用方式下的Cr含量差异不明显，Cr含量并未受到人为活动的明显影响。     

亚热带不同森林类型的土壤重金属空间分布特征及其潜在生态风险

以湖北幕阜山桂花林场3种森林(苦槠、枫香、檫木)为对象,分析林地土壤不同层次(0-15cm,15-30cm,30-45cm和45-60cm)锰、锌、铜、镉、镍、铅、钴7种重金属含量,并以湖北省土壤背景值为参比值,采用Hakanson潜在生态危害指数法评价不同森林类型土壤重金属潜在生态风险。结果表明:3种森林土壤的7种重金属含量特征具有相似性,均以锌含量最高,介于20~50mg/kg之间;铜、镍和铅次之,含量在10~20mg/kg之间,镉和钴含量最低,小于10mg/kg。重金属在3种森林土壤不同层次空间分布的特征不同,但在同一林地下重金属含量在不同土层中大致相当。重金属含量均未超过土壤环境质量标准(GB 15618-1995)Ⅰ级标准值,且3种森林的土壤重金属潜在生态危害为轻微生态危害,7种重金属为轻微生态危害程度,3种森林类型的土壤重金属潜在生态危害程度排序为苦槠枫香檫木。结果表明,3种森林的土壤重金属主要来源于成土母质。     

水蚀风蚀交错区不同类型植被对土壤碳氮影响的研究

植被类型对土壤养分及其物质循环具有重要作用。通过典型采样与室内分析相结合,系统研究了水蚀风蚀交错区不同典型植被对200 cm土层内土壤全氮、有机质和C/N比值的影响,结果表明:(1)0-40 cm内土壤全氮和有机质含量随深度增加而逐渐下降,40 cm以下基本不随深度变化而变化。不同植被类型的土壤C/N比值基本不随深度变化而变化,其中裸地农田的200 cm剖面土壤C/N均值最高,剖面平均为9.5,其他植被类型基本相似为6.7~7.7。0-20 cm油松土壤C/N比值最高,为10.3,榆树最低,为5.99;(2)0-20 cm土层内沙蒿全氮含量最高,约为油松、榆树、黑豆农田的1.5倍。20-40 cm土层内,沙打旺最高,黑豆农田与农田裸地基本相似。总体而言,沙打旺和沙蒿200 cm剖面全氮含量均高于其他植被类型,油松和榆树土壤全氮含量最低;(3)0-20 cm内有机质含量沙蒿最高,榆树最低,20-40 cm层次内,沙蒿的有机质含量显著降低,最高者为农田裸地,沙打旺和黑豆农田次高,油松略高于沙蒿,榆树仍为最低。从整个0-200 cm土壤剖面看,裸地农田有机质含量最高,沙打旺次之。榆树在各层次有机质含量均低于其他植被...     

不同母质类型发育土壤颗粒组成分形特征

为探讨母质类型对土壤粒径分布非均匀性和土壤结构异质性的影响,采用激光粒度分析方法和分形理论,研究了冲积物﹑花岗岩残积物﹑第四纪红黏土及浅海沉积物四种母质类型发育土壤的颗粒组成﹑分形特征及土壤理化性质对颗粒组成及分形参数的影响。结果表明:(1)花岗岩残积物以及浅海沉积物发育的土壤粒径分布范围大,大颗粒含量高,非均匀性较小。冲积物和第四纪红黏土发育的土壤颗粒集中分布在2～200μm的细颗粒区域,异质性较大。(2)从土壤颗粒体积单分形维数(D值)看,母质类型对不同发生层颗粒组成的均匀性影响有所差异。冲积物和花岗岩残积物发育的土壤颗粒分布的不均匀性从A层向C层递减,浅海沉积物发育的土壤从A层向C层,颗粒分布的不均匀性递增,第四纪红黏土发育的土壤三个发生层颗粒分布的均匀性相近;从D0值看,母质类型对不同发生层颗粒组成的分布范围影响较小。(3)不同母质类型土壤的pH﹑CEC﹑游离氧化物﹑蛭石及高岭石含量等与土壤粒径分布的异质性和分布范围表现出的差异一致(P0.05)。以上结论表明,母质类型对土壤粒径分布及分形特征影响显著。     

露天煤矿周边不同深度土壤重金属空间变异及分布特征

以准东露天煤矿周边为研究对象,对矿区周围52个土壤样点分别采取0~10、10~20和20~30 cm不同深度的土壤样品,在室内测定了Zn、Cr、Hg和As 4种重金属含量。采用地统计学方法,定量分析了不同深度土壤重金属元素的空间变异性,并通过普通克里金插值深入分析了其水平和垂直方向的空间分布规律。研究表明:土壤重金属元素含量大小顺序为CrZnAsHg,其中Cr、Hg和As的均值分别超过了新疆背景值的0.6倍、2.1倍和1.8倍,超标率均在60%以上,存在较严重的污染。从空间变异性来看,半方差函数符合高斯、指数和球状模型,其块金值均为正值,说明易受正基底效应的影响,而表层和深层土壤重金属元素的块金系数均在25%~75%,呈现中等空间相关性,受随机因素和结构性因素共同作用的影响。重金属元素在水平空间分布具有一定的规律性,其高值密集在矿区周边及工业园附近,而低值出现在研究区南部和古尔班通古特沙漠边缘,总体呈现南北方向递增趋势;而垂直分布上,Zn和Hg元素随深度的增加其含量递减,而As元素在表层和其他两层的空间分布上存在较大的差异。     

矿化垃圾施用林地重金属污染潜在生态风险评价

以矿化垃圾施用林地土壤为研究对象,采用Hakanson潜在生态风险指数评价法对5种重金属元素Cd,Hg,As,Cr,Pb的潜在风险进行评价,同时还对不同深度土壤重金属的迁移及污染程度进行了讨论.不同矿化垃圾添加量下0-90 cm土层的潜在生态风险综合评价结果表明,随着矿化垃圾添加量增加,土壤重金属污染有加重的趋势,25％与50％矿化垃圾添加量的土壤污染程度达到中等程度,1oo％矿化垃圾添加量的土壤达到重度污染程度.矿化垃圾对土壤造成的污染主要集中在0-50 cm土壤层内,对垂直方向50 cm以下土壤影响较小.Hg是矿化垃圾施用中最主要的污染因子.土壤剖面垂直方向重金属含量分析结果表明,Cd,Hg,As,Cr,Pb具有从土壤表层向下层递减的趋势.重金属元素Hg和Cr含量具有土壤表层富集的特征.矿化垃圾大量的施用可能会导致Hg和Cr土壤污染,但不会导致Cd,As,Pb在土层中累积与垂直迁移.     

工业区周边农田重金属污染评价及来源分析

以新疆北疆某工业区周边农田土壤为研究对象,采集0~20 cm土壤样品254个,测定了Cr、Ni、Cu、Zn、As、Hg、Pb、Cd共8种重金属含量。运用相关性分析和主成分分析探讨工业区周边农田土壤重金属的来源,运用GS+进行数据拟合,选取最佳模型,再进行克里格插值分析重金属的空间分布格局。结果表明,Cr、Ni、Cu、Zn、As、Hg、Pb和Cd的含量分别为45.00、28.53、55.66、73.57、13.39、2.17、15.38和0.50 mg kg~(-1)。测量的金属除Cr之外均超过土壤的背景值,只有Hg处于中度污染,其余元素都处于非污染,而研究区综合潜在生态风险程度为严重型。重金属空间分布表明,Ni、Zn、As、Hg和Pb在东部和南部含量较高。来源分析表明,Hg来源受研究区内工业活动的影响;Cr、Ni、Zn和Cd主要来自于化肥、农药和地膜等农业活动和土壤母质的共同作用;As、Hg和Pb主要来源是受研究区内工业活动的影响。     

上海宝山不同功能区表土磁化率特征及对重金属污染的指示作用

以上海宝山区为例,开展表土磁化率与其重金属含量相关性研究。根据研究区域土地功能特征,选取工业区表土、公路边表土、居民区表土和农田表土(0~5 cm)作为研究对象,共采集80个样品,进行磁化率和重金属元素(Fe、Zn、Cr、Ni、Mn、Cu、Pb和Cd)含量分析。结果表明,宝山各功能区表土多数重金属含量和磁化率,均不同程度地超出上海土壤背景值。其中,工业区表土重金属Zn、Cr、Pb元素含量以及公路边表土Zn、Pb、Cd元素含量均超出上海土壤背景值的4倍以上,且空间分异性较大。工业区和公路边表土磁性增强显著,且空间变异性大。工业区表土磁化率与Zn、Mn、Pb和Cd含量呈极显著正相关(P0.01);公路边表土磁化率与Zn、Cr、Mn、Cu、Fe2O_3含量呈极显著正相关(P0.01)。表明受工业和交通影响的表土,其磁化率对重金属污染有很好的指标作用。居民区和农田表土的磁化率,只与个别重金属元素呈显著相关,表明以土壤磁化率来指示重金属污染会受到土地利用方式及周边环境等因素的限制。     

成都典型区轮作与土壤特征类型对有机碳密度影响力比较研究

研究分析轮作制度与土壤特征类型对农田土壤有机碳密度变异的主导作用程度,对提高农田土壤固碳潜力具有重要意义。基于2010年在新都区和郫县采集的土壤样点数据,利用方差分析和逐步回归分析方法研究分析土壤特征类型(土壤质地、土壤亚类、成土母质)和轮作制度对成都平原典型区农田土壤有机碳密度(SOCD)变异的影响,比较土壤特征类型与轮作制度对土壤有机碳密度变异的影响力。结果显示:土壤特征类型和轮作制度均对SOCD的变异具有显著影响,特别是土壤质地类型,其中黏粒含量与各土层的SOCD之间均存在极显著正相关性(P0.01);与轮作制度影响力比较,土壤特征类型对SOCD变异性影响起主导作用,能够分别解释SOCD在0~40、0~20和20~40 cm土层变异性的35.9%、43.0%和16.8%;而轮作制度对SOCD变异性影响表现在0~40和0~20 cm土层,SOCD逐步回归解释能力在土壤特征类型基础上仅增加2.2%和4.5%,轮作制度影响力不足以改变土壤特征类型对区域土壤有机碳密度变异的影响地位。研究和揭示区域农田土壤有机碳密度变异及其驱动力,更应注重土壤特征的影响力,轮作制度影响力可以被忽略。