双城市土壤重金属空间分异及影响因子分析

采用地理信息系统（GIS）和地统计学相结合的方法,研究了黑龙江省双城市的土壤全量铜、锌、铅、镍、镉5种重金属元素的空间分异规律及其影响因子。结果表明：研究区土壤锌、镍、镉具有强烈的空间相关性,表明这3种元素受土壤内在属性影响较大;而铜、铅具有中等强度的空间相关性,表明这2种元素由土壤内在属性和人为因素共同起作用。镉、铅、铜较锌、镍的变程小,说明前3种重金属元素含量可能主要受到较小尺度因子的影响。研究区土壤各重金属元素空间分异规律如下：铜和镍呈东高西低的趋势,铅呈南高北低的趋势,而锌和镉分别表现为块状分布和岛状分布的特点。影响重金属元素空间分布的影响因子主要有自然因素（土壤类型、高程、土壤理化性质等）和人为因素（乡镇、道路、各种工厂等）。     

松嫩平原北部土壤重金属空间分异特征及生态安全评价

以松嫩平原北部8.15万km2的范围为研究区域,以20 701个表层土壤样品的As,Cd,Cr,Pb,Hg,Cu,Zn,Ni共8种重金属元素含量为基础数据,利用地统计方法分析研究区内表层土壤重金属的空间分异特征.利用主成分分析法进行土壤生态安全质量评价.评价结果显示:松嫩平原北部表层土壤中重金属元素含量普遍低于世界土壤和中国土壤重金属平均含量;研究区内松花江、嫩江对表层土壤中重金属的水平迁移影响显著,表层土壤重金属含量由低及高呈现沿松花江嫩江的主要干支流向周围梯级过渡的趋势.表层土壤中重金属元素的空间分布主要受自然因素影响,其中Pb,As元素的空间分布受到一定程度的人为因素干扰.松嫩高平原区域土壤生态安全质量相对较低,松嫩低平原区域土壤生态安全质量相对较高.     

有色金属采选冶基地周边土壤中重金属纵向分层研究

土壤中重金属元素的纵向分布特征是土壤自身理化性质和外界环境影响下的综合反映,探寻这个特征对于了解土壤中重金属污染程度和研究修复治理技术意义重大。本研究通过对大型有色金属采选冶企业下风向7种不同土地利用类型的土壤进行纵向采样分析,对重金属元素Zn、Cu、Pb、Cr的纵向分布及累积指数进行了研究,为进一步探寻重金属元素的环境行为及来源,了解重金属污染现状,制定修复方法提供技术参考。研究结果表明:研究区域土壤中重金属含量整体上受到了外源干扰,不同用地类型与不同深度土层重金属含量大小关系不一,证明了不同植被与不同土壤性质对重金属迁移有影响;研究区域重金属整体下移较为活跃,Cr元素表现最为明显;土壤样本中重金属含量均高于内蒙古土壤背景值,重金属元素有不断富集的趋势。     

硫杆菌和元素硫在治理重金属污染中的应用研究进展

硫杆菌和元素硫在治理土壤和沉积物中重金属已经有了较多的研究。本文论述了利用硫杆菌和元素硫治理土壤和沉积物中的重金属污染的应用进展。主要包括了利用硫杆菌和元素硫去除重金属的优缺点及主要的影响因素,如温度、pH、细菌种类、元素硫浓度等。     

城市扩张过程对土壤重金属积累影响的定量分离

定量提取人为活动对土壤重金属积累的影响是进行土壤污染模拟的基础。本文研究了1949年来宜兴城区的扩张过程及在其影响下土壤中Cd、Cu、Pb和Zn等重金属的积累过程。利用变量分离法提取了重金属含量中的人为影响分量和自然背景分量,并估算了城市扩张影响下的积累通量。研究结果发现随着宜兴城区扩张快速,土壤中的重金属元素含量随着城市建设年限的增长而升高。变量分离法较成功的解释了重金属元素积累的影响因素,Cd、Cu、Pb和Zn的人为影响分量的均值分别占各实测含量均值的16.6%、18.4%、33.22%和2.7%。空间分布上4种重金属元素的趋势分量沿城市扩张方向均表现出明显的递减趋势,而自然背景分量无明显的空间变化趋势,主要受土壤理化性质的影响。最后,进一步推算了土壤重金属元素输入通量空间变化方程,这可为进一步模拟城市化背景下重金属积累提供有效的参数。     

土壤中重金属累积特征及生态风险评价——以乌拉特后旗有色金属冶炼企业集中区为例

在内蒙古乌拉特后旗有色金属冶炼企业集中区域内土壤中测定了7种重金属元素的含量,利用地统计学方法、地累积指数法及Hankanson指数法研究了土壤中重金属元素的空间变异特征及成因,综合评价了重金属环境风险。结果表明:研究区内重金属元素含量已经很大程度上受到了工业、农业生产活动的影响,结构性因素的影响已经不显著;重金属元素的地累积指数均值排列顺序为CdZnPbCuAsHgCr,100%的土壤样本表现出极强的Cd污染程度,7种重金属的潜在生态风险由强至弱依次为:CdCuPbAsZnHgCr,研究区土壤总体处于轻微风险程度;研究区重金属含量的累积成因各有不同,总体来说由区域的有色金属冶炼、城镇交通运输、燃煤和耕地区域内的污水灌溉及农业施肥等导致。     

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...     

浙江省永康城市土壤重金属元素富集特征

永康169个城市土壤X荧光光谱测试分析表明:Cu、Mn、Co、Fe、Cr、Pb、Ni、Ti八种重金属元素的平均含量超过金衢盆地土壤背景值,且以工业用地类样品的富集程度最高。永康城市土壤重金属污染水平呈整体较轻,局部严重态势;各重金属元素的离散程度均较大,Cu为强变异元素,变异系数为152.93%,其他元素也为中强变异,表明永康城市土壤重金属元素含量在研究区内有较大差异。多元统计分析表明,Cr、Ni、Cu、Pb、Mn等重金属元素主要来源于当地的五金制造等工业和交通运输的影响;Fe、Ti、Co来源主要与成土过程中元素的积累有关,其中Fe有部分来源于五金生产。     

污灌区土壤重金属累积影响因素研究

本文研究了大气沉降、化学肥料施用、污水灌溉3个外源因素对污灌区土壤中重金属Hg、Cd、Pb累积的影响,结果表明:污灌区大气干湿沉降和施肥输入土壤中3种重金属元素的数量顺序为Pb>Cd>Hg。污灌水中重金属Hg、Cd、Pb含量的高低与相对应的灌区土壤中重金属的累积量的多少基本一致,对土壤Cd累积影响最大的是污水灌溉,对土壤Hg累积影响最大的是大气沉降,污灌与大气沉降对土壤Pb累积影响作用相近,施肥对3种重金属元素累积影响最小。     

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。     

基于GIS的山东寿光蔬菜产地土壤重金属空间分布特征

以山东省寿光市蔬菜种植基地为研究区,通过数理统计与地统计学空间分析的方法,研究了寿光市表层土壤中的重金属质量分数及其空间分布特征,并在地理信息系统支持下绘制土壤重金属的空间分布图。结果表明：寿光市表层土壤中重金属质量分数平均值低于食用农产品产地环境质量标准（HJ332-2006）。除Zn、Pb和As 3种元素外,其他5种重金属元素（Cu、Cd、Cr、Hg、Nr）呈现出正偏态的分布特征,所有重金属元素分布峰的顶点均超出正态分布的最高点。空间分析结果表明,8种重金属元素在寿光市表层土壤中的质量分数呈中等程度的空间相关性。土壤中各重金属的分布呈现出中部、南部、东南部质量分数较高,北部、东北部与西南部质量分数较低的空间分布特征。寿光表层土壤中的重金属质量分数受到自然因素与人为因素的双重影响。     

北京市朝阳区(五环内)绿地土壤重金属分布特征及其影响因素

为了研究和分析北京市朝阳区（五环内）土壤重金属的分布特征及影响因素,通过居住绿地、公园绿地、街旁绿地以及附属绿地（包括公共设施用地、对外交通用地和市政设施用地）4种土壤利用类型分别进行了土壤重金属铜（Cu）、锌（Zn）、镉（Cd）、铅（Pb）以及土壤pH值、有机质的测定。结果表明:表层土壤中的重金属平均含量,除Pb外,均高于中国土壤背景值,尤其是重金属Cd,已达到0.26 mg/kg,超过了国家土壤环境质量1级标准;从土壤利用类型上来看,Cu在附属绿地土壤含量最高,达到33.576 mg/kg,Zn在居住绿地土壤含量最高,达到80.636 mg/kg,Cd在街旁绿地土壤含量最高,达到0.296 mg/kg,Pb在公园绿地土壤含量最高,达到24.706 mg/kg;在空间分布上,重金属Cu和Zn空间分布格局相类似,整体呈由西北向东南递减趋势,而Cd高值区在中部,整体北部高于南部,重金属Pb整体上呈由西南向东北递减趋势;通过相关性分析可知,土壤pH值对土壤重金属含量没有明显的影响,而土壤有机质与重金属Zn,Cd和Pb的含量有明显的相关性;4种重金属呈显著正相关（p<0.01）。     

采煤沉陷区土壤重金属含量对土壤酶活性的影响

为探明煤矿沉陷区土壤受重金属污染情况,探讨重金属含量对酶活性的影响,以焦作韩王煤矿沉陷区为例,通过野外调查与采样和室内分析,研究煤矿沉陷区土壤中重金属累积特性与土壤酶活性的变化。结果表明:研究区土壤中重金属Cu、Zn、As、Mo、Hg、Pb、Cd等含量均高于对照小区的含量,且有明显的空间异质性;沉陷区各种酶活性大都低于对照点,其在空间分布上受重金属的影响,重金属Co、Ni对大多数酶有促进作用,As、Mo则对酶活性有抑制作用,重金属对酶活性的影响取决于重金属的类型与含量;在研究区,蔗糖酶对重金属污染较为敏感,表明蔗糖酶可作为评估煤矿沉陷区土壤环境质量变化的有效指标。     

新疆准东矿区土壤与降尘重金属空间分布及关联性分析

土壤重金属与大气降尘重金属之间的关联性可以反映重金属污染的来源、土壤-大气系统中重金属的传输、迁移和扩散特征。为了研究矿区表层土壤的污染状况及与降尘重金属质量分数间的关联性,该研究以新疆维吾尔自治区准东矿区为研究靶区,利用2014年采集的51个表层土壤和大气降尘样品的室内实测重金属质量分数数据,并基于此分析了样品中6种重金属(As、Cu、Cr、Hg、Pb、Zn)的空间分布特征、地积累指数以及潜在生态风险;利用Pearson相关性分析矩阵和灰色关联法对表层土壤与大气降尘中重金属浓度的相关性和关联度进行探讨。结果表明:1)准东矿区表层土壤重金属的分布状况存在着明显的空间差异,其中Hg的污染程度最严重,处于强-极强度污染,其潜在生态危害指数达到了较高生态风险;Zn和Cu基本处于无污染状态,属于轻微生态风险;2)大气降尘重金属空间分布存在着明显差异,降尘中的Zn处于极强度污染,Hg处于无污染状态;3)Pearson相关分析与灰色关联分析表明,准东地区表层土壤与大气降尘中6种重金属的相关系数大小顺序与关联度排序结果一致,其中Hg和As元素具有较强的一致性,且具有相同的来源,说明大气降尘对表层土壤中重金属的质量分数有一定影响。但因不同重金属元素沉降特性不同,导致各元素之间的关联度有所差异。     

Multivariate geostatistical analysis of heavy metals in topsoils from Beijing,China

Background  Regional soil environmental quality is a hotspot and difficulty in the environmental sciences for the spatial variability of pollutants and the relationship between them. Beijing, the capital of China, has been undergoing a rapid economical development during the past three decades, and thus might encounter the same issues as the developed countries. However, there is little information about the soil environmental quality of Beijing, especially at the regional scale. The real soil environmental situation of heavy metals remains unknown, even less the sources of possible pollutants. Objectives  The main objectives were to identify the spatial variability and main sources of heavy metals in Beijing soils by conducting multivariate statistical analyses, including geostatistical analysis assisted with GIS tools. These results will contribute to the establishment of the soil quality baseline and the management of regional environment. Materials and Methods  Seven hundred and seventy-three samples of topsoils (0–20 cm) were collected from all over Beijing, China. The samples were digested with HNO₃ and H₂O₂. The concentrations of Cr, Cu, Ni, Pb and Zn were analyzed with a FL-AAS and those of Cd with a GF-AAS. The concentrations of As were determined with AFS-2202. Principal component analysis (PCA) and partial correlation analysis (CA) were used and geostatistics was conducted for the data processing. Results  Concentrations of topsoil As, Cd, Cr, Cu, Ni, Pb and Zn in the Beijing area were measured and contour maps were constructed to describe the metals’ spatial distribution. Except for the background effect of the soils, anthropogenic factors made the soil heavy metal concentrations increase, especially in the center of the city. Combined with the PCA results, it was found that vehicle exhaust and smelters were the main sources of soil heavy metals. Pedogenic factors were also controlling the spatial features of metals. Discussion  Combined with the results of PCA, 7 heavy metals could be divided into 4 factors. F1 was the metals, i.e., Cu, Pb, Zn, mainly controlled by the human activities. Cr and Ni was in F2, Cd in F3 and As in F4. These 3 factors might be controlled by the soil parent materials. Concentrations of 7 heavy metals were comparable with the first level of environmental quality standard for soils of China and much lower than the second level of national standard for soils. Conclusion  The heavy metal concentrations in the topsoil of Beijing are mostly comparable with the background values, especially for As, Cr and Ni. In the city center of Beijing, Cu, Pb and Zn had a high concentration of distribution. The spatial features of As, Cr and Ni are mainly controlled by pedogenic factors, whereas Cd, Cu, Pb and Zn are controlled by anthropogenic and parent factors. Traffic and smelting contribute greatly to the increase of Pb, Zn and Cu in the soil, especially in the center of the city. Landfill may have also affected the soil quality around it. Recommendation  Different factors were controlled by parent materials, which might be related to the different soil minerals. Further research should be conducted in Beijing to elucidate the relationship between heavy metals and soil minerals. ESS-Submission Editor: Chengron Chen, PhD (c.chen@griffith.edu.au)     

沿海滩涂区土壤重金属含量分布及其有效态影响因素

为揭示沿海地区土壤重金属含量的空间分布特征及其与自然、人为因素的关联,以近年来围垦开发强度较大的江苏沿海某滩涂区为研究对象,采用经典统计与地统计相结合的方法研究了表层土壤主要重金属Pb、Cr、Cd、As全量与有效态含量状况及其空间分布,分析了沿海滩涂区土地利用方式对重金属含量的影响,探讨了重金属有效态含量与土壤理化性质的相关性。结果表明:目前研究区土壤环境质量状况良好,土壤Pb、Cr、Cd、As均呈累积趋势但基本都低于土壤环境质量一级标准值;土地利用方式不同程度地影响了Pb、Cr、Cd全量与有效态含量,As全量与有效态含量受土地利用方式影响较小;研究区土壤Pb、Cr、Cd全量与Pb、Cr有效态含量具有明显的趋势效应,且研究区土壤重金属全量与有效态含量的空间分布受大尺度的潮汐作用与小尺度的人为因素的共同控制;土壤Pb、Cr、Cd有效态含量与黏粒含量、阳离子交换量和p H显著负相关,与有机质呈显著正相关,土壤As有效态含量仅与土壤p H显著正相关。本研究为沿海滩涂区土壤重金属源头减量、活性钝化、污染消减与风险防范提供科学依据。     

地质统计学评估伊朗伊斯法罕城市采矿过渡区近地表土壤上铅锌镉的污染

Due to the lack of regulation and environmental education and awareness, Sepahanshahr located in vicinity of Isfahan City, central Iran, is now a rapid growing residential area suffering from the considerable consequences of poorly regulated mining activities operating in its vicinity. A survey was carried out on soil Pb, Zn and Cd concentrations around Sepahanshahr Town to explore the spatial structure of Pb, Zn and Cd distribution and to map their concentrations using geostatistical techniques. 100 near-surface soil samples were collected and analyzed for Pb, Zn and Cd and some related soil physical and chemical variables such as pH, organic matter content, electrical conductivity, and clay, silt and sand contents. The variography results showed a strong spatial dependency in heavy metals concentration due to the dilution effects of natural factors including atmospheric dispersion and precipitation. The almost same range values calculated for both ln-transformed Pb and sand data suggested presence of spatial co-regionalization. However, ln-transformed Zn data showed a shorter spatial dependency among the three tested heavy metals. Kriged maps of all three heavy metals showed a strong gradient of contamination around the three mining sites activating in the area. The results of this study provide insight into identification of the extent and spatial variability of Pb, Zn and Cd pollution in the mining sites and surrounding urban areas.     

基于多元统计和地统计的肇源县表层土壤重金属来源辨析

土壤圈是地圈系统中对人类健康影响最显著的圈层之一。土壤重金属的自然和人为来源辨析对土壤修复和保障人体健康有重要意义。本研究以黑龙江省肇源县为研究区域,通过空间插值分析、主成分分析和聚类分析等方法,对区域土壤表层和深层土壤重金属As、Hg、Cd、Cr、Cu、Ni、Zn的含量和空间分异特征进行分析,进而对区域表层土壤重金属来源进行辨析。结果表明:成土母质作为表层土壤的重要物质来源对表层土壤重金属含量及空间分布有显著影响;肇源县表层土壤中Hg元素表现出全局范围较明显的富集现象,局部区域Cd元素表现出一定的富集现象,富集原因是人为污染造成的;嫩江上游汇水区土壤重金属元素的迁入,是表层土壤重金属As、Cd、Cr、Cu、Ni、Zn等元素在研究区范围内轻度富集的主要原因。     

污染场地土壤重金属含量的空间变异特征及其污染源识别指示意义

在面积约10.9km2的重金属污染场地以网格法采集了174个表层土壤样品,测定了7种重金属含量。采用地统计学软件GS 和地理信息系统相结合的方法,研究了这些重金属含量的空间变异性。通过Kriging内插法对未测点重金属含量进行最优估计,并对这些重金属的来源进行了初步识别。结果发现,在研究区内7种重金属具有相似的空间分布特征,污染场地特殊的污染源分布状况、污染程度和地理条件导致点状污染源增大了重金属的空间结构性,呈现出与非典型污染区不同的特征。冶炼厂高炉粉尘排放对重金属的贡献明显高于母质等内在因素,是研究区重金属的主要来源。