农用地土壤重金属超标评价与安全利用分区

土地资源是大自然馈赠给人类的独特珍品,承载万物。开展区域农用地土壤重金属超标评价与安全利用分区、分类利用管控,促进区域土地资源合理、高效利用是新常态下耕地保护的基本要求。该文分不同p H值区间、8种不同地类,基于现行土壤环境质量评价和食品安全评价的众多标准集成土壤环境质量现状评价标准,以江苏省某市为例,运用单因子指数法、内梅罗综合指数法和潜在生态危害指数法开展土壤重金属超标评价,进而提出了安全利用等级划分方案和分区、分类利用与管理的管控策略。结果表明:将研究区农用地分为安全、基本安全、低风险、中风险和高风险5种综合分区,分别采取优先保护、综合监控、预警防控和限制利用等措施,以精细化管理思想为出发点,从源头控制、农艺措施调控、种植作物调整、地类转换以及土壤修复、综合整治等方面提出了各综合分区的安全利用管控策略。因此,开展区域农用地土壤重金属超标评价与安全利用分区研究为确保土地资源合理利用保护耕地提供了重要思路。     

中国重金属污染耕地土壤安全利用存在问题与建议

中国耕地土壤重金属污染情况不容乐观,如何安全利用重金属污染耕地仍是当今亟需解决的农业和环保问题。本文综合分析了近几年不同污染程度耕地土壤的安全利用措施,提出重金属低积累作物种植、重金属钝化技术、农艺调控及种植结构调整为当前污染耕地土壤安全利用的主要手段,并指出污染源防控力度不足、土壤污染与作物安全性关系不明、原位钝化技术风险及低积累作物利用效果的局限性仍然是中国污染耕地土壤安全、高效利用面临的主要问题,建议进一步完善污染土壤评价标准、健全污染土壤防控体系、优化污染土壤安全利用技术,以推动重金属污染耕地土壤的安全、高效和可持续利用。     

区域农用地土壤重金属超标评价与种植适宜分区

农用地是最宝贵的农业资源、最重要的生产资料,是人类最宝贵的财富。本文以江苏省某镇为例,采用单因子指数评价法、内梅罗综合指数评价法和潜在生态风险评价法对区域农用地土壤进行重金属超标评价,综合三种评价结果提出区域农用地安全利用等级和安全利用综合分区划分方案。基于安全利用综合分区和原有农业区划进行叠置分析后,以精细化管控用地为出发点,提出区域农业种植适宜区划分方案。结果表明:文章针对安全利用区、基本安全利用区、低风险监控区、中风险预警区和高风险限制区这5种安全利用综合分区,定性的提出了分区内涵、主要特征、安全水平提出相应的利用对策。(2)划分出4种区域农业种植适宜区:稻-茶-竹-栗-果适种区、林-竹-茶-果-栗适种区、稻-油-麦-豆-桑-瓜适种区、稻-麦-油-豆-百合、芦苇经济作物适种区。乡镇尺度区域农用地土壤重金属超标评价和种植适宜分区研究可为区域土地资源的合理、高效安全利用提供一定的科学依据。     

重金属污染农田安全利用:进展与展望

我国耕地土壤污染面积广,污染情况复杂,农产品重金属超标问题已经关系到国计民生。常用的物理化学修复方法成本高,不适用于大面积的中低污染农田。植物提取修复方法成本低,环境友好,但修复时间长,推广困难。总的来讲,基于重金属移除的诸技术在解决农田重金属污染方面还没有太大优势。相较而言,农田安全利用在不移除或缓慢移除土壤重金属的条件下,以生产安全农产品为目标,具有更加坚实的现实意义和推广价值。种植低吸收农作物是安全利用的重要措施,基因工程手段在低吸收农作物品种筛选中具有巨大的潜力,但其可能带来的生态环境风险使得这些通过基因工程得到的低吸收作物的田间种植面临着巨大挑战。土壤添加剂可以改变土壤重金属形态,降低重金属的生物有效性,但会对土壤质量产生影响。微生物尤其是土著微生物的利用越发受到关注,改变微生物的生存环境与基因工程手段能够强化微生物的钝化效果。施肥、水分管理、间作等农艺措施也能改变土壤重金属的形态,抑制作物对重金属的吸收。未来以加强推广为目的,多种技术手段的联合应用是重金属污染农田安全利用的重要发展方向,其中以生物技术为核心的利用模式具有十分重要的意义。     

叶面阻控剂在重金属污染耕地土壤安全利用中的应用

我国土壤污染问题中重金属最为突出,当前有大量受重金属污染的耕地土壤亟待实现安全利用。重金属叶面阻控剂产品因其具有施用效果好、操作简单、成本可控、对土壤不造成二次污染等特点而广泛应用于受污染耕地安全利用的过程中。从主要种类、阻控机理和应用效果3个方面对叶面阻控剂的研究和使用现状进行了综述,并指出了叶面阻控剂作为一种新型外源阻控技术所存在的不足以及今后研究应用的方向,以期为我国受重金属污染耕地土壤安全利用提供科学依据。     

农用地土壤可持续安全利用的研究与实践——以浙江省镉污染农田为例

农用地土壤可持续安全利用对有效改善农用地土壤环境质量、保障农产品质量安全及人体健康具有重要意义。以长江三角洲经济最发达地区之一的浙江省为例,分析探讨了农用地土壤环境存在的主要问题和发展趋势,研究思考了农用地土壤可持续安全利用的理论和方法。在“十三五”期间,基于浙江省历年1：5万大比例尺农用地土壤污染调查成果,在温岭市、桐庐县等地开展了以农用地土壤重金属镉（Cd）污染治理为重点的省级试点示范工作,综合采取以污染源头解析与防控、多维度农业安全利用技术筛选和应用以及超标农作物秸秆安全处置等方法,形成一批具有显著地域特点、高效防治效果、自主知识产权,适用于Cd轻中度和中重度污染的农用地土壤污染综合治理技术模式。主要结果：（1）大气沉降源是农用地生态系统Cd的主要外来输入源之一,约占总输入量的24%~59%。（2）筛选出以甬优538为主的低积累品种53个,比选出以石灰性物质类为主的钝化材料20种以及以硅基和硒基为主的叶面阻控材料10种。（3）以稻/麦轮作等适用于Cd轻中度污染农用地安全利用技术模式可有效降低土壤有效态Cd 20%~50%以上,以超积累植物为主的适用于Cd中重度污染农用地的“边生产边修复”技术模式可有效降低土壤全量Cd 30%以上、土壤有效态Cd 50%以上,均可实现农产品安全生产。本文创新提出农用地土壤重金属污染可持续安全利用总体思路和技术路经,总结了农用地土壤重金属污染可持续安全利用的经验策略,以期为我国大范围开展受污染农用地土壤安全利用提供示范样板与技术参考。     

重金属污染农田安全利用:目标、可选技术与可推广技术

当前,土壤重金属污染研究的主要任务之一是形成安全利用可推广技术方案。那么,当前科学界是否有能力提供这样一个方案?本文在分析土壤污染防控基本概念和决策树的基础上,系统解析了如下问题:污染农田安全利用的目标、技术选项、可推广技术标准和形态。我们认为污染农田安全利用有狭义和广义之分,以主粮区籽粒安全生产为目标的狭义安全利用技术研发是当务之急;安全利用技术的标准是农作物可食用部位的重金属含量达标,而不是土壤重金属钝化效果;重金属从根部到地上部的转运能力是作物筛选和改造的关注重点;低镉作物品种选育与推广有可能零成本地实现轻微镉污染农田安全利用,而钝化剂/土壤调理剂在优选以后将逐渐提高适合安全利用的农田镉污染上限;成本、效果和土壤生态效应是可推广安全利用技术的重要评价标准,可推广安全利用技术的形态受限于农业生产过程,需要以种子、肥料和农艺等形式交付使用者。这些系统分析,有利于安全利用技术研究从"百花齐放"向可推广技术转变,并最终服务于《土壤污染防治行动计划》污染农田安全利用目标。     

基于分等样地的江苏典型区农用地土壤重金属污染研究

在江苏农用地分等东台、六合-八卦洲、宜兴、昆山4个典型区样地进行土壤样品采集、测试分析与评价的基础上,采用GIS软件Sufer8.0,通过Kriging插值研究了农用地土壤重金属污染及其空间分布特征与规律。结果表明：1）东台农用地土壤重金属污染总体处于安全水平,六合-八卦洲有一定的污染,但总体尚好,宜兴则面临更高程度的污染危险,而昆山部分已经达到轻度污染,这种分布格局与经济发展形式及水平具有很强的相关性;2）4个典型区内部农用地土壤重金属具有各自的空间分布规律及其相应的形成因素;3）通过在分等标准样地土壤样品采集、测试分析,能够较好地揭示不同类型地区农用地重金属污染状况,从而为农用地环境质量管理和农业清洁生产等提供参考。     

粤北某矿下游农用地花生种植的重金属风险

对粤北矿尾矿库附近及下游酸性废水影响下的农用地种植的花生及其根部土壤和灌溉河水样品中4种重金属Cr、Cu、Pb、Zn进行分析研究,通过单因子污染评价法、生物富集系数法和THQ健康风险评价法,探讨4种重金属对灌溉河水、农用地土壤、种植花生的污染情况及健康风险程度。结果显示,研究区河水及根土中重金属污染程度以Cr最低,其次是Pb,最高为Cu、Zn,但种植花生的健康风险Cr却最高,Cu、Zn其次,Pb则最低。花生仁对Pb的富集不明显,但也具有一定的潜在健康风险。总体来说,该地区种植花生的重金属风险Cr、Cu、Zn偏高、Pb不明显,该结果可为该区域农用地的安全利用提供理论依据。     

基于模糊ISODATA聚类方法的农用地定级研究

针对经典模糊聚类分析中采用传递闭包法在改造模糊相似矩阵过程中存在的传递偏差问题,本文尝试采用具有动态修正聚类中心,进行局部优化算法的模糊ISODATA聚类方法,结合GIS技术,进行农用地定级研究,并以江苏省金坛市为例进行定级评价实证分析.研究结果表明,金坛市农用地划分为四个级别,Ⅰ～Ⅳ级之面积比例为42.20%:22.41%:20.35%:15.04%.与传统的采用多因素综合法计算评价单元总分值,以数轴法或总分频率曲线法进行土地级别划分的定级结果相比较,实验结果与江苏省农用地分等成果联系较为紧密,体现了较好的等、级承接关系.     

基于GIS的农业土壤重金属风险评价研究——以南京市八卦洲为例

农产品产地环境安全受到广泛关注,合理评价农产品产地土壤重金属的风险状况,具有现实和长远意义。以南京市八卦洲农业土壤为例,选取对人体危害较大的As、Cd、Cr、Hg、Pb五种重金属元素,对表层土壤进行采样分析,分别采用传统标准方法、农业部发布的《全国农产品产地土壤重金属安全评估技术规定》(产地评估标准方法)和改进地累积综合指数法对该地区农业土壤重金属风险状况进行评价,运用GIS地统计学方法分析重金属风险等级的分布特征。结果表明:5种重金属元素的平均含量分别为11.0、0.38、92.1、0.08和34.5 mg kg-1,除元素Hg以外,均超过南京市土壤环境背景值。产地评估标准方法表明八卦洲超过80%的耕地无重金属风险,风险区零散分布在八卦洲西南部、南部以及东部地区,Cd和Pb是造成低风险的主要元素;传统标准方法仅显示了Cd元素的超标特征;地累积指数法表明Cd、Cr、Pb三种元素受人为活动影响较大,改进地累积综合指数法表明研究区总体生态状况良好。传统标准方法与产地评估标准方法能共同识别无风险的区域,而产地评估标准方法能更好地评价和划分农业土壤重金属风险区域,建议与改进地累积综合指数法结合使用,共同评估该地区农业土壤重金属风险水平、空间分布以及生态风险特征。     

广元市不同土地利用类型土壤的分形特征

以8个植被类型、2个农地和2个退耕地的土壤颗粒组成数据为基础，运用分形模型计算这12个土地利用类型土壤颗粒的分形维数，研究了土壤颗粒分形维数与土壤性状的关系。结果表明：（1）12个土地利用类型表层土壤颗粒的分形维数介于2．8185～2．9249之间。与退耕地和玉米地相比，各林地土壤颗粒分形维数小；与1990年的2．8633相比，2006年土壤颗粒分形维数（2．8592）减小；各团聚体分形维数规律不明显。（2）决定土壤颗粒分形维数大小的首先是〈o．002mm的含量，其次是0．05～0．25mm和0．0020．02mm的含量；决定团聚体分形维数大小的粒级含量由大到小的顺序是：2～5mm，0．5～1mm和1～2mm，其余粒级含量对分形维数影响较小。（3）土壤颗粒分形维数与团聚体分形维数可作为侵蚀指标，前者与土壤可蚀性因子相关关系显著，后者也可作为渗透蓄水指标。（4）在坡耕地基础上的退耕地比生态退化后的营林地具有更有利于水土保持的土壤分形特征。     

兰州市城市污泥施用对小麦生长和重金属富集的影响

以兰州市安宁区污水处理厂污泥为研究对象,采用盆栽的方法研究污泥土地利用后对土壤中重金属含量以及对3种小麦生长和重金属富集的影响。结果表明,污泥施用后使污泥混合土壤中重金属Pb、Cu、Zn含量显著增加,但3种重金属含量均未超过我国土壤环境质量二级标准(GB15618-1995)中的限制性标准值。污泥土地施用后,小麦获得了良好的生长响应。污泥低施入量(污泥在混配土壤中的干重比为5%、10%、15%)时不同程度的促进了小麦的生长发育,使3种小麦出苗率提高,植株更高,生物量增加。污泥高施入量(污泥在混配土壤中的干重比为25%、35%)时,小麦的出苗率和根长受抑制明显。污泥的施用使小麦籽实中的Pb、Cu、Zn的含量显著升高,呈现递增趋势,污泥在混配土壤中的干重比超过25%时,籽实中Cu和Pb含量相对国家无公害食品标准有超标现象。综合考虑污泥对小麦生长和重金属富集的影响及土壤中重金属含量的变化,对小麦的耕种土壤中一次性施用污泥时,污泥在混配土壤中的干重比应限量在25%以下。     

城市污泥与湖泊底泥土地利用对土壤-植物系统中养分及重金属Cd、Pb的影响

采用田间小区试验，探讨了城市污泥与湖泊底泥土地利用对土壤-植物系统中养分及重金属Cd、Pb的影响。结果表明，城市污泥与湖泊底泥能有效增加土壤养分含量；重金属Cd、Pb仅累积在土壤耕层，难以向下迁移；随施用量的增加，小麦籽粒产量及其对养分的吸收量均随之增加，但仍有大量养分存留在土壤中；植株对重金属的富集顺序表现为根系〉茎叶〉籽粒，Cd〉Pb，其中，籽粒中重金属Cd、Pb含量均未超出我国食品中重金属限量的卫生标准；如果该污泥、底泥分别以100，200t／hm^2的施用量施入土壤，可以连续施月5a和6a     

便携式X射线荧光光谱法(PXRF)在矿区农田土壤 重金属快速检测中的应用研究

针对我国普遍存在的土壤重金属污染问题,迫切需要开展土壤重金属的快速检测与评价方法研究。本文采用便携式X射线荧光光谱法(PXRF)和传统实验室方法对云南会泽铅锌矿区农田土壤As、Pb、Cu和Zn进行测定,分析了PXRF法的应用效果。结果表明:1PXRF法测定的精密度与准确度满足我国农田土壤环境质量检测技术规范中规定的仪器检测要求;2土壤As、Pb、Cu和Zn的PXRF法测定值与传统实验室测定值具有良好的一致性,Pb、Cu和Zn的决定性系数均大于0.70;3基于PXRF法原位测定、PXRF法异位测定和传统实验室测定结果的研究区土壤As、Pb、Cu和Zn具有相似的空间分布规律。可见,PXRF法可用于矿区周边农田土壤As、Pb、Cu和Zn的快速检测、污染筛查与评价。     

淮南煤矿复垦区土壤腐殖质特征及其与重金属的关系

选择淮南典型煤矿复垦区不同土地利用方式下（菜地、玉米—小麦地、林地和荒地）的土壤作为研究对象,运用单因素方差分析和内梅罗综合污染指数调查了其腐殖质组成特征与重金属污染状况并探究两者间关系,为修复矿区复垦土壤提供依据。结果表明:土壤腐殖质含量、腐殖化程度和稳定性依菜地 > 玉米—小麦地 > 林地 > 荒地的次序从最佳向最差过渡。不同土地利用方式下土壤胡敏素（HM）的组成不同,HM各组分有机碳含量为HMr > HMi > HMc;且施用有机肥土壤较不施肥土壤中HM各组分的含量明显增加。复垦区土壤中Cu和Cd含量均高于土壤背景值,Zn含量低于土壤背景值,土壤处于轻度污染状态。施用有机肥提高复垦土壤肥力的同时,需控制有机肥中重金属含量,以降低土壤重金属污染风险。     

广州石化工业区周边农业土壤重金属污染现状与潜在生态风险评价

采集广州石化工业区周边包括菜地、果园和林地表层土壤(0~20 cm),分析土壤Zn、Cu、Pb、Cd、Hg和As的含量,利用污染指数和潜在生态风险指数评价了土壤污染状况和潜在生态风险。结果表明,土壤Zn、Cu、Pb、Cd、Hg和As的含量分别为158.6 mg kg-1(19.6~386.1 mg kg-1),33.6 mg kg-1(3.6~294.3 mg kg-1),67.1 mg kg-1(25.4~182.1 mg kg-1),0.22 mg kg-1(0.02~1.00 mg kg-1),0.61 mg kg-1(0.03~2.40 mg kg-1)和4.40 mg kg-1(0.01~15.50 mg kg-1)。参照中国土壤环境质量二级标准,土壤受到了不同程度的Hg、Zn、Cu和Cd的污染,其中Hg污染最为严重;土壤重金属元素的潜在生态危害性为Hg>Cd>Cu>Pb>Zn>As,其中Hg和Cd是主要的生态风险的贡献因子。不同土地利用方式下土壤污染程度和潜在生态风险均为菜地>果园>林地。     

巢湖流域土地利用效益测度与综合判定

依据土地利用效益空间分异,能够实现区域资源优化配置。合理判定用地效益显得至关重要。土地利用类型差异化而体现用地效益多元化。为此,本研究选取社会经济及城镇化快速发展的巢湖流域,按照农用地和建设用地两大用地类型,差异化构建不同评价指标体系,采用熵权-TOPSIS模型与二维象限法构建的农用地–建设用地效益综合评判逻辑模型,测度了巢湖流域农用地效益和建设用地效益,以及综合评判了研究区的用地效益。结果表明:研究区农用地效益整体较偏低,效益值范围0.074 0~0.712 9,区域差异显著,庐阳区、包河区、长丰县、舒城县属于较高级别,无为县、和县、金安区相对较低,效益值均尚未达到0.100 0;建设用地效益区域差异悬殊,效益值范围0.048 7~0.918 4,较高区域集中于合肥市辖区及肥西县、肥东县、长丰县等紧邻合肥县域,巢湖市、庐江县、和县、含山县、金安区、舒城县普遍较低。研究区归入到4个象限类型的评价单元数,依次为4、1、5、4个,结合不同类型象限内涵,本文分别针对每个区县提出了农用地和建设用地的效益提升对策和建议。