绿色食品产地土壤重金属生态风险预警评估——以湖北省天门市为例

本文以湖北省天门市8个绿色食品产地为研究对象,分析土壤中重金属含量特征．并采用Rapant等提出的生态风险指数法对土壤重金属进行了生态风险预警评估。结果表明,人类活动对土壤重金属累积贡献明显,除Cr外,Hg、Cd、As、Pb、Cu中的部分重金属含量在部分产地不同程度地高于湖北土壤环境背景值．但能满足国家对绿色食品产地土壤重金属含量的要求;生态风险预警评估结果显示,土壤重金属生态风险程度处于无生态风险-低生态风险水平．其预警类型1个产地属无警．7个产地属预警．主要警源为Pb与Cu．应予以高度关注。     

基于WebGIS的食用农产品产地环境质量评价系统

为准确管理环境污染数据,评价环境质量水平,进而保障食用农产品安全,该研究基于对大气、农田土壤和灌溉用水的多年监测数据,利用数据库技术、WebGIS技术构建农业基础信息、农业气象、土壤养分、大气污染物、灌溉水污染物、土壤污染物6个网络空间数据库;并在国家食用农产品产地环境质量标准和国内外已有研究基础上,建立食用农产品产地...     

基于WebGIS 中国农田养分平衡与环境风险评价系统的构建

在分析了ArcIMS的体系结构及其运行机制的基础上,基于ArcIMS9.0平台,采用空间数据引擎技术、数据库技术及ASP.NET编程技术,结合农田养分平衡模型和环境风险评价模型,设计开发基于WebGIS中国农田养分平衡与环境风险评价系统。系统主要包括远程基础数据库管理、基本数据查询分析、养分专题制图、在线养分平衡分析、环境风险评价分析及施肥策略咨询等6大功能,将农业基础数据通过模型运算的结果与地图数据相结合,实现了全国范围内基本农业数据、农田养分平衡与环境风险等信息的在线共享、评价与施肥咨询服务。     

基于WebGIS的公众信息发布系统的研建——以水土保持公众信息发布系统为例

互联网的发展,使公众信息的发布产生了划时代的革命,基于B/S结构的电子政务信息管理系统(MIS)正在日益重要地发挥着公众信息发布功能。但在林业、水土保持、地质勘探等行业,只有能够发布表征空间特征的地理信息才能满足公众信息发布的需求。以水土保持公众信息发布系统的建立为例,着重介绍了满足这种需求的基于WebGIS(基于互联网的地理信息系统)的公众信息发布系统的系统设计方法、建立过程和应注意的问题。     

基于铅稳定同位素的多金属复合污染土壤源解析新思路——以西南地区某矿区农田为例

本文以我国西南某矿区典型多金属复合污染农田土壤为例,基于铅(Pb)稳定同位素分析,结合矿物学分析,对土壤Pb来源进行定量解析,并针对其他重金属来源进行外推。同位素源解析结果表明,人为源对于土壤重金属的贡献率高达61%～89%,矿渣浸沥与矿区道路扬尘为主要的污染途径。矿物学分析能够辅助印证Pb稳定同位素分析结果,在一定程度上克服由于污染源信号重叠造成的源解析困难。通过相关分析,可以将Pb同位素源解析的结果合理外推,在一定程度上解释其他重金属元素的来源。本文提出的源解析新思路能够高效、准确地解析多金属复合污染土壤中重金属元素的来源,尤其适用于我国土壤多金属复合污染集中连片存在、成因复杂的现状,具有很强的现实意义。     

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。     

基于GIS的县域土壤重金属健康风险评价——以浙江省慈溪市为例

以浙江省慈溪市为例,基于GIS平台,对农业土壤中重金属的污染状况分别进行单因子健康风险评价和健康总风险评价。单因子健康风险评价结果显示,慈溪市表层土壤重金属As的致癌风险指数在10-6～10-5水平,部分地区的风险指数已经超出美国EPA的土壤治理基准(10-6),Cd的致癌风险指数在10-7水平,属于安全的范围。七种重金属的非致癌风险指数均远小于限值1,不会对当地居民身体健康产生太大危害。健康总风险评价结果显示,叠加后的致癌总风险值指数仍处于10-6水平,叠加后的非致癌总风险指数值在10-2～10-1水平,也不会对当地居民的身体健康产生较大危害。但在今后的土地利用规划中,仍要加强土壤重金属的健康风险防范。     

基于光谱分析的土壤重金属含量估算研究——以三江源区玉树县和玛多县为例

以三江源区玉树县和玛多县为研究区,利用实验室测定的As、Cu、Pb、Zn、Cr、Cd、Hg元素含量和室内采集的土壤原始光谱及其4种转换形式,建立了光谱指标与重金属含量的多元回归模型,利用决定系数(R2)、相对分析误差(RPD)及均方根误差(RMSE)评价模型的精度。研究结果表明,土壤As、Cu、Pb、Zn、Cr、Cd含量与SOM、Fe、Mn、Al、Mg等元素具有显著相关关系,Hg元素则未达到显著性水平。As、Cu、Pb、Zn、Cr和Cd元素估算模型回归方程R2达到了0.5以上,均通过了显著性检验,其中Pb、Zn和Cr元素验证样本RPD均达到了1.4以上,模型具备粗略估算能力;As、Cu和Cd元素验证样本RPD均低于1.4,模型不具备粗略估算能力。Hg元素估算模型回归方程的R2为0.28,未能通过显著性检验,无法用于对Hg含量的估算。     

基于BP神经网络的城市边缘带土壤重金属污染预测——以成都平原土壤Cd为例

随着成都平原城市化快速发展,城市边缘带土壤重金属污染风险逐渐增大。而关于社会经济对土壤重金属污染定量影响的研究方法还较为欠缺。本文利用BP人工神经网络方法,建立了12输入、1输出、1个隐含层的三层BP神经网络,定量研究成都平原城市发展中社会经济影响因素与土壤重金属Cd含量间的内在联系。网络拟合精度达97.02%,模型拟合程度高。运用该BP网络模型对城市化影响下城市边缘带土壤重金属Cd含量进行预测,其预测精度为84.19%,明显高于传统回归模型71.55%的预测精度,体现出神经网络预测模型的优越性。利用2005年和2010年各影响因素的预测值,将这两组值分别作为网络的输入,并和以前的样本合并再重新训练更新网络权值,得到2005年和2010年各区/县土壤重金属Cd预测值。     

长江三角洲地区土壤重金属生物有效性的研究——以江苏昆山市为例

土壤重金属的生物有效性是指土壤重金属在生物体内吸收、积累或毒性程度。以昆山市为典型区,对长江三角洲地区土壤重金属的生物有效性进行研究。结果表明,有效态Cd含量较高,生物有效性达63.8%。不同功能区重金属的生物有效性差异较大,Cd、Cu、Ni、Pb、Co以冶金电镀区最高,Cr以化工区最高,Zn以菜地区最高。不同土壤类型中Cd、Cr、Cu、Pb、Zn的生物有效性均表现为乌栅土>青泥土>黄泥土。不同母质发育的土壤上重金属生物有效性则表现为江海沉积物最高,湖相沉积物最低,且成土母质对土壤重金属的生物有效性的影响程度要大于土壤类型。随着剖面层次的下降,重金属有效态含量和生物有效性逐渐减小。植物中的重金属含量与土壤中相应的重金属的生物有效态含量显著正相关。Zn和Cd的富集系数最高,潜在风险最大。综合分析各重金属元素在土壤中的总量、生物有效性及植物中的含量,发现重金属Cd的污染最大,它将严重威胁农产品安全和地下水质量。     

基于GIS的山地农田系统投入产出空间特征分析——以河南省吴沟村为例

对河南省吴沟村482块农田属性及其能量投入产出特征的调查分析表明,吴沟村农田系统中能量投入、产出较大的地块主要位于居民区周围和吴沟公路两侧;相比而言,旱平地为高投入、高产出、高利用效率的系统;农田系统能量产投效率与农田能量投入水平、产出水平存在密切关系。就不同种植作物而言,单位面积产投效率为黄豆<小麦<玉米。     

长江三角洲地区土壤重金属污染的空间变异特征——以江苏省太仓市为例

城市化、工业化和农业集约化的发展影响着土壤环境和健康质量。本研究以位于长江三角洲地区的江苏省太仓市为典型区，采用地统计学方法对其耕层土壤中Cd、Cr、Cu、M、Hg、Pb、Zn和As等8种重金属结构特征和空间分布格局进行了分析，并用模糊数学法综合评价了土壤重金属的污染程度，结果表明：太仓市表层土壤Zn、Cu属强变异强度，呈对数正态分布；Cd、Ni、Hg、As、Cr和Pb属中等变异强度，呈正态分布。除Cd、Cr和Pb略低于背景值外，其他重金属均高于其背景值，其中以As污染指数和超标率最高。土壤重金属复合污染严重，模糊综合评价污染结果为一级。通过半方差函数模型拟合发现Hg、Cd符合球状模型，其他重金属均符合指数模型，8种重金属元素在一定范围内均存在空间相关性。采用Kriging最优内插法得到了耕层土壤重金属含量的空间分布图，发现土壤重金属含量与母质、土壤质地、有机质含量以及工业化、城市化和农业集约化程度密切相关。     

基于可拓物元法的土壤重金属污染程度评价——以郑州黄河滩地为例

土壤重金属污染程度具有不确定性,本文尝试将可拓学中的物元法引入土壤重金属污染评价中,构建了土壤环境质量评价的物元模型.以郑州黄河滩地为研究对象,进行了土壤采样和测试,并选用Cd、Hg、As、Cu、Pb和Cr共6项作为土壤重金属污染评价指标.结果表明:黄河滩区土壤污染等级处于清洁和污染之间,污染度较低.该评价方法可以科学、有效地处理监测数据,评价结果较为可信;能较科学地判定土壤重金属污染等级,并对污染程度加以区分和量化,可以消除评价过程中人为因素的影响,提高评价精度,是进行土壤重金属污染评价的理想方法.     

基于GIS的农田土壤重金属空间分布及污染评价——以南京市江宁区某乡镇为例

土壤污染近年来备受瞩目,我国已出台多项法律法规来规范防治,合理评价不同地区土壤重金属的污染情况,具有现实和长远意义。2017年11—12月在研究区采集的29个表层土壤(0～20cm),分析测定土壤pH、有机质和8种重金属元素砷(As)、镉(Cd)、铬(Cr)、铜(Cu)、汞(Hg)、镍(Ni)、铅(Pb)和锌(Zn)的含量,采用最新发布的《土壤环境质量—农用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB 15618-2018)进行污染评价,运用GIS地统计学方法分析重金属空间分布特征。结果表明,研究区土壤pH呈现酸性至中性;有机质平均含量为17.73 mg·kg^–1,较为缺乏;8种重金属元素(As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn)的平均含量分别为8.27、0.17、70.84、24.74、0.20、32.07、28.48和73.57 mg·kg^–1,除As外,其他重金属含量均超过南京市江宁区土壤环境背景值,但未超过国家现行标准,总体无重金属污染。其中Cd、Cu和Hg元素在局部地区达到了警戒线,风险区主要分布在西南部和南部,呈现带状分布,农业...     

平原农区空心村典型土壤的重金属污染评价——以山东省禹城市为例

空心村整治是农村土地综合整治的重要内容,在以土地可持续利用为核心的目标导向下,揭示空心村内典型土壤重金属污染情况是整治工作特别是构建耕层土体的先导环节。本文以黄淮海平原农区的禹城市为例,分析典型空心村在整治时可能涉及的村内道路、晾晒场院、坑塘底泥、林地表土、院落农地、院落实土、土墙墙体等7种土壤的As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn含量,利用单项污染指数和综合污染指数,按照有关国家标准,评价其重金属污染程度,为空心村改造中土壤的安全、合理利用提供依据。结果表明:前述7类参试土壤中,除院落农田的污染指数为0.85(污染等级为Ⅱ,属"较清洁"土壤)外,其余6类的综合污染指数均0.7(污染等级为Ⅰ,属"清洁"土壤),可直接用于空心村整治中的耕层土体重构。本研究基于整治利用导向进行了平原农区空心村典型土壤类型划分,揭示了其重金属污染状况,对于科学开展空心村整治、建设更加安全的高标准农田具有重要参考价值。     

土地利用与经济增长对城市土壤重金属污染的影响——以开封市为例

在开封市不同功能区布设10个土壤采样点,分别于1994年和2006年在同地点采集表层(0～15 cm)样品,用国家标准方法测定土壤As、Pb、Cd和Hg含量,用地积累指数法开展重金属污染评价。结果表明:(1)土壤Cd、Hg富集明显,是主要污染因子。土壤Cd主要来自开封炼锌厂和其他化工企业的"三废"物质,Hg主要来自燃煤废气。(2)郊区农田转变为城市用地后,土壤重金属污染程度有加重趋势;城市土地利用强度下降及管理水平提高可有效减轻土壤重金属污染;同一宗地的权属变化也会导致土壤重金属污染程度的变化。(3)随着城市经济的快速发展,城市土壤重金属的污染状况总体上呈加重趋势,土壤重金属平均地积累指数由1994年的0.98上升至2006年的1.31。     

铁路交通对铁路旁土壤重金属污染的影响——以陇海铁路郑州—圃田段为例

以陇海铁路郑州-圃田段为例,在野外调查、采样和实验室分析的基础上,探讨了铁路交通对周围土壤N i、Pb、Cr、Zn、Cu和Cd六种重金属含量与分布的影响。结果表明,铁路南侧农田土壤六种重金属元素都出现不同程度的富集,最大含量均分布在距铁路路基30m的范围内,随着距离的增加,各重金属元素含量表现出不同的下降趋势。土壤各重金属污染程度的次序为:Zn>Pb>Cd>Cu>Cr>N i。土壤Pb和Zn污染最为严重,近路基处为重度污染,随着距路基距离的增加,由中度污染逐渐变为轻度污染。土壤N i和Cr虽不构成污染,但仍具有明显的铁路影响特征。在距路基10 m范围内为土壤重金属重度污染带,10~100 m范围内为中度污染带,100~500 m范围内为轻度污染带。     

不同级别城镇土壤重金属含量与潜在生态风险比较——以郑州市、中牟县和韩寺镇为例

以郑州市、中牟县和韩寺镇为例,在野外调查取样、室内测定的基础上,比较分析了Pb、Cd、Zn、Cr、Cu、Ni6种重金属元素在不同级别城镇土壤中的分布特征与潜在生态风险。结果表明:(1)不同重金属在各级别城镇土壤中的分布特征不尽相同。土壤Pb、Cd的分布趋势基本一致,而且含量普遍超过一级环境标准值,具有工业化、城镇化水平越高土壤污染越重、人为扰动越大的特点;土壤Zn、Cr含量在各区域的分布差异显著,体现了人为活动方式与活动强度的复杂性;不同级别的城镇土壤基本上不存在Cu和Ni的富集,两者含量的变化主要受自然波动的影响。(2)各级别城镇土壤存在着不同程度的重金属潜在生态风险,其中Cd的潜在生态风险最大,构成了很强的潜在生态危害,而Pb、Zn、Cr和Cu等元素仅具有轻微生态危害。(3)多种重金属的潜在生态风险大小为:郑州市区韩寺镇区中牟县城对照区。     

植被恢复模式对土壤重金属质量分数和土壤酶活性的影响——以山东省淄博市四宝山破坏山体为例

矿产资源开采造成了严重的重金属污染,为选择合理植被恢复模式以修复土壤重金属污染,以淄博市四宝山破坏山体不同植被恢复模式为对象,测定土壤有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾质量分数,pH值等主要化学性质,土壤多酚氧化酶、过氧化氢酶、过氧化物酶、脲酶活性和Cu、Zn、Cd等7种重金属质量分数,分析不同植被恢复模式对土壤重金属质量分数及土壤酶活性的影响.结果表明:1)实验区土壤中重金属Zn轻度污染,Cu和Cd重度污染,其他重金属均不构成污染;2)各人工植被恢复模式土壤重金属质量分数均低于灌草丛的,其中黑松林对土壤Cu、Cd的修复效果最好,侧柏林对土壤Zn的修复效果最好;3)土壤重金属全量在垂直分布上规律复杂,有效量均表现为下层高于上层,土壤有效Cu、有效Zn、有效Cd下层比上层依次高9.24％～18.94％、0.97％～20.09％和5.48％～35.51％;4)在影响土壤酶活性的各种因素中,破坏山体土壤重金属有效量与土壤化学性质的影响最为明显,处于同等重要的地位.本研究发现,Cu、Zn、Cd均对4种土壤酶活性表现出了抑制作用,建议用土壤多酚氧化酶、过氧化氢酶、脲酶活性作为破坏山体土壤重金属Cu污染的评价指标.     

基于粗糙集的农田生态系统生产力及稳定性研究——以河北雄县为例

生态系统生产力和生产力稳定性是两个不同的概念,两者既相互影响又相互联系.在建立田块尺度耕地生产力空间稳定性的评价指标体系基础上,采用粗糙集方法,并结合GIS技术对河北省雄县耕地生产力及稳定性空间分布进行了分层次定量分析,结果表明:在不同生产力和生产力稳定性水平上,影响因素存在较大变化.生产力方面,雄县农田生态系统生产力空间波动的主控因素主要有排水条件、有机质、灌溉保证率、全氮、碱解氮和速效钾,随着生产力的不断升高,人为因素和自然因素对生产力的影响出现交替现象,具体表现为:生产力相对较低区人为因素和土壤自然属性共同作用,生产力较高区人为因素占主导地位;稳定性方面,农田生态系统生产力稳定性空间波动的主控因素有全氮、土体构型、盐渍化情况和有机质含量,在不同水平上主控因素对生产力稳定性的影响程度亦不相同,人为作用对雄县农田生态系统生产力稳定性的影响较大,土壤自然属性因素在中等稳定程度与人为因素相当.