模糊数学模型在土壤重金属污染评价中的应用

通过对乌鲁木齐市水西沟乡、板房沟乡、四十户乡、青格达湖乡、安宁渠镇、永丰乡、六十户乡7个蔬菜基地土壤中重金属离子(镉、汞、砷、铜、铅、铬)含量进行检测,采用单因素决定和加权平均两种模糊数学模型对土壤重金属综合污染进行评价,分析结果表明,评价区域土壤环境中的6种重金属离子均在标准之内,土壤环境质量为一级,属于安全、清洁级水平,符合无公害蔬菜产地环境的要求。     

乌鲁木齐市北郊六十户乡农田土壤Cd污染及空间变异特征

采用了土壤污染指数法和GIS技术对乌鲁木齐市北郊六十户乡农田土壤Cd污染以及空间变异性进行分析。结果显示:六十户乡有60.01%的样点农田土壤Cd污染指数Pi>1,星火村、三宫梁村、六十户村农田土壤Cd含量超标严重。星火村(Cv=30.46%)、八段村(Cv=79.47%)、哈新村(Cv=52.15%)和六十户村(Cv=58.63%)土壤Cd的空间变异为中等;三宫梁村(Cv=1.50%)为弱变异;大梁村(Cv=113.21%)为强变异。其结果揭示了乌鲁木齐市北郊主要蔬菜基地六十户乡的农田土壤Cd分布的空间变异特征,为该地区Cd污染的源解析和控制提供了科学的资料。     

区域盐渍化土壤表层水盐变化特征及空间变异分析

表层土壤水盐的变化特征和空间变异性是研究改良土壤盐渍化的基础.将试验与统计学结合,分析宁夏银北试验区0～25 cm土层的水盐变化、空间变异性.结果表明,春夏季表层土壤水分含量、盐分含量总体随时间逐渐增大;水分变异系数处于中等变异,盐分变异系数处于弱变异区间内.通过统计计算,认为试验测定数目是达到精度要求的.利用Matlab软件拟合半方差函数求参,显示出土壤水分的空间自相关程度要明显高于土壤盐分.     

眉山市东坡区土壤有效磷空间变异特征及其影响因素分析

采用地统计学与GIS相结合的方法,对眉山市东坡区耕层(0-20cm)土壤有效磷含量空间变异特征及其影响因素进行了分析。结果表明:(1)土壤有效磷含量平均值为13.92 mg/kg,变异系数为87.43%,属中等变异程度。(2)土壤有效磷含量成片状分布,从东北到西南方向,土壤有效磷含量呈升高趋势。土壤有效磷含量缺乏的区域面积占总面积的23.50%,土壤有效磷含量中等的区域面积占总面积的62.02%,土壤有效磷含量丰富及很丰富的区域面积占总面积的14.47%,东坡区土壤供磷能力处于中等偏下水平。(3)耕层土壤有效磷含量的半方差最佳理论模型为指数模型。在区域尺度下,土壤有效磷含量具有强烈的空间相关性(C0/(C0+C)值为50.0%),受到结构性因子和随机性因子的共同影响,系自然和人为利用因素共同作用的结果。     

豫中烟区烟叶烟碱含量与土壤颗粒组成的空间变异性

以半方差函数为工具对豫中烟区烟叶烟碱含量和土壤颗粒组成的空间变异性特征进行地统计学分析,并对二者进行相关性分析,绘制研究区内具有区域性变量特征的烟叶烟碱含量和不同粒径土壤颗粒组成的空间分布图,以期为河南省烟草的合理布局提供依据。相关性分析表明,豫中烟区烟叶烟碱含量与粒径0. 05～0. 10 mm和粒径0. 001 mm的土壤颗粒含量呈极显著负相关,与粒径0. 001～0. 010 mm的土壤颗粒含量呈极显著正相关。半方差模型分析结果表明,豫中烟区烟叶烟碱含量符合指数模型,块金值/基台值即C_0/(C_0+C)为0. 31,为中等程度变异性。土壤颗粒组成中,粒径0. 001～0. 010 mm和粒径0. 001 mm的土壤颗粒含量的C_0/(C_0+C)分别为0. 23和0. 24,均小于0. 25,属于强空间变异性;粒径 0. 10 mm、粒径0. 05～0. 10 mm的土壤颗粒含量的C_0/(C_0+C)都在0. 25～0. 75,属于中等强度的空间变异性;粒径0. 01～0. 05 mm的土壤颗粒含量的C_0/(C_0+C)为0. 76,属于弱的空间变异性。因此,豫中烟区烟叶烟碱含量具有一定的空间变异性,与植烟田土壤颗粒组成关系密切。生产上为了保证获得适宜烟碱含量的优质烟叶,应在考虑土壤质地空间变异性影响的基础上进行合理布局。     

农田土壤重金属空间变异多尺度研究

土壤重金属的特征尺度是确定适宜采样尺度的重要参考依据。采用尺度方差分析方法,并辅以半方差函数,对北京市顺义区农田土壤中砷(As)含量的空间异质性进行多尺度分析,其中半方差函数分析了土壤As含量的空间等级结构,尺度方差则识别了土壤As含量空间变异的特征尺度。结果表明:研究区内土壤中As含量具有较强的空间自相关性,存在空间多尺度结构。2. 4、9. 6 km左右为土壤As含量的特征尺度。在2. 4 km尺度上,土地利用、河流以及畜禽养殖对土壤As含量的空间异质性影响较大;在9. 6 km尺度上,土壤As含量的空间异质性受控于土壤质地等自然因素影响。     

不同类型植烟土壤有机质含量的空间变异特征

基于地统计方法和GIS技术,研究了凉山烟区紫色土和沙壤土有机质含量的空间变异性,并绘制了空间分布图.结果表明:紫色土和沙壤土有机质含量的变异系数分别为45.24％和32.98％,均为中等程度变异.Moran’s I 指数和半方差函数分析显示,2种类型土壤有机质含量均具有中等强度的空间相关性,紫色土和沙壤土C0/(C0+C)分别为30.9％和30.6％,变程分别为61.8m和35.7 m,紫色土的空间自相关范围略大于沙壤土,空间异质性较强.Kriging插值结果显示2种类型土壤有机质含量均呈现明显的渐变性分布规律.     

秦巴山区汉阴盆地耕层土壤全氮的空间变异特征及其影响因素研究

利用GPS定位,在陕西省汉阴县采集耕地表层土样(0 ～ 20 cm) 1500个,应用经典统计学与地统计学方法,对汉阴县耕层土壤全氮含量的空间变异特征进行了研究.结果表明:汉阴县土壤全氮的平均含量为1.20 g·kg-1,为中等偏上水平;土壤全氮的变异系数为0.31,为中等变异程度.通过各向同性和备向异性的半方差模型分析可得,汉阴县全氮含量空间变异以各向同性指数模型拟合效果最好,其块金系数为0.425,表明全氮空间变异主要是由结构性因素引起的.土壤全氮空间分布呈现中部高、东北和西南低的趋势,这主要受当地地形、土壤类型和施肥状况等因素的影响.     

黑龙江精准农业示范区土壤养分空间变异研究

以面积为129 hm^2农田为采样区,使用Ag132 DGPS仪定位,网格法采集0～20 cm耕层土壤样品,实验室测定土壤碱解氮、速效磷、速效钾和有机质的含量.应用传统统计学方法和空间分析方法对土壤养分变异进行了研究.结果表明,土壤养分性质均存在着空间变异性,速效磷、速效钾和有机质变异相对较大,碱解氮变异亦小;土壤养分性质均存在半方差结构,分别拟合Exponential、Gaussian、Pentaspherical、Gaussian模型;碱解氮、速效磷、速效钾和有机质均显示中等的空间相关性.     

攀西地区主要水果基地土壤和水果镉污染评价

系统研究了攀西地区主要水果基地土壤和水果中镉污染情况。结果表明整个地区镉含量范围在0．096—0．51mg／kg。仁和区芒果基地有13％的镉超过国家土壤环境质量Ⅱ级标准,其它新开垦果园基地土壤镉污染不严重。母质,施肥等人为活动因素是导致土壤中镉变异的主要因素。各基地水果中镉含量范围在0．00065—0．044mg／kg之间,超标率为0％。各水果对镉的累集规律为枇杷〉桂圆〉石榴〉芒果。     

基于GIS的农业土壤镉污染时空演变特征

[目的]研究农业土壤中镉(Cd)污染时空演变特征。[方法]以湖南省浏阳市小溪河流域为研究区域,在研究区内采集土壤样本并测定不同土层深度土壤中的Cd含量,利用不同评价标准与评价方法对农业土壤中的Cd污染状况进行评价,同时借助地统计和GIS空间插值方法,以可视化的方式对研究区内土壤中Cd含量的空间分布状况进行综合分析。[结果]土壤中Cd含量不论是以国家二级标准还是以自然背景值为参考评价标准,研究区域浅层耕地层0~10 cm土壤中Cd含量均超过污染指标,说明浅层耕地层受人类活动干扰较大。[结论]该地区农业土壤中主要Cd污染来源为磷肥中的Cd,这对该区域水库水源地的水质产生潜在风险。     

镉铅单一及复合胁迫对玉米干物质及镉铅吸收的影响

采用桶栽试验,研究了镉铅单一及复合胁迫对玉米干物质及玉米镉铅吸收的影响。结果表明,玉米穗质量、穗粒质量、生物产量与土壤镉铅含量呈显著负相关;镉铅在玉米体内的分配规律为:根>茎叶>穗轴>籽粒;在相同质量浓度镉胁迫下,镉铅复合胁迫处理的玉米各部位对镉的吸收大于镉单一胁迫处理,同质量浓度铅胁迫下,铅镉复合胁迫处理的玉米茎叶对铅的吸收小于铅单一处理。     

哈尔滨市城市土壤重金属空间分布特征及相关分析

利用GIS软件和地统计学方法分析哈尔滨市土壤重金属镉、铅、铜、锌(Cd、Pb、Cu、Zn)元素在市区内的含量分布、空间异质性以及元素之间的相互关系。样品为2008年10月在哈尔滨市区内采集的53个土样,采样面积为7 086 km2。分析结果表明,土壤重金属元素Cd、Pb、Cu、Zn块金值与基台值之比C0/(C0+C)都在25%～75%之间,属于中等的空间相关性;Cu和Zn、Cd都存在极显著正相关,Zn不仅与Cu、Cd存在着极显著正相关还与Pb存在着极显著正相关。Cd元素分布表现出明显的阶梯状,由道外区向道里区逐渐降低,道外区域整体偏高含量在0.22～0.26 mg.kg-1之间,属于轻污染级(0.2～0.4 mg.kg-1);Pb元素平均含量为41.1 mg.kg-1,在轻污染级别以内(35～70 mg.kg-1),其中较高区域是南岗区和平房区;Cu元素的分布特征是东北部的道外区高于整个市区的平均值(34.54 mg.kg-1),而南部的南岗区、道里区、平房区、阿城地区低于平均值(34.54 mg.kg-1);Zn元素平均含量为108.6 mg.kg-1,略高于Zn的警戒含量100 mg.kg-1,其中道外区属于中污染级(200～300 mg.kg-1),含量在239.5～287.4 mg.kg-1。     

硫磺矿废弃地复垦土壤重金属含量演变规律研究

以西南地区某硫磺矿废弃地复垦土壤为研究对象,连续采集了2015、2016年土壤表层样品126个、50个,利用经典统计分析、单因子指数(P_i)和内梅罗综合指数(P_n)来评价复垦土壤5种重金属的污染程度,并利用经验贝叶斯克里格法进行空间预测,旨在探索复垦土壤重金属含量时序演变规律及其影响因素。结果表明,相较于2015年,2016年各土壤重金属变异性均增大,Cd变异系数高达1.04。由P_i和P_n值可知,Cd、Ni是研究区主要污染因子,且2016年P_n为3.05,土壤污染趋势加重。从重金属全量角度来看pH与有机质的变化可能对表层土壤重金属的演变具有一定指示作用。根据研究结果,可知复垦土壤pH增加0~1个单位,有机质含量提高2%左右时,有利于改善土壤环境质量。建议后续治理中,在土壤酸化严重、有机质含量较少地区可适当采取一定措施进行改善。     

硒对油菜镉中毒缓解作用的研究

采用盆栽试验模拟污水灌溉的方式,研究了油菜在镉污染情况下,施用硒做缓解剂对油菜生物量、镉蓄积量及土壤滞留量的影响。结果表明:硒对油菜镉污染具有一定的缓解作用。对照空白试验组,低浓度镉浇灌的油菜生长情况较好,高浓度镉浇灌油菜生长情况较差;随着镉溶液浓度的增大,土壤及油菜中镉含量均随之增大;在一定范围内,随着缓解剂硒浓度的增大,油菜镉中毒的减缓效果逐渐提高,而土壤中镉积蓄程度变化不明显,当硒的浓度为0.5 mg/L时,油菜体内镉含量较对照分别下降28.05%(低镉)和31.09%(高镉)。     

镉污染对稻田土壤真菌群落结构及多样性的影响

【目的】探究镉胁迫对稻田土壤真菌群落结构及其多样性的影响,为阐释镉胁迫对稻田土壤微生物多样性的影响机制提供科学依据。【方法】以湖南某镉矿周边3个镉污染程度（高、中和低）的稻田土壤为研究对象,采集土壤样品,测定土壤养分含量,利用Illumina MiSeq高通量测序技术探究土壤真菌群落结构,对比分析不同镉污染组土壤真菌群落多样性和群落结构差异。【结果】稻田土壤的真菌α多样性随着镉污染水平升高逐渐降低,高镉组（总镉含量>3.0 mg/kg）α多样性显著低于中镉组（总镉含量0.3～3.0 mg/kg）和低镉组（总镉含量<3.0 mg/kg）(P<0.05,下同),但中镉组和低镉组之间的差异较小。高镉组与中、低镉组土壤样品间真菌群落具有显著差异。在门水平上,子囊菌门（Ascomycota）、担子菌门（Basidiomycota）和被孢霉门（Mortierellomycota）在所有样品组中均属优势菌门,相对丰度在51.09%～81.93%。韧伞属（Hypholoma）、篮状菌属（Talaromyces）、Meliniomyces属在高镉组的相对丰度显著高于中镉组和低镉组,可能...     

浙江省义乌市蔬菜基地土壤重金属元素的污染评价

利用单项污染指数法和内梅罗综合污染指数法对浙江省义乌市12个蔬菜基地土壤的重金属元素进行污染状况的评价。12个蔬菜基地土壤的重金属元素平均含量：Cd 0.36 mg·kg-1;Zn 279.02 mg·kg-1;Cr 62.93 mg·kg-1;Cu 5.16 mg·kg-1;Hg 0.28 mg·kg-1;As 2.14 mg·kg-1;Pb 21.20 mg·kg-1。在供研究的7个重金属元素中,As和Hg的变异系数最大（110%）;Cd,Zn,Cr和Cu的变异系数居中（60%～94%）;Pb的变异系数最小（28%）。土壤重金属单因子污染指数（Pi）平均值由大到小的顺序为：Cd （1.01）> Hg（0.81） ≈ Zn （0.80） > Cu （0.33）> Cr （0.29） > Pb≈As （0.10）。处于安全水平、警戒线和轻度污染的土壤样品数分别占总样品数的33.3%,25.0%和41.7％。总体来看,义乌市蔬菜基地部分土壤已经受到轻度污染。     

四川泸县农业土壤Cd含量空间变异性研究

采用统计和地统计分析技术对四川泸县及附近水稻产区土壤Cd含量的空间变异性进行了研究。研究区土壤Cd监测数据呈正态分布,其经验半变异函数表现为各向同性,应用指数模型拟合经验半变异函数,采用普通克里格法预测土壤Cd的空间分布。交叉验证结果表明监测值与估计值呈显著的线性相关性,相关系数为0.365,没有系统估计误差的存在。研究结果表明,本区域农业土壤Cd含量存在明显的空间异质性,面源污染、大气沉降和污水灌溉是引起土壤Cd空间变异性的主要原因。     

镉污染对紫茉莉根际土壤生物学特性的影响

采用室内盆栽模拟试验,研究不同浓度镉污染对紫茉莉根际土壤理化性质、土壤微生物生物量和土壤酶活性的影响。结果表明,随着镉处理浓度的升高,紫茉莉根际土壤有机碳、全氮、全磷含量逐渐上升,其中全氮和全磷上升趋势显著;土壤微生物生物量碳、氮和磷则呈现出下降趋势,其中生物量氮下降趋势显著。酶活性研究结果表明,随着镉处理浓度的升高,除了多酚氧化酶活性上升外,其余5种酶活性均呈现出下降趋势,其中精氨酸脱氨酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶、天冬酰胺酶下降趋势显著。由此可知,镉污染对紫茉莉根际土壤微生物生物量和酶活性均产生一定的抑制作用。     

沈抚灌区农田土壤重金属污染时空变化特征及生态健康风险评价

以东北典型污灌区——沈抚灌区农田土壤为研究对象,在收集整理沈抚灌区自20世纪末停灌后不同时期土壤重金属污染情况的相关文献报道后,沿灌渠主干以行政村为单位布设取样点28个,利用原子吸收分光光度法、数理统计法、空间插值法等研究了重金属元素Cd、Pb、Cu、Zn在灌区农田土壤和农作物中的污染现状及时空分布特征,并利用内梅罗污染指数法、EPA人体暴露风险评价法及潜在生态危害指数法对污灌区重金属污染土壤及农产品的潜在健康风险进行评价。结果表明:灌区土壤重金属的平均浓度为:Cd 0.60 mg·kg~(-1)、Pb 38.76 mg·kg~(-1)、Cu 22.39 mg·kg~(-1)、Zn 57.64 mg·kg~(-1),其中Cd含量超过了国家土壤环境质量二级标准;与文献报道该灌区近15年来土壤重金属污染情况相比,土壤中Cu、Zn含量明显降低,而Cd、Pb含量并无显著变化;土壤中4种重金属元素的空间分布特征各异,灌区土壤重金属综合污染水平属于轻微污染;Cd、Pb在玉米中残留浓度超过国家食品安全限值,对人摄食途径存在健康风险,尤其是Cd具有较强的潜在生态危害性。