规模化猪场废水灌溉农田土壤Pb, Cd和As空间变异及影响因子分析

为了了解长期灌溉猪场废水对农田土壤Pb、Cd和As(简称重金属)的影响,采集了河北省京安猪场周边农田的清洁区和灌溉8年猪场废水的污灌区耕层(0～20 cm)共52个土壤样品,并测定了样品中重金属的全量和有效态含量,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,重金属全量和有效态含量的变异函数均很好地符合球状模型,其中全铅、有效铅、全砷、全镉和有效砷受随机性因素和结构性因素共同影响,有效镉主要受结构性因素影响.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,土壤中Cd和As污染来源为猪场废水和化肥,Pb的污染来源为化肥.富集因子分析表明,污灌猪场废水对土壤Cd和As富集效应很小,施用化肥对Pb富集有较大贡献.灌溉猪场废水会降低土壤pH值而增加重金属有效态含量,因此,需注意施用猪场废水带来重金属污染风险.     

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。     

规模化猪场区域农田土壤重金属积累及影响评价分析

为了解长期灌溉猪场废水对农田土壤重金属的影响,采集了河北省京安猪场区域农田清洁区和灌溉8年猪场废水污灌区的耕层(0～20 cm)共52个土壤样品,并测定了样品的pH、养分和Zn、Cu、Cr、Ni、Pb和As全量和有效态含量,根据背景资料、相关分析和主成分分析确定重金属污染来源,应用富集因子分析重金属积累程度,并应用污染指数进行重金属影响评价分析。结果表明,灌溉猪场废水对土壤主要带来Zn和Cu的富集,对Ni、Cr和As几乎没有富集效应,Pb和As的富集主要由施用化肥引起。尽管灌溉8年猪场废水后土壤的Zn、Cu、Cr、Ni、Pb和As含量在安全范围内,但土壤重金属有效态含量不仅与重金属全量正相关,还与土壤pH负相关,而灌溉猪场废水会降低土壤pH,从而增加土壤重金属有效态含量。因此,长期灌溉猪场废水不但要注意土壤Zn和Cu积累,还需采取措施降低土壤Zn、Cu等重金属有效态含量以防重金属带来环境风险。     

污染土壤上水稻生长及对Pb、Cd和As的吸收

通过温室盆栽试验研究了Pb、Cd和As于中国土壤环境质量标准III级水平(Pb:400 mg/kg;Cd:1.0 mg/kg:As:40 mg/kg)时对水稻在3种不同类型土壤上的生长和吸收Pb、Cd及As的影响.结果表明:在红壤上,As处理的稻谷产量显著降低,除Cd处理对稻谷产量影响不大外,其他处理也明显降低了水稻稻谷产量,且 Pb、Cd 的存在加重了As的毒性;对稻草产量只有Pb和Pb-Cd-As两个处理与对照有显著性差异.在乌栅土上,仅As和Pb-Cd-As处理与对照相比明显降低了稻谷产量,而所有复合处理均降低了稻草产量,且对稻草产量影响要大于其对稻谷产量的影响.在青紫泥上各处理影响较小.Cd-As、Pb-Cd和Pbr-Cd-As处理红壤其稻米Cd含量较Cd单独存在时分别增加了15.7%、11.5%和25.6%;红壤上Pb处理显著增加了稻米Pb的含量.但Pb-As处理降低了稻米Pb含量.稻米中重金属含量在3种不同性质土壤上的含量大小顺序为:红壤>青紫泥>乌栅土.     

西安市不同灌溉类型农田土壤重金属污染状况研究

以西安市不同灌溉类型的农田土壤为对象,研究了重金属污染现状及其与灌溉类型的关系。结果表明,不同灌溉条件下的农田土壤重金属含量差异较大,沣惠渠灌区土壤重金属Cu、Zn、Cd、Pb平均含量最高,邓家村污水灌区次之,皂河水灌区、井灌区更次之,泾惠渠灌区土壤中的含量最低。Ni、Cr元素含量则以邓家村污水灌区最高,沣惠渠灌区、皂河水灌区、井灌区、泾惠渠灌区依次降低。从污染指数来看,沣惠渠灌区〉邓家村污水灌区〉井灌区〉皂河水灌区〉泾惠渠灌区。沣惠渠、邓家村、皂河灌区重金属主要来源于污水;井灌区重金属主要来源于霸桥热电厂和渭河电厂以及农家肥的施用等;而泾惠渠灌区各重金属受成土母质和成土因素的影响较大。     

污水灌区耕层土壤中铅、镉的空间变异特征

随着污水灌溉面积的迅速扩大 ,污灌区土壤重金属污染问题日趋严重 ,其中Ｃｄ、Ｐｂ的污染问题十分突出[1 ,2 ] ,了解污水灌区土壤重金属的空间分布特征是防治土壤污染、合理进行污水灌溉的重要前提。地统计学作为一门新的空间分析方法[2 ] ,它特别适于对区域化变量空间变异特征     

焦作市城区土壤重金属空间变异特征及污染评价

为揭示人类活动对土壤环境质量的影响,在河南省焦作市3个城区采集了44个表层土壤样品。利用单因子指数法和内梅罗综合指数法评价了土壤表层重金属的污染程度。并采用地统计学方法对表层土壤样品Cr,Cu,Cd,Pb共4种重金属的空间变异结构和分布格局进行了分析。结果表明,Cr,Cu,Cd,Pb的超标率分别为47.73%,0%,22.73%,0%,土壤Cr,Cd污染较为严重。3个城区Cr和Cd的分布特征总趋势为:山阳区中站区解放区,Pb和Cu的分布特征总趋势为:解放区山阳区中站区。土壤Cr,Cd和Pb之间以及Cu和Pb之间呈显著相关。空间变异结构分析表明,Cd具有极强的变异性,Cr具有较强的变异性,Cu和Pb是中等变异强度。半方差函数模型拟合结果显示Cr具有较强的空间自相关性,Pb具有中等程度的空间自相关性,Cd和Cu具有较弱的空间自相关性。在此基础上,元素Pb呈环状,Cu呈岛状,Cr和Cd呈带状分布。     

猪场废水灌溉对潮土酶活性的影响

通过天津杨柳青镇田间小区试验,研究了猪场废水原水、厌氧出水和仿生态塘与地下水稀释（1：5）灌溉以及厌氧出水高、中、低定额灌溉对潮土0～20cm和20～40cm土层的土壤脲酶、转化酶和过氧化氢酶活性及土壤有机碳和全氮的影响。结果表明,猪场废水灌溉显著增加土壤有机碳和全氮含量;中量厌氧水灌溉增强土壤脲酶、转化酶和过氧化氢酶活性,过高或过低量厌氧水灌溉降低土壤酶活性;原水、厌氧出水和仿生态塘水稀释灌溉对土壤酶活性也有显著影响;与对照（正常施肥和灌溉）相比,仿生态塘水稀释灌溉促进土壤脲酶活性;所有的稀释灌溉处理对土壤转化酶和过氧化氢酶活性均有抑制趋势,但其中仿生态塘水稀释灌溉处理的降幅较小。建议适宜的猪场养殖废水厌氧出水灌水定额为500m^3·hm^-2,适宜的稀释灌溉处理为仿生态塘水与地下水1：5的稀释比例。     

黄骅市土壤重金属空间变异特征及污染评价

为研究工业和经济高速发展对环渤海滨海生态脆弱区土壤质量的影响,以黄骅市为研究区,利用地统计学方法对黄骅市表层土壤中的Pb,Hg,Cd,Cr,As,Cu,Zn,Ni共8种重金属空间分布特点和污染状况进行了分析。结果表明:（1）Pb,Cd,Cu元素样点平均含量超过河北省土壤背景值,其他元素含量平均值均未超过,所有元素含量平均值都在国家土壤质量二级标准的范围内。（2）根据变异函数拟合发现,Pb,Hg,Cd,Cr,As,Cu共6种元素拟合于指数模型,Zn,Ni两种元素拟合于球状模型;Pb,Cd,Zn基底效应值为25%～75%,空间自相关程度一般,其空间分布格局受到一定外界干扰。其他元素基底效应值均在25%以下,空间自相关性比较强,空间分布格局受外部影响相对较小。（3）根据克里格内插预测发现,Pb,Cd,Cu整体含量高,区域离散分布;Cr,Zn,Ni整体含量低,连续集中分布;As元素成岛状分布,分布集中于几个区域;Hg成散点状分布于黄骅全县。（4）通过计算内梅罗污染指数可知,黄骅市土壤内梅罗污染指数大部分处于1.0～2.0,属于轻度污染状态;吕桥镇中部和齐家务乡西部污染指数最高,属于污染最严重的地区。工业生产和地质环境是影响土壤重金属元素空间分布的主要原因。     

保护地不同灌溉方法表层土壤pH小尺度的空间变异

基于保护地定位灌溉试验,采用经典统计学和地统计学的方法,以网格取样方式采集不同灌溉方法(沟灌、滴灌、渗灌)表层土壤,研究微尺度下土壤pH值的空间变异特征及空间分布。结果表明:经6年灌溉,沟灌处理pH显著降低,沟灌和滴灌0～5cm土层土壤pH表现为中等空间自相关,而其5～10cm和渗灌0～5cm和5~10cm的土壤pH表现为弱空间相关,水分的供给方式和数量影响土壤pH的空间变异。     

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.     

Some characteristics of organic soils irrigated with municipal wastewater

Soil irrigation with wastewater (WW) gives the opportunity to solve the problems of its disposal, final purification or reuse. Many studies have examined mineral soils upon continued WW application. The aim of this paper was to examine the properties of organic soils 3 years after WW application was discontinued. Peat‐muck soil planted with Populus spp. or Salix spp., and mineral‐muck soil under grasses were irrigated for 4 years with municipal WW at a low (comparable with intensive NPK fertilization) and high WW rate (600 and 1200 mm yearly, respectively). Soils were analysed for organic matter (OM), pH, bulk density (BD), water holding capacity (WHC), P₂O₅, Fe₂O₃, Al₂O₃, MnO, Zn, Pb, Cu, Cr, magnetic susceptibility (MS) and dehydrogenase and catalase activities. The results were compared with control soils which have never received WW. The study showed that only P₂O₅, MnO and catalase activity (CA) were significantly affected by former WW application. On average, P₂O₅ increased by 30 per cent, whereas MnO decreased by 35 per cent with no differences between the two WW rates. CA decreased by 18 per cent at the high WW rate. Most of tested characteristics were determined by soil type. The peat‐muck soil showed higher OM, WHC, P₂O₅, MnO, Pb and CA than mineral‐muck soil and lower BD, MS, Fe₂O₃, Al₂O₃ and Cr. Soil depth influenced Fe₂O₃, MnO, Zn, MS and enzyme activities, while basic soil properties (OM, pH, BD, WHC and P₂O₅) were not changed by soil depth. Heavy metals (Zn, Cr, Cu and Pb) were below upper permissible limits. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

规模猪场污水多级处理系统中重金属总量及其形态变化特征

为探明畜禽养殖场污水处理过程中重金属总量及其形态变化特征,以苏南地区一规模猪场的污水处理工程为研究对象,系统分析了夏、冬两季各处理环节(厌氧消化、多级沉淀、水生植物处理)出水中Cu,Zn,As,Pb,Cr浓度变化。结果表明:夏季污水中Cu,Zn,As,Pb,Cr总体积浓度分别为4 024.9,6 656.0,22.9,193.8,319.6μg/L,冬季分别为6 490.3,1 1687.9,89.3,152.0,351.7μg/L。除夏季总As外,其他均高于国家农田灌溉水质标准。经多级沉淀和水生植物处理后,出水中各重金属总量显著降低(P0.05),均符合国家农田灌溉水质标准。夏季Cu,Zn,As,Pb,Cr的去除率分别达99.5%,99.2%,62.2%,88.7%,91.6%,冬季分别达99.8%,99.0%,91.0%,90.1%,87.9%。溶解态重金属含量变化复杂,总体上看,多级沉淀联合水生植物处理对污水中溶解态重金属有降低的作用,但夏季效果低于冬季。除夏季总As外,污水中其他重金属总量及其溶解态含量变化与p H值呈负相关,所有重金属总量与溶解态含量均与EC呈正相关。采用厌氧消化-多级沉淀-水生植物联合处理技术可有效降低猪场污水中重金属总量及其溶解态含量,提高养殖污水农田利用的安全性。     

北京市平谷区农用地土壤有机质空间变异特征

采用传统统计、地统计及地理信息系统(GIS)相结合的方法,初步研究了北京市平谷区农田土壤有机质(SOM)含量的空间分布规律及其影响因素.传统统计分析结果表明,研究区土壤样本呈对数正态分布,平均值为15.36 g·kg-1,变异系数为0.32,属中等变异程度.方差分析表明,高程和土地利用类型均对研究区SOM含量的分布有显著影响.地统计分析表明,研究区SOM含量空间变异具有一阶趋势和各向异性特征;由空间自相关部分和随机部分引起的空间变异性程度大体相当,具有中等的空间相关性.结合普通Kriging插值方法,获得了研究区SOM含量的空间分布图,比较分析表明研究区农用地SOM含量的空间分布是自然和人为利用因素共同作用的结果.     

配施硫基肥对夏玉米镉铅累积的阻控效应

该文以府河流域污灌区农田为研究对象,通过田间小区试验研究了5种施肥措施对土壤重金属镉(Cd)、铅(Pb)有效性以及夏玉米(Zea mays L.)对Cd、Pb富集和转运能力的影响。结果表明:与农民常规施肥(CK)相比,尿素、磷酸二铵和氯化钾配施(N-P-K)以及腐殖酸复合肥、尿素和磷酸二铵配施(HA-N-P)的表层土壤Cd、Pb有效性以及夏玉米对Cd、Pb的富集和迁移能力差异均不显著(P0.05)。然而,腐殖酸复合肥、硫酸铵和磷酸二铵配施(HA-S-P)以及硫酸铵、磷酸二铵和硫酸钾配施(S-P-K)2种施肥措施的表层土壤有效Cd含量分别比CK降低了10.60%和6.36%,表层土壤有效Pb含量分别比CK降低了11.49%和6.00%。此外,HA-S-P处理和S-P-K处理夏玉米Pb转运系数分别比CK降低了50.33%和77.10%,且夏玉米籽粒Pb含量分别比CK降低了59.75%和80.43%(P0.05),但各处理间夏玉米对Cd的转运和富集能力差异并不显著,这说明施用硫基肥可有效抑制夏玉米对Pb的富集和转运,但并未影响其对Cd的富集和转运。综上所述,该污灌区轻度Cd、Pb复合污染农田土壤种植夏玉米建议硫酸铵、磷酸二铵和硫酸钾配施,或者腐殖酸复合肥、硫酸铵和磷酸二铵配施。     

南太行典型区小流域土壤铅含量空间分异及影响因素分析

为揭示小流域尺度土壤铅（Pb）含量的空间分异规律及影响机制,提高土壤污染修复与管控效率。该研究以蟒河小流域为研究区,采集121份土壤表层（0～20 cm）样品和15份环境辅助样品,利用经典统计学、地统计学和地理探测器等模型方法对土壤Pb空间分异特征及其影响因素展开研究。结果表明：1）蟒河小流域土壤Pb含量的平均值为110.40 mg/kg,高于区域背景值,部分点位超过农用地土壤污染风险筛选值,存在污染风险;2）土壤Pb含量变异程度为强变异,且不同方向均存在较强的变异程度,南-北（0°）和东北-西南（45°）变异在空间变异中占主导作用,变异程度受成土母质、地形等结构性因素影响大。3）经验贝叶斯克里金空间插值显示土壤Pb含量整体由西南向东北带状逐步增加,局部特征明显,东北部山前平原和中部平原区域是土壤Pb污染风险监测的重点区;4）地质类型和土地利用对土壤Pb含量空间分布差异具有最强解释力,叠加距矿山距离和工业距离等因素后,其交叉作用影响程度显著增加,地质地形、大气等自然因素叠加工矿企业及农业生产等复杂环境下区域重金属污染综合研究是未来面临并需要研究的重要内容。该研究可为南太行典型区复杂环境下土壤重金属污染防治与修复治理提供精准支撑。     

长江三角洲地区土壤盐酸可提取态重金属含量的空间变异特征

以江苏昆山市为典型区,对长三角地区土壤盐酸可提取态重金属含量的结构特征进行分析,得出该区盐酸可提取态重金属的空间分布格局并揭示了引起这种分布格局的成因和污染来源,结果表明：昆山市盐酸可提取态Cd、Cr、Cu、Pb、Zn、Hg属强变异,Ni和Co为中等变异。半方差函数模型拟合表明所有盐酸可提取态重金属元素均符合球状模型,8种重金属元素在一定范围内均存在空间相关性。采用Kriging最优内插法得到了盐酸可提取态重金属含量的空间分布格局,表明土壤盐酸可提取态重金属含量与工业活动、污水灌溉和大气降尘密切相关。通过主成分分析与地统计学相结合的方法,得出该区盐酸可提取态重金属由4个主成分构成,第一主成分为Cd、Cu、Pb、Cr和Zn,决定这一成分的主要因素为工业污水灌溉、大气降尘和元素地球化学特征;第二主成分为Ni,决定这一成分的主要因素为土壤内部因子;第三主成分为Hg,该成分主要受工业点源污染的影响;第四主成分为Co,该成分可能主要受地形影响。     

铅-锌-镉复合污染物在土壤-芥菜/油菜系统中的迁移及交互作用

了解重金属复合污染物在土壤-植物系统中的迁移分配情况对污染土壤的安全利用、土壤环境质量标准的修订以及重金属污染土壤的植物修复具有重要意义。通过盆栽试验,以芥菜和油菜为例,研究了铅-锌-镉复合污染物在土壤-植物系统中的迁移分配情况。结果表明:与对照相比,复合污染条件下,芥菜和油菜体内重金属含量显著提高,且Cd含量的提高程度要远远高于Pb和Zn;芥菜和油菜对Cd的吸收达到了100 m g/kg以上,表现出超富集植物的吸收水平。重金属的富集系数大小依次为Cd>Zn>Pb,地下部富集系数要高于地上部,转运系数大小为Cd≈Zn>Pb。Pb、Zn、Cd的富集系数均随各自元素在土壤中含量增大而减小,而且表现为低含量时显著减小,高含量时缓慢减小;重金属在土壤-植物系统的迁移分配深受共存元素的影响,且在不同元素之间和不同浓度范围内表现出不同的特点。Pb、Zn、Cd在芥菜和油菜体中积累量,均与其各自在土壤中的含量成正相关;Zn和Cd对Pb的吸收积累以及Pb对Zn的吸收积累具有明显的抑制作用;Zn-Cd对Zn的吸收积累具有正的交互作用,而对Cd的吸收积累具有负的交互作用。