新疆准东煤田土壤重金属来源分析及风险评价

为研究准东矿区土壤重金属来源及生态风险,分析了阜康市至准东矿区中间的3个缓冲区共27个土壤样方的As,Hg,Pb,Cr,Cu,Zn元素重金属含量状况,并利用因子分析、污染指数法、地累积指数法和潜在生态风险指数法对各缓冲区土壤重金属进行了污染来源及风险分析。结果表明:除Cr的总体平均值高于新疆土壤背景值外,其余重金属含量均低于背景值。基于土壤重金属空间分布图显示,除Cu,Hg含量高值分布于C区域土壤外,其余重金属高值均出现在准东矿区(A区域)附近土壤,3个区域各重金属所占比例基本一致,距离矿区越远,变异系数呈减少趋势;污染源分析可知,准东矿区89.3%的Hg来源于煤炭燃烧,40.1%的Pb来源于交通运输,19.65%的As来源于大气降尘,Cu和Cr的主要来源为煤尘,其贡献率分别为60.23%和81.57%,其中29.7%的Cu来源于土壤母质,75.1%的Zn来源于土壤母质;基于污染指数法、地累积指数法和潜在生态危害指数法对不同缓冲区土壤污染风险进行了评价,得出土壤整体呈轻度-中度污染水平,距离矿区越远重金属污染状况越轻。As,Hg,Pb和Cr元素生态风险均呈现缓冲区区域A区域B区域C的趋势,距离矿区越远,生态风险越低。潜在生态风险指数与重金属单因子生态风险的大小顺序一致。     

川滇地区主汛期暴雨洪水灾害风险评价

[目的]对川滇地区主汛期暴雨洪水灾害风险等级分布及特征进行研究,以期为区域暴雨洪水灾害的防御提供理论参考。[方法]采用反距离加权空间插值(IDW),自然灾害风险指数等方法。[结果]暴雨洪水灾害的高、较高风险区主要集中在川东盆地和云南省南部边缘地区;中度风险区主要分布在川西南山地和云南省的大部分地区;较低灾害风险区零星分布在滇东高原、滇西北地区和川西高原东北部等地;低风险区主要位于川西高原地区。[结论]大气环流、降水量、地形地貌、河网水系是影响川滇地区主汛期暴雨洪水灾害的主要因素,人类活动对区域下垫面性质的改变,是加剧暴雨洪水灾害的触动因素。     

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...     

鄱阳湖平原区农田土壤重金属Cd、Hg空间特征及潜在风险影响因素探析

为了解鄱阳湖平原区农田土壤重金属的空间特征,探析其潜在生态风险及影响风险状况的因子,采用地统计学、潜在生态风险指数法、Person相关分析及地理探测器方法,分析研究区农田土壤重金属镉(Cd)、汞(Hg)的空间分异特征、潜在生态风险评价及风险状况影响因素。结果表明,研究区土壤重金属Cd、Hg均为中等程度的变异,空间分布差异较为明显。丰城大部分地区Cd含量均在江西省土壤元素背景值与我国农田土壤污染风险筛选值之间。Hg含量由南向北逐渐升高并超过江西省土壤元素背景值,但未达到全国风险管控值水平。Cd的潜在生态风险水平以轻微级别为主,Hg则以中等级别为主。在综合潜在生态风险方面,大部分地区被划分为低风险区,而中度风险区分布较为分散。重金属Cd、Hg综合潜在生态风险指数(RI)与土壤pH值、全磷、海拔、坡度以及距河流或道路的距离具有显著相关性(P<0.05)。影响综合潜在生态风险指数的第一个显著因子为全磷≤0.4 g·kg^-1,其次为pH值5.5~6.0。本研究对鄱阳湖平原区农田土壤重金属污染的监测与治理、维护生态环境安全及人类健康具有重要的现实意义。     

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。     

中国农田土壤重金属污染防治挑战与对策

我国农田土壤重金属污染格局多样,区域污染风险突出。发达国家对污染土壤的修复经验对我国具有借鉴意义。我国农田土壤重金属污染防治面临土壤重金属空间异质性强、土壤类型及农作物品种对重金属累积差异大、土壤酸化严重、土壤元素失衡、不科学的发展方式、土壤重金属累积趋势难以逆转、土壤—农作物重金属累积线性关系不显著,修复技术不完善、修复措施长期风险调控机制缺失等主要挑战。根据我国农田土壤污染防治现状及课题组工作基础,我们提出以预防为主、保护优先和风险管控为基本思路,建立土壤污染防治体系,通过"土壤环境质量调查、土壤污染源头管控、分类管理和土壤环境质量基准推导"等4个步骤推进农田土壤重金属污染防治工作。     

农田土壤铅、镉含量影响因素地理加权回归模型分析

为了定量分析土壤重金属含量的影响因素,以长沙城郊农田土壤Pb、Cd为例,采用传统回归模型(ordinary least squares,OLS)和地理加权回归模型(geographically weighted regression,GWR)分析比较了土壤Pb、Cd含量与影响因素间的相关关系。结果表明:长沙城郊农田土壤Pb、Cd含量存在空间自相关性,Pb、Cd的GWR模型拟合度较OLS模型高,残差不存在空间自相关,GWR模型能更好地解释土壤Pb、Cd与影响因素变量的空间异质性。土壤Pb与Cd含量呈极显著正相关;土壤pH值、有机质、氮磷含量是影响土壤Pb、Cd含量的重要因素;离河流、城镇、工矿建设用地的距离对于城郊农田土壤Pb、Cd含量也有一定影响,土壤Pb、Cd的"高-高"集聚区(土壤Pb或Cd含量高的区域被Pb或Cd含量高的其他区域所包围,区域土壤Pb或Cd含量水平较高,且空间差异程度较小)和离河流、城镇、工矿建设用地较近的农田是Pb、Cd污染风险防控的重点区域。该研究可为定量分析区域土壤重金属含量的空间结构与影响因素提供参考,为长沙城郊农田土壤重金属污染的防控提供参考。     

Analysis on influence factors of soil Pb and Cd in agricultural soil of Changsha suburb based on geographically weighted regression model

为了定量分析土壤重金属含量的影响因素,以长沙城郊农田土壤Pb、Cd为例,采用传统回归模型（ordinary least squares, OLS）和地理加权回归模型（geographically weighted regression, GWR）分析比较了土壤Pb、Cd含量与影响因素间的相关关系。结果表明：长沙城郊农田土壤Pb、Cd含量存在空间自相关性,Pb、Cd的GWR模型拟合度较OLS模型高,残差不存在空间自相关,GWR模型能更好地解释土壤Pb、Cd与影响因素变量的空间异质性。土壤Pb与Cd含量呈极显著正相关;土壤pH值、有机质、氮磷含量是影响土壤Pb、Cd含量的重要因素;离河流、城镇、工矿建设用地的距离对于城郊农田土壤Pb、Cd含量也有一定影响,土壤Pb、Cd的"高-高"集聚区（土壤Pb或Cd含量高的区域被Pb或Cd含量高的其他区域所包围,区域土壤Pb或Cd含量水平较高,且空间差异程度较小）和离河流、城镇、工矿建设用地较近的农田是Pb、Cd污染风险防控的重点区域。该研究可为定量分析区域土壤重金属含量的空间结构与影响因素提供参考,为长沙城郊农田土壤重金属污染的防控提供参考。     

基于模糊集理论的土壤重金属污染空间预测

基于54个土壤表层样品重金属全量浓度实验室测定数据,应用模糊c-均值算法对南京城市边缘带化工园附近20km^2样区内土壤重金属浓度进行了连续分类,对样点土壤的隶属度进行空间普通克里格插值,实现样区土壤重金属浓度和污染状况的空间预测.结果表明,样区土壤中重金属Cu、Zn、Cr、As和Cd的浓度均低于国家土壤环境质量标准,未发生污染;受工业、交通排放的影响,样区左侧和南部Cu、Zn、Cr、As较高,个别区域有Zn、Cr富集现象.Hg为样区主要的土壤重金属污染元素,土壤Hg污染主要发生在蔬菜基地及滁河流经区,较为严重的Hg污染土壤集中分布在样区中部的蔬菜基地.与利用样点测定数据直接插值的空间预测方法相比,基于模糊集理论的土壤污染空间预测方法可获得较好的预测效果.     

基于最小累积阻力模型的三峡库区耕地面源污染源-汇风险识别

耕地所引起的农业面源污染是三峡库区主要生态环境问题之一。该文设置距离长江干流0～20、20～40、40～60和60～80 km 的缓冲区,对库区耕地源景观划分4个等级,依据耕地面源污染过程,在获取地形、地貌、气象、水文、土壤和植被等方面的主要自然影响因子的基础上,构建影响耕地面源污染的阻力基面,借助最小累计阻力模型测算不同等级源景观阻力面,并通过自然断点法对阻力面进行5个等级的源-汇风险分级（极低风险区、低风险区、中风险区、高风险区和极高风险区）,以此识别影响库区耕地面源污染的源-汇风险格局,结果表明：①库区一级源耕地占总耕地面积的50%以上,越向外围延伸耕地分布空间越小,且重庆库区的分布多于湖北库区,旱地的分布多于水田;②在耕地源景观所处的缓冲区范围内,阻力面偏小,并围绕源景观向外呈现不断增大的趋势,且水田源景观阻力面大于旱地源景观;③受空间距离的影响,阻力面的空间特征表现为高值区空间范围明显小于低值区;④库区耕地面源污染源-汇风险格局特征表现为高风险趋势,极高风险区（21706.13 km2）>中风险区（16257.75 km2）>极低风险区（10311.6 km2）>高风险区（7464.65 km2）>低风险区（2221.61 km2）;⑤高风险区主要集中于库区平行岭谷区,而低风险区主要分散在距离长江干流偏远的秦巴山区和武陵山区;⑥研究结果有助于从影响面源污染的阻力面角度评价由耕地所产生面源污染的风险程度及等级,为科学防范和治理农业面源污染提供决策依据。     

黔西煤矿区周边土壤重金属形态特征、污染评价及富集植物筛选

[目的]研究黔西某煤矿区周边土壤重金属污染情况、重金属形态潜在风险及其周边重金属富集植物,为当地的重金属污染防治提供科学依据。[方法]采用潜在生态风险评价及模糊数学法的两种评价方法(单因素决定模型和加权平均模型)对煤矿区及非煤矿区土壤进行重金属生态风险评价,对影响土壤肥力的土壤理化指标进行检测,利用风险评估编码法对重金属形态进行分析,并采用生物富集系数法对煤矿区周边富集重金属植物进行筛选。[结果]煤矿区Hg,Cd,As,Zn,Cr及Ni平均值含量分别是背景值的2.47,3.65,2.00,1.23,1.74,1.69倍。煤矿区潜在生态危害趋势为:CdHgAsNiCrPbZn。模糊数学法单因素决定模型评价显示,非煤矿区污染大于煤矿区,加权平均模型则反之。煤矿区Cd,Cr,Cu,Mn,Ni,Pb及Zn潜在风险指数分别为69.17%,7.97%,8.24%,40.10%,45.29%,53.70%及29.90%。蜈蚣草对As富集系数大于1.00,火棘、构树、盐肤木、马桑、凤尾蕨及金丝梅等对Cd富集系数大于1.00,马桑及白蒿对Pb富集系数大于1.00。[结论]煤矿区存在重金属污染,以Cd,As,Hg较为严重。煤矿区周边土壤中重金属对环境构成的潜在风险顺序为:CdPbNiMnZnCuCr。对当地而言,蜈蚣草可作为煤矿区周边修复As污染的先行植物,凤尾蕨可作为修复Cd污染的先行植物,马桑可作为修复Pb污染的先行植物。     

北京耕地土壤重金属空间自回归模型及影响因素

为了揭示土壤重金属含量与其影响因素间的作用关系,为土壤重金属的污染控制和治理提供参考,该研究以北京市耕作土壤重金属元素为例,采用传统线性回归模型和空间自回归模型分析和比较了土壤重金属含量及其影响因素间的相关关系。结果表明：Cr、Ni、Zn、Hg空间自回归模型的拟合度较传统线性回归模型好,并且残差的空间自相关性消失。因此,空间自回归模型能够很好地解释重金属含量与其影响因素间的相关关系。结果表明：Cr、Ni含量的影响因素主要为土壤母质和土地利用强度,Zn、Hg含量的主要影响因素为道路、工矿企业和土壤母质。     

豫南丘陵山区农村居民点用地分布影响因素及时空异质性分析

为探究城镇化进程中农村居民点格局演变特征及其影响因素,以豫南丘陵山区光山县为例,采用空间自相关分析和局部线性地理加权回归模型(LLGWR)分析了农村居民点用地分布的集聚特征及其影响因素的时空异质性。结果显示：光山县农村居民点主要集聚于县域的中北部,其影响因素存在着显著的时间和空间非平稳性,在不同区位对农村居民点分布的作用强度不同。1985年农村居民点分布的影响因素包括地理地貌因素和距离交通条件,分别为海拔高度、距最近国道、省道、水系距离和距最近县城距离。到了2015年,地理地貌因素的影响作用有所减弱,除海拔高度、距最近国道、省道距离外,农村居民点分布影响因素还包括城镇化率和农户密度。总体而言,适宜的海拔高度、通达的道路交通、较高的城镇化率和人口密度对农村居民点分布具有促进作用。     

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。     

长江三角洲典型城市农田土壤重金属累积特征与来源

研究农田土壤重金属累积特征和来源对科学管理、安全利用土壤资源具有重要意义.通过野外采样与实验室分析研究了长江三角洲典型城市农田土壤重金属(Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu)含量、累积状况,识别了农田土壤重金属来源.结果表明:(1)六种土壤重金属的累积程度按照由重到轻的顺序为:Hg>Cd>Cu>As>Pb>Cr;(2)...     

基于logistic回归模型的矿区土地利用演变驱动力分析

为探究矿区土地利用演变规律和驱动机制,该文基于1990年、2000年和2008年的遥感影像,借助遥感、GIS技术及数理统计软件,分析了徐州贾汪矿区近18a的土地利用变化特征,在此基础上,选取了多个经济社会及空间距离因子,运用多元logistic回归模型,探讨了该区土地利用变化的驱动因素。结果表明:1990-2008年间,研究区内土地利用变化的主要特征是耕地、林地持续减少,而建设用地和水域迅速增加,草地缓慢增加,整体处于不平衡的状态;通过对耕地和林地变化的logistic回归模型分析,耕地变化在第1阶段(1990-2000年)的主要驱动因素是最近采矿点的距离和到农村居民点的距离,第2阶段(2000-2008年)较为重要的变量有到农村居民点的距离、农业人口密度和到公路的距离;2000-2008年间林地变化较为重要的驱动因素有高程、到最近采矿点的距离和到公路的距离。研究结果对矿区生态环境保护、土地资源优化配置及可持续利用具有重要的指导作用。     

江苏省典型高速公路沿线土壤重金属分布特征及影响因素研究

【目的】加强高速公路沿线土壤重金属污染管控及农业安全生产,亟需明确高速公路周边土壤重金属的分布特征与影响因素。【方法】选择贯穿江苏省境内的4条典型高速公路（沪宁、京沪、宁通和连霍）周边土壤为研究对象,利用高精度X射线荧光光谱仪（XRF）测定土壤重金属含量,从而分析高速公路沿线土壤重金属的空间分布特征,并探究其主要影响因素。【结果】(1)高速公路沿线表层土壤镉（Cd）、铅（Pb）、铜（Cu）、锌（Zn）含量总体呈南高北低、南北向公路小于东西向公路的分布特征,部分点位土壤Cd存在超标现象;(2)距公路路肩距离是影响两侧土壤重金属含量的重要因素,主要影响范围在50 m内,不同土地利用类型条件下土壤金属含量差异较大,路龄越长,土壤重金属富集系数越大。【结论】高速公路沿线表层土壤均存在重金属累积现象,其中Cd的累积最为明显,深层土壤重金属受到公路交通的影响较小。公路交通对沿线土壤重金属含量的影响主要在50 m以内,并且受到沿线土地利用类型、路龄和车流量的共同影响。在高速公路两侧设置不同范围的绿化带种植防护林,可在一定程度上防控重金属向周边农田的扩散与风险。     

Indication of soil heavy metal pollution with earthworms and soil microbial biomass carbon in the vicinity of an abandoned copper mine in Eastern Nanjing,China

Mining activities can cause severe soil pollution in mining area and its surroundings. Nevertheless, very little is known about the local environmental risk after the mining activities are ended in China. Earthworms and soil microbial biomass carbon (SMBC), which are often used as bioindicators of soil pollution, were studied in order to support chemical analyses in assessing the status of soil heavy metal pollution around an abandoned copper mine in eastern Nanjing, China. Seven earthworm species belonging to three families (Megascolecidae, Moniligastridae, and Lumbricidae) were present. Correlations between earthworm densities or biomass and a range of soil physical and chemical parameters were generally poor; however, several linear regression models based on the soil physicochemical characteristics and metal concentrations in earthworm bodies were established for each metal (Cu, Cd, and Zn) and each earthworm family. Therefore, metal bioaccumulation by soil-dwelling earthworms can be used as an ecological indicator of metal availability for this area. The SMBC, which varied from 83.9 to 499 g kg^?1, did not correlate with the soil heavy metal concentrations, and SMBC is not proposed as a sensitive indicator for evaluating the environmental effects of soil heavy metal pollution in this area.     

汾河水库周边土壤氮流失风险评价

[目的]对汾河水库周边土壤氮流失风险进行评价,为汾河水库周边的环境管理与污染控制提供依据。[方法]在对汾河水库周边土壤采样、全氮含量测定的基础上,结合研究区地形、降雨、土地利用类型、径流、化肥施用、人口、潜在污染源距离等因子,采用通用水土流失方程和氮指数评价法进行评价。[结果]从研究区整体来看,土壤氮流失风险水平并不高,风险评价等级为低、中、高、极高程度的面积分别占研究区总面积的78.04%,2.72%,9.31%和9.93%;从空间上来看,氮流失风险较高的区域主要集中分布在研究区的西南和东北部,土地利用类型主要是地势平坦的耕地。中等流失风险程度的区域大部分位于沿河山地地区,土地利用类型为林地、草地及耕地。低风险程度的区域主要位于河谷地区较为平坦的地区,土地利用类型以草地和耕地为主。[结论]采用的氮指数评价法综合考虑了土壤氮流失的源因子和迁移因子,可以科学有效地反映研究区土壤氮流失风险的水平及空间分布。