废弃地复垦土壤重金属空间格局及其与复垦措施的关系

基于经典统计学、变异函数理论以及经验贝叶斯克里格法,以西南地区某历史遗留硫磺矿废弃地为研究对象,从点与区域两方面系统分析其复垦土壤重金属空间分布特征,揭示其与复垦措施的量化关系。结果表明,经典统计学、变异函数理论以及经验贝叶斯克里格法相结合方法用于揭示硫磺矿废弃地复垦土壤重金属空间分布格局是可行和科学的。该硫磺矿废弃地复垦土地的5种土壤重金属的变异系数均较大,这与复垦土壤无序、易变以及空间均匀性和突变性统一的特征相符合。土壤重金属富集系数均在2以上。在历史矿山开采、复垦措施和地形地貌的共同作用下,不同土壤重金属在全局空间上具有一定的相似,在南北和东西方向均基本呈现两头低和中间高的倒U字形趋势。绝大多数复垦土壤重金属的块基比在50%,复垦过程中覆土、培肥和土壤pH值调节措施等随机因素在各重金属的空间变异中占主导作用。无论是何种重金属,一区东部、二区北部、四区西部均呈现较高的重金属含量;一区和二区西部、三区北部地区含量相对较低。复垦为林地和草地的重金属平均含量均高于耕地,对于复垦为耕地后续需进一步防控重金属污染,特别是Cd元素;随着有效土层厚度的逐渐增加,土壤重金属总体呈下降趋势。有效土层厚度在30~100 cm之间土壤重金属无明显差异,建议研究区复垦覆土后有效土层厚度达到100 cm以上。随着土壤pH值变小,复垦土壤重金属总体呈上升趋势,通过调控pH值来降低土壤重金属含量需要持续保证在一定范围,建议研究区pH值持续控制在7~8。     

不同年限和利用类型复垦煤矸山土壤重金属污染评价

为研究不同复垦年限和不同土地利用类型对复垦煤矸山土壤重金属污染的影响,以山西省霍州市曹村煤矿复垦煤矸山为例,以3种复垦年限(3、5和7 a)和4种土地利用类型(农田、菜园、果园和退化荒地)的复垦样地为研究对象,分析了土壤重金属Hg、Cd、Pb、As和Ni的质量分数,并运用内梅罗指数法对其污染状况进行了评价。结果表明,(1)随年限的增加,复垦地0~40 cm土层含Pb量和含Ni量以及20~40 cm土层含As量均呈增加趋势,单因子污染指数和综合污染指数也呈现类似趋势。同时,煤矸山复垦地土壤重金属质量分数均不同程度地高于当地普通农田,尤其在20~40 cm土层表现更明显。(2)利用类型对复垦地土壤重金属也有影响,复垦3 a菜地土壤含Hg量和含Pb量高于或等于复垦3 a农田,但含Cd量、含As量和含Ni量低于或等于复垦3 a农田。复垦7 a退化荒地含As量高于复垦7 a果园,Hg、Pb元素的单因子污染指数以及所有5种元素的综合污染指数也偏高,表明与撂荒状态的土地相比,复垦后种植植物可在一定程度上降低土壤中的重金属危害。     

太原市农田土壤重金属污染评价与空间分布特征

【目的】揭示太原市农田土壤重金属污染现状、污染来源及其空间分布格局情况,为区域土壤污染防控和农业生产提供依据。【方法】采集太原市农田土样214个,测定土壤中Cr、Cd、Pb、Hg和As 5种重金属量,采用单因子指数法和内梅罗综合指数法对土壤重金属进行污染评价,运用ArcGIS 10.3绘制太原市农田土壤重金属空间分布图,利用SPSS 16.0对数据进行相关分析,进一步了解土壤重金属的污染来源。【结果】①太原市农田土壤中重金属量分布差别较大,Cr、Cd、As、Hg和Pb均值分别为68.38、0.121、8.59、0.08、24.23 mg/kg,均未超过《绿色食品产地环境质量》(NY/T 391—2013)中的规定,但其平均值均显著高于太原市土壤背景值。②单项污染指数值由大到小顺序为Hg(2.36)>Pb(1.76)>Cd(1.57)>Cr(1.19)>As(1.12)。其中,Hg、Pb和Cd主要受工业生产、污水灌溉、燃煤、农药化肥施用和交通运输等人为因素的影响,As和Cr主要受成土母质和农业活动的影响。③太原市农田土壤内梅罗综合指数为2.14,呈中度污染。7个县区农田土壤内梅罗综合指数由大到小依次是晋源区(4.17)>小店区(2.98)>尖草坪区(2.13)>清徐县(2.07)>阳曲县(1.71)>娄烦县(1.67)>古交市(1.57)。重金属空间分布图可以直观看出土壤重金属空间分布和污染情况,在工业发达和人口密集的城郊晋源区、小店区、尖草坪区和清徐县,农田土壤为重度污染和中度污染,远离太原市市区的阳曲县、古交市和娄烦县农田土壤为轻度污染。【结论】太原市农田土壤总体呈中度污染,Hg和Pb单项污染指数最高,重金属污染较严重的区域集中在太原市城郊晋源区、小店区、尖草坪区和清徐县,今后工作中应加强对太原市城郊污染较重区域农田土壤重金属重点监测,尤其是Hg和Pb,以确保土壤健康和可持续利用。     

基于地统计学的土壤重金属分布与污染风险评价

在野外调查取样和室内分析获得大量土壤重金属含量数据和空间数据的基础上,利用经典统计学和普通克里格法(OK)对采样区域土壤重金属含量的空间变异性进行了分析,并利用指示克里格法(IK)和多变量指示克里格法(MVIK)绘制了各项重金属元素污染风险和土壤污染综合风险概率图。结果表明:岩溶地貌区土壤重金属As、Cd、Cr、Cu、Pb、Hg、Ni和Zn的含量显著高于非岩溶地貌区,各项重金属元素之间具有显著的相关性,说明它们存在很大的同源性和复合关系;受岩性、成土母质等内在因素的影响,各项重金属元素(除Cu元素外)都具有强烈的空间变异性,重金属元素含量高值主要分布在东南部和北部的岩溶地貌区,低值主要分布在西南部的非岩溶地貌区;采样区域存在As、Cd、Cu、Hg、Ni和Zn等重金属污染风险,其风险概率分别为0.326、0.805、0.185、0.192、0.267和0.270,土壤重金属污染综合风险概率为0.335。     

三峡库区不同土地利用土壤重金属分布特征与污染评价

为揭示不同土地利用方式土壤重金属的含量、分布及污染特征,选取三峡库区典型小流域不同土地利用方式:柑橘果园(CO)、林地(FL)、旱坡麦地(WD)、旱坡菜地(VD)、温室大棚蔬菜地(VG)、水稻田(PL)作为研究对象,研究了不同土地利用方式土壤重金属的含量变化、分布规律,并进行污染评价。研究结果表明,6种土地利用类型土壤重金属元素Pb含量由大到小表现为:VG、CO、PL、VD、FL、WD,土壤重金属元素Cr含量由大到小表现为:CO、VG、PL、VD、FL、WD,土壤重金属元素Cu含量由大到小表现为:VG、VD、CO、PL、FL、WD,土壤重金属元素Zn含量由大到小表现为:CO、VG、PL、WD、VD、FL,土壤重金属元素Cd含量由大到小表现为:VG、CO、WD、PL、VD、FL。土壤重金属Pb含量与Cr、Cu、Zn、Cd含量均存在极显著正相关关系(p0.01),Cr含量与Cu和Cd含量呈极显著正相关(p0.01),与Zn含量呈显著正相关(p0.05)。6种土地利用类型土壤重金属Pb、Cr、Cu、Zn、Cd的单项污染指数变化分别为0.06、0.14、0.15、0.14和1.70,综合污染指数为0.91,污染等级为警戒线,污染水平属于Ⅱ级,尚清洁,6种土地利用类型土壤重金属的综合污染指数由大到小表现为:VG、CO、VD、PL、WD、FL。潜在生态风险评价表明,6种土地利用类型土壤的重金属Pb、Cr、Cu和Zn均属于轻度生态危害。土壤重金属元素Cd在林地、旱坡麦地和水稻田土壤中属于中度生态危害,而在柑橘果园、旱坡菜地和温室大棚蔬菜地土壤中属于较强生态危害。5种土壤重金属潜在生态危害系数从大到小分别为:Cd、Pb、Cu、Cr、Zn。     

汾河流域蔬菜种植土壤重金属污染控制点的研究

通过研究汾河流域土壤重金属背景值,并根据土壤重金属污染程度的不同,对该流域蔬菜种植区进行分级,找出控制点,为防止蔬菜重金属污染提供科学依据。     

临汾市刘村镇污灌农田土壤重金属污染评价与分布特征

为研究临汾市刘村镇污灌农田土壤重金属的累积与分布特征,以山西省土壤背景值为标准,运用单因子污染指数法及综合污染指数法,评价了刘村镇土壤中7种重金属元素的污染现状,并在ArcGIS软件的支持下绘制土壤重金属空间分布图,研究土壤中重金属的空间分布特征。结果显示:由于影响因素不同,各重金属元素的空间分布特征均存在差异。研究区内土壤Ni的污染情况较严重,Cu、As、Mn、Pb、Cr、Zn的污染程度较低。从综合污染指数来看,研究区内农田土壤重金属综合污染指数处于轻度污染水平,建议当地应采取相应的措施,加强对污染的防治,避免对人体健康造成危害。     

不同有机肥对矿区复垦土壤磷素矿化特征研究

【目的】探究不同有机肥对采煤塌陷复垦土壤磷素的矿化特征。【方法】采用室内培养试验,以不施肥处理为空白处理(CK),研究了施用3种有机肥(鸡粪、猪粪、牛粪)对矿区复垦土壤速效磷的动态变化,并综合其矿化过程中的磷酸酶活性及磷转化强度,分析了不同有机肥对矿区复垦土壤磷生物有效性的影响。【结果】①在整个室内恒温培养过程中,各施肥处理的速效磷量均随培养时间延长呈下降趋势,不同培养时期速效磷量大致呈现出:鸡粪>猪粪≥牛粪>化肥>CK。培养结束时(105d),鸡粪、猪粪和牛粪处理较化肥处理显著提高了土壤速效磷量(18.56%~37.09%);鸡粪处理较猪粪和牛粪处理速效磷量显著提高了11.93%~15.62%,而猪粪和牛粪处理间差异不显著;②在整个室内恒温培养过程中,拟二阶动力学模型能较好地反映各施肥处理速效磷释放过程,其次为Elovich模型和幂函数模型,而粒内扩散模型拟合效果较差。③在整个培养时期施有机肥处理的磷酸酶活性显著高于化肥处理,提高幅度为39.14%~120.70%。④培养前期(0~14 d),猪粪处理与化肥处理对土壤有机磷转化强度影响较大,二者间差异不显著,且猪粪处理较牛粪、鸡粪处理能显著提高有机磷转化强度,分别提高了41.51%和86.52%;在培养中后期(42~105d)各施肥处理的有机磷转化强度差异均不显著。【结论】施用有机肥能促进矿区复垦土壤磷素矿化,其中鸡粪较猪粪和牛粪对提高土壤有效磷量作用更为明显。     

杭州西湖周边绿茶茶园土壤重金属含量检测与污染评价

课题组研究杭州环西湖周边茶园土壤中Pb、Zn、Cu、Cd、Cr、Ni、Hg、As和Co九种重金属元素含量,并进行评价.采用电感耦合等离子体发射光谱仪测定土壤中重金属含量,以GB 15618—2018和NY/T 391—2021为标准,用单因子污染指数法和Nemerow综合污染指数法进行污染评价.结果表明:环西湖周边3处...     

再生水灌溉对稻田重金属分布的影响

以南方稻田为研究对象,以再生水安全灌溉调控为目标,基于田间试验,研究了不同灌溉水源(农村生活污水一级处理水R1、二级处理水R2、生态塘净化水R3和河道清水R4)、不同灌溉调控(低水位W1、中水位W2和高水位W3)对土壤-作物典型重金属(镉Cd、铅Pb、铬Cr、铜Cu、锌Zn)质量比变化的影响,分析了农村生活再生水灌溉调控对土壤重金属生态风险.研究表明,农村生活污水再生灌溉稻田Cd, Pb质量比略有升高,Cr, Cu, Zn含量下降;水稻植株各部分器官重金属质量比按植株器官排序从大到小依次为茎,稻米≈叶,重金属组成从大到小依次为Zn, Cr, Pb, Cd,相对灌溉水源,水位调控对水稻植株各部分器官重金属质量比累积影响较小,再生水灌溉条件下水稻籽粒重金属质量比并未明显增加,符合稻谷污染物的限量要求;农村生活污水再生灌溉稻田Cd生态风险系数最高,Cu和Pb次之,Cr和Zn风险系数较低,R3水源灌溉下土壤重金属污染潜在生态风险最低,总体上,再生水灌溉并未对土壤造成严重污染,但长期进行再生水灌溉是否会造成重金属污染风险持续增加有待研究.     

长江三角洲典型县域耕地土壤重金属污染生态风险评价

为全面掌握长江三角洲地区典型县域耕地土壤重金属污染状况与生态风险特征,通过野外实地采样和室内土壤重金属含量化验分析,采用单因子污染指数法、内梅罗综合污染指数法和潜在生态风险指数法对宜兴市县域耕地土壤中As、Cd、Cu、Hg、Pb、Zn 6种重金属元素进行污染和生态风险评价。结果表明,宜兴市耕地土壤重金属土壤污染总体较轻,耕地土壤重金属污染点位超标率为10.27%,Cd、Cu、As、Hg、Pb、Zn的超标率分别为10.11%、0.88%、0.44%、1.49%、0.10%、0.35%,从超标率来看Cd和Hg为宜兴市主要污染元素,其中Cd的样本超标率高于全国耕地Cd的超标率。宜兴市耕地土壤重金属污染总体呈现“轻微”生态风险,生态风险贡献率较高的为Cd,达到57.46%,生态风险等级较高区域为丁蜀镇的东北部、张渚镇的东南部和徐舍镇的东北部区域。宜兴市耕地土壤重金属污染源可能主要来源于人为的化工生产活动。研究可为耕地土壤重金属污染预防控制治理提供理论依据,提高耕地资源安全利用水平。     

粉碎秸秆对冬小麦棵间蒸发的影响

利用秸秆粉碎还田配施化肥(S)和常规施肥(R)2种措施下的大田试验数据,对比分析了2种措施下冬小麦全生育期内棵间蒸发量的变化,棵间蒸发量占蒸发蒸腾量的比例与叶面积指数的关系以及土壤含水量与叶片含水量的关系.结果表明:S,R 2种措施下冬小麦全生育内的棵间蒸发量变化均呈现为"大—小—大—小—大"的"W"型变化规律,相比较R措施,S措施可有效抑制冬小麦棵间蒸发,全生育期内平均抑制蒸发率为9.96%,抑制蒸发率随着生育期变化,呈现出"高—低—高—低"的趋势.同时冬小麦全生育期内S措施下的叶面积指数均高于R措施下的,棵间蒸发量占蒸发蒸腾量的比例均小于R措施下的,可见,S措施有利于叶片生长,并可减小棵间蒸发量占蒸发蒸腾量的比例.冬小麦封行后,通过监测40~60 cm和60~80 cm土层的土壤含水量可反映S,R 2种措施下冬小麦的水分状况.     

基于PMF模型的山区农用地土壤重金属来源分析

为了解山区农用地土壤重金属的污染情况以及查明八种重金属的污染来源,在研究区内采集土壤表层(0-20cm)样品1311个,分析化验了pH、As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn等指标。采用了内梅罗综合指数法、地统计学法、相关分析、单因素方差分析以及正定矩阵(PMF)模型等方法,研究山区农用地土壤重金属污染特征及可能的污染来源。结果表明：研究区土壤中八种重金属含量均明显高于重庆市土壤背景值;除局部区域呈现重度污染之外,研究区土壤整体上呈清洁或轻度污染,主要污染元素为Cd;PMF模型结果显示,研究区土壤重金属污染来源主要有三种,分别为Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn(自然母质源)、As、Cr、Hg、Pb、Zn(采矿活动源)、As、Cd、Cr、Hg(农业活动源)。     

中国主要退化土壤的改良剂研究与应用进展

在中国主要退化土壤类型和分布的基础上,对比分析了退化土壤的不同改良技术;结合国内外土壤改良剂研究概况和土壤改良剂的原料来源及其分类,总结强调了土壤改良剂对土壤和农作物的主要功能影响.阐述了酸化地、盐碱地和重金属污染地土壤的土壤改良剂研究效果,提出不同类型退化土壤的土壤改良剂在应用过程中存在的问题.最后,进一步探讨土壤改良剂研发与应用过程中面临的主要问题,结合绿色和可持续发展导向,指出加强土壤改良剂的应用基础研究、新型环保低成本研发、应用评价、应用规范建立和认证管理以及退化土壤的综合治理是土壤改良剂研究与应用的发展趋势.     

土壤盐分对春小麦水盐动态及光合特性的影响

为了解土壤含盐量对滴灌春小麦土壤水盐运动以及其光合生理指标的影响,并为滴灌春小麦在盐碱地种植提供理论依据和技术支撑,通过桶栽试验,研究了土壤含盐量分别为0.15%(CK),0.80%,1.10%,1.40%,1.70%,2.00%,2.30%,2.60%条件下,春小麦土壤水盐运动规律以及其光合特性变化状态.结果表明,在春小麦整个生育期内,土壤含水率总体变化呈现递减趋势;随着土层深度的增加,土壤水分和盐分质量分数均表现出增加的趋势,土壤含盐量越高其平均含水率越高;各处理0~40 cm土层盐分质量分数在小麦生育期末与播种时相比均有不同程度的下降,处于脱盐状态;土壤盐分初始质量分数为0.15%,0.80%以及1.10%的春小麦叶片水分利用效率最高,同时也具有较高的净光合速率.     

重金属污染对土壤介电特性的影响规律研究

研究重金属污染对土壤介电特性的影响规律,可为高频物探设备及地质雷达探测重金属污染以及评价提供重要的理论依据。以土壤铬(Cr)、镉(Cd)、铅(Pb)污染为例,在细砂、粉土、黏土3种土样中分别加入不同质量浓度的Cr、Cd、Pb污染液,利用介电常数仪测定不同含水率下土样的介电常数的变化特征,分析Cr、Cd、Pb污染液质量浓度、土壤含水率以及土壤颗粒粗细对介电常数的影响规律。结果表明,细砂、粉土、黏土在无污染条件下,控制介电常数变化的主导因素是土壤含水率和颗粒粒度径;在加入Cr、Cd、Pb污染液的情况下,当含水率大于15%,尤其是大于20%时,3种土样的介电常数均随重金属污染液质量浓度的增大而显著增大。土壤颗粒越细、越偏黏性,其介电常数对重金属污染质量浓度的变化越敏感。利用高频物探设备和地质雷达探测土壤重金属污染时,在黏性介质中,对Cr、Cd、Pb污染的探测效果好。     

辽宁省有机肥中重金属含量调查分析及科学施用有机肥的建议

有机肥是无公害农业和绿色食品生产的主要肥料,增施有机肥是我国强化耕地质量建设的有效途径。减少土壤中重金属污染是现代农业发展中需要解决的一个重要问题。一方面要加强有机肥中重金属监测,避免有机肥施用给土壤带来重金属污染;另一方面要科学合理施用有机肥,防止土壤重金属污染。