基于成像高光谱数据的温室水稻重金属胁迫诊断研究

[目的]通过温室水稻叶片高光谱影像数据,从Cd和Pb不同梯度的交叉胁迫中诊断具体的胁迫类别和胁迫梯度。[方法]经过双因素方差分析筛选出特征波段,比较SVM和BP神经网络在诊断能力上的强弱。[结果]在几种预处理方法中,对光谱二阶微分预处理可以对Cd和Pb胁迫达到很好的诊断效果,预处理后挑选出6个对Cd胁迫敏感的特征波段以及10个对Pb胁迫敏感的特征波段。基于SVM的诊断Cd胁迫的精度达86%,对3个具体梯度的诊断精度达75%、90%、96%,对Pb胁迫的诊断精度达85%,3个梯度分别为83%、85%、88%;基于BP神经网络的Cd胁迫诊断精度达88%,3个梯度为69%、75%、75%;对Pb胁迫的诊断精度达88%,3个梯度为81%、69%、69%。[结论]从植被高光谱影像数据诊断重金属Cd和Pb胁迫是可行的,且SVM的诊断精度整体优于BP神经网络。     

基于GIS的凯江流域农田重金属污染评价研究

采用单因子污染指数法(P_i)对四川盆地丘陵区凯江流域农田耕层土壤(0～20 cm)中4种重金属污染风险进行评价,并基于GIS平台,结合反比距离权重法(IDW)、径向基函数法(RBF)、普通克里格法(OK)、析取克里格法(DK)和概率克里格法(PK)分析研究区重金属的空间分布特征。结果表明,凯江流域土壤Cd、Hg、As和Pb平均含量分别为0.35、0.10、7.77 mg·kg~(-1)和22.54 mg·kg~(-1),在空间分布上土壤Cd、As和Pb总体呈现以两个高值为中心向四周递减的趋势,土壤Hg则呈现西部高、东部低的特征。单因子污染指数评价结果表明,土样Cd、As、Hg和Pb的污染超标率(P_i≥1)分别为7.5%、0.5%、0和0。前4种空间插值的分级面积统计结果表明,研究区域土壤Pb、Hg和As均无污染超标,土壤Cd超标面积(P_i≥1)为0.14%～1.06%;概率克里格法风险评估结果表明,土壤Hg、Pb分别在P_i0.3和P_i0.2条件下无高风险概率,在阈值为1.0条件下,受到As污染的高概率(0.8～1.0)区域有1.05%,0.16%的区域面积有Cd污染超标风险(P=1.0)。因此,该区部分农田土壤主要受到Cd污染。     

重金属不同污染途径对烤烟生长发育的影响

以烤烟K326为材料,设叶面喷施和土壤浇灌2种方式分别对烤烟施加重金属Pb(20 mg/kg)、Hg(0.5 mg/kg)、Cd(25 mg/kg)、As(20 mg/kg)。采用盆栽试验在大田环境下进行,研究了重金属Pb、Hg、Cd、As在不同污染方式下对烤烟叶长、叶宽、茎围、株高、有效叶片数以及根体积生长发育的影响。结果显示,在Pb、Hg、Cd、As 4种重金属中,Pb和Hg的区别较大,土壤浇灌方式对烤烟生长发育的抑制作用比叶面喷施强;其次是As;Cd通过叶面喷施与土壤浇灌对烤烟生长影响不存在显著性差异。叶面喷施Pb对烟株有效叶片数和株高起着一定的促进作用,对根体积的影响最小。     

贵州典型铅锌矿区水稻土壤和水稻中重金属含量及健康风险评价

为了解贵州DX和DW铅锌矿区水稻土壤和水稻中重金属的含量及健康风险,分别测定了水稻土壤和水稻植株各个部分Cr、Pb、Cd、Cu、Zn、Ni、Hg和As的重金属的含量。同时,通过Nemero综合污染指数评价了矿区水稻土壤的污染状况,并根据稻米的高危商（HQ）评价了两矿区稻米对人体造成的重金属健康风险。结果表明：矿区水稻土壤重金属污染严重,其中Pb、Cd、Zn、Ni、Hg、As污染尤为突出,以Cd污染最为严重,分别超标34.22倍和84.92倍。根据Nemero指数分析可知,DX和DW矿区均表现为重度复合污染     

污染场地周边农田土壤重金属含量的空间变异特征及其污染源识别

采用地统计软件GS+和地理信息系统(geographic information system,GIS)相结合的方法,研究浙江省北部某电池厂(污染场地F1)和火电厂(污染场地F2)周边农田表层土壤(0～20cm)和亚表层土壤(20～40cm)汞(Hg)、镉(Cd)、铅(Pb)、锌(Zn)、铜(Cu)、镍(Ni)6种重金属的含量及其空间变异特征;通过反距离权重(inversedistance weighting,IDW)空间插值分析方法对未测点土壤重金属含量进行最优估计,并对这些重金属的来源进行初步识别。结果表明:对于污染场地F1,土壤Cd污染比较突出,有91%表层土壤样点Cd质量分数超过国家《土壤环境质量标准》(GB15618—1995)的2级标准值(Cd>0.3mg/kg);而且F1表层土壤Cd和Pb质量分数具有相似的空间分布特征,随着与污染场地距离的增加重金属含量逐渐降低;同时F1表层土壤Cd和Pb的质量分数均极显著大于亚表层土壤,说明污染场地F1周边农田表层土壤重金属Cd和Pb污染主要来自外源污染,且污染源可能是污染场地F1;对于污染场地F2,土壤Cd和Hg污染比较突出,分别有63%和11%表层土壤样点Cd和Hg质量分数超过国家《土壤环境质量标准》(GB15618—1995)的2级标准值(Hg、Cd>0.3mg/kg),F2表层土壤Hg质量分数极显著大于亚表层土壤,说明污染场地F2周边农田表层土壤重金属Hg超标主要来自外源污染。综上可见,污染场地周边农田土壤重金属污染与污染场地的影响密切相关,应该引起高度重视。     

长春市郊区土壤-水稻体系重金属含量及迁移规律

对长春郊区部分水田土壤及水稻籽粒中重金属含量进行调查,采用单项污染指数法和综合污染指数(内梅罗指数)法对污染现状进行评价.Cd、Hg、As、Cu、Pb、Cr、Zn及Ni8种重金属的单项污染指数表明研究区域内土壤全部符合一般农田的标准,综合污染指数显示区域内土壤的重金属含量均未达到污染水平.水稻籽粒中Cd、Hg、As、Cu、Pb、Cr及Zn7种重金属的单项污染指数和综合污染指数结果均表明研究区域内水稻符合农产品食用标准.除了Hg、Pb和As以外,水稻籽粒中重金属Cu、Zn、Cd、Cr及Ni的含量与土壤中重金属Cu、Zn、Cd、Cr及Ni含量显著相关,表明这些元素较易从土壤向水稻植物体内迁移积累.     

贵州省主要猕猴桃果园土壤重金属安全评价

探讨贵州省主要猕猴桃果园土壤中镉(Cd)、铬(Cr)、汞(Hg)、铅(Pb)、砷(As)、铜(Cu)、锌(Zn)的重金属含量特征,采用单因子污染指数法和多因子污染指数法分析猕猴桃果园土壤环境质量。在猕猴桃果园中土壤重金属Cd、Hg、Pb、As和Zn的平均含量处于正常水平,但是Cr和Cu的含量偏高,分别达到了385. 20 mg/kg和215. 57 mg/kg; 7种重金属中Cd和Cu存在单因子综合污染,Pb和Hg的单因子污染指数(Pi)均小于0. 7,污染等级为安全。基于国家土壤环境质量二级标准的水城县的4个园区Pb、As和Hg的单因子污染指数都小于0. 7,污染等级为安全,污染水平为清洁,而Cd的单因子污染指数都大于1,土壤重金属平均Pi大小排序为Cd Cr Cu Zn AsHg Pb;基于国家土壤环境质量二级标准的修文县2个乡(镇)的4个猕猴桃果园土壤中Zn、Pb和Hg单因子污染指数均未超过0. 7,污染等级为安全,污染水平为清洁;基于国家土壤环境质量二级标准的Cd单因子污染指数除猕香苑小于0. 7外,其余果园都大于1,土壤重金属平均Pi排序为Cd Cu Cr As Hg Zn Pb;基于国家土壤环境质量二级标准的修文县和水城县猕猴桃果园土壤重金属综合污染指数分别为1. 38、2. 03,污染等级分别为轻度和中度。Cu、Cd、Cr和As在一些地方甚至达到了重度污染,各果园在进行土壤Cu和Cd治理的同时,需要对Cr和As进行密切监测,找出外在污染源。     

辣木叶中重金属元素含量分析

为了研究辣木老叶、成叶、嫩叶中5种重金属元素As、 Hg、 Pb、 Cd、 Cr的含量,了解辣木叶作为蔬菜食品的安全性,采用原子荧光光谱分析法、原子吸收分光光度法分别检测了辣木老叶、成叶、嫩叶中重金属元素As、 Hg、 Pb、 Cd、 Cr,检测结果与食品安全国家标准进行比较。试验结果表明:辣木叶片中重金属元素As、Hg、 Pb、 Cd、 Cr含量均未超出食品安全国家标准的限量值,重金属元素As、 Hg、 Pb、 Cd、 Cr含量总体呈现成叶老叶嫩叶的趋势,老叶、成叶、嫩叶之间重金属元素Hg、 Pb、 Cd、 Cr含量差异显著(p0.05)。研究结论:辣木叶重金属污染小,安全性高,能够作为一种生态、无公害的优质绿色食品原料。     

琼海市水稻土重金属污染现状及评价

在琼海市12个乡镇的典型土壤中采集21个混合土壤样本,并对各土壤样本中重金属元素Hg、Cd、Cr、Pb和As的含量进行测定,以了解琼海市水稻土重金属含量及污染现状。依据国家土壤环境质量二级标准,采用单项污染指数法以及内梅罗综合污染指数法评价土壤中重金属的污染程度。结果表明:琼海市水稻土各重金属元素的平均含量均小于二级标准值;表层土壤Pb和Hg、Pb和Cd、As和Cd、As和Pb之间存在显著相关性(P0.01);从单项污染指数来看,除了大路镇存在Cr元素轻度污染外,其他各乡镇均未受到重金属Hg、Cd、Cr、Pb和As的污染;从全市范围来看,仅有大路镇为警戒级程度,其他11个乡镇安全清洁,全市的综合污染指数仅为0.32,说明全市水稻土环境质量状况整体清洁,处于安全水平。     

成都市岷江流域水稻土重金属含量及其潜在生态危害评价

为了解成都市岷江流域水稻土重金属含量状况及其潜在生态风险情况,在该区域采集60个水稻土耕层样品,分析了土壤中Cd、Pb、Cr、Cu、As、Hg的含量,以川西水稻土重金属背景值为评价标准,采用Hakanson潜在生态危害指数法,对土壤中的重金属进行了生态风险评估。结果表明:研究区域水稻土Cd、Pb、Cr、Cu、As、Hg平均含量分别为0.282、28.70、86.39、35.88、9.57、0.100mg/kg,除Hg外,其他5种重金属不同程度超过背景值,积累程度CdAsCuPbCr,Cd累积最为明显,为背景值的1.74倍。研究区域水稻土Pb、Cr、Cu元素间存在显著或极显著相关性,有相互伴随的复合污染现象,Cd、Pb元素间存在显著相关关系,有伴随关系。研究区域水稻土重金属整体处于轻微生态危害等级,生态安全水平较高,但有5.00%样点达到中等生态危害等级,需要提高警惕,防范土壤重金属生态风险。Cd是研究区域水稻土潜在生态风险的主导因子,贡献率为49.14%,其次为Hg,贡献率为23.34%。因此,在成都市岷江流域进行农业生产时,需防范农产品Cd和Hg污染。     

巨菌草的重金属富集特性及对土壤的修复效果

在重度Cd污染农田建立巨菌草土壤修复长期观测点,研究巨菌草吸收、积累重金属的特性及对土壤重金属污染的修复效果。在Cd和Hg复合污染的酸性土壤中迚行巨菌草植物修复试验,设置巨菌草和巨菌草加纳米重金属寈集剂2个处理。结果表明:巨菌草根、茎、叶中Cd含量依次降低,Pb、Cr、Hg含量在根中最高,茎中最低,叶、根、茎中As含量依次降低;茎中Cd积累量大于叶,叶中Cr积累量大于茎,Pb、As和Hg为叶积累型,80%以上积累在叶片中;Cd的初级迁移系数分别是Pb、Cr、As的4.2、7.2、2.4倍,Cd由根向茎的迁移能力最强;Pb、As和Hg的次级迁移系数分别为Cd的8.4、8.8、12.7倍,由茎向叶的迁移能力大于Cd;Cr在巨菌草植株中的移动性最差;巨菌草地上部Cd寈集量为82.96g/hm2,Cd的生物寈集量系数达38231kg/hm2,土壤Cd提取效率为1.699%;修复土壤Cd含量较背景值降低2.90%;添加纳米重金属寈集剂的巨菌草的Cd、Pb、Cr、As的转运量系数分别提高5.09%、30.88%、4.48%、49.72%,次级迁移系数分别提高11.39%、45.25%、59.52%、53.58%,可见,纳米重金属寈集剂促迚重金属元素在植物体内的迁移。在Cd单一污染的酸性土壤中迚行巨菌草植物修复试验,设置巨菌草和空白对照2个处理。结果表明:巨菌草修复土壤As、Hg、Cd、Pb、Cr含量比CK的分别下降6.16%、4.75%、4.91%、2.77%、2.42%,其中Pb、Cr、As、Hg的含量与CK之间的差异有统计学意义(P1%);空白对照土壤Cd、Pb、Cr、As、Hg的含量较背景值分别增长3.89%、1.98%、8.10%、0.74%、20.36%,说明大气沉降等环境因素对农田土壤重金属积累具有重要影响。     

长江三角洲地区土壤和水稻重金属污染特征研究

[目的]研究长江三角洲地区土壤和水稻重金属污染特征。[方法]测定长江三角洲地区150多个采样点的重金属含量,进行土壤环境质量评价,并研究重金属元素在不同区域和植物不同部位的含量分布以及转换和分配特征。[结果]长江三角洲地区受Cd、Pb、Cr、Cu、Zn的污染,其中Cd污染最严重,Pb、Cu和Zn次之,Cr最轻,几乎不受Hg和As的污染,内梅罗污染指数为0.880,属于警戒级;水稻果实中Cd、Cr、Cu、Hg和Zn超过其背景值。按区域划分,土壤污染程度依次为：环太湖地区〉浙江南部地区〉沿江地区,城市直辖区〉县级城镇及农村;按迁移转化规律划分,根际土壤〉水稻根茎〉水稻果实;转换系数Cd〉Cu〉Zn〉As〉Hg〉Pb〉Cr,分配系数Zn〉Cr〉Cd〉Cu〉Hg〉Pb〉As。[结论]长江三角洲地区污染元素的数值范围较大,个别样本污染严重,应加大重金属污染防治与预防。     

长江三角洲地区土壤和水稻重金属污染特征研究（摘要）

[目的]研究长江三角洲地区土壤和水稻重金属污染特征。[方法]测定长江三角洲地区150多个采样点的重金属含量,进行土壤环境质量评价,并研究重金属元素在不同区域和植物不同部位的含量分布以及转换和分配特征。[结果]长江三角洲地区受Cd、Pb、Cr、Cu、Zn的污染,其中Cd污染最严重,Pb、Cu和Zn次之,Cr最轻,几乎不受Hg和As的污染,内梅罗污染指数为0.880,属于警戒级;水稻果实中Cd、Cr、Cu、Hg和Zn超过其背景值。按区域划分,土壤污染程度依次为：环太湖地区〉浙江南部地区〉沿江地区,城市直辖区〉县级城镇及农村;按迁移转化规律划分,根际土壤〉水稻根茎〉水稻果实;转换系数Cd〉Cu〉Zn〉As〉Hg〉Pb〉Cr,分配系数Zn〉Cr〉Cd〉Cu〉Hg〉Pb〉As。[结论]长江三角洲地区污染元素的数值范围较大,个别样本污染严重,应加大重金属污染防治与预防。     

旅游活动对香格里拉景区土壤重金属污染的影响

为了解旅游活动对香格里拉景区土壤重金属的影响,在测定土壤重金属含量的基础上,结合相关分析解析重金属的来源,并采用内梅罗综合污染指数法和污染负荷指数法评价了重金属污染特征.结果表明:(1)研究区混合样中重金属As,Hg,Cd,Cu,Cr,Pb和Zn的平均含量分别为10.16,0.291,0.52,38.67,83.78,42.26,130.27mg/kg,其中Cu,Cd,Cr,Pb和Zn的平均含量超过对照样的13.3%,44.8%,10.6%,15.4%和13.9%,Hg,Cd,Cr以及混合样中的Cu,Zn的含量均超过了迪庆州土壤背景值,各样点Hg含量超过背景值7.45~7.53倍.(2)土壤重金属的单项污染指数从大至小表现为:Hg,Cd,Pb,Zn,Cu,Cr,As,最高污染系数污染程度从大至小表现为:Hg,Cd,Cr,Zn,Cu,Pb,As,Hg为研究区第一污染物.(3)混合样点的平均综合污染指数和污染负荷指数分别为2.7(中度污染)和1.06,对照样平均综合污染指数和污染负荷指数分别为1.54(轻污染)和0.86,研究区混合样的整体污染程度高于对照样.(4)研究区重金属Cu,Cr和Zn的主要污染源可能是旅游活动和生活产生的固体垃圾污染,如塑料制品、玻璃瓶、泡沫、卫生纸等;干湿沉降是Hg进入土壤的主要途径,旅游活动加剧了土壤中Hg的污染,导致研究区土壤Hg污染最严重.     

苎麻生长初期对重金属铅镉汞的迁移富集特征

为探讨植物在土壤重金属污染修复方面的作用,以重庆市郊某蔬菜基地的农田土为试验土壤,研究Pb、Cd、Hg单一污染及Pb+Cd、Pb+Hg复合污染情况下,苎麻吸收、富集及转运相应重金属的能力。结果表明,在单一重金属污染时,苎麻各部位积累的重金属浓度为根茎叶,对单一重金属的富集效果为PbCdHg,转运能力为HgPbCd;在Pb、Cd复合污染时,土壤中(Pb+Cd)浓度较小时,苎麻主动吸收占主导,土壤中(Pb+Cd)浓度较大时,苎麻被动吸收占主导;在Pb、Hg复合污染时,Hg抑制了苎麻地下部分对Pb的吸收,同时抑制了Pb从根部向地上部分的转移。     

村镇生活垃圾重金属含量及其土地利用中的环境风险分析

对全国12个省份72个典型村镇产生的生活垃圾进行采样调查,系统分析了我国村镇生活垃圾的重金属含量及其土地利用的环境风险。结果表明:我国典型村镇生活垃圾中重金属Hg、Pb、Cd、Cr、Cu和Zn的含量分别为(0.74±0.48)、(21.80±17.61)、(3.36±11.01)、(108.63±84.01)、(36.83±10.91)、(80.09±42.24)mg·kg~(-1);依据《城镇垃圾农用控制标准》,Hg、Pb、Cd、Cr的超标率分别是1.74%、3.44%、14.29%、2.09%。村镇生活垃圾土地利用的重金属环境风险评估表明:重金属单因子污染指数大小顺序为CdHgCrCuZnPb,其中Cd和Hg分别为重度和轻度污染;重金属内梅罗综合污染指数为4.08(重度污染),Cd和Hg的贡献最大;重金属潜在生态风险程度依次为CdHgCuPbCrZn,综合潜在生态风险等级为强生态危害。     

陕西省潼关县农田重金属污染分析与评价

为掌握潼关县的农田重金属污染状况,于2015年采集当地土壤样品、畜禽粪便样品、有机肥料样品、过磷酸钙肥料样品以及玉米籽粒样品,测定分析各样品的Pb、Cd、Cr、As和Hg质量分数,并采用单因子污染指数法和综合污染指数法对污染现状进行评价。结果显示,该县土壤存在一定程度的污染,Pb、Cd和Hg超标率分别达到16.0%、56.0%和80.0%;另外,鸡粪中Cr质量分数超标率为8.3%,猪粪中Cd超标率为5.0%,牛粪和生物有机肥中5种重金属元素均未超标,P_2O_5≥16%磷肥中As超标率为12.5%,玉米籽粒中Pb、Cd和Hg超标率分别为8.3%、8.3%和16.7%;相关分析显示,牛粪、P_2O_5≥16%磷肥以及玉米籽粒与土壤重金属质量分数呈正相关。说明,施用牛粪和重金属元素质量分数较高的磷肥对该地区土壤重金属污染有一定影响,且农作物籽粒重金属污染受土壤污染影响明显。     

我国东部地区农田土壤重金属污染概况

随着经济和社会的高速发展,农田土壤重金属污染对粮食安全及人类的身体健康构成巨大威胁。为了解我国东部地区农田土壤重金属的污染现状,基于东部地区农田土壤重金属污染数据,采用半方差函数分析及克里金(Kriging)插值手段,通过内美罗(Nemerow)综合污染指数和地累积指数等土壤重金属评价方法,对我国东部地区农田土壤重金属砷(As)、铬(Cr)、镉(Cd)、汞(Hg)及铅(Pb)的污染概况进行综合分析。结果表明东部地区重金属Hg污染最为严重,均值为中国土壤Hg元素背景值的2.8倍,近30%东部地区处于Hg中度污染水平;其次为Cd,均值为背景值的2倍,50%以上东部地区处于Cd污染警戒线,半方差分析结果显示Cd污染受人类活动影响最强;广东省农田土壤重金属综合污染最为严重,内美罗综合污染指数高达0.854,克里金插值结果显示As、Cd、Hg及Pb的高值区域均在广东省有所分布。     

利用土壤表层磁化率监测区域农田重金属

利用新兴的环境磁学技术监测农田重金属污染情况,抽样测定土壤表层体积磁化率及铅(Pb)、镉(Cd)、汞(Hg)、铬(Cr)、砷(As)等重金属含量,分析农田土壤磁化率与各元素含量之间的关系。然后基于区域农田大面积的磁化率测量值、磁化率与各重金属含量间的数学关系,预测各重金属空间分布特征,并进行重金属污染评价。结果表明:(1)研究区试验田1、2、3、4分别有71.83%、55.93%、78.87%、55.77%面积的土壤体积磁化率超过广州市地表磁化率平均值137.9×10~(-6);(2)土壤磁化率与Pb、Cd、Cr、As之间相关性较强,可采用线性拟合式预测各重金属分布,土壤磁化率与Hg之间相关性较弱,则采用线性插值法预测Hg分布;(3)对比广州市蔬菜地土壤重金属含量背景值,整个区域面积都受Pb污染,部分区域受Hg、Cd污染,未见Cr、As明显污染,内梅罗土壤综合污染评价结果为轻度污染。综合分析可见,利用土壤表层体积磁化率监测及表征土壤重金属污染情况的方法可行有效。     

不同土壤改良剂对降低重金属污染土壤上水稻糙米铅镉含量的作用

为了寻求有效抑制污染土壤上水稻对重金属Pb、Cd的吸收、保持稻米卫生品质的技术方法,利用污染土壤盆栽试验和在污染区的田间试验,对施用石灰、碱性煤渣、高炉渣、水稻秸秆和猪厩肥等土壤改良剂降低水稻植株和糙米Pb、Cd含量的效应进行了比较研究。结果表明,在盆栽试验条件下,碱性煤渣的改良效果最为突出,基施5．0g·kg^-1碱性煤渣,可使早稻糙米Pb和Cd含量分别降低78．6％和75．4％,晚稻糙米Pb和Cd含量分别降低45．7％和87．9％,使糙米Pb、Cd含量从严重超标水平降到了国家食品卫生标准允许的含量以下。石灰物质的改良效应主要取决于其对土壤pH的影响程度。在田间条件下,各种改良剂的效果均小于盆栽条件．不能将稻米Pb、Cd含量降低到国家食品卫生标准允许的含量水平。基于现有技术,从产品质量安全角度考虑,在重金属严重污染土壤上不宜种植水稻等粮食作物。