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。     

北京市耕地土壤重金属时空变化特征初步研究

根据1985年和2006年北京市两次耕地表层(0~20cm)土壤重金属含量调查结果,初步分析了此期间北京市耕地土壤重金属污染的时空变化特征。数据探索分析显示,Cr、Ni、Zn和Hg服从正态分布并满足Kriging预测条件,可通过对比其含量预测图识别空间分布变化;Cu、As、Cd和Pb则运用Hakanson潜在生态危害指数法和指示克里格法对比其污染风险及空间分布的变化。结果表明,当前北京市耕地土壤重金属含量处在合理水平。随着北京城市化及集约农业的发展,土壤中八种重金属元素在1985—2006年间均有不同程度积累:相对累积最多的是Hg元素;Cr、Ni、Zn和As主要是量的增大,污染范围空间分布变化不明显;而Hg、Cd、Pb和Cu元素在20年间不仅有量的大幅增大,污染风险范围也明显扩大,但仍属于低风险等级。重金属变化最为剧烈的区县有密云、平谷、大兴及北京城周等。     

农田土壤养分不确定性评价在高标准农田划定中的应用——以广州市增城区为例

以广东省广州市增城区为例,使用序贯指示模拟的方法,对农田土壤全氮、土壤有效磷、土壤铅含量进行不确定性评价。充分利用不确定性评价模拟结果,筛选出土壤养分与土壤重金属的高风险区。在满足高标准农田相关数量要求的前提下,尽可能剔除土壤全氮缺乏高概率区、潜在富营养化污染高概率区和土壤铅高值高概率区,从而优化高标准农田的划定,规避潜在风险,确保高标准农田的质量与维持。     

长沙城郊农田土壤重金属Pb、Cd的生态风险评价研究

采集长沙城郊18个乡镇513个农田土壤样点,运用模糊综合评价法和层次分析法从农田土壤重金属Pb、Cd的含量、土壤理化特性(pH值、有机质、碱解氮、有效磷)、土壤区位特征(土壤采样点离城镇的距离、离建设用地的距离、离河流的距离、离农村居民点的距离)3个方面选取评价指标,建立农田土壤重金属Pb、Cd的生态风险评价模型,并根据生态风险指数值(ERI)将生态风险等级划分为四级(Ⅰ级ERI>0.70、Ⅱ级0.6相似文献   

滇东耕地土壤铅安全阈值研究

为科学划分受污染耕地的环境质量类别、精准判别污染土壤的食物链风险,基于土壤-农作物野外协同采样结果开展受污染土壤重金属的安全阈值研究,选择受地质高背景与人类活动叠加影响、耕地土壤超筛选值比例较大的滇东地区为研究区,以谷物类农产品-土壤协同采样数据为基础,同时考虑土壤理化性质,通过分析样品中铅（Pb）的生物富集因子并利用...     

中国土壤模式-作物系统重金属生物富集模型建立

针对土壤模式建立土壤和作物重金属含量关系模型,旨在消除土壤属性对作物重金属吸收量的影响。当作物类型或品种确定后,作物重金属吸收量只与土壤重金属含量有关。提出了农田作物重金属生物富集的"土壤重金属含量-作物特性-土壤属性"关系理论,定义了土壤模式、土壤模式-作物系统重金属生物富集模型、土壤模式-作物系统重金属生物富集模型图谱等概念,确定了土壤模式的划分方法和使用方法,在此基础上以最近30年来中文期刊发表的土壤镉含量与水稻和小麦镉含量关系作为案例验证了以上方法。结果表明:水稻和小麦同一部位镉吸收量随土壤镉含量增加而增加,水稻和小麦吸收镉能力顺序为根>茎>叶>籽粒,水稻和小麦籽粒镉吸收量在同一范围内。     

淮南土壤Pb含量的指示克里格估值研究

以淮南市表层土壤重金属Pb含量为例,针对其存在趋势与偏态分布的特点,利用指示克里格法研究了土壤Pb含量大于特定阈值的条件概率分布,分析了该地区土壤中Pb含量的空间分布特征。结果表明:研究区表层土壤Pb含量总体不高,但不同部位Pb含量差异较大。指示克里格法适用于原始数据呈非正态分布的土壤属性。该研究结果为该地区土壤环境质量评价和重金属污染防控提供科学依据。     

沈阳地区农田土壤重金属元素含量的空间变异及分布特征

以沈阳地区农田的表层土壤为研究对象,采集代表性土壤样品,测试土壤重金属元素镉、汞、砷含量,利用ARCGIS软件及其扩展的地统计分析模块,揭示土壤重金属元素的空间变异规律和分布特征。结果显示,镉、汞元素体现为弱的空间相关性,砷元素体现中等空间相关性,镉呈条带状分布,汞和砷呈斑块状和连续性分布。镉、汞的分布主要是受于洪境内张士灌区、浑蒲灌区及细河沿岸历史污灌污染影响所致。     

湖北省地质高背景地区水稻-镉的耕地安全生产阈值研究

地质高背景地区土壤Cd超标与水稻超标不一致,需要筛选适合地质高背景地区水稻-镉耕地安全生产阈值。研究通过对土壤-水稻重金属、理化指标的相关性进行分析,通过空间插值及参数计算,结果表明,土壤中Cd含量与土壤主要理化指标(pH、有机质、阳离子交换量)的线性关系较弱,说明地质高背景地区由于土壤本底值等因素,土壤自污染程度较严重。水稻Cd与土壤理化指标之间关系紧密,可能是因为地质高背景地区重金属背景值较高,但未受人类活动影响,对所种植水稻的Cd含量影响不大。通过计算所需参数和插值,初步判断该地质高背景区耕地安全阈值为0.31 mg/kg。对预测结果的合理性进行检验,结果表明该地质高背景区耕地安全阈值设定合理。     

重金属镉对农田土壤生物学特征的影响

[目的]探讨低浓度重金属镉对农田土壤生物学特征的影响,为建立土壤中可以表征重金属镉污染程度的生化指标平台提供试验依据。[方法]通过测定受不同程度重金属镉污染的农田土壤的理化性质、生物活性,研究重金属镉对农田土壤生物学特征的影响。[结果]在一定范围内,有效态镉含量的增加促进了微生物活性,增加了微生物的呼吸作用和代谢,当有效态镉含量超过0.6 mg/kg时则产生抑制作用;在所研究范围(pH 4.42～7.58,有效态镉含量0～1.860 mg/kg)内,有效态镉含量对过氧化氢酶活性影响较小;脲酶活性与有效态镉含量呈负相关;微生物量随有效态镉含量的增加呈对数增加。[结论]选择土壤酶活性指标来表征土壤受重金属污染的程度是合理的。     

湛江某流域水稻田土壤汞污染特征及评价

【目的】开展湛江某流域水稻田土壤汞污染调查,为流域农田合理种植及农产品安全生产提供参考依据。【方法】测定研究区上、中、下游水稻田共42份土壤的汞元素含量,综合采用单因子指数法、地累积指数法及潜在生态风险指数法进行污染评价,并结合指示克里格法分析汞污染概率的空间分布特征。【结果】湛江某流域水稻田土壤汞元素含量范围为0.040～0.504 mg/kg,变异系数为68.42%,属中等变异程度;土壤汞含量平均值为0.193 mg/kg,总体上表现为中游>上游>下游,其中中游平均值为0.343 mg/kg,为全流域最高。总体上虽未超过国家农用地土壤污染风险筛选值（0.5 mg/kg）,但远高于湛江土壤背景值（0.045 mg/kg）,汞含量平均值是湛江土壤背景值的4.3倍。整个流域水稻田土壤中汞污染较明显,基于湛江土壤背景值的单因子指数评价结果表明,水稻田土壤中汞出现重度累积的样点高达52.38%;地累积指数分析结果显示33.33%的样点为中污染至强污染;整个流域水稻田土壤的汞元素潜在生态风险指数平均值在160～320范围内,风险等级为IV级,属于很强潜在生态风险。指示克里格法分析结果显示该流域水稻田土壤中具有较高汞污染概率,尤其是中游流域污染情况较突出。【结论】湛江该流域水稻田土壤汞含量属于安全范围,但存在很强的潜在生态风险。农药化肥的大量使用及汽车尾气排放可能导致水稻田土壤汞污染的问题应引起重视。     

基于GWRK的富硒区表层土壤镉含量预测及农业产业规划研究

构建回归克里格模型(RK)和地理加权回归克里格(GWRK)模型,以土壤硒含量为基础,构建对土壤镉含量进行预测的模型,探索在只具备土壤硒含量数据的条件下进行土壤镉含量预测的方法,以及镉污染风险评估防治和富硒农业规划。结果表明,(1)柴湖镇富硒耕地面积达到5 316.57 hm~2,具备发展富硒农业的条件;(2)耕地土壤镉背景值处于《土壤环境质量标准》Ⅱ类中含量偏低的水平,基本不会对植物和环境造成危害和污染;(3)土壤硒含量与镉含量之间存在显著的正相关关系;(4)利用GWRK预测的土壤镉含量与检测值较为接近,精度明显高于RK的预测结果,可作为区域土壤镉含量评估的依据;(5)RK和GWRK模型的预测结果都存在值域向中值收缩的现象,是造成模拟精度下降的主要原因,而在中值附近预测的精度明显更高。GWRK模型可以用于在已知土壤硒含量的情况下镉含量的预测,根据不同区域耕地土壤硒含量和镉含量的差异,进行差别化的农业规划。     

红透山铜矿矿区土壤重金属污染状况研究初报

通过实地调查和室内分析,研究了红透山铜矿区土壤重金属含量状况,并采用单因子指数法和内梅罗指数法对红透山铜矿区土壤重金属污染程度进行评价。研究结果表明,该研究区土壤Cu、Zn、Pb、Cd平均含量高于当地土壤背景值,其中,土壤已受Cu、Cd重污染,Zn为轻污染,Pb为安全。不同区域土壤重金属含量存在较大差异,各片区重金属综合污染递降顺序依次为:尾矿区>选矿区>采矿区>周围农田区。     

农产品重金属超标风险:发生过程与预警防控

以土壤重金属为风险源,以农产品为风险受体,从风险发生过程→风险概率预测→风险控制与适宜性评估,对农产品重金属超标问题进行了综合分析。首先采用基于质量标准的四象限分区,分类解析了风险源与受体之间的非线性响应关系;然后通过系统分析农产品重金属超标的发生过程,构建了基于重金属在土壤-作物系统转移与积累的风险发生关系树,刻画了风险发生过程及主要影响因素;再通过贝叶斯分类概率统计方法,提出了农产品重金属超标风险的预警方法;最后,建立了"直角-广义仿射"双坐标系,以此来表征和评估土壤重金属污染现状与修复措施的预期结果,为农产品重金属超标风险管控提供科学依据。     

基于GIS的桂林市五城区耕地地力评价

为摸清桂林市五城区耕地地力现状,以指导五城区耕地资源的合理利用与改良,促进五城区农业可持续发展,利用测土配方施肥项目取得的数据,在收集整理相关图件和其它资料的基础上,在GIS支持下,将桂林市五城区土壤图和土地利用现状图叠加确定评价单元。按照农业部耕地地力评价因子选取的原则,选取立地条件、耕层理化性状及耕层养分状况等六个方面10个因子,采用模糊评价法、特尔斐法、层次分析法、累加法等对五城区耕地地力进行定量化分析和评价。评价结果表明：五城区耕地地力等级以三、四级耕地面积最大,占耕地面积的57．53％,其次是一、二级耕地,占耕地面积的27．6％,五、六级耕地面积最少,占耕地面积的14．67％,可见五城区耕地地力处于中等偏上水平。     

常用矿物质材料对镉钝化稳定性研究

为研究常用矿物质钝化剂对农田土壤中镉钝化的长期稳定性,本文以石灰、海泡石、彭润土、麦饭石、生物质为原料复配成4种钝化剂,采用大田试验方法,按2250 kg/hm2一次施用钝化剂,连续2年种植四季水稻,比较土壤有效态镉及稻米中镉含量变化情况.试验结果显示:4种钝化剂对土壤镉的钝化稳定性依次为P(彭润土+生物炭)>H(海泡...     

山地丘陵耕地土壤养分最优插值方法研究——以江西省渝水区水北镇为例

以江西省渝水区水北镇为研究区,利用823个采样点的耕地土壤养分数据,分析区内耕地土壤养分含量与海拔、坡度的相关性,采用协同克里格插值方法,结合海拔、坡度进行插值,并把经交叉检验后的结果与逆距离权重法、普通克里格法的结果进行比较.结果表明,结合海拔、坡度进行插值后,精度有明显提高.插值精度排序为协同克里格法>普通克里格法...     

南方丘陵耕地土壤有机质空间插值精度比较——以衢江区为例

以浙江省衢江区的耕地地力调查有机质数据为基础,比较分析普通克里格（OK）和反距离加权插值法（IDW）的有机质插值精度。研究结果表明,在同样的数据处理条件下,反距离加权插值优于普通克里格;在同一插值方法下,对按地形地貌分类、按耕地利用方式分类与整体不分类型3种情况比较,按耕地利用进行分类处理略优于按地形地貌分类处理,而按耕地利用分类和按地形地貌分类后插值精度均明显优于整体不分类型处理。     

面向土壤环境质量等级划分的统计推断与加密采样优化方法研究综述

环境质量等级划分是土壤环境调查和监测的一项重要目标。不同于总体估计和空间插值,等级划分只需要准确估计污染物浓度与等级划分阈值之间的大小关系,同时由于土壤环境质量等级具有空间连续性,加密采样时应该将样点布设在等级过渡地带,准确获取等级边界。但是初步调查的样点一般较为稀疏,导致等级估计结果具有较大的不确定性,难以反映真实的等级过渡情况,而且具体应用对两类等级划分错误也有不同的控制要求,构成了土壤环境质量等级划分及加密采样面临的特殊问题。本文分析梳理了国内外土壤环境质量等级划分统计推断与加密采样布局优化方法的研究进展,归纳总结了以等级划分为目的的统计推断方法与加密采样布局优化方法体系,并探讨了下一步研究的方向,为我国目前开展的农用地土壤环境类别划分、工矿企业土壤污染修复区确定等重大需求提供方法选择依据。     

基于归一化光谱指数的土壤有机质含量空间分布状况研究

【目的】研究土壤主要养分含量特征信息的光谱预测值,使其更具直观性、空间性及科学性,为大尺度对农田的土壤养分空间分布状况获取、评价与科学管理提供依据。【方法】利用ArcGIS 9.3的普通克里格(Ordinary Kriging)插值方法,对小面积及大尺度试验区的土壤样本点进行有机质反演插值填图,并将实验室化学测定土壤有机质含量的实测值与其高光谱模型预测值进行Kriging插值填图比较,分析土壤有机质含量的实测值与预测值的空间分布状况差异。【结果】从小面积试验区到大尺度条田地块插值后的空间分布情况来看,土壤有机质含量的光谱预测值(基于归一化光谱指数NDI[495,485]预测)与实测值之间具有较好的相似性,预测效果较好。【结论】通过土壤有机质含量信息状况的空间分布填图来确定农田分区基本管理单元的适宜尺度,为实施大区域农田养分分区精量管理的划分,提出科学的平衡施肥方案,为适合新疆及兵团特色的精准农业管理、土壤养分快速探测、精量施肥等技术提供技术理论支持。