工业型城乡交错区农业土壤Zn的空间分异及其影响因子探讨--以无锡市为例

城乡交错区的工业发展可能导致土壤重金属积累,并威胁食品安全。本文以无锡典型工业型城乡交错区为例,利用地统计学变异函数研究了农业土壤全量Zn和DTPA-Zn的空间变异特征,并分析了其影响因素。结果表明:人类活动明显增加了土壤的含Zn量,研究区土壤全量Zn具有强烈的空间自相关性,其空间变异主要与工业活动有关,土地利用对它没有影响;土壤全量Zn在工厂分布区附近较高,其他地区较低。土壤DTPA-Zn变异性大于全量Zn,具有中等的空间自相关性,其空间变异与工厂无明显关系,但土地利用对它影响较大,菜地DTPA-Zn含量明显高于水稻田。     

长江三角洲城乡交错区农业土壤pH特征及影响因素探讨——以江苏省无锡市为例

城乡交错区经济的迅速发展对土壤pH产生了明显的影响。以无锡市某城乡交错区为例,研究了土壤pH的时空变异及与土壤性质的关系,探讨了影响土壤pH变化的主要因素。结果显示,该区土壤pH变化较大(3.74～8.50),土壤酸度由交换性H+、Al3+共同决定,蔬菜地土壤由于交换性H+和Al3+的出现降低了盐基总量和盐基饱和度,导致pH降低。稻田改种蔬菜后,土壤明显酸化,pH均值从6.43降至5.40;工企业周围土壤pH也明显降低;相反,在城镇周围及公路两侧土壤pH则明显较高。综合分析表明,该地区土壤pH的变化受农业活动影响较大,包括土地利用的变化,持续的强烈利用和大量施用无机化肥等;另外,工业活动也使得企业周围土壤pH明显降低;其次,公路和城镇建设带入的碱性物质使土壤pH增加,建议增加有机肥施用及水旱轮作进行改良。     

长三角工业型城乡交错区蔬菜生产系统重金属平衡及健康风险

随着中国城市化进程的加快,城乡交错区重金属污染问题越来越受到人们的关注.本文以长三角无锡市城乡交错区某蔬菜基地为例,详细观测了两年期间(2003.7-2005.7)蔬菜生产系统中Cu、Pb、Zn、Cd等重金属元素的平衡状况,其目的是掌握该生产系统重金属的积累趋势,评价系统中土壤和蔬菜的健康风险.结果表明:该系统在管理过程中,重金属的输入途径有施肥和灌溉,有机肥施用是生产系统重金属输入的主要来源,占输入量的88.5% 以上.系统重金属年输入量较高,明显高于荷兰农业区水平,而Cu、Pb、Zn等元素年输出量明显较低,占输入量的10% 以下,表现为盈余.观测田块土壤中Cu、Pb、Zn、Cd含量均低于农田土壤二级标准但明显高于太湖地区人为土元素背景值,存在积累的趋势.蔬菜中重金属健康风险评价结果表明,在目前的生产条件下,叶菜类蔬菜重金属健康风险较高.     

废旧电子产品拆解区农田土壤Cu、Zn、Pb、Cd污染特征及空间分布规律

信息技术产业的发展,带给人们生活便利和享受的同时也产生了新的环境问题———电子垃圾。电子垃圾具有资源再生性和潜在环境污染性的双重特点。它不仅具有金、铜、铝、银等多种贵金属以及塑料的回收利用的价值,还含有铅、汞、镉、六价铬、多溴联苯和多溴联苯醚等大量有害物质[1]。如果回收利用处置不当或者任意丢弃,则将成为重要的环境污染源而危害生态和人体健康及生命安全[2]。农田重金属污染在环境中难以降解并具有持久性,可通过食物链在动植物体内积累,从而对生物和人体健康构成威胁。长江三角洲某典型区拥有中国最大废旧金属回收产业,并具有完整的工业产业链。链的起端是源于20世纪70年代末的废旧拆解业,终端为电机、轴承等     

小尺度土壤养分的空间变异及其影响因素探讨—以江苏省无锡市典型城乡交错区为例

以江苏省无锡市城乡交错区为例,在8km2范围内,采集102个土壤表层样,利用地统计学和G IS相结合的方法,研究了土壤全量和速效氮、磷、钾的空间变异特征,并对其影响因素进行了探讨。结果表明土壤养分空间变异程度从大到小依次为:土壤全氮>土壤全磷>土壤速效磷>土壤速效氮>土壤速效钾>土壤全钾。土壤全氮空间变异受到土壤类型的影响,土壤全磷的空间变异与居民点分布有关,土壤全钾空间变异与土壤粘粒关系最密切。土壤全量养分和相应的速效养分具有显著相关关系,在空间分布上,也分别存在不同程度的相似性。同时土壤全磷和土壤速效养分受土地利用影响也较大。研究还表明,城乡交错区土壤氮、磷流失风险增加,需要实施有效措施控制氮、磷肥料的过度施用。     

右江河谷地区土壤重金属Cd、Pb含量的空间分布特征

按照10km×3 km的网格,用5点取样法在广西百色右江河谷地区地表浅层采集71个土壤样品,测定重金属元素Cd和Pb的含量,分析土壤样品Cd和Pb含量间、Cd和Pb含量与样品采集地高程之间的相关性,并用Surfer16软件做出它们的空间分布图,研究了土壤Cd和Pb含量在该地区的空间分布规律.结果 表明:右江河谷地区地表...     

云南省呈贡县蔬菜地表层土壤Pb Cu和Zn的小尺度空间分布特征

应用地统计学对云南省呈贡县蔬菜生产基地2个典型区域（湖滨区和平坝区）3种微量元素（Pb、Cu和Zn）含量和土壤理化参数（CEC、〈0.01 mm粘粒和有机质含量）进行了空间结构分析。结果表明：（1）Pb、Cu和Zn含量在湖滨区低于平坝区, 湖滨区Pb含量的变异系数较大, 达到88.7%;（2）Pb、Cu和Zn含量在不同方向上呈带状各向异性,方向都为WS-NE和SE-NW;（3）Pb、Cu和Zn含量表现出强烈的空间变异,空间相关度介于25%和75%之间。在湖滨区Pb的变异强度高,Cu和Zn在平坝区的变异强度大于湖滨区;（4）CEC在湖滨区受到随机因素引起的变异强度大于平坝区,而粘粒含量和有机质含量的空间相关度均介于25%和75%之间。Pb、Cu和Zn含量与CEC之间呈显著的负相关性;（5）5个相邻的温室大棚湖滨区Pb含量高度变异,Cu和Zn的变异系数小。平坝区各指标的变异系数接近。呈贡县蔬菜生产基地表层土壤Pb、Cu和Zn含量在小于1 km^2的尺度上表现出明显的空间变异性,空间变异与土壤结构、灌溉、耕作活动、管理水平、施肥水平、大棚蔬菜生产年限、地下水位、农田道路网络和城市排污沟渠的分布等有关。     

重金属Cd、Zn、Cu和Pb复合污染对土壤生物活性的影响

通过野外土样采集及室内培养试验(25℃),研究了云南东川铜矿区土壤酶和微生物特征,以及模拟重金属Cd、Zn、Cu、Pb复合污染对土壤微生物和酶活性的影响。结果表明,矿区土壤(距矿口0~800 m)重金属污染严重,Pb、Cd、Zn、Cu全量和有效含量是对照土壤(距矿口10 000 m)的3.7~141.0倍和2.2~773.2倍;距矿口越近,土壤有机质、有效氮、有效磷和速效钾含量及土壤pH亦越低,土壤酶活性和土壤微生物数量、微生物生物量碳和氮受到的抑制程度也显著增强。与对照土壤相比,距矿口0~800 m的土壤蔗糖酶、脲酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶和脱氢酶活性分别降低25.5%~47.3%、22.6%~74.2%、30.9%~83.1%、16.7%~69.1%和34.6%~92.3%;细菌、放线菌和真菌数量分别较对照下降30.5%~80.1%、8.1%~49.9%和3.3%~8.3%。土壤酶中的酸性磷酸酶和过氧化氢酶,土壤微生物中的细菌对重金属污染较为敏感。恒温(25℃)培养试验中,低量的Cd、Zn、Cu、Pb复合污染刺激了土壤酶活性和细菌、真菌、放线菌、微生物生物量碳和氮的数量,但高量的Cu、Zn、Pb、Cd复合污染使土壤酶活性、细菌、真菌、放线菌、微生物生物量碳和氮均显著下降。重金属Cd、Zn、Cu、Pb之间存在着一定的协同或拮抗作用,Cd、Zn、Cu和Pb之间在微生物生物量碳和氮上表现出明显的协同效应,Pb与Cd、Zn、Cu对细菌数量的复合效应机制为拮抗效应,Cd、Zn、Cu和Pb对真菌数量和放线菌数量的复合效应机制表现为协同效应和拮抗效应并存。     

典型黑土Pb、Cu、Zn的空间分布特征研究

以吉林省典型黑土区-德惠市耕地土壤为研究对象,利用ArcGIS地统计学方法系统研究了玉米带耕层土壤(0~20 cm)中Pb、Cu、Zn的含量水平和空间分布特征。结果表明:德惠市黑土中Pb、Cu、Zn的平均含量分别为35.8 mg·kg^-1、19.1 mg·kg^-1和59.3 mg·kg^-1,其中Pb和Cu的平均含量均超过了相应背景值;Pb和Cu属于空间强相关,说明其变异主要受土壤母质、地形特征等非人为因素影响;Zn属于空间弱相关,说明其变异主要受人为因素的影响;Pb分布整体上形成以西南角最高值处为中心向外围成辐射状,广大中北部地区含量较低、零星出现高值的格局,而Cu、Zn分布呈现出西南角、中北、中南3处偏高,中部出现低值区的格局;德惠市农田黑土存在轻微潜在的重金属生态危害。     

区域土壤Cd和Cr空间分布的影响因素研究

以种粮大县肇源为研究区,对土壤表层Cd、Cr两种元素水平空间变异及分布特征的影响因素进行深入探讨。结果表明:(1)肇源县土壤表层重金属Cd和Cr的平均含量分别为0.078、46.006 mg/kg,略高于松嫩平原土壤背景值。表层土壤Cd的块金效应为0.432,具有中等程度的空间自相关性;表层土壤Cr的块金效应为0.227,存在强烈的空间自相关性。Cd、Cr元素的空间自相关表现出较为明显的各向异性,均在45°(东北-西南)和135°(东南-西北)方向上空间自相关最强烈。(2)表层土壤和成土母质中Cd和Cr元素含量相关分析结果显示,相关系数分别为0.167、0.639,在P0.01水平上显著相关;不同成土母质类型区域表层土壤中Cd和Cr元素含量的方差分析结果显示,方差齐性检验显著性分别为0.627和0.975,表明成土母质是表层土壤重金属元素Cd和Cr水平空间分布的主要影响因素。(3)研究区内表层土壤Cd和Cr元素的空间分布还受土壤类型、pH、土地利用及覆被类型的影响。     

吉兰泰盐湖盆地土壤重金属铬、汞、砷分布的多方法评价

选择西北旱区吉兰泰盐湖盆地为研究对象,以随机布点法对表土层(0～10 cm)、心土层(50 cm)、底土层(100cm)的重金属铬(Cr)、汞(Hg)、砷(As)以及主要化学成分进行空间采样测定,揭示Cr、Hg、As的空间分布特征,研究确定其土壤环境背景值,并以此背景值为评价基准,利用单因子污染指数、地累积指数、生态风险指数、内梅罗综合污染指数、潜在生态风险综合指数、污染负荷指数等六种常用方法对表土进行评价及对比分析。结果表明:盐湖盆地表层土壤中Cr、Hg、As总体具有相似的空间分布特征;盐湖盆地土壤Cr、Hg、As背景值分别为27.89 mg·kg^–1、0.039 mg·kg^–1、12.83 mg·kg^–1,对比宁夏、新疆等相关地区,盆地Cr背景值较低,Hg背景值较高,As元素相近;以背景值为基准进行污染评价,盆地表层土壤重金属污染顺序依次为Hg、Cr、As,简单指数法呈现Cr、Hg、As整体处于轻微污染状态,Hg存在的生态风险较Cr、As大,类似的,综合指数法表明盆地整体上处于轻微污染状态,综合生态风险相对较大;单因...     

Surface water quality of factory-based and vegetable-based peri-urban areas in the Yangtze River Delta region,China

Detailed surveys of surface water in two contrasting peri-urban areas in the Yangtze River Delta region of China were conducted to determine the distribution of heavy metals, nitrogen (N) and phosphorus (P) as well as the speciation of N and P. A factory-based (FB) area was compared with a vegetable-based (VB) area during the dry season. The concentrations of heavy metals in the surface water in the FB area were higher than those in the VB area, suggesting modest contamination of surface water with Zn, Cu, Cr and Pb but not Cd, from discharge of factory effluent in the FB area but not the VB area. Although total N (TN) and total P (TP) levels in the surface water were high in both areas, the surface water in the VB area had significantly higher levels of nitrate N (NO₃–N), organic N (ON) and TN than those in the FB area. In both areas, the levels of water-soluble P (WP), organic P (OP) and TP were high in the river water that received municipal wastewater. The distribution of N and P species throughout the surface water system indicated that the NO₃–N and ON mainly came from vegetable fields, while ammonium N (NH₄–N), WP and OP were mainly from municipal wastewater. Treatment of municipal wastewater prior to discharge to reduce N and P by purification is recommended together with research and extension to develop more efficient use of N and P fertilizer by vegetable farmers.     

企业密集区土壤主要污染物的空间分布及其预测性初步探讨

用克里格空间插值方法研究了城乡民营企业密集区土壤中Cu、Pb、Zn、Cd、Ni、Cr、Hg、As和多氯联苯(PCBs)等9种污染物的空间分布特征,对比该区的企业布局,初步探讨了企业布局对土壤污染物浓度预测的可行性.结果表明,该区污染物的高浓度区主要分布在废旧拆解园区周边地区和小冶炼集中地带,且存在多污染物的复合污染.当在约1 km2 的范围内有金属类生产企业、电机生产企业或(和)电线电缆生产企业存在时,土壤中可能有Cu和Pb积累.电机、电线电缆和(或)自动喷雾器生产企业的密集分布可能出现土壤中Pb的累积.而金属类生产企业的空间布局与土壤中Cd、Ni和Cr的浓度间存在显著的相关关系.汽摩配生产企业和金属配件生产企业可能分别会带来土壤As和PCBs积累.     

某有色冶炼场地浅层土壤重金属空间变异规律与分布特征

以某历史遗留有色金属冶炼堆渣场地为研究对象,按照网格法分别在0~20 cm、20~50 cm深度处采集土样,综合经典统计学与地统计学方法,研究场地周边浅层土壤特征污染物Zn、Cd的空间变异规律与分布特征。经典统计学分析结果表明,浅层土壤Zn、Cd含量普遍远超于当地背景值,均属中等空间变异性,服从对数正态分布,Zn与Cd之间存在极显著的正相关性,推测其迁移影响因素具有相似性;采用地统计学方法并借助Arc GIS与Surfer软件分别预测浅层土壤不同深度Zn、Cd空间分布特征,结果表明,0~20 cm处Zn空间相关性较弱且分布不均匀,其空间变异性主要是由降水淋溶渣堆或携带松散废渣沿西北侧较高地势向东南侧地势较低处流动引起;0~20 cm处Cd空间相关性中等,其空间变异特征是由于Zn与Cd的竞争吸附增强了Cd的迁移性所导致的;20~50 cm处Zn、Cd空间相关性均较强且分布均匀,表明浅层低渗透性粘土的阻滞作用显著降低了Zn、Cd含量,而地层岩性、成土母质等自然环境因素对污染物分布影响更大。上述结论可为场地地下水重金属的污染风险评估与污染控制等提供理论依据。     

内蒙古某金属冶炼厂周边农田土壤重金属空间分布预测方法研究

目的为准确预测农田土壤重金属含量的空间分布特征,探讨不同预测方法的适用性及不确定性,建立适用于农田土壤重金属空间预测的最优模型。方法以内蒙古西部河套地区某金属冶炼厂周边农田0 ~ 20 cm土壤为研究对象,采用普通克里格（OK）、随机森林（RF）和普通克里格 + 随机森林（RFRK）等预测方法,选取土壤理化性质、地形、气候、人为活动等环境变量为建模协变量,构建农田土壤重金属空间预测的适宜模型,揭示砷（As）、铅（Pb）、铬（Cr）、镉（Cd）等重金属含量的空间分布特征,并探讨不同建模方法的空间预测精度差异。结果①土壤Cr、Pb和Cd平均值分别为河套地区土壤背景值的3.5、0.66和0.23倍,该地区农田土壤重金属具有一定程度的富集现象,但并未达到国家农用地土壤风险筛选值,研究区北部、中部以及冶炼厂厂区土壤重金属含量高于区内其它部位。②OK、RF和RFRK三模型的土壤As、Pb、Cr、Cd含量预测精度依次为RFRK > RF > OK,即RFRK模型的预测值平均绝对误差（MAE）、均方根误差（RMSE）最小,交叉验证R²值均在0.8以上,实测值和预测值之间相关性最强。结论普通克里格 + 随机森林模型可作为土壤重金属含量空间预测的有效方法,优先应用于区域农田土壤污染调查、评估和防治方面的相关工作中。     

开封市城市土壤磁化率空间分布及对重金属污染的指示意义

建立基于土壤磁化率的重金属污染等级标准可为土壤重金属污染评价提供更为简便的磁学方法。采集开封市城市土壤表层样品99个,测定As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn含量以及低频磁化率(χLF)和高频磁化率(χHF)。采用普通Kriging插值法探讨χLF的空间分布,污染负荷指数(PLI)评价土壤重金属污染程度,并在PLI与χLF相关分析的基础上建立了基于χLF的土壤重金属污染等级标准。结果表明,开封市城市土壤各样点7种重金属的平均PLI为2.53,呈中度污染,Cd是最主要的污染因子。土壤χLF平均值为125.7×10-8m3kg-1,总体上由东南向西北递减,高值区出现在东南部、老城区北部和陇海铁路沿线附近。各样点土壤重金属PLI与其χLF的回归方程为PLI=0.011χLF+0.320(r=0.663),呈极显著正相关(p0.01)。用土壤χLF可以评价开封市城市土壤重金属污染程度:当土壤χLF≤62×10-8m3kg-1时,为无污染;当62×10-8χLF≤153×10-8m3kg-1时,为轻度污染;当153×10-8χLF≤244×10-8m3kg-1时,为中度污染;当χLF244×10-8m3kg-1时,为强度污染。     

Estimation of Reference Values for Cadmium,Cobalt, Chromium,Copper, Nickel,Lead, and Zinc in Brazilian Soils

Abstract

The objectives of this study were 1) to recommend reference values (RVs) and tolerance limits (TLs) for representative Brazilian soils and 2) to propose a model to calculate natural contents of cadmium (Cd), cobalt (Co), chromium (Cr), copper (Cu), nickel (Ni), lead (Pb), and zinc (Zn) in a soil from the silt, clay, manganese (Mn), iron (Fe), and cation exchange capacity (CEC) values. A set of 256 soil samples was classified by similarity in seven groups, and the concentrations corresponding to the upper quarter of data collected were then calculated. These concentrations are proposed as RVs for Brazilian soils. Additionally, TLs were obtained for each group from the antilog expression (m+2s), where m=mean value and s=standard deviation of data transformed in log₁₀. The classification functions of discriminant analysis proved to be suitable to allocate new samples in the established groups. Thus, it is possible to evaluate soils under anthropic activity and, by comparison with reference values, to be aware of pollution risks in a given area.     

上海市区街道灰尘重金属污染研究

对上海市区街道灰尘重金属的分布特征、赋存形态及其生物有效性进行了研究,结果表明,市区街道灰尘中Pb、Cu、Ni和Zn的平均含量分别为264、182、86和673 mg kg-1,远高于上海市土壤环境背景值;重金属含量空间分布差异较大,Cu、Pb和Zn污染中心区主要位于商业区和内环线附近,Ni污染中心区主要位于外环线附近;市区街道灰尘中Pb主要以铁锰氧化物结合态存在,Cu主要以有机物结合态存在,Ni主要以残渣态和铁锰氧化物结合态存在,Zn主要以残渣态存在;其生物有效性表现为:Ni≈Pb>Zn>Cu。     

不同小尺度下潮土重金属有效性空间变异研究

分别以10cm×10cm和2m×2m的网格对潮土(底锈干润雏形土)地区两块面积为1m×1m(1号区)(砂壤土)和30m×18m(2号区)(壤质黏土)的两块样区进行采样,研究其土壤重金属有效性的空间变异。结果表明,DTPA提取态Cu、Zn、Pb、Mn含量变异系数在22.4%~75.9%之间;1号区各元素含量平均值和变异系数均大于2号区对应元素;1号区Zn变异系数最大。地统计学分析表明,4种重金属有效态含量在1号区的块金值和基底效应均小于2号区,其中以2号区Pb的数值最大、Mn次之。两种尺度下,Pb都是4种元素中空间分布受随机性因素影响最大的元素;重金属有效性的空间分布均表现出等值线与作物种植行近似平行的现象,尤其以Pb、Cu和Mn最为明显。以上结果表明,2m×2m的网格更有利于反映潮土重金属有效性的空间变异受人为因素的影响,潮土重金属有效性的空间变异还受到土壤质地、耕作活动、元素类型等因素的影响。