基于GIS技术的蒲城县农田土壤重金属空间分布及来源分析

以陕西省关中东北部蒲城县耕地土壤为研究对象,通过地累积指数法和Kriging空间插值法对研究区土壤Pb、Zn、Cu、Ni、Cr、Cd重金属污染程度进行评价,并探讨土壤重金属的来源。结果表明,研究区土壤环境质量较好,但在西南部及东北部地区Pb、Cu、Ni、Cr、Cd五种重金属有个别区域出现污染,并有扩张趋势;Pb、Cu、Ni、Cr、Cd五种重金属的来源主要受成土母质影响,其中人为活动也对其含量产生了一定的影响。     

基于地统计的矿业城市土壤重金属污染研究——以徐州市为例

以江苏省徐州市泉山区、云龙区、鼓楼区、九里区4个城区的表层土壤为研究对象,对该城区土壤重金属富集与污染状况进行分析与评价.结果表明,该城区表层土壤5种重金属(Cd、Cu、Zn、Pb、Cr)含量均略高于中国土壤元素背景值,土壤中Cd富集程度较高,污染较严重;Cu、Zn、Pb、Cr富集程度较低,污染程度较轻.另外,在GIS环境下利用空间数据插值方法对该城区土壤重金属的空间分布特征研究发现,土壤重金属含量、富集分布状况与城区的交通活动和工业活动等密切相关.     

县域尺度土壤重金属含量的空间变异——以富阳市为例

运用地统计学和GIS相结合的方法,以浙江省富阳市为例,研究了县域尺度内农田耕作层(0～20 cm)土壤中重金属含量的空间变异.结果表明,采用普通Kriging方法对富阳市农田表层土壤中Cu,Zn,Pb和Cd这4种重金属的含量进行局部空间插值后,前三种重金属呈现出一致的空间分布格局,而Cd的空间分布比较破碎.土壤中重金属含量超过国家土壤环境质量标准(GB15618-1995)二级的区域集中于厂矿周围.因此从空间分布情况来看,富阳市乡镇企业厂矿周围的农田土壤的重金属污染问题需要引起更多的关注,也为进一步对这些污染场地确定污染范围以及开展污染土壤的风险评估奠定了基础.     

基于GIS的农田土壤重金属空间分布研究——以山东省泰安市为例

以山东省泰安市为例,研究其农田土壤中重金属的含量与分布状况。采用ArcGIS中地统计分析模块研究土壤中重金属分布的空间变异性,应用Kriging方法进行空间插值作图。结果表明:研究区土壤中的重金属含量除Pb外均已超出当地背景值,土壤重金属含量的变异系数较大的是Ni和Zn,其余重金属变异系数相对集中。空间分布上,Cu的空间相关性较强,Cr、Zn、Ni、Pb和Cr居中,而Hg较弱。插值结果显示,土壤中Cd污染由西向东加重的趋势,高含量区主要集中在东部的新泰市,Pb的污染范围比较广,Cu的含量由东向西逐渐增加,高含量区主要是新泰市,Cr的分布为西部和东部高而中部较低,即高含量区具体到新泰市和东平县,Zn和Ni的高含量区主要集中在东部的新泰市,Hg的分布趋势是由北向南逐渐增加,高含量区集中在南部的宁阳县。     

基于神经网络的农田土壤重金属空间分布分析

以江苏省南通市为研究区,通过野外采样,利用采样点实测数据,在借助神经网络模型进行空间插值的基础上。结合3S技术对农田土壤重金属的空间动态分布进行分析,进而确定农田土壤重金属污染状况。运用Arcgis进行的分析结果显示．在该地区Pb和As造成的污染最严重,其他重金属污染相对较轻,其中南通市区、海门市和启东市重金属富集最严重;南通大部、通州、如东大部分地区含量较少,含量最少的地区是如皋市和海安县。造成这种空间分布变异性的主要原因是经济发达的地区污染源较多而且集中,而经济欠发达区污染源则相对较少而且分散。重金属污染物通过水系导致农田污灌也是重金属产生空间变异性的重要原因。     

基于BP神经网络与Kriging结合的土壤有机质空间分布模拟——以福建省华安县为例

[目的]提高县域尺度耕地土壤有机质空间插值精度.[方法]基于福建省漳州市华安县215个土壤有机质野外采样数据,将样地土壤类型、土地利用方式两种定性因素转化为虚拟变量,结合土壤质地、海拔高度、坡度等定量因素,构建了BP神经网络与克里金插值(Kriging)相结合的非线性拟合法(BP OK),并与回归克里金插值法(RK)、...     

小尺度下土壤重金属铬含量的空间插值方法比较研究

以重庆市江津区吴滩镇为例,在小尺度下分别应用普通克立格法、简单克立格法、泛克立格法、析取克立格法和距离反比权重法等5种插值方法对土壤重金属铬进行了空间变异特征的研究．综合比较了各种插值方法的预测误差、统计特征值及插值分布图,结果表明二阶趋势的普通克立格法插值效果最能准确反映出土壤中铬的空间分布,而距离反比权重法效果最差．     

小尺度下土壤重金属铬含量的空间插值方法比较研究

以重庆市江津区吴滩镇为例,在小尺度下分别应用普通克立格法、简单克立格法、泛克立格法、析取克立格法和距离反比权重法等5种插值方法对土壤重金属铬进行了空间变异特征的研究.综合比较了各种插值方法的预测误差、统计特征值及插值分布图,结果表明二阶趋势的普通克立格法插值效果最能准确反映出土壤中铬的空间分布,而距离反比权重法效果最差.     

武汉市土壤重金属空间分布特征及污染评价

以武汉市主城区为研究区域,分析表层土壤中5种重金属(Pb、Zn、Cu、Cr和As)元素的含量水平及累积状况。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危害指数法评价武汉市主城区表层土壤中重金属的污染程度及生态危害等级,同时运用ArcGIS空间插值并绘制出5种重金属元素的空间分布图。结果表明:研究区内Pb、Zn、Cu、Cr、As的平均含量均高于湖北省背景值,各元素的超标率分别为38.9%、62.2%、85.5%、83.3%、98.9%,As、Zn、Cu、Cr的累积较为明显;Zn变异系数最大,表现出强变异,Cu、Cr、As为弱变异,空间分布均一。单因子污染指数评价表明,各元素的污染指数有一定的差异,大小顺序为:Pb(0.12)Cu(0.45)Zn(0.55)Cr(0.59)As(0.77),表明As的污染较其他元素严重。内梅罗综合污染指数评价表明,主城区的综合污染指数(PN)为0.77,属轻度污染;各行政区的污染差异不大,PN的取值为0.64~0.84。潜在生态危害指数表明,各元素的单项生态因子(Eir)都小于40,每个区的综合生态危害指数(RI)均小于135,表明各行政区土壤中重金属的潜在生态危害都属于轻度生态危害。ArcGIS插值空间分析表明,Zn的分布差异最大,Cu、Cr、As的分布差异较小且比较均一,研究区的重金属污染以As、Zn为主。     

黄河下游县域耕层土壤养分的空间变异分析——以山东省东阿县为例

以山东省东阿县为研究区,运用全国第二次土壤普查养分分级标准及地统计分析方法探测土壤有机质、全氮、有效磷、速效钾4种土壤养分的空间变异特征。结果表明,东阿县耕层土壤有机质含量介于9.50~29.80g/kg,分布相对稳定,大部分区域介于15.00~20.00 g/kg,属于4级水平;仅高集镇东北部、顾官屯镇西部、刘集镇西南部、鱼山镇中西部及鱼山镇、刘集镇、姜楼镇三镇交界地区有机质含量较低;仅铜城街道办事处西北部、新城街道办事处东南部、陈集乡西南角、大桥镇西北部以及牛角店镇西南部有机质含量较高。全氮含量介于0.64~1.82 g/kg,整体上分布较均匀,大部分区域介于1.00~1.50 g/kg,属于3级水平,仅刘集镇北部地区略低。有效磷含量介于2.50~78.20 mg/kg,具有较大的空间变异,但绝大部分介于20.00~40.00 mg/kg,属于2级水平;仅高集镇北部、牛角店镇东南部、鱼山镇南部和刘集镇南部地区处于3级水平。速效钾含量在空间上呈岛状和条带状相结合的分布特点,大部分地区在150.00 mg/kg以上,属于2级及其以上水平,含量总体上很丰富,其中东阿县中部和南部大片地区处于1级水平;仅高集镇中部、姚寨镇中部、牛角店镇东部、顾官屯镇中西部、鱼山镇北部及南部、姜楼镇西部和南部少量地区速效钾含量稍低,属于3级水平;4级区域非常稀少。     

绿带对公路两侧土壤重金属含量的影响研究

在316国道华容至鄂州临江段，通过对不同绿带后0～20 cm土层的土壤铅、铜。锌含量的测定，结果 表明：①0～150 m范围内 3种重金属元素含量的平均值为双行绿带区＜单行绿带区＜元绿带对照区。绿带对公路 旁土壤中的重全属污染有根好的防护作用，可有效地降低污染程度、缩小污染范围，双行绿带的防护作用优于单行 绿带必上壤中铅、铜、锌的含量均随距公路距离的增加而降低，其中锌含量与采样距离呈极显著的负相关关系。 ③3种重金属元索间均呈正相关关系，其中铜与锌呈极显著的正相关关系。     

福州仓山工业密集区周边菜地土壤重金属的含量与评价

为研究工业密集区菜地土壤重金属的污染特征,选取福建省福州市仓山工业密集区周边8片菜地为研究对象,分析土壤Zn、Pb、Cr、Ni、Cu的含量特征,以福建省土壤环境背景值和食用农产品产地环境质量标准为评价标准进行菜地土壤重金属污染现状评价和潜在生态风险评价.结果表明:供试菜地土壤中,Ni含量超标最严重,平均含量达297.5...     

北京近郊耕作土壤重金属状况评价分析

以北京市近郊昌平、通州、顺义、海淀和大兴5个区县耕作土壤为对象,在对74个样点土壤中Cr、Cu、Cd、Pb、As和Hg 6种重金属含量调查分析的基础上,利用GB 15618—1995《土壤环境质量标准》评价北京市近郊耕作土壤重金属污染现状,并参考北京市土壤重金属背景值,采用环境质量指数与Hakanson环境生态潜在风险指数相结合的方法,探讨土壤中6种重金属的累积污染现状及潜在生态风险。结果表明:土壤中6种重金属含量均低于GB 15618—1995中的二级标准,Cu、Cr、As、Cd、Pb和Hg的含量平均值分别为25.69、59.62、7.97、0.20、22.26和0.16 mg/kg;土壤中Pb、Cu和Cd 3种重金属有极大的同源可能性,但土壤Cr异源性明显;6种土壤重金属都表现出一定程度的累积效应,Cr的累积污染效应最大;土壤中Cd和Hg均处于较高的潜在风险等级,其中海淀部分样点土壤Hg含量已经达到极高潜在风险水平;17%左右的土壤样点已存在一定程度的潜在生态威胁。高累积污染和高风险潜在威胁区都集中在经济相对发达的海淀、通州、昌平。分析表明,近年来的人类生产活动已给北京市近郊耕作土壤的环境质量带来了负面影响,故应依照属地管理原则立即采取区域化重点监测管理措施。      

PMF模型的影响因素考察——以某铅锌矿周边农田土壤重金属源解析为例

正定矩阵因子分解模型(PMF)可用于污染源未知情况下的土壤中重金属来源解析,但对数据样本敏感,结果波动大。为探究PMF模型对土壤重金属源解析的适用性,本研究以湖南省水口山铅锌矿周边农田土壤为研究对象,考察成分谱元素种类和异常值剔除两个因素对PMF模型解析结果的影响。根据成分谱中有无地壳元素和是否剔除异常值,建立4种数据样本,对PMF模型结果进行比较分析。结果表明:根据散点图剔除2个异常样本后未改变分类结果,仅改变各源贡献率;引入6种地壳元素后PMF模型的源轮廓(源数量和贡献元素)均发生变化。在成分谱中增加地壳元素后,源解析结果受异常值影响小,结果更稳定且容易解释。因此,应将地壳元素引入成分谱并对数据进行预处理,可较好地保证源解析结果的稳定性和可信度。结合文献和该地区实际情况对模型结果进行解读,最终确定5个来源:Pb、Zn、Cd和Sb主要来自铅锌矿的采选及冶炼等工业活动源(26.81%),As和Hg主要来自污水灌溉和农药化肥施用等农业活动源(14.68%),Cr、Ni、Co和Mo主要来自土壤母质源(24.41%),Mn和Fe主要来自铁矿石开采和交通运输源(16.39%),Al和Ca主要来自矿石风化源(17.72%)。     

高速公路两侧土壤中重金属污染的测定和环境影响评价

以京珠高速信阳段路旁土壤为研究对象,在野外采样和实验室分析的基础上,评价公路两侧土壤中镉、铬、铅和铜等4种重金属的污染程度。结果表明,采样点距离公路直线距离越大,土壤中上述四种金属含量越低;土壤中铬、铜含量未超出《土壤环境质量标准》二级标准,而距公路一定距离内的镉、铅含量则超出该标准。     

琼北农田土壤重金属水平及潜在生态风险

以琼北高背景区农田土壤为研究对象,共采集103个样品,分析农田土壤中12种重金属(As、Cu、Cr、Zn、Pb、Ni、Hg、V、Mn、Co、Cd、Se)的含量,并采用地累积指数法及潜在生态危害指数法评价该地区农田重金属累积程度和潜在的生态风险。结果表明:该地区4类农田土壤(赤红壤、砖红壤、水稻土和火山灰土)中Ni、Cr、Co、Cu、V、Mn平均含量比海南省背景值高1.11~11.06倍,比全国背景值高1.01~5.92倍;和国家土壤环境质量标准比较,Ni、Cr、Cu、Co、V、Mn存在普遍的超标现象;基于三角模糊数的地累积指数表明Ni、Co、Cr和Mn存在累积现象;除火山灰土外,其余3类农田土壤重金属的潜在生态危害综合指数均为轻微生态危害,其中重金属Ni、Hg和Co的累积水平较高。     

污染土壤中有机质和重金属互相作用的模拟研究

    为了解污染土壤中有机质积累与重金属积累之间的相互影响,在供试土壤中添加不同等级的有机物料和重金属元素Pb与Cu,在培养条件下研究有机物对土壤重金属稳定性的影响及不同重金属添加量对土壤生物呼吸强度和有机质矿化的影响.结果表明,随着重金属添加量的增加,土壤微生物生物量和有机质矿化速率显著下降,添加的有机物料残留增加,促进了土壤有机碳的积累.同时,有机碳的积累又增加了土壤对重金属的吸附固定,增加了土壤中重金属的稳定性,降低了其淋溶性,有利于重金属在土壤中的积聚.分析结果表明,颗粒态有机质中重金属的富集是土壤有机质矿化减弱和重金属稳定性增加的主要原因.由此推断,污染土壤中重金属和有机质可通过形成重金属-颗粒态有机质复合体发生相互促进稳定或积聚的作用.     

规模化猪场灌区土壤重金属污染特征及风险评价——以重庆市某种猪场为例

为了解长期猪场粪污灌溉带来的土壤重金属污染特征和风险,依托于重庆市某种猪场,采集其粪污灌溉区16个土壤样品,测定了Cu、Zn、Cd、Pb的全量,并运用单因子污染指数法、内梅罗污染指数法、地累积指数法评价了重金属污染状况,同时测定各重金属的分形态含量,评价了重金属的生物有效性和潜在生态风险。结果表明:灌区土壤呈弱碱性,Cu、Zn、Cd、Pb的平均含量分别为30.80、91.33、0.55、29.34 mg·kg~(-1),均超过了区域背景值,但不超过土壤环境质量标准(GB 15618—1995)二级标准。变异系数CdCuZnPb,其中Cd和Cu达强变异性水平。部分采样点的Cd含量高,已达到中等污染水平,土壤未受到Cu、Zn、Pb的污染。土壤中Cu、Zn、Pb主要以残渣态存在,其分别占总量的85.52%、68.40%、56.55%,Cd主要以可还原态存在,占总量的52.65%。土壤重金属生物有效性CdZnPbCu,Cd和Zn的可生物利用风险较大。以土壤质量二级标准为参比值,4种重金属的单项潜在生态风险均为轻微等级;以区域背景值为参比值,Cd的生态风险为中等,其余元素为轻微。研究区重金属综合潜在生态风险为轻微级。     

再生铝企业周边农田土壤与农作物重金属含量特征分析

为探究再生铝企业群周边农田土壤及作物的污染状况,通过现场采样及室内测试,对企业周边土壤及农作物中7种重金属元素的含量进行分析,应用空间插值法对土壤重金属的空间分布特征进行研究。结果表明,研究区域土壤中Cd含量相对较高,含量范围为0.11~1.86 mg·kg^-1,其平均值超过了我国土壤污染风险筛选值标准,Cu、Cr、Zn、Pb、Cd、Ni和As 7种元素的平均值分别达到河北省背景值的1.9、1.1、1.4、1.5、4.1、0.91倍和0.39倍,Cd元素存在强生态风险。从空间分布特征来看,土壤中Cd、Pb、Cu、Zn 4种元素均表现出以企业为中心向四周逐渐递减的分布趋势,且高值分布范围相对其他金属较广。小麦籽粒中Cu、Zn、Cd、Cr和Pb 5种元素存在不同程度的超标现象,最严重的为元素Pb,其含量范围为0.02~1.06 mg·kg^-1,与食品安全国家标准相比,最大超标倍数达到5.3倍,其高值样品分布在研究区北部。玉米籽粒也发现Cr、Zn、Ni超标的现象,Cr超标较其他重金属严重,其含量范围为0.16~1.32 mg·kg^-1。研究表明,再生铝企业活动对周边农田土壤和农作物造成多种重金属污染威胁,需要引起重视。     

垃圾填埋场渗滤液泄漏区域土壤重金属空间分布特征 及健康风险评价

为探究垃圾填埋场渗滤液泄漏区域土壤重金属空间分布特征及对人体健康的风险,采用网络并行电法技术获取渗滤液潜在泄漏范围及其空间分布特征,在此基础上指导研究区域土壤样品采集工作。为进一步分析渗滤液泄漏造成的重金属污染状况及健康风险,分别对样品中的Cu、Pb、Zn、Ni、Cr、Cd、As和Hg含量进行测定。结果表明：区域内土壤重金属含量分布与电阻率剖面特征具有较好的一致性,重金属含量较高区域表现为明显的低电阻率异常,如土壤采样点S22、S23等区域;重金属含量平面分布特征表现为中部区域含量低周边高,同时内梅罗综合指数及综合潜在生态风险指数表明研究区整体污染水平较低,但Cd、Hg具有较高的潜在生态风险,垃圾渗滤液泄漏是导致该区域风险等级提高的主要原因;健康风险评价数据表明研究区重金属主要暴露途径为经口摄入,单纯某种重金属不会对当地居民构成非致癌风险,但Ni、Cr和As存在一定致癌风险。研究结果可为垃圾填埋场渗滤液泄漏调查评估和重金属污染防控提供科学依据。