生态地球化学评价数据统计处理原则及方法研究

土壤中元素的地球化学行为影响因素众多,除和元素本身的地球化学性质有关外,土壤pH、TOC等理化性质都会对元素的行为产生影响.通过代表性样品的大量统计研究,总结元素地球化学行为的控制因素,建立元素全量与分量间的关系方程,不但在理论研究上具有重要意义,而且在利用面积性调查数据、实行区域生态地球化学评价的实际应用上也具有重要的应用价值.研究结果表明,建立关系方程时,需遵循以下原则.     

生态地球化学:从调查实践到应用理论的系统工程

生态地球化学是以多目标区域地球化学调查为基础,以生态地球化学评价、生态地球化学评估、生态地球化学预警和生态地球化学修复为主体的系统工程。文章系统地介绍了我国近年来生态地球化学研究成果,对长江流域河流生态系统、山西农田生态系统,北京城市生态系统,鄱阳湖、洞庭湖、太湖等湖泊湿地生态系统的区域生态地球化学评价进展进行了归纳总结。文章从区域尺度上综述了土壤碳库,土壤元素基准值和土壤背景值,土壤污染等级划分等基础研究方面的进展。面向未来,指出了生态地球化学发展趋势,提出生态地球化学研究需要进一步延伸和发展的领域。     

珠江三角洲经济区农业地质与生态地球化学调查成果综述

2005年中国地质调查局与广东省人民政府联合开展珠江三角洲经济区农业地质与生态地球化学调查项目。通过开展多目标区域地球化学调查、区域生态地球化学评价、局部生态地球化学评价和总体综合评价,系统完成了珠江三角洲经济区47 954 km²(包括10 m水深以浅的近岸海域)的生态地球化学调查与评价。按照双层网格化方法系统采集了陆域土壤、近岸海域和珠江水系主要河流沉积物表层和深层样品,测试了71项元素和指标,建立了珠江三角洲经济区土壤、沉积物地球化学背景值和基准值,全面查明了珠江三角洲经济区土壤环境质量状况。定量计算了镉、铅、汞等主要异常元素经河流、成土过程等自然来源和大气干湿沉降、施肥、灌溉、使用农药等人为来源贡献量,阐明了其迁移转化途径及生态安全性。项目紧密结合本地区特点,在国内首次开展了三角洲形成演化过程地球化学研究、区域辐射环境质量评价、酸雨对土壤质量影响的模拟实验、土壤环境质量地方标准研究与制订等工作。     

江苏土壤地球化学分区

土壤地球化学分区的实质就是依据不同地区土壤中元素含量等差异及其分布规律,划分地球化学特征一致或相似的土壤分布范围。以江苏1:25万区域生态地球化学调查新获得的大量土壤样品元素含量等测试数据为基础,从全省土壤元素含量等分布不均匀的现状出发,根据土壤中的元素组合、特殊元素含量差异、酸碱度差异等,并结合各地第四纪地质作用特点等要素,将江苏土壤划分为3个地球化学区、24个地球化学亚区,指出了部分土壤地球化学亚区的特殊用途,为江苏土地资源保护与利用提供了新的线索。     

三峡库区重庆段土壤某些重金属污染的矿物学方法评价

分析了三峡库区重庆段51件土壤样品的矿物组成,结果表明,石英、斜长石和钾长石是土壤中主要矿物,大部分样品中石英的含量高,主要粘土矿物是伊利石,其次是蒙脱石,其他矿物含量较低。同时,参比国家水质标准,根据土壤对金属离子的临界吸附量公式计算了样品重金属污染的阈值,对样品进行了Cd、Hg、Pb、Cu的污染状况评价。结果表明,土壤中污染元素的含量与生态效应评价值并不一致;Cd和Hg的污染尚未达到临界值,危险性较小,但不能因此忽视地球化学定时炸弹的风险;Pb和Cu的污染严重。由于包括母岩在内的样品的评价结果显示污染,可能反映研究区的地球化学背景,需要采取有效措施改善和预防目前和将来的污染危害。     

"区域生态地球化学评价样品形态分析培训班"在合肥举办

为使目前开展的区域生态地球化学评价建立在对样品精密测试基础上，受中国地质调查局委托，由国家地质测试中心主办，安徽省地质实验研究所承办，2005年1月6～13日，在安徽合肥举办“区域生态地球化学评价样品形态分析培训班”，推广学习安徽省地质实验研究所研制的生态地球化学评价样品形态分析方法。参加培训人员主要来自四川、湖南、山东、江苏、辽宁、江西、福建、吉林、海南、湖北、     

江苏土壤地球化学分区

土壤地球化学分区的实质就是依据不同地区土壤中元素含量等差异及其分布规律,划分地球化学特征一致或相似的土壤分布范围.以江苏1:25万区域生态地球化学调查新获得的大量土壤样品元素含量等测试数据为基础,从全省土壤元素含量等分布不均匀的现状出发,根据土壤中的元素组合、特殊元素含量差异、酸碱度差异等,并结合各地第四纪地质作用特点...     

AB-DTPA通用提取剂法测定土壤地球化学样品元素有效性的可行性研究

在多目标地球化学调查基础上进行的生态地球化学评价工作已陆续在各省展开,这项工作需要首先解决的问题是大批量土壤样品、多元素指标有效态的分析测试。常规的元素有效态分析方法针对性强,但操作繁琐,并且目前仅有个别重金属元素有国家标准的有效态分析方法,因此需要选择一种可以对不同类型土壤、不同元素指标通用的有效态提取剂。在已有研究工作基础上,为了进一步探讨用AB-DTPA提取量替代常规分析方法测定结果的可行性,对不同酸碱性土壤进行了试验研究,结果证明以AB-DTPA提取的元素有效量结果重现性好,且与标准方法分析结果之间以及与农作物籽实含量之间都有很好的相关性(除As),初步说明用AB-DTPA作为不同类型土壤的多元素有效态通用提取剂,可以满足多目标地球化学调查和生态地球化学评价研究的需要。     

2011—2020中国应用地球化学研究进展与展望之生态地球化学

生态地球化学在调查的基础上,以元素在不同生态系统中的循环为主线开展生态地球化学评价,通过输入输出通量调查和重访监测掌握元素循环的发展规律,从而对元素、化合物和其他地球化学参数的发展趋势进行预测预警,并提出开发或修复建议。近十年,该学科在实践应用的基础上进行理论框架和技术方法的不断拓展,不仅产生了大量技术标准、论文和专著等书面成果,还在污染控制、土地资源合理利用、特色农产品开发、土壤碳汇和抑制气候变化等方面产生了积极作用。在理论研究和应用实践需求的推动下在土壤碳库与全球变化、土壤重金属高背景产生机制、土地质量地球化学评价、土壤有益元素开发和土壤污染修复等方面不断产生分支研究方向。主要回顾和总结2011年以来,我国生态地球化学学科研究进展。     

生态地球化学评价湿沉降和悬浮物样品分析方法体系研究

探讨生态地球化学评价湿沉降、悬浮物样品分析体系中,进行多元素含量测定的分析测试新方法及样品的制备技术。根据待测元素的不同,分别采用微波消解、酸溶、碱熔等方法进行样品制备,使用原子荧光光谱法、离子选择电极法、电感耦合等离子体发射光谱法、电感耦合等离子体质谱法等进行样品的测定。文章系统地建立了生态地球化学评价湿沉降、悬浮物样品的多元素分析体系,利用建立的方法对不同种类的国家标准物质进行测定,结果令人满意。     

Zoning and geochemical characterization of volcanic soils on Kamchatka

The paper presents the first data on the zoning of modern volcanic soils on the Kamchatka Peninsula according to the age and composition of volcanic ashes in which the surface organogenic horizons of the soils were formed. The following soil provinces are recognized: Northern, Central, Western, and Southeastern. Parameters of their regional geochemical background (concentrations of trace elements) are determined. The main factor controlling the background concentrations of trace elements in these soils is the composition of the ashes underlying the soils. The geochemical specifics of the surface organogenic horizons of volcanic soils on Kamchatka may be variably affected only by the concentrations of trace elements whose average contents in magmatic rocks are the highest: Cr, Cu, Mn, Sc, Zn, Co, V, and Ag. The maximum concentrations of excess elements were determined in the soils underlain by ashes of basic composition, and the minimum concentrations of these elements occur in the soils formed in silicic ashes. All soil provinces recognized on Kamchatka are characterized by pervasively elevated Cu concentrations. It is proposed to identify volcanic soils formed in the peninsula in ashes of various composition with the application of a multiplicative geochemical coefficient.     

土地质量评估中评价单元的划分 ——以山西忻州盆地为例

多目标区域地球化学调查、区域生态地球化学评价和土地地球化学质量评估是一项系列工程,其中土地地球化学质量评估与人类的生产、生活息息相关。土地地球化学质量评估工作非常复杂,对工作区进行评估单元的划分是核心内容。评估单元是土地地球化学质量评估的最小空间单位。以山西忻州盆地为例,采用评估区的土地利用类型图和土壤类型图相叠加的方法．对其进行国家一省级评估,为国家、省市土地的宏观管理和规划提供地球化学依据,为实现土地可持续利用的战略目标服务。     

安徽省江淮流域土壤地球化学基准值与背景值研究

基于安徽省江淮流域多目标区域地球化学调查数据资料,统计获得了表层和深层土壤地球化学基准值、背景值及相应的地球化学参数,为研究区生态环境评价及相关学科研究提供了基础。研究表明,成土母质类型对土壤元素地球化学基准值影响显著,表层土壤化学组成表现出既对深层土壤具有一定的继承性,又在表生作用下发生某些变化:表层土壤中迁移活动性强的元素和人为扰动污染的元素明显不同于深层土壤;随着地理空间位置的变化,同类成土母质形成环境、成因来源的差异导致其化学组成的空间变异,造成不同地区同类成土母质地球化学基准值有所不同。因此,土壤地球化学基准值研究应更多地考虑地质背景、物质来源等因素的影响。     

长江三角洲地区土壤地球化学基准值及其应用探讨

通过对基准值、背景值概念的进一步分析,确定了以沉积环境作为土壤地球化学基准值求取的基本单元,以各基本单元的面积加权法求取区域土壤地球化学基准值的方法。利用长江三角洲地区完成的多目标区域地球化学调查数据,求取了该区的土壤地球化学基准值,并对基准值特征进行了分析和应用探讨。结果表明:各沉积环境有其特征的指示元素或组合,F、Cl、Br、I、Ca和Mg元素组合可反映海相沉积物的新老和比例;N、S、OrgC组合,I、Hg组合和Y、Ce、La等稀土和稀有元素组合分别指示湖相、泻湖相和陆相沉积环境。Hg、Cd等为全区富集的污染元素;土壤中亲石元素、稀有和稀土元素稳定;I和CaO易流失。部分元素的土壤清洁级界限值采用X0+2S0能较好地反映土壤污染的分布。研究区土壤中养分Co、Na2O几乎全部为适宜区,K、N、Fe、B、Cu、Cl、Mg、S含量丰富,Zn、Mn和P、Mo、Si相对缺乏。     

基于数据挖掘技术的滑带土抗剪强度预测

利用数据挖掘技术对三峡库区重庆段滑带土抗剪强度特征值进行预测研究。利用CHAID算法与相关性分析进行数据预处理。根据CHAID算法分类结果,将滑坡按照原岩的沉积环境进行分类。在分类的基础上,根据各定量指标与抗剪强度的Pearson相关系数筛选滑带土抗剪强度的影响因素。相关性分析结果表明,原岩为不同沉积环境的滑坡其天然状态下内摩擦角的影响因素不同;天然状态下的黏聚力与各定量因素相关性均不高。将相关性高的指标作为输入变量,建立数据挖掘模型。研究结果表明,挖掘出的知识具有良好的适用性。     

Screening of extraction methods for Cd and As bioavailability prediction in rhizospheric soil using multivariate analyses

Heavy metals in tailings and mining wastes from abandoned mines can be released into adjacent agricultural field and bioaccumulated in crops or vegetables. Therefore, prediction of metal bioavailability has become an important issue to prevent adverse effect of bioaccumulated metals on human health. In this study, single and sequential extraction methods were compared using multivariate analysis to predict the bioavailability of Cd and As in contaminated rhizosphere soils. Single extraction using 0.1 M HCl for Cd and 1.0 M HCl for As had an extraction efficiency of 8–12% for soil Cd and 14–17% for soil As compared to total concentration extracted with aqua regia. Using sequential extraction, Fe–Mn-bound Cd (FR3) and residual Cd (FR5) were the dominant fractions representing 43 and 41% of total Cd concentration. For As, the strongly absorbed form (FR2) was the most abundant chemical fraction showing 45–54% of the total As concentration in soil. Multivariate analyses showed that single extraction with HCl and total concentration of Cd and As in soil were significantly correlated to potato and green onion plant tissue metal concentration. Although little information was obtained with multiple regression analysis because of multicollinearity of variables, the result of principle component analysis (PCA) revealed that the highest positive loading was obtained using total concentration of Cd and As in soil in the first principle component (PC1). In addition, total concentration of Cd and As in soil was independently grouped with other chemical fractions by cluster analysis. Therefore, the overall result of this research indicated that total concentrations of Cd and As in rhizosphere soils were the best predictors of bioavailability of heavy metals in these contaminated soils.     

江苏省土壤元素地球化学基准值

土壤元素地球化学基准是指自然环境中土壤元素正常含量,属于土壤固有的化学组成与结构特征。江苏省现有国土面积约102 600 km2,至2007年已经完成全省1∶250 000多目标区域地球化学调查。按照4 km2采集1个样品、采样深度150～200 cm,16 km2分析测试1个组合样,共获得全省6 127个代表自然环境土壤之样品的52个元素与TOC含量的数据,剔除异常含量数据后,以平均含量代表全省土壤元素地球化学基准值、"基准值±1.5或2倍标准离差"表示元素基准值变化范围,获得了江苏省土壤52个元素及TOC的地球化学基准值,为土壤环境评价等提供了基础资料。结果表明:(1)全省土壤大多数元素含量数据不服从正态分布,但剔除异常数据后对平均含量影响不明显;(2)人为活动因素导致江苏土壤的Cd、Hg、Se、N等元素在地表20 cm以上深度发生显著富集,给建立土壤元素地球化学基准值增添了新的难度;(3)成土母质、土壤成因类型与地貌等差异是影响江苏土壤元素含量分布的基本要素。     

河南许昌烤烟生态地球化学环境研究

许昌烤烟适宜种植在化学元素带出的生态地球化学环境。产于分布在各级夷平面上的侵蚀剥蚀低山、丘陵、台地环境以及山前次生分散坡地和河间带机械分散高地等生态地球化学环境的烟叶品质优良。易溶有害化学元素积聚的地球化学环境不适宜种植烟草,平原特别是屏障洼地所产烟叶品质差。研究区土壤中烟草生产有益营养元素处于缺乏状态,并且缺磷,低钾。     

Carbon,nitrogen and phosphorus coupling relationships and their influencing factors in the critical zone of Dongting Lake wetlands,China

Wetland is a transition zone between terrestrial and aquatic ecosystems, and is the source and sink of various biogenic elements in the earth’s epipelagic zone. In order to investigate the driving force and coupling mechanism of carbon (C), nitrogen (N) and phosphorus (P) migration in the critical zone of lake wetland, this paper studies the natural wetland of Dongting Lake area, through measuring and analysing the C, N and P contents in the wetland soil and groundwater. Methods of Pearson correlation, non-linear regression and machine learning were employed to analyse the influencing factors, and to explore the coupling patterns of the C, N and P in both soils and groundwater, with data derived from soil and water samples collected from the wetland critical zone. The results show that the mean values of organic carbon (TOC), total nitrogen (TN) and total phosphorus (TP) in groundwater are 1.59 mg/L, 4.19 mg/L and 0.5 mg/L, respectively, while the mean values of C, N and P in the soils are 18.05 g/kg, 0.86 g/kg and 0.52 g/kg. The results also show that the TOC, TN and TP in the groundwater are driven by a variety of environmental factors. However, the concentrations of C, N and P in the soils are mainly related to vegetation abundance and species which influence each other. In addition, the fitted curves of wetland soil C-N and C-P appear to follow the power function and S-shaped curve, respectively. In order to establish a multivariate regression model, the soil N and P contents were used as the input parameters and the soil C content used as the output one. By comparing the prediction effects of machine learning and nonlinear regression modelling, the results show that coupled relationship equation for the C, N and P contents is highly reliable. Future modelling of the coupled soil and groundwater elemental cycles needs to consider the complexity of hydrogeological conditions and to explore the quantitative relationships among the influencing factors and chemical constituents.     

Trace element distribution in the soils above deeply weathered pegmatites, Virginia, U.S.A.: implications for exploration

Chemical partitioning data are of fundamental interest to exploration geochemists. This paper is one of the few studies which has investigated the relative proportions of the rare elements in various soil extracts. The dispersion of trace elements from weathering pegmatites in Powhatan Country, Virginia, was found to be restricted to the immediate vicinity of the pegmatites. A sequential extraction procedure was used to measure the distribution of Be, La, Nb, Sn, U, Li, and Ni,among the following fractions of the B soil horizons: exchangeable, Fe and Mn oxyhydroxide, residual, and aqua regia digestion. The elements Sn, Be, Li, and U were found to be associated with soils over the complex Herbb No. 2 pegmatite, whereas La and Ni were generally associated with the background soils.A geochemical exploration model was developed using stepwise discriminant function analysis to determine the combination of elements and soil extracts that best differentiates between complex pegmatitic, simple pegmatitic, and background soils. Log-transformed aqua regia extract concentrations of Sn, La, U, and Li were the most effective variables when used to separate complex pegmatitic from simple pegmatitic soils.