土壤重金属(镉、铅、铜)化学形态的地理分异研究*

文章以我国9种主要类型土壤和同一地域的棕壤和四种褐土亚类以及红壤带中的非地带性土壤,如酸、中、石灰性紫色土,探讨了在不同自然地理条件下的土壤中,重金属Cd、Pb、Cu形态赋存状态及形态的分异特征,如土壤Pb的水溶态、交换态和弱结合态的相对百分含量随土壤地理带的分布,具南高北低、东高西低的分异规律。而同一地域各亚类的土壤间差异相对较微小。也探讨了土壤性质,如pH值、有机质与土壤重金属形态区域分异的关系,从而揭示了土壤重金属Pb等元素的形态在南北和东西方向土壤序列中的区域性分异规律。     

乌鲁木齐城市土壤中重金属分布

研究了乌鲁木齐城市土壤中重金属含量状况、空间分布及化学形态分布。结果表明:乌鲁木齐城市土壤受到了不同程度Cr、Cu、Pb、Zn污染,其中Pb的污染相当严重;除Mn、Fe以外,土壤中同一重金属元素含量在不同功能区的分布差异显著;各重金属元素形态分布规律并不完全相同,但均以残渣态为主;乌鲁木齐城市土壤中活性态Pb的比例最高,活性态Fe的比例最低,同一重金属元素活性态在不同功能区的分布差异显著。     

我国土壤地球化学及其在农业生产中的意义

我国土壤地球化学特征受生物,气候,母质,地形及人为作用等因素影响,形成了我国独特的土壤地球化学类型和分布格局。不同地球类型,均有各自的元素丰度。土凶素与植物生长和人体健康的关系取决于土壤中元素的有效部分。     

中国主要类型土壤若干重金属临界含量和环境容量的区域分异

本文通过8年研究结果,归纳、分析了中国的砖红壤、赤红壤、红壤、紫红土、黄棕壤、棕壤、黑土、褐色土、灰钙土等主要类型土壤中Cd、Cu、Pb、As的土壤临界含量和土壤环境容量分布特征,发现他们大多数或在相当大的程度上随土壤类型由南向北、由东向西的分布而分异,具有一定的地带性分异特征。Cd、Cu是由南到北、由东向西增大;而As则相反,由南到北、由东向西减小。     

西藏羊卓雍湖地区土水环境背景值

羊卓雍湖地区面积8600平方公里。在区内用网格法和随机布点法,采土样54个,采水样53个。分析了土壤中的14种元素(Cr,Cu,Pb,Zn,Zr,Be,Ni,Co,Mn,Ti,Ga,Yb,Y,V)含量,以及水体中的8种元素(Cr,Cu,Pb,Zn,Ni,Co,Mn,V)含量。用偏度-峰度法和偏态系数检验了土壤中的元素,并统计了土水环境背景值。检验结果表明,本区土壤中,除Mn,Yb的含量属对数正态分布外,其余12种元素含量均呈正态分布。水体中地表水比地下水的元素含量丰富。     

干旱区土壤小麦根系界面Pb、Ni行为的环境影响——以甘肃省白银市区污灌耕作土为例

对大田环境土壤小麦根系体系Pb、Ni行为环境影响的调查研究表明:同种元素的影响程度最大,共存元素对Pb、Ni行为的影响多表现为协同效应;Pb、Ni由土壤向根系迁移的趋势较弱;pH值、粘粒及粗粉砂粒含量与根系Pb含量呈负相关,P和砂粒含量与根系Pb含量呈正相关,其它分析因子值与根系Pb含量不相关;粗粉砂粒组成与根系Ni含量呈负相关,砂粒组成与根系Ni含量呈正相关,其它分析因子值与根系Ni含量不相关。多元逐步回归分析表明:Pb是影响根系同种元素吸收的主要因子,而Ni不是。     

渭北高原土地利用变化对土壤剖面发育的影响——以洛川—长武塬区耕地转为苹果园为例

在对渭北高原地区土地利用调研的基础上,选择6个耕作土壤剖面和8个苹果园土壤剖面为研究对象,通过对这些剖面的构型、质地、元素组成、理化性质和微形态的研究,分析了土地利用变化对土壤演化的影响和机理。结果表明,耕地转为苹果园后,土壤构型从Ap-Bc-A-Ck-C逐渐变为AB-(Bc)-A-Ck-C;土壤表层(0~35cm)的磁化率、有机质、常量元素(Si、Al、Fe、K、Mg、Ca、Na)和微量元素(Cu、Co、Ni、Zn、V、Cr、Pb、As)含量趋于增加,CaCO3含量和pH趋于降低;35~90cm,CaCO3含量趋于增加,而磁化率、有机质、常量元素和微量元素含量趋于降低;90cm深度以下土壤性质变化不大;土壤孔隙的数量减少而平均孔径和孔隙率增加,粘土矿物总含量增加,而残积粘土/淀积粘土比值降低,次生碳酸盐的空间位置从主要出现在0~35cm深度变为在0~90cm范围内普遍出现。这些表明土地利用方式从耕地改为苹果园,土壤剖面构型发生了明显分异,土壤性质的变化主要发生在90cm以上,土壤表层(0~35cm)的变化大于土壤下层(35~90cm)。     

河套地区小麦重金属含量与土壤质量之间关系研究

通过在河套地区采集小麦茎叶、籽粒及根系土,研究了小麦籽粒和土壤重金属污染状况,并对小麦籽粒与土壤中重金属元素含量之间的相关性进行了探讨。结果表明,所有重金属元素含量均符合《国家食品卫生标准》;整体上看河套地区为绿色食品基地的土壤,适宜发展AA级绿色食品;小麦对重金属Cu、Pb、Zn、Cd、Cr的吸收能力从大到小顺序为:Zn>Cu>Cr>Cd>Pb。     

基于农业区位论的北京市土壤-小麦系统中重金属Pb积累特征及其健康风险

基于农业区位论,采集23组土壤-小麦匹配样品,探究北京市不同圈层土壤-小麦系统中Pb的全量、形态与生物有效性。结果表明:①频繁的交通活动与工业释放致使城区土壤呈现出Pb污染,而长期污水灌溉等农业活动导致了近郊平原局部土壤Pb污染。②土壤中Pb主要以残余态与有机结合态形式存在,其次是铁锰氧化态,而碳酸盐结合态与离子交换态非常少。Pb的活性从中心城区到近郊平原、远郊平原逐渐下降。③小麦植株中Pb含量与土壤中铁锰氧化态Pb含量呈正相关;④麦粒中Pb的富集系数仅约为0.004 4,但仍发现城区与近郊麦粒中部分Pb含量超标。     

干旱区土壤小麦根系界面Pb、Ni行为的环境影响—以甘肃省白银市区污灌耕作土为例

对大田环境土壤小麦根系体系Pb、Ni行为环境影响的调查研究表明：同种元素的影响程度最大，共存元素对Pb、Ni行为的影响多表现为协同效应；Pb、Ni由土壤向根系迁移的趋势较弱；pH值、粘粒及粗粉砂含量与根系Pb含量呈负相关，P和砂粒含量与根系Pb含量呈正相关，其它分析因子值与根系Pb含量不相关；粗粉砂粒组成与根系Ni含量呈负相关，砂粒组成与根系Ni含量呈正相关，其它分析因子值与根系Ni含量不相关。多元逐步回归分析表明：Pb是影响根系同种元素吸收的主要因子，而Ni不是。     

海南地带性土壤微量元素含量及其地理分布

海南地处热带，地带性土壤有砖红壤、燥红土和山地赤红壤、山地黄壤等。其平均含量Cu19．50mg／kg，Pb72．57mg／kg，Zn41．78mg／kg，Ni33．19mg／kg，Se0．272mg／kg。山地赤红壤和山地黄壤铜含量偏低，铁质砖红壤铅含量偏高，其他各类土壤各元素含量正常。玄武岩上的土壤Cu，Pb，Zn，Ni，Se的含量都较高。母质是影响这些元素含量及其地理分异的首要因素，其次是气候和元素自身性质，在雨量较少的西部和西南部地区Cu，Pb，Zn含量相对较高，在雨量较多的东南部和中部地区相对较低，而Ni，Se则相反。土壤腐殖质、土壤质地和土壤化学成分组成等对微量元素含量及其地理分布也有一定影响。     

黑龙江三江自然保护区天然湿地土壤重金属含量及污染评价

通过调查采样,测定黑龙江三江自然保护区核心区的臌囊苔草沼泽、小叶章沼泽和实验区的芦苇沼泽土壤中Cu、Pb、Zn、Mn和Cr含量;利用Hankanson潜在生态危害指数法,对不同类型天然湿地土壤中重金属的生态危害进行评价。结果表明:3种类型天然湿地土壤中重金属含量随土壤深度呈波动变化,其中Cu、Pb、Zn和Cr含量的大体趋势是底层高于表层,Mn含量的大体趋势是表层高于底层。臌囊苔草沼泽土壤中Cu和Zn含量显著(P0.05)高于小叶章沼泽和芦苇沼泽;芦苇沼泽土壤中Pb和Cr含量显著高于臌囊苔草沼泽和小叶章沼泽(P0.05);3种类型天然湿地土壤中Mn含量差异不显著(P0.05)。核心区天然湿地土壤中重金属综合潜在生态风险危害等级为中度,实验区天然湿地土壤中重金属综合潜在生态风险危害等级为强烈,说明三江自然保护区天然湿地土壤存在重金属污染,污染的主要重金属元素为Pb。     

绿洲灌淤土重金属复合污染的生物有效性

以干旱区绿洲土壤为供试材料,通过盆栽实验探讨了Cd-Zn-Pb复合污染条件下,土壤重金属在油菜中的分布、累积和迁移情况。研究结果表明,复合污染对油菜生物量的负面影响不明显,甚至还存在一定的促进作用;不同处理下,油菜根部Zn的含量略高于地上部,Cd为油菜地上部含量远高于根部,Pb则主要积累在油菜的根部;Cd、Zn、Pb在油菜体内的累积除了受土壤中本元素浓度的影响外,共存元素对油菜中重金属的累积也有一定的影响。随着外源重金属添加量的增加,土壤中可交换态Cd、Zn、Pb的分配系数均呈增加趋势,且随浓度的增加而增幅变大;碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态的分配系数均为先增加后变化不明显或略有下降;残渣态的分配系数则均呈现出下降趋势,且在浓度较低时的下降态势比较明显。对油菜重金属吸收量影响比较显著的形态为Cd的可交换态、Zn的可交换态和碳酸盐结合态以及Pb的可交换态和碳酸盐结合态。油菜对Cd、Pb、Zn的富集系数和转运系数及富集量系数和转运量系数的关系均为Cd>Zn>Pb。     

洪河自然保护区湿地主要植被类型物种多样性与表层土壤性质的相关性研究

对洪河湿地主要植被类型物种多样性特征、土壤性质特征及二者之间的相互关系进行了研究。结果表明:按沼泽—沼泽化草甸—湿草甸—灌丛草甸—岛状林的序列,物种丰富度呈逐渐增加的变化格局,物种多样性、均匀度呈先下降后上升的格局,优势度呈先上升后下降的格局;而土壤性质特征则呈不规则变化格局。植物物种多样性与土壤性质之间只有均匀度与速效氮之间存在着极显著正相关,其他均无显著相关。这说明在洪河湿地,土壤性质不是决定上述序列的植被类型的物种多样性的主要因素,而土壤速效氮含量是影响物种均匀度的关键因素,同时,对其他物种多样性特征也有一定影响。     

黄土高原土壤中硒等元素的地球化学特征

研究了我国黄土高原景观土壤中硒等元素的地球化学特征。结果表明：硒、铅、钙等元素在不同类型土壤剖面中表现出相似的分异特征,硒主要富积于土壤表层,并与土壤有机质含量呈正相关;磷、锌、铅等元素从残积景观向推积景观迁移,并在此累积,而硒则在水成景观（泾河水体）中富积。硒在土壤中的地球化学行为受制于土壤中的有机质含量和气候条件,其含量水平与土壤类型及发育程度密切相关。     

典型矿区非正态分布土壤元素数据的正态变换方法对比研究

对于铜陵矿区这类变异性强、偏度大、不符合正态分布的土壤元素样品数据,直接进行空间变异及插值分析会产生较大误差,需首先选择合适的正态变换方法进行稳健处理.该文以铜陵矿区表层土壤中的Pb元素数据为例,采用不同的正态变换方法进行数据正态变换,并通过变异函数对其变换效果进行分析.对比研究显示:对数变换无法使铜陵矿区土壤元素数据服从正态分布;Box-Cox变换虽使数据的正偏度有所减少,但仍难以通过K-S正态检验;而Johnson变换结果最优,其通过了K-S检验,对于异常数据的处理效果更优.Johnson变换与Box-Cox变换均可使变异函数表现出更好的形态,其中Johnson变换具有更强的正态变换能力,对于研究区土壤元素的变异函数稳定形态具有一定优势,是数据变异性强的成矿区地统计学数据正态变换的理想工具.     

菲尔德斯半岛植物和表层土壤中部分金属元素的富集特征

利用湿法消解-电感耦合等离子体质谱仪对南极菲尔德斯半岛地区植物和表层土壤中的化学元素进行了分析,讨论了其元素含量、相关性、富集系数及污染指数等化学特征。研究发现,南极菲尔德斯半岛土壤和植物中的Ni、Li、As、Cs变异系数波动较大,且土壤中元素的区域性变化小于植物。植物中的Al、Fe、Mn元素丰度主要依赖于土壤元素丰度的高背景值,而对Ca、K、Cr、Ba元素具有较强的选择吸收能力,对重金属元素Cr、Cu、Zn、Cd、Pb富集能力很强。进行重金属污染评价表明,南极菲尔德斯半岛地区受到不同程度的污染,Cu元素存在普遍污染,Cd和As均达到了轻度污染,Cd元素的潜在生态风险最大。     

农田土壤重金属污染评价方法对比分析（英文）

农田土壤重金属污染是突出的环境问题之一。准确评估农田土壤重金属污染水平对农业可持续发展至关重要。从中国新疆博斯腾湖流域采集186个农田土壤样品,分析其中As、Cd、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb和Zn等重金属元素含量,采用污染指数法(P_i)、地质累积指数法(I_(geo))、富集因子法(EF)、生态风险指数法(ER)和环境风险指数法(I_(er)),分析了农田土壤重金属污染水平,并对5种不同评价方法的评价结果进行了比较分析。结果表明,研究区农田土壤中所有元素平均含量均低于国家土壤环境质量标准(GB15168–2018)的限值,但Cd、Cr、Ni、Pb和Zn等元素含量平均值超出了相应的背景值。5种污染评价方法的评价结果之间存在显著差异。大体上,土壤重金属元素的P_i、I_(geo)和EF平均值从大到小依次为:Zn Pb Cd Cr Ni Cu As;ER平均值从大到小依次为:Cd As Cu Pb Ni Cr Zn;I_(er)平均值从大到小依次为:Cd Cu Zn As=Pb Cr Ni。不同污染评价方法得到的污染等级排序为:P_i I_(geo)=EF ER=I_(er)。为了更好地评估农田土壤环境质量,应采用最合适的污染评价方法和相应的农田土壤背景值。本文建议评价农田土壤重金属污染风险时采用EF法和ER法。     

博斯腾湖流域绿洲农田土壤重金属污染及潜在生态风险评价

新疆博斯腾湖流域绿洲采集195个农田土壤样品,测定其中As、Cd、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb和Zn等8种重金属元素的含量,基于地统计法分析农田土壤重金属空间分布规律,采用污染负荷指数（PLI）和潜在生态风险指数（RI）评价农田土壤重金属污染和潜在生态风险程度,并对重金属的来源进行讨论。结果表明：① 博斯腾湖流域农田土壤Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn含量平均值分别超出新疆土壤背景值的1.67倍、1.13倍、1.15倍、1.29倍、2.11倍和1.65倍。② 农田土壤中8种重金属元素空间分布基本呈现岛状分布格局,各金属元素在部分区域出现高值区,表明研究区人类活动对农田土壤环境具有负面效应。③ 农田土壤Pb呈现中度污染,Cd、Cr、Cu、Ni和Zn轻度污染,Mn轻微污染,As无污染。农田土壤重金属污染负荷指数的平均值为1.09,呈现轻度污染态势。④ 各重金属元素单项生态风险指数平均值从大到小依次为：Cd、Ni、As、Cu、Pb、Cr、Zn。综合生态风险指数平均值为18.63,处于轻微生态风险态势。从生态风险程度的区域差异来看,各县生态风险指数从大到小依次为：和硕县、博湖县、焉耆县、和静县。⑤ 农田土壤Cr、Cu、Mn、Ni与Zn主要受到土壤地球化学成因的控制,As、Cd和Pb主要受到人类活动的影响。Cd与Pb是研究区主要的污染因子,研究区农田土壤中Cd与Pb污染必须关注。     

巴丹吉林沙漠北部风沙地貌形态类型的分区研究

在研究区内选取具有典型形态类型沙丘的8个样区N₁~N₈,通过统计和研究样区内各种形态的沙丘可以看出,研究区内由西北向东南沙丘的排列顺序出现沙丘由简单形态的沙垄和新月形沙丘到复杂形态的复合型沙山最后达到成熟的星状沙丘。由此着重探讨了研究区内由西北-东南方向沙丘的形成演化特征,以沙丘的空间分布序列来反映沙丘形成的时间序列这样一种时空替代的序列,因而能直观地分析和研究沙丘形成发育的整个发展过程,表明西北部沙漠年轻,东南部沙漠较老。