长江水系沉积物重金属含量空间分布特征研究：地统计学方法

本文利用地统计学方法研究了长江水系沉积物１１种重金属元素含量的空间分布特征。采用变异函数定量描述空间分布结构特征和克立格法进行最优插值，并制作出含量分布图。     

沅江下游入湖段河床沉积物重金属污染特征北大核心CSCDCSSCI

对沅江入湖沉积物进行钻探取样,利用等离子质谱仪(ICP-MS)对沉积物重金属进行分析。结果表明:重金属Ba、Sc、V、Th、U、Cu、Co、Ni、Cr等在沉积物中含量变化相对稳定,分布相对均匀;而Mn、Zn、Pb、Mo、Cd、Tl、Bi等重金属的含量变化大,分布不均匀。重金属含量柱状剖面变化特征及富集系数(EF值)的计算结果显示:沉积物中Cd达显著富集,而Sc、V、Mn、Pb、Bi等为中等富集程度。沉积物中存在3个重金属富集层,即中下部Pb、Tl、Bi富集层;中上部Pb、Cr、Ni、Cu富集层;浅表部V、Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、Pb、Cd、Tl、Bi等多种重金属富集层。地累积指数(Igeo)和综合富集指数(EI)评价结果显示:沅江入湖沉积物重金属污染程度自河床深部向浅部,污染程度趋于增强,污染元素组合趋于由Pb-Bi的单一元素组合向由V-Cr-Mn-Ni-Cu-ZnPb-Cd-Bi组成的复合元素组合变化。且自上游向下游,沉积物重金属污染程度趋于降低。这种重金属污染空间变化特征与区域人为活动有关,值得进一步研究。     

向海湿地沉积芯重金属对流域环境污染示踪

选取霍林河下游向海沼泽湿地为研究对象，采用得力沉积芯采样钻钻孔采样与剖面切割采样相结合的方法，采集了10个沉积柱芯及剖面，以沉积物重金属元素Cu、Zn、Cr、Ni、Co、Pb、Fe、Mn及pH、TOC在剖面中的分布进行高分辨率研究。结晶显示，剖面上部沉积物表层沉积序列内明显富集了Fe、Mn、Zn等重金属，并与TOC含量呈显著相关，与此相反，大多数沉积柱芯下层的重金属含量相对较低。研究表明，高分辨率取样易找出元素间相关性，那些水源来自同一相对稳定外源输入的沉积柱芯中的重金属与TOC表现出更显著的相关性，越靠近河流、淹没频率直蒿，沼泽湿地表层沉积物中重金属元素含量趋向增高。     

沅江下游入湖段河床沉积物重金属污染特征

对沅江入湖沉积物进行钻探取样,利用等离子质谱仪（ICP-MS）对沉积物重金属进行分析。结果表明：重金属Ba、Sc、V、Th、U、Cu、Co、Ni、Cr等在沉积物中含量变化相对稳定,分布相对均匀;而Mn、Zn、Pb、Mo、Cd、Tl、Bi等重金属的含量变化大,分布不均匀。重金属含量柱状剖面变化特征及富集系数（EF值）的计算结果显示：沉积物中Cd达显著富集,而Sc、V、Mn、Pb、Bi等为中等富集程度。沉积物中存在3个重金属富集层,即中下部Pb、Tl、Bi富集层;中上部Pb、Cr、Ni、Cu富集层;浅表部V、Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、Pb、Cd、Tl、Bi等多种重金属富集层。地累积指数（I_geo）和综合富集指数（EI）评价结果显示：沅江入湖沉积物重金属污染程度自河床深部向浅部,污染程度趋于增强,污染元素组合趋于由Pb-Bi的单一元素组合向由V-Cr-Mn-Ni-Cu-Zn-Pb-Cd-Bi组成的复合元素组合变化。且自上游向下游,沉积物重金属污染程度趋于降低。这种重金属污染空间变化特征与区域人为活动有关,值得进一步研究。     

长江武汉江段水体中稀土元素的含量和形态

本文采用中子活化分析技术同步研究了稀土元素在长江武汉江段水－悬浮物－沉积物中的地理含量分布及其赋存形态。结果表明，稀土元素在河水中溶解态含量极微，而悬浮态含量较高变幅较大。沉积物与悬浮物中稀土元素含量相近，其含量高低与粒级大小呈负相关，与矿物组成密切相关；稀土元素分布模式均为轻稀土富集、Ｅｕ亏损型。各元素赋存形态均以结晶态为主，各形态所占比例的排序为结晶态≥有机硫化物态＞铁锰氧化物态＞碳酸盐态≥可交换态。各稀土元素相对比较，５种形态的分配比例有一定差异，中稀土Ｅｕ、Ｓｍ、Ｔｂ较轻，重稀土的结晶态所占比例低，而其它形态则相反。     

洞庭湖区浅层地下水水质指标空间分异及其控制因素研究北大核心CSCD

利用1258个地下水水样的水质指标数据,对洞庭湖区浅层地下水水质指标空间分异及其控制因素开展了研究。从地下水系统、氧化还原环境和第四纪沉积物物源角度,剖析了浅层地下水水质指标空间分布的内在影响因素。研究结果表明,洞庭湖区浅层地下水7个水质指标的空间分布都呈现出一定的规律性,自洞庭湖区外围至湖盆腹地,浅层地下水中的氨氮、铁元素、溶解性总固体和化学需氧量含量逐渐增大,硝酸盐氮含量的空间分布规律则与之相反,锰元素含量的空间分布独具特点,水体pH的分布呈现出西北—东南单向减小特征;洞庭湖区大范围浅层地下水中的氨氮、铁元素和锰元素含量超过Ⅲ类地下水该指标的限值,在洞庭湖区外围的零星区域,浅层地下水中的硝酸盐氮含量小幅度超标,其溶解性总固体和化学需氧量含量仅在大通湖附近的局部区域略超标;洞庭湖区的基底构造对浅层地下水系统的整体空间格局有重要影响,主要体现在对“四口”水系地下水系统、澧县盆地地下水系统、赤山隆起-大通湖地下水滞留区等的控制作用;独特的受构造格局控制的地下水系统格局宏观上决定了地下水化学场的空间分布;受地下水系统格局控制的浅层地下水水体的氧化还原电位对硝酸盐氮、氨氮、铁元素、锰元素和化学需氧量含量的空间分布有重要影响,平原区浅层地下水水体的氧化还原电位较低是氨氮、铁元素和锰元素含量大范围超标的主要原因;洞庭湖区浅层地下水的pH“西北—东南单向递减”的分布特征主要受湖区第四纪沉积物物源的空间差异的影响。     

连环湖马圈泡沉积物重金属污染及潜在生态风险

通过对连环湖马圈泡柱状沉积物重金属（Cr、Cu、Mn、Ni、Pb、Zn、Cd）等地球化学指标的分析, 对马圈泡沉积物污染历史进行了讨论。根据元素的变化趋势,结合颗粒组成指标,采用相关分析,富集状况及潜在生态风险评价,并辅以²¹⁰Pb、¹³⁷Cs测年数据,研究了自1937年以来该湖区沉积物重金属元素污染特征、来源、污染历史及污染程度。结果表明,1987年以前各元素含量变化趋势平稳,1987年至今,7种重金属元素含量均明显增加。重金属元素的来源包括自然来源和人为输入。从单向污染系数来看Cu、Ni、Cr、Pb、Zn属于中等污染强度,Mn、Cd达到了强污染程度;从综合污染系数来看,表层重金属元素主要为中等程度的污染。沉积物重金属污染历史与该区经济发展阶段相吻合可为其湖区生态环境的整治与改善提供基础性的数据资料。     

中国陆地区域气象要素的空间插值

在区域农田生态系统生产力模拟模型研究中，空间插值可以提供每个计算栅格的气象要素资料。然而，在众多的气象要素空间插值方法中，并没有一种适合每一个气象要素的普适的最佳插值方法。本文以全国７２５站１９５１～１９９０年整编资料中的旬平均温度和计算得来的６７５站的月乎均光合有效辐射日总量（ＰＡＲ）为数据源，选用了距离平方反比法（ＩＤＳ）、梯度距离平方反比法（ＧＩＤＳ）和普通克立格法（ＯＫ）等３种插值方法，进行了方法选取的探讨。交叉验证结果表明：３种方法中，温度插值的平均绝对误差（ＭＡＥ）的排序为ＩＤＳ＞ＯＫ＞ＧＩＤＳ，其值分别为２．１５℃、１.９０℃和 ｌ．３２℃；在作物生长季节（４－１０月），ＭＡＥ分别 ２０℃、１．９℃和 １.２℃ ，表明ＧＩＤＳ在温度插值方面更具实用价值；对于ＰＡＲ，ＭＡＥ的排序为ＯＫ＞ＧＩＤＳ＞ＩＤＳ，其值分别为 ０．８３ＭＪ／ｍ２、０７１ＭＪ／ ｍ２和 ０．４６ＭＪ／ｍ２，说明复杂的方法并不必然具有更好的效果。对这２个气象要素的空间分布特征分析表明：温度和ＰＡＲ的经、纬向梯度和高度梯度均具有明显的季节性变化特征；温度的纬向梯度有近似正弦曲线的较强的季节变化，表现为夏季高，而冬、春季低；温度的高度梯度年     

莱州浅滩表层沉积物重金属分布与区域动力沉积格局关系

通过表层沉积物粒度测试、重金属测试及相关分析、大比例制图,对莱州浅滩及附近海域海底表层沉积物重金属含量分布与动力沉积环境关系进行了研究.结果表明,与区域动力沉积格局对应,浅滩及附近海域表层沉积物各元素含量呈现出中部低、两侧高的马鞍型分布格局,即动力较强的浅滩东北侧低于动力较弱的西南侧,而动力最强的浅滩顶部又低于浅滩东北侧.其中,受浅滩两侧两个潮余环流控制,浅滩两侧各重金属含量均呈现出中心高、周围低的向心状分布格局.但是,重金属含量分布并不完全对应于区域动力沉积格局,且不同元素间有显著差异.     

白令海、楚科奇海、加拿大海盆沉积物重金属潜在生态风险评价

利用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS仪)测定北极亚北极海区的白令海、楚科奇海、加拿大海盆海区沉积物中8种重金属元素的浓度,并对8种重金属元素的地球化学特征、空间分布特征、可能来源进行了研究。研究发现,Cr、Zn、Co、Ni、Cu、Pb、Bi有很强的相关性,说明其具有相似的来源,且空间分布的特征相似,均为沉积物底质中的浓度在研究区内呈现出在白令海和楚科奇海较低,在加拿大海较高的特征;而Cd与其他重金属空间分布差异明显。应用Hakanson潜在生态危害指数法与内梅罗综合污染指数法对各重金属的潜在风险进行了评价,其中,用Hakanson潜在生态危害指数法求得北极整体生态风险性指数值达到43.01,处于轻微生态风险状态,Co重金属元素风险最大。研究结果表明,两种评价结果得出类似规律,白令海生态安全性最高,楚科奇海大部分地区生态安全性较高,加拿大海盆的生态安全性最差。在研究区内整体上呈现出由高纬度向低纬度生态安全逐渐增高,西部生态风险性大于东部的趋势。     

南极普里兹湾营养盐消耗及新生产力的估算

研究了ＣＨＩＮＡＲＥ－６和ＣＨＩＮＡＲＥ－９普里兹湾内营养盐的分布及变化,采用化学质量平衡方法估计了该海区新生产力的大小。结果表明在ＣＨＩＮＡＲＥ－６期间,ＮＯ３－Ｎ、ＰＯ４－Ｐ、ＳｉＯ３－Ｓｉ消耗分别为１０６４．８、６９．２、２１９６．９ｍｍｏｌ／ｍ２,ＮＰ、ＳｉＰ吸收比分别为１５．３、３１．７,平均新生产力为９９２．４ｍｇＣ／（ｍ２ｄ）。在ＣＨＩＮＡＲＥ－９期间,ＮＯ３－Ｎ、ＰＯ４－Ｐ消耗分别为５５１．９、４１．２ｍｍｏｌ／ｍ２,ＮＰ吸收比为１３．４,平均新生产力３９０．１ｍｇＣ／（ｍ２ｄ）,表现出很大的季节和／或年际变化。估算的新生产力值都大于１４Ｃ测定的初级生产力值,表明普里兹湾海区夏季有很大的新生产力。元素吸收比和外海测定值不同,表明营养盐的吸收和循环在南极海区有很大的区域差异性。     

天津市七里海滨海湿地沉积物重金属元素的空间分布特征

对七里海滨海湿地沉积物6种重金属元素进行系统分析,结果表明Cu、Zn、Pb、As、Cd 5种元素在沉积物中含量相对稳定,Hg元素在湿地沉积物中分布不均匀,变化较大。富集度分析表明,七里海滨海湿地重金属富集度划分为元素适中、轻度富集、中度富集3个级别,元素富集程度依次为Cd>Cu>Zn>Pb>Hg>As,As元素基本介于元素适中和元素贫乏之间,Cu、Zn、Pb、Hg 4种重金属达到了轻度富集,说明该区已受到轻度污染,Cd元素已到达中度富集,说明该区已受到中度污染,应引起重视。     

乌鲁木齐市米东区农田土壤重金属含量的空间分布特征

利用地理信息系统（GIS）及地统计学方法,对乌鲁木齐米东区农田土壤中重金属（Hg、Cu、Zn、Pb、Ni、Cd及Cr）的含量进行空间变异性分析。结果表明：除Cu、Zn、Pb和Hg超过土壤背景值外,7种重金属的平均含量均未超过国家环境质量二级标准（GB15618-1995）;7种重金属均具有较好的空间变异结构,可以用指数模型、球状模型和高斯模型拟合,且具有不同程度的块金效应;Cd、Cr具有强烈的空间自相关性,Pb、Ni、Cu、Zn和Hg属中等强度空间相关, 说明其含量受外源污染的影响较大;采用普通克里格插值法得出7种重金属的空间分布图,除Cd空间分布规律不明显外,其它6种重金属均存在显著的空间分布规律。     

长江中游网湖近代沉积环境演变及其对人类活动的响应

采用放射性核素²¹⁰Pb和¹³⁷Cs计年方法,建立了长江中游网湖近代沉积物的年代序列,并对网湖沉积物的粒度组成、磁性参数、重金属元素、花粉组合以及营养盐含量等指标进行了分析。根据沉积指标垂直分布的综合特征,结合湖区史料,重建了网湖100年来沉积环境的演变过程。通过对沉积指标与湖区人口变化、工农业产值等数据的比对,发现中华人民共和国成立以后沉积物中TOC和TN浓度与人口变化存在较高的相关性,相关系数分别达到0.8892和0.8928(P<0.001);沉积物中重金属元素富集序列、营养盐富集序列与孢粉含量的变化序列与湖区人类活动具有较好的耦合性。表明网湖沉积指标可以敏感地反映湖区的人类活动。     

南极长城站地区粘土矿物的空间分布规律与成因探讨

对南极长城站地区粘土矿物的空间分布与某些元素的地球化学行为之间的相关关系给予了较为详细的研究，并从地球化学方面探讨了粘土矿物的成因。研究表明，Ｃａ和Ｍｇ元素是高岭石生成的主要控制因子，高岭石的空间分布是两者共同作用的结果。Ｓｉ、Ｃａ、Ｍｇ和Ｆｅ元素的地球化学行为与蒙脱石在空间上的含量变化有明显的相关关系。Ｓｉ元素对蒙脱石的生成起到了较大的作用。     

乐安河流域土壤重金属含量高光谱间接反演模型及其空间分布特征研究

选取江西省乐安河及其支流流域作为研究区域,探讨了使用土壤高光谱数据间接反演其重金属(Cu、Zn、Pb)含量的方法。选用偏最小二乘模型对土壤有机质含量进行高光谱反演,引入人工神经网络回归模型建立土壤有机质含量与重金属含量的相关关系,从而提取出土壤中痕量级的重金属元素,并针对其空间分布情况进行关联分析和对比分析。实验结果表明,此方法在反演Cu、Zn元素时可有效反映其空间分布特征,具有在类似泛滥平原区域推广的适宜性,也为该区域土壤及水文生态环境监测提供了相关参考。     

澜沧江水系底沙重金属含量空间分布及其污染评价

流域内矿山开采引起的河流系统重金属污染是流域开发及资源利用过程中的主要环境问题之一.本研究选取澜沧江水系底沙沉积物为介质,考察其干流及11 条主要支流的5 种重金属元素铜(Cu)、砷(As)、铅(Pb)、锌(Zn) 和铬(Cr) 含量的空间变化,并综合采用了单因子指数法和潜在生态危害指数法评价澜沧江干支流底沙沉积物中重金属污染分布现状.结果显示: (1) 澜沧江水系自上游至下游,底沙重金属含量呈减弱趋势,但各支流重金属含量分布差异较大;(2) 单因子指数法评价结果表明,干流最上游的旧州断面因区域背景值较高而致使As、Pb 呈现重污染.支流黑惠江河口的As及勐戛河的Cu为重污染,沘江断面的Pb、Zn污染指数最大,属严重污染.其它干支流样点除了少数重金属元素有中度污染外,均为无污染状态;(3) 潜在生态危害指数法指出,干流旧州断面的As及支流沘江断面Pb 的E_rⁱ 值较高,其它各采样点值均未超出40,且各支流潜在生态危害指数(RI) 值均小于150,属于低潜在生态危害的范围.本研究对澜沧江干流及其主要支流底沙沉积物中重金属污染状况进行分析与评价,分析干流主要的污染来源及各支流主要污染物,为澜沧江干支流的污染治理提供科学依据.     

北京宜居城市满意度空间特征

利用近万份的实地调查问卷,采用空间插值、空间相关性分析等空间分析方法,研究了北京市区宜居城市满意度的总体特征和空间自相关特性。结果表明,北京市区宜居城市满意度总体水平尚可,存在明显的空间自相关特性,并且空间自相关性表现出较强的尺度变化特点,而反映满意度的不同子指标的尺度也各有特点。对宜居城市满意度的空间差异性研究表明,满意度总体由城市中心向郊区递减,在交通节点附近存在满意度的"洼地"区域,同时,一些特殊区域的存在,也使北京宜居城市满意度的空间分布更加复杂。     

珠江口底质重金属分布特征及其生态危害性评价

对珠江口57个表层沉积物的4项重金属元素Cr、Pb、Zn、Cu进行分析,结果表明:其含量分布在珠江口西侧高于东侧,在内伶仃岛以南呈明显的东南向降低趋势;重金属元素与常量元素TiO2、MnO、Fe2O3、P2O5、Al2O3呈正相关,以Fe2O3、P2O5最为显著:与粘土含量也呈正相关.研究结果还表明,底质环境中Cr、Pb、Zn、Cu含量近年来呈增长趋势,存在不同程度的污染,生态危害性大小为Pb>Cu>Cr>Zn,个体和总体危害程度轻微.     

山口红树林湿地沉积物重金属含量及生态风险评价

对广西山口红树林国际重要湿地表层沉积物重金属含量进行测定和分析,并采用单因子指数法和H?kanson的潜在生态风险指数法对重金属的污染特征及潜在生态风险性进行了评价。结果表明:山口红树林湿地表层沉积物6种重金属的平均含量均低于国家海洋沉积物一类标准,总体污染程度为"轻";从潜在生态风险空间分布特征看,2#和10#站位的潜在生态风险指数分别为137. 22和144. 10,为中潜在生态风险,其他站位表现为低潜在生态风险;山口湿地沉积物重金属总体潜在生态风险程度低,各重金属元素的潜在生态风险程度由高到低依次为CdHgPbCrCuZn,其中Cd为主要潜在生态风险因子;统计分析结果表明,Cr、Cu和Zn这3种重金属元素之间具有极正相关性,结合因子分析和实地调查结果推测:Cr、Cu和Zn来源主要是人类活动,养殖排污和生活污水为主要来源。