芜湖市城市边缘区土壤重金属污染空间特征研究

通过对安徽省芜湖市城市边缘区14个典型土壤采样点重金属As、Hg、Pb、Cd、Zn、Cr污染现状的调查与分析,以本地区自然土壤中重金属元素自然含量的平均值作为评价标准,分别计算出各调查区土壤单因子污染指数,应用对应分析技术,初步研究了芜湖市城市边缘区土壤重金属污染的空间分异特征。结果表明,芜湖城市边缘区土壤重金属污染已相当显著,且各区域间土壤重金属污染水平具有明显的差异。总体上看,鸠江、马塘、西江等样点较其他区域污染严重,各区域间Pb、Hg污染水平差异明显,但As、Cd、Zn、Cr污染水平差异不大。     

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。     

基于少量典型样点土壤属性空间分布推测模型中的土壤属性参数敏感性分析

针对基于少量典型样点土壤属性空间分布推测模型中的土壤属性参数敏感性问题,以坡位渐变信息结合典型土壤样点的加权平均模型为例,利用东北地形平缓小流域的土壤表层有机质含量样点集,使用阶乘设计、箱线图分析、扰动分析法和本文新设计的MR指数评价该模型的参数敏感性。结果表明,该模型中土壤属性参数敏感性较大,其大小与典型样点空间分布有关。敏感性主要由应用该模型时采用的坡位分类体系的不确定性引起。该文的分析方法可用于对基于少量典型样点的土壤属性空间分布推测模型进行参数敏感性综合分析。     

东莞市农田土壤和蔬菜重金属的含量特征分析

从东莞市采集118 个农田土壤样品和43 个蔬菜样品, 测试其中Cu、Zn、Ni、Cr、Pb、 Cd、As 和Hg 等8 种重金属元素的含量, 并结合GIS 制图和数据统计, 对农田土壤中重金属 的空间分布和来源、土壤和蔬菜中重金属的富集特征及其潜在风险进行了分析。结果表明, 农田土壤中Cu、Zn、Ni、Pb、Cd 和Hg 等元素含量均高于相应元素的广东省土壤背景值, 其中, Pb (65.38 mg kg^-1) 和Hg (0.24 mg kg^-1) 含量分别为其对应背景值的1.82 和2.82 倍。与我国《土壤环境质量标准》中II 级标准(pH < 6.5) 相比, 土壤中Cu、Ni、Cd 和Hg 含量样本超标率分别为3.4%、5.9%、1.7%和28%, 表现为以Hg 为主的多种重金属共同污染。土壤 中8 种重金属中Cu、Zn、Ni、Cr 和As 等元素主要来源于成土母质, Pb、Hg 和Cd 等元素主要与人类活动有关。空间分布上, Cu、Zn、Ni、Cr、Pb、As 和Hg 等7 种重金属含量呈现出西部高、东部低的特点, Cd 含量在西北部和东南部较高, 西南部较低。与《食品中污染物限量》(GB2762-2005) 等相关标准比较, 蔬菜中Ni、Pb 和As 含量的样本超标率分别为4.7%、16.3%和48.8%。蔬菜中重金属富集系数的顺序为: Cd > Zn > Cu > As > Ni > Hg > Cr > Pb。     

污灌农田土壤动物及其对重金属污染的响应——以开封市化肥河污灌区为例

开封市化肥河污灌区土壤重金属(Cu、Zn、Pb、Cd、Ni)含量明显高于对照区,Cd含量超标严重。采用内梅罗指数法将污灌区土壤重金属污染分为轻污染、中污染和重污染3种类型。在此基础上,运用生态分析和统计分析的方法,研究了污灌区不同重金属污染样点的土壤动物个体与种群特征。结果表明:(1)污灌区土壤动物优势种群为线虫和等节跳科,总的个体数量和种群数量春季(分别为3158只和74种)均多于秋季(分别为1963只和57种)。(2)3种不同污染级别土壤中,土壤动物种群数量春季均少于秋季,春季样点间的种群相似性低于秋季。(3)土壤动物水平分布受重金属污染的影响较大,污染土壤与对照土壤中土壤动物数量有显著差异;重金属污染严重的样点,土壤动物的表聚性较低。(4)土壤动物密度-种群指数(DG)秋季大于春季,春秋两季都随重金属综合污染指数的增大而降低。(5)土壤动物对重金属污染的响应表现为个体数量较种群数量明显,水平分布较垂直分布明显,春季较秋季明显。     

湘江中下游农田土壤和蔬菜的重金属污染

从湖南省湘江中下游衡阳-长沙段沿岸采集219 个农田土壤样品和48 个蔬菜样品, 测 试其中As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn 等7 种重金属元素的含量, 并结合GIS 作图与数据统 计, 对农田土壤中重金属空间分布、土壤和蔬菜中重金属富集特征以及其潜在风险进行分析。 结果表明, 农田土壤中As、Cd、Cu、Ni、Pb 和Zn 含量均大于湖南省相应土壤重金属含量背 景值, Cd (2.44 mg kg^-1)、Pb (65.00 mg kg^-1)、Zn (144.13 mg kg^-1) 含量分别超标7.97、3.69 和 1.63 倍。与我国《土壤环境质量标准》(GB15618-1995) 中II 级标准(pH 6.5~7.5) 比较, 土壤 As、Cd、Cu、Ni、Pb 和Zn 含量的超标率分别为13.2%、68.5%、2.7%、2.7%、8.7%和 15.1%, 表现为以Cd 为主的多种重金属混合污染。菜地土壤中As、Cd、Cu、Pb 和Zn 的含 量( 几何均值) 分别高于水稻土As、Cd、Cu、Pb 和Zn 含量。与《食品中污染物限量》 (GB2762-2005) 等标准比较, 蔬菜As、Cd、Ni、Pb 含量的样本超标率分别为95.8%、68.8%、 10.4%和95.8%; 蔬菜Cd、Pb、Zn 含量与相应土壤的Cd、Pb、Zn 含量存在极显著的相关性 (P < 0.01)。湘江中下游的农田土壤和蔬菜中重金属污染的潜在风险值得关注。     

若尔盖高寒草甸表层土壤水分特征曲线传递函数研究

土壤水力学性质是土壤水文和流域水文模型模拟的重要参数。通过代表性样点采样分析,建立土壤基本理化指标为自变量的传递函数,是区域尺度土壤水力学参数估算的一种重要方法。受水文气候条件、土壤属性等多要素的影响,现有土壤水力学参数传递函数模型在高寒地区的适用性较为有限。为获得高寒草地准确的土壤水力学参数,本文以青藏高原东缘若尔盖高寒草甸表层土壤(0～20 cm)为研究对象,测定了土壤基本理化性质(有机质含量、容重、颗粒组成等)和土壤水分特征曲线。在van Genuchten (VG)模型参数拟合及Pearson相关分析的基础上,运用多元逐步线性回归分析法,分别构建了VG模型参数估算模型和三组点估算模型。结果显示:(1)采用本研究构建的土壤水力学传递函数所得的估算值与实测数据的相对误差与平均相对误差总体小,准确度高;(2)本文构建的点估算模型拟合效果均较好,在基本理化性质的基础上增加滞留含水量(θ_r)和田间持水量(θ_(330)),均能提高传递函数的估算准确度;(3)对于土壤数据较为缺失的高寒草地区域,以只采用土壤颗粒组成、容重和有机质含量作为自变量构建的传递函数组A更具可行性。该研究为高寒草地土壤水力学参数的估算提供了实用的函数工具,其应用可为高寒草甸土壤水文、生态、水资源管理等研究提供参数支撑。     

北京市蔬菜和菜地土壤砷含量及其健康风险分析

通过对北京市蔬菜和菜地土壤砷含量状况进行大规模调查,研究了蔬菜和土壤砷含量及其健康风险,并筛选出抗砷污染能力强的蔬菜品种。根据蔬菜的消费量并兼顾品种多样性的原则,在北京市规模化蔬菜栽培基地 (采集蔬菜及土壤样品) 和蔬菜批发市场 (蔬菜样品) 共采集93种蔬菜400多份蔬菜样品和39个土壤样品系统地分析其砷含量。研究发现：北京市菜地土壤砷含量范围和平均含量分别为4.44~25.3和9.40 mg/kg,明显超过北京市土壤砷背景值;北京市蔬菜砷含量最高达0.479 mg/kg,平均含量为0.028 mg/kg,均未超过《食品中砷限量卫生标准》(GB4810-94) 的限量值,但其中有2个蔬菜样品 (萝卜和大蒜) 砷含量超过WHO/FAO制订的限量标准。北京市蔬菜砷含量在东偏北方向 (偏转11^o-30^o) 存在明显的"U"型趋势分布。裸露地蔬菜砷含量显著高于设施蔬菜。油菜、萝卜、小白菜、大葱、芥菜、黄瓜、大白菜和甘蓝抗砷污染能力较弱,而辣椒、云架豆、冬瓜、茄子、菠菜、西红柿、芹菜等抗砷污染能力则较强。北京市居民从蔬菜中摄入砷平均值为0.016 mg/(人·d),蔬菜砷对北京市部分人群存在一定的健康风险。     

基于RBF神经网络的土壤铬含量空间预测

以广东省增城市为实验基地,采用随机采样的方法采集土壤铬含量样点,并将其分为训练数据集和检验数据集。设计4种样点布局方案,对前三组数据用RBF神经网络方法进行土壤铬含量插值,分析预测误差。研究发现,当样点较少时,RBF神经网络方法的插值结果较精确。而当样点数据为50时,误差较大,不能满足插值要求。通过插值结果的对比发现,较传统的统计学插值方法,RBF神经网络方法克服了平滑效应,特别是在数据较少的情况下,进行空间预测效果较好,是一种适用范围更广的插值方法。     

干旱区大尺度土壤盐度信息环境建模——以新疆天山南北中低海拔冲积平原为例

区域空间信息有助于决策者针对特定潜在和既定的土壤盐渍化区域制定改良和优化政策,以避免灌区水土资源的不合理配置和干旱区土地生态系统持续性退化。然而现存区域尺度土壤盐度数据以矢量方式留存,多边形内部土壤属性无空间变异性,缺乏实时更新,对当下实际指导作用具有一定的局限性。随着人类活动的加剧,土壤及其结构性退化正加速危害土壤质量和健康。对此,急需更新或升级,用于刻画干旱区生态系统中土壤盐度数据,以辅助制定相关政策,减缓土壤盐渍化的危害。针对此问题,本文基于代表性等级的采样设计方法（Integrative Hierarchical Sampling Strategy, IHSS）,获取少量典型样点,结合土壤—环境推理模型（soil land inference model, SoLIM）,尝试推理区域尺度土壤盐分含量信息。研究以新疆天山南北中低海拔冲积平原为案例,仅以23个代表性样本,推理陆表（0~10 cm）土壤盐分含量,源自3个典型绿洲94个野外样本的验证数据显示,依据评判标准,预测结果与实际情况较为相符,与线性回归模型相比,具备处理土壤与环境变量之间非线性关系的SoLIM,推理精度更高。所以,研究认为模糊隶属度加权平均的方法（IHSS-SoLIM）可以通过较小的建模点得到更好的预测效果,可作为区域尺度土壤盐度推理的备选方案。     

路域农田大型土壤动物对公路运营过程重金属累积的响应

高速公路运营过程汽车尾气中的重金属长期在周围环境累积,使得周围环境处在不稳定的状态,影响路域农田土壤动物群落特征。本文垂直距离京哈高速公路德惠段南侧和北侧5 m、20 m、100 m、200 m和1600 m的玉米田依次划分了5条取样带。5月、8月和10月不同季节进行采集样品。测定了不同样带土壤重金属Ni、Cu、Zn、Cd、Hg和Pb含量,手捡法收集不同样带大型土壤动物。探究了大型土壤动物群落组成,结构对公路运营过程重金属累积的响应。结果表明：① 不同季节样带随着与高速公路距离增加,土壤综合污染指数逐渐减小,公路两侧5 m、20 m和100 m样带土壤动物个体数逐渐增加;② 公路运营过程中的重金属受气候因素和微地形因素影响,对大型土壤动物影响具有季节差异;③ 公路运营过程中的重金属Hg和Ni主要影响公路两侧不同样带大型土壤动物群落结构。     

中国土壤土层厚度的空间变异性特征

以全国第二次土壤普查的1627个土壤剖面资料为基础,在地质统计学和地理信息系统的支持下,以变异函数为基本工具初步分析中国土壤土层厚度的空间变异特征,并应用普通克里格法进行最优无偏线性插值,制作出分辨率为30km×30km的中国土壤土层厚度的空间分布图。结果表明:中国土壤土层厚度具有较好的可迁性和空间结构性特点,实验变异函数值的变化趋势基本上随着距离的增加逐渐上升,拟合变程在680km以上,土壤厚度的相关性可大于680km,土层厚度具有明显的块状或连续分布的特点     

基于空间数据库技术的地籍管理系统研究

随着GIS应用的深入发展,以文件管理空间数据的方式已不能满足当前GIS应用的需要,而空间数据库技术正是为解决GIS应用的企业化和社会化问题而发展起来的新技术,空间数据库技术及其应用研究是当前GIS技术研究的热点。本文分析了空间数据对象、空间数据库、空间数据库技术及其实现,研究了基于空间数据库技术的地籍管理系统在空间数据共享、海量数据管理、大范围查询检索、分布式空间数据处理与维护、地籍制图、数据安全控制等方面的应用实现,通过具体应用系统建设,提出了基于空间数据库技术的地籍管理信息系统的解决方案。     

经济快速发展城郊区土壤重金属空间分布及潜在生态危害评价—以慈溪市横河镇为例

以浙江省慈溪市经济快速发展城郊区横河镇为研究区域,应用地统计学方法和GIS空间分析技术,探讨横河镇农田土壤重金属分布状况、空间异质性及其来源,运用Hakanson潜在生态危害指数法评价了区域生态危害程度.结果表明:横河镇土壤中的重金属含量均已超出当地的背景值,呈现中等变异特征.依据空间变异函数模型及参数判定重金属的空间...     

GIS空间数据库的"一库两用"策略研究

GIS有两种普遍的应用需求:空间分析和数字制图,但两种需求对空间数据的要求不完全一致,导致空间数据在同一GIS中无法充分共享。该文探讨能够同时满足两种需求的GIS构建方法。分析地理空间数据存在的冲突,引入"一库两用"思想,建立空间分析型数据模型;利用专家系统机制实现空间分析数据向数字制图数据的转换,转换过程中补充的信息源于专家知识库。该研究有助于解决GIS中数据不一致问题,使GIS更实用、功能更完善。     

烟台海岸带土壤重金属定量源解析及空间预测

定量解析土壤重金属污染来源并绘制空间分布图是土壤重金属调查评价的核心,可为区域土壤环境管理和修复提供科学参考。以中国北方名优农产品生产基地烟台海岸带为研究区,系统开展表层土壤样品采集和重金属分析测试;利用正定矩阵因子分解定量解析土壤重金属的来源贡献;基于独立成分分析和序贯高斯模拟构建多元地统计模拟技术,实现土壤重金属的空间预测及潜在污染区域划定。结果表明：① 研究区表层土壤中 As、Co、Cr、Mn和Ni主要为自然来源,且空间分布受成土母质的控制;② 工业和交通排放是土壤中Cd、Pb和Zn的重要来源,三者在金、铜矿的尾矿区以及烟台市区呈现出污染热点;③ 土壤中Cu主要来自铜基杀菌剂和有机肥施用等农业活动,高值区主要分布在果园土壤;④ 土壤中Hg主要来源于煤炭燃烧和混汞法炼金所排放Hg的大气沉降,高值区主要分布在金矿以及龙口、蓬莱市区周边;⑤ Cu、Hg和Cd的潜在污染区域面积占研究区总面积的37.5%、14.3%和8.6%,应给予重点关注。     

森林资源信息提取和制图技术方法研究

森林资源信息的提取和制图依赖于大量空间数据的有效处理,探讨了ＡＲＣ／ＩＮＦＯ７．０．１和ＡＲＣＶＩＥＷ３．０地理信息系统在森林资源信息提取,分析及制图等方面的技术方法,并以中国东北部大兴安岭地区的塔源林场为例,对方法的具体应用作了阐述。     

低成本流域空间数据库建库研究——以滇池流域为例

空间数据库在流域空间信息系统中占有十分重要的地位,是进行信息化流域管理的数据基础。以滇池流域为例,利用地理信息系统技术和计算机技术,采用一些公开免费的数据资源和软件平台,经过资料搜集、数据库建模、数据处理和数据录入,在很短时间内,迅速完成了滇池流域空间数据库的建立。该空间数据库具有成本低、实现快、更新简单等优点,能实现滇池流域地理空间数据的快速查询和结果展示、渲染,可满足市级环境管理工作的日常需求。     

广西果化岩溶区土壤电导率的空间异质性

应用地统计学与GIS技术,将土壤电导率室内布点和实地监测相结合,研究广西果化岩溶区土壤电导率的空间变异特征。结果表明：各深度土壤电导率的空间分布不均,主要呈弧状、条带状和斑状分布,空间分布总体上呈现出一定的集聚趋势;各深度土壤电导率的最小空间变程为750 m,可作为果化示范区土壤电导率样点布设的最佳取样间隔;示范区土壤电导率主要受植被覆盖度、地质背景和石漠化程度的影响。本研究对于指导典型岩溶区的农业生产、保障区域土壤资源的可持续利用具有重要的理论意义和参考价值。