基于土地质量调查结果探讨雄安新区第四系沉积相元素组成特征与物质来源

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作者 周亚龙 郭志娟 +3 位作者 王乔林 刘飞 王成文 宋云涛 《中国地质》 北大核心 2025年第2期714-726,共13页

【研究目的】探讨雄安新区第四系不同沉积相内土壤元素含量及其组成分布规律、控制影响因素及其沉积物质来源,为研究区域古地理、表生地球化学环境等方面提供地球化学依据。【研究方法】本文利用雄安新区土地质量地球化学调查与监测获... 【研究目的】探讨雄安新区第四系不同沉积相内土壤元素含量及其组成分布规律、控制影响因素及其沉积物质来源,为研究区域古地理、表生地球化学环境等方面提供地球化学依据。【研究方法】本文利用雄安新区土地质量地球化学调查与监测获取的表层土壤元素含量数据,通过元素含量或比值示踪等多元统计方法,揭示了区域元素地球化学分布规律与表生环境的关系。【研究结果】冲湖积平原亚区土壤具有低SiO_(2)和Na_(2)O,高Al_(2)O_(3)、Fe_(2)O_(3)、MgO、CaO、K_(2)O和Na/Rb特征;冲洪积平原亚区土壤具有高SiO_(2)和Na_(2)O,低Al_(2)O_(3)、Fe_(2)O_(3)和Ca/Ba特征。研究区土壤地球化学常量元素的分布主要受沉积物源源区化学风化程度的控制,同时表生环境对常量元素的贫化富集也存在一定的影响。源区目前处于以斜长石风化为主的中等化学风化程度阶段,风化产物未遭受钾交代影响。区内各沉积相土壤样品成土母质物源主要来自雄安新区西侧太行山隆起的成熟大陆石英质物源区,同时在冲湖积平原亚区的洼地小区内还存在部分少量的样品成土母质来源于基性火山岩物源区和中性岩火成物源区。【结论】土壤元素含量、元素比值、元素组合(Rb–U–Ga、Fe–Mg–Ni–V均一化累加和)等地球化学指标特征能有效指示区内各沉积相环境,对成土母质特性具有示踪作用。 展开更多

关键词 表层土壤 地球化学指标 沉积相 物源示踪 环境地质调查工程 雄安新区

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全国土地质量地球化学调查二十年 被引量：84

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作者 李括 彭敏 +12 位作者 赵传冬 杨柯 周亚龙 刘飞 唐世琪 杨帆 韩伟 杨峥 成晓梦 夏学齐 关涛 骆检兰 成杭新 《地学前缘》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期128-158,共31页

土地质量地球化学调查计划是我国继区域化探全国扫面计划之后一个新的国家地球化学填图计划,该计划实施20年来,在支撑土壤环境污染防控、土地资源管理、国家重大立法、精准扶贫等方面做出了重大贡献,显著拓展了地质工作服务链。本文从... 土地质量地球化学调查计划是我国继区域化探全国扫面计划之后一个新的国家地球化学填图计划,该计划实施20年来,在支撑土壤环境污染防控、土地资源管理、国家重大立法、精准扶贫等方面做出了重大贡献,显著拓展了地质工作服务链。本文从计划的提出背景、项目的组织实施、主要进展、调查技术的进步和分析测试技术的提高与质量控制方案的完善等方面回顾了该计划的发展历程。从全国耕地地球化学状况、全国省会城市土壤环境质量状况、中国主要淡水湖泊沉积物环境质量状况、中国主要农耕区20年来土壤碳库变化4个方面对调查成果做了全面总结。全方位介绍了调查应用成果在土地管理、土壤污染防治、农业种植结构调整、脱贫攻坚、地方病防治、油气勘查、固体矿产勘查等7个领域中的应用。并在调查技术革新、评价方法创新和调查与研究融合三个方面对土地质量地球化学调查工作的未来发展趋势做了展望。 展开更多

关键词 土地质量地球化学调查 全国耕地地球化学状况 全国省会城市土壤环境质量状况 中国主要淡水湖泊沉积物环境质量状况 中国主要农耕区20年来土壤碳库变化

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云南省盐津县1∶5万土地质量地球化学 评价方法研究 被引量：11

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作者 杨帆 张舜尧 +7 位作者 宋云涛 王惠艳 韩伟 郭志娟 彭敏 王成文 陈子万 白兵 《现代地质》 CAS CSCD 北大核心 2020年第6期1318-1332,共15页

土地资源质量和数量管控、特色土地资源开发利用、耕地保护规划和生态管护是当前生态文明建设中的一项非常重要的工作。以云南省盐津县兴隆乡、落雁乡和牛寨乡耕地连片分布区为研究区,开展1∶5万土地质量地球化学评价,并对耕地(园地)养... 土地资源质量和数量管控、特色土地资源开发利用、耕地保护规划和生态管护是当前生态文明建设中的一项非常重要的工作。以云南省盐津县兴隆乡、落雁乡和牛寨乡耕地连片分布区为研究区,开展1∶5万土地质量地球化学评价,并对耕地(园地)养分、环境和综合质量进行评价,尝试性地将土地质量地球化学评价成果与绿色食品、无公害农产品产地相关标准和《土壤污染防治行动计划》结合,开展特色土地资源开发利用和耕地保护规划研究。结果显示,研究区土壤和耕地(园地)综合质量均以三等以上(中等、良好和优质)为主,分别占研究区总面积、耕地(园地)总面积的72.88%、69.17%。圈定富硒土地资源191.73 km^2,占研究区总面积的75.53%;圈定富硒耕地(园地)66.84 km^2,占耕地(园地)面积的70.92%。发现符合绿色食品产地的耕地(园地)面积11.60 km^2,符合无公害农产品种植业产地环境条件的耕地(园地)面积11.76 km^2。根据《土壤污染防治行动计划》的规定,将研究区耕地(园地)划分成优先保护区、安全利用区和严格管控区,面积分别为65.57 km^2、21.67 km^2和7.00 km^2,占研究区耕地(园地)面积比依次为69.59%、22.98%和7.43%。该成果可为研究区所在地方政府履行土地资源管理、进行农业结构调整、实施土壤环境保护、支撑脱贫攻坚等管理职能提供科学依据,为提升土地质量地球化学评价成果的利用程度及成果转化提供借鉴,对丰富和完善土地质量地球化学评价体系具有重要意义。 展开更多

关键词 土地质量地球化学评价 富硒土地 绿色食品 无公害农产品 耕地

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中国土壤54项指标的地球化学背景与基准研究 被引量：10

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作者 杨峥 彭敏 +8 位作者 赵传冬 杨柯 刘飞 李括 周亚龙 唐世琪 马宏宏 张青 成杭新 《地学前缘》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期380-402,共23页

1999—2021年,中国地质调查局组织实施的土地质量地球化学调查共获得670321件表层组合土壤样品(0~20 cm)和167746件深层组合土壤样品(150~180 cm),覆盖面积约266.5万km^(2),囊括我国人口集中区和大部分耕地。对相关土壤样品均按统一标... 1999—2021年,中国地质调查局组织实施的土地质量地球化学调查共获得670321件表层组合土壤样品(0~20 cm)和167746件深层组合土壤样品(150~180 cm),覆盖面积约266.5万km^(2),囊括我国人口集中区和大部分耕地。对相关土壤样品均按统一标准分析了54项化学指标(Ag、As、Au、B、Ba、Be、Bi、Br、Cd、Ce、Cl、Co、Cr、Cu、F、Ga、Ge、Hg、I、La、Li、Mn、Mo、N、Nb、Ni、P、Pb、Rb、S、Sb、Sc、Se、Sn、Sr、Th、Ti、Tl、U、V、W、Y、Zn、Zr、SiO_(2)、Al_(2)O_(3)、TFe_(2)O_(3)、MgO、CaO、Na_(2)O、K_(2)O、pH、全碳和有机碳)。本文利用这些数据讨论了中国土壤54项指标的地球化学背景值、基准值及其上下限的划定方法和基本特征,并对我国耕地土壤背景与现行环境、养分等相关标准中各种阈值进行了对比。结果显示:在全国尺度上,各项指标表层与深层Spearman相关系数均高于0.50,表明表层土壤中大部分指标都继承了深层土壤的含量与分布特征。54项指标中仅C_(org)、TC、N、S、Se、Hg、Br、Cd和P等指标背景值相对基准值发生了较大变化。我国耕地土壤中,Cd的农用地污染风险筛选值在背景范围内,Hg、As、Pb和Cr的筛选值则高于背景上限值。由于许多指标的空间分布存在着巨大的差异,在全国范围内划定一个统一的背景值并不利于土壤资源的精细化管理和保护,因此有必要在全国尺度地球化学背景与基准的基础上建立区域尺度地球化学背景与基准,为政府部门合理制定相关土壤环境质量的标准和保护法规提供依据。 展开更多

关键词 土壤地球化学背景 土壤地球化学基准 中国土壤 中国耕地 土地质量地球化学调查

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中国淡水湖泊沉积物地球化学背景与环境质量基准建立的思考 被引量：17

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作者 李敏 成杭新 李括 《地学前缘》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期276-284,共9页

利用中国150余个淡水湖泊表层沉积物和深层沉积物的地球化学数据,采用中位数-绝对中位差的方法统计获得了中国主要淡水湖泊沉积物的As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn、TN、TP、TOC及pH的地球化学背景值,为我国湖泊沉积物环境质量基准的... 利用中国150余个淡水湖泊表层沉积物和深层沉积物的地球化学数据,采用中位数-绝对中位差的方法统计获得了中国主要淡水湖泊沉积物的As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn、TN、TP、TOC及pH的地球化学背景值,为我国湖泊沉积物环境质量基准的建立和湖泊生态环境质量监管提供了重要依据。统计结果表明,我国表层湖泊沉积物中的As、Cd、Hg等重金属元素以及TP、TOC等发生了显著富集,显示出强烈的人类活动对湖泊沉积物环境质量的改变。在探讨国外环境质量基准值对我国淡水湖泊沉积物环境质量评价适应性的基础上,提出直接采用国外相关标准还不能客观评价我国湖泊沉积物的污染程度和生态风险,应充分考虑我国湖泊沉积物的地球化学背景,建立适应我国情况的沉积物环境质量基准。 展开更多

关键词 地球化学背景 淡水湖泊 沉积物 环境质量基准

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表生地球化学动力学与中国西南土壤中化学元素分布模式的驱动机制 被引量：58

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作者 成杭新 彭敏 +16 位作者 赵传冬 韩伟 王惠艳 王乔林 杨帆 张富贵 王成文 刘飞 周亚龙 唐世琪 李括 杨柯 杨峥 成晓梦 陈子万 张华 莫春虎 《地学前缘》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期159-191,共33页

地球表层是由山水林田湖草等要素构成的互动和互馈的复杂系统,这些要素中化学元素的互动和互馈过程均可驱动化学元素分布模式的变化。本文以系统的1∶25万土地质量地球化学调查数据为基础,讨论了中国西南地区土壤中常量元素、亲生物元... 地球表层是由山水林田湖草等要素构成的互动和互馈的复杂系统,这些要素中化学元素的互动和互馈过程均可驱动化学元素分布模式的变化。本文以系统的1∶25万土地质量地球化学调查数据为基础,讨论了中国西南地区土壤中常量元素、亲生物元素、卤族元素、重金属元素分布模式的驱动机制和互动过程。结果发现成土母质决定了土地资源中化学元素的自然状况,表生地球化学动力学过程重塑了表层土壤中元素分布模式,生物地球化学过程驱动了土地质量的演化趋势,强烈的人类活动(如矿业活动)破坏了元素分布的自然演化规律。表生地球化学动力学理论的提出将引领山水林田湖草生命共同体知识体系构建和土地资源地球化学综合调查技术的革新。 展开更多

关键词 表生地球化学动力学 驱动机制 土壤中元素分布模式 中国西南

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土壤地球化学测量在甘肃北山白头山铷矿找矿中的应用 被引量：15

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作者 王乔林 孔牧 +2 位作者 韩伟 王成文 宋云涛 《地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期110-121,共12页

白头山铷矿床是甘肃北山地区新近发现的典型花岗伟晶岩脉型铷稀有金属矿床,以该矿床为研究对象,开展了土壤地球化学测量方法技术研究。初步确定花岗伟晶岩脉型铷稀有金属矿床的岩石和土壤中的通用指示元素组合为Rb、Be、Bi、Tl、Li、K ... 白头山铷矿床是甘肃北山地区新近发现的典型花岗伟晶岩脉型铷稀有金属矿床,以该矿床为研究对象,开展了土壤地球化学测量方法技术研究。初步确定花岗伟晶岩脉型铷稀有金属矿床的岩石和土壤中的通用指示元素组合为Rb、Be、Bi、Tl、Li、K 2O;北山地区勘查铷稀有金属矿床的土壤地球化学测量的最佳采样粒级为-4~20目,最佳采样层位为残积层。试点测量结果表明,研究确定的土壤地球化学测量方法可以完整地圈定已知的铷矿化范围,迅速缩小找矿靶区,为后续异常查证等工作布署提供准确的地球化学依据,为北山地区找寻铷稀有金属矿产提供了一种新的方法技术。同时试点测量在已知矿区外围发现了新的具有找铷矿前景的靶区,有望获得新的找矿进展,为同类地区寻找铷稀有金属矿产提供了示范。 展开更多

关键词 铷稀有金属矿床 土壤地球化学测量 方法技术 白头山 北山地区 甘肃

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云南省西部地区土壤地球化学基准值特征及成因分析 被引量：7

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作者 王乔林 宋云涛 +4 位作者 吕许朋 彭敏 周亚龙 韩伟 王成文 《现代地质》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期412-424,共13页

基于云南省西部地区土地质量地球化学调查数据资料,采用具有稳健特性的中位数表征深层土壤52种元素的地球化学基准值,对比分析了不同成土母质和用地类型的元素分布特征和富集贫化规律,进一步采用因子分析从元素组合特征角度剖析了地球... 基于云南省西部地区土地质量地球化学调查数据资料,采用具有稳健特性的中位数表征深层土壤52种元素的地球化学基准值,对比分析了不同成土母质和用地类型的元素分布特征和富集贫化规律,进一步采用因子分析从元素组合特征角度剖析了地球化学基准值的成因机制。结果表明:研究区土壤中铁族元素、亲铜元素、矿化剂和卤族元素、稀有稀散稀土元素、放射性元素、钨钼族元素、造岩元素等多数元素基准值偏高;碱土金属等元素基准值明显偏低,其中CaO和Na_(2)O基准值仅为全国水平的13%和7%;成土母质是土壤元素基准值的主要控制因素,用地类型对基准值有一定的影响;区内土壤中铁族元素TFe_(2)O_(3)、V、Co、Cr高基准值主要受基性成土母岩的控制,W、Sn、Pb主要与中高温岩浆成矿作用有关,生命元素C、N、S、P、Se与土地利用类型及其表生地球化学作用有关;母岩母质类型及风化淋滤作用、矿化作用、生物富集作用、黏土物理化学吸附作用,共同影响着土壤基准值特征,其中母岩的风化作用有重要影响。研究成果为区域资源环境评价提供了基础地球化学信息。 展开更多

关键词 地球化学基准值 因子分析 深层土壤 元素 云南省西部

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宣威地区土壤重金属潜在污染风险评价及影响因素解析 被引量：1

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作者 韩伟 宋云涛 +6 位作者 郭志娟 曾道明 贺灵 成晓梦 孙彬彬 张富贵 张利 《中国环境科学》 北大核心 2025年第5期2643-2653,共11页

我国西南生态功能保护区内存在土壤重金属高含量区,为探究其潜在污染风险及影响因素,选择云南省宣威地区土壤为研究对象,结合地理、地质、人类活动等相关资料,对区内表层组合土壤样品1487份、深层组合土壤样品374份中的8种重金属元素含... 我国西南生态功能保护区内存在土壤重金属高含量区,为探究其潜在污染风险及影响因素,选择云南省宣威地区土壤为研究对象,结合地理、地质、人类活动等相关资料,对区内表层组合土壤样品1487份、深层组合土壤样品374份中的8种重金属元素含量特征进行了分析,分别利用地累积指数法和潜在生态危害指数法评价了表层组合土壤的潜在污染风险,采用主成分分析法和地理探测器对其影响因素进行了解析.结果显示,相对于中国土壤A层、C层背景值研究区表、深层土壤中重金属均显示富集;相对于云南省A层、C层土壤背景值大部分重金属亦显示富集;Cd、Hg、Pb存在较高的潜在污染风险,Cu、Cr、Ni、Zn、As则潜在污染风险较低;地质背景、黏土矿物、有机质、矿业活动、地形地貌是土壤中重金属元素的主要影响因素,多影响因素的协同作用可能会使重金属富集加剧,pH值、CaO、Light(灯光指数)、WIG对重金属富集的影响则较小. 展开更多

关键词 宣威地区 土壤重金属 潜在生态危害指数 地累积指数 主成分分析

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雄安新区富硒土地资源分布特征及开发利用评价 被引量：14

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作者 周亚龙 郭志娟 +3 位作者 王乔林 王成文 宋云涛 刘飞 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第8期3913-3921,共9页

采集雄安新区表层土壤样品(0~20cm)、大宗农作物(小麦籽实)及根系土样品,利用GIS空间分析、相关分析等方法对土壤硒含量分布、富集特征及影响因素进行分析,基于生态位适宜性评价理论模型开展富硒土地资源开发利用适宜性评价.结果表明:... 采集雄安新区表层土壤样品(0~20cm)、大宗农作物(小麦籽实)及根系土样品,利用GIS空间分析、相关分析等方法对土壤硒含量分布、富集特征及影响因素进行分析,基于生态位适宜性评价理论模型开展富硒土地资源开发利用适宜性评价.结果表明:新区表层富硒土地16993hm^(2),土壤中硒赋存形态以强有机结合态为主,其次为残渣态和腐殖酸结合态,三者占土壤硒总量的87%以上,生物可利用态硒含量所占比例相对较小(水溶态硒占比4.44%、离子交换态硒占比3.43%).小麦籽实样品富硒率28.45%,籽实中硒含量与根系土壤中硒含量具有显著相关性(r=0.77,P<0.01).土壤硒富集主要受第四纪沉积地貌环境的影响,此外灌溉水、化肥和大气干湿沉降(燃煤降尘)等外源输入也影响贫化富集.土壤硒含量与沉积地貌环境“标志性”土壤指标Al_(2)O_(3)、Fe_(2)O_(3)、MgO和K_(2)O含量,土壤有机碳(Corg.)、阳离子交换量(CEC)、黏粒和粉粒含量等具有显著正相关关系,与SiO_(2)、Na_(2)O含量和土壤砂粒含量等具有显著负相关关系(P<0.01).基于生态位评价理论模型,新区富硒土地资源开发利用适宜性评价结果表明:高适宜区(Ⅰ级)和中适宜区(Ⅱ级)主要位于新区西北容城县南张镇和小里镇、安新县寨里乡和老河头镇等地,土地面积为14397.35hm^(2),占新区规划总面积的8.13%. 展开更多

关键词 硒 土壤 根系土 农作物 适宜性评价 雄安新区

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西南重金属高背景区农田系统土壤重金属生态风险评价 被引量：40

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作者 唐瑞玲 王惠艳 +3 位作者 吕许朋 徐进力 徐仁廷 张富贵 《现代地质》 CAS CSCD 北大核心 2020年第5期917-927,共11页

西南地区是我国典型重金属高背景区,在重金属高背景区开展生态风险评价对保障粮食安全有重要意义。采集云南省重金属高背景区土壤表层(0~20 cm)样品242件,农作物及对应的根系土样品74件,分析土壤和农作物样品中8种重金属(Cd、Cr、As、Hg... 西南地区是我国典型重金属高背景区,在重金属高背景区开展生态风险评价对保障粮食安全有重要意义。采集云南省重金属高背景区土壤表层(0~20 cm)样品242件,农作物及对应的根系土样品74件,分析土壤和农作物样品中8种重金属(Cd、Cr、As、Hg、Pb、Cu、Zn、Ni)含量以及土壤中重金属赋存形态。研究发现,受地质背景因素影响,Cd、Cr、Cu、Hg、Ni和Zn含量平均值均超过云南省土壤背景值,Cd、Cu和Ni含量平均值均超过农用地土壤污染风险管控标准规定的筛选值,土壤pH值多呈酸性,有机质含量较低。土壤中As、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn主要以残渣态形式存在,生物有效性低,是由地质背景引起的;Cd残渣态占比较低,生物有效组分较高,Cd元素的地累积指数分布显示,Cd受人为污染和地质背景交互叠加的影响,是研究区污染风险最高的重金属元素。Hg来源较为复杂,全量较低,污染风险较小。研究区大宗粮食作物(马铃薯和玉米)重金属含量均不超标,生物富集系数(BCF)均小于0.03,粮食作物较安全,生态风险较低。黄烟中Cd含量远远超过目前初步制定的安全限量标准,BCF为3.13,说明烟草特别能富集Cd,存在一定的生态风险。表层土壤重金属潜在生态风险指数(RI)统计结果显示,土壤重金属RI贡献降序依次为Cd(73.71)>Hg(57.40)>Cu(25.25)>Ni(8.76)>As(7.39)>Cr(4.15)>Pb(4.04)>Zn(2.0),Cd和Hg是研究区最重要的风险元素,但均以中等生态危害为主,很强生态危害分布面积较小,研究区生态风险整体较低,风险可控。 展开更多

关键词 土壤重金属 农作物 农田系统 生态风险评价 高背景

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岩溶区土壤镉生物有效性影响因素研究 被引量：15

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作者 唐世琪 杨峥 +6 位作者 马宏宏 郭飞 杨柯 刘飞 彭敏 李括 刘秀金 《农业环境科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第6期1221-1229,共9页

为研究岩溶区土壤镉生物有效性的影响机制,以广西碳酸盐岩区土壤垂直剖面、水稻子实与根系土协同样品为基础,讨论了土壤pH、有机质含量、黏土矿物含量、碳酸盐含量对土壤镉生物有效性的影响。结果表明,pH、有机质、黏土矿物主要对镉的... 为研究岩溶区土壤镉生物有效性的影响机制,以广西碳酸盐岩区土壤垂直剖面、水稻子实与根系土协同样品为基础,讨论了土壤pH、有机质含量、黏土矿物含量、碳酸盐含量对土壤镉生物有效性的影响。结果表明,pH、有机质、黏土矿物主要对镉的吸附产生影响,其对镉生物有效性的影响程度由强到弱依次为pH、黏土矿物、有机质,碳酸盐的作用则主要体现为对土壤酸化的缓冲。总体而言,广西岩溶发育强烈,土壤中不断形成表生条件下稳定的新生黏土矿物,加之岩溶区土壤丰富的碳酸盐与有机质,都对该地区碳酸盐岩母质土壤中镉的固定较为有利,但防止土壤酸化是防控其土壤镉污染风险的首要措施。 展开更多

关键词 广西 碳酸盐岩母质土壤 镉 生物有效性 影响因素

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浙江中部典型黑色岩系分布区土壤-作物富硒特征与重金属风险评价 被引量：11

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作者 成晓梦 吴超 +2 位作者 孙彬彬 贺灵 曾道明 《现代地质》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期425-433,共9页

富硒土地是生产富硒农产品的宝贵资源,黑色岩系形成的土壤通常富含硒和重金属元素。为了指导这类富硒土地资源的安全开发利用,选择浙江中部典型黑色岩系分布区,通过调查土壤-作物中硒和重金属的浓度及生物有效性,评价农产品富硒率,识别... 富硒土地是生产富硒农产品的宝贵资源,黑色岩系形成的土壤通常富含硒和重金属元素。为了指导这类富硒土地资源的安全开发利用,选择浙江中部典型黑色岩系分布区,通过调查土壤-作物中硒和重金属的浓度及生物有效性,评价农产品富硒率,识别作物重金属超标风险。结果显示:研究区富硒土壤占38%,足硒土壤占62%,水稻和莲子富硒率分别为85.71%和100%;受黑色岩系风化成土影响,研究区土壤镉含量介于污染筛选值和风险管控值之间的样品比例为26%,且Cd活动态和潜在活动态所占比例分别为57%和40%,水稻籽实中Cd超标率为31%,莲子Cd含量均不超标。基于土壤重金属总量和形态的风险评价表明,富硒土壤开发利用的风险区主要位于西皮山岗和腰塘边一带,建议禁止种植农产品,其他黑色岩系发育的富硒丘陵地区,虽然土壤镉含量较高,但因土壤Cd的生物有效性和水稻中Cd的超标率较低,应加以保护和合理开发利用。 展开更多

关键词 黑色岩系 富硒土壤 重金属 风险评价 浙江中部

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基于PCA的土壤Cd含量高光谱反演模型对比研究 被引量：21

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作者 郭飞 许镇 +3 位作者 马宏宏 刘秀金 杨峥 唐世琪 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期1625-1630,共6页

土壤重金属污染对人类健康造成了极大的威胁,如何快速摸清土壤污染情况尤为重要。高光谱遥感具备光谱分辨率高,快速无损等优势,使其在土壤组分反演方面具有巨大的潜力。针对高光谱信息冗余及光谱变换对土壤镉(Cd)含量估算的影响进行分析... 土壤重金属污染对人类健康造成了极大的威胁,如何快速摸清土壤污染情况尤为重要。高光谱遥感具备光谱分辨率高,快速无损等优势,使其在土壤组分反演方面具有巨大的潜力。针对高光谱信息冗余及光谱变换对土壤镉(Cd)含量估算的影响进行分析,并利用变换前后的高光谱数据对比研究了不同高光谱模型对土壤Cd含量反演的性能。首先利用等离子体质谱法和FieldSpec4地物光谱仪收集了56组土壤样品的Cd含量和对应的高光谱曲线(350~2500 nm);为了弱化光谱测定中光亮变化和土壤表面凹凸对实验结果的影响,研究对高光谱数据进行倒数对数预处理;考虑到高光谱数据中存在大量的信息冗余,研究采用了主成分分析(PCA)对高光谱数据进行降维处理并最终保留了前12个主成分量作为特征变量。针对高光谱反演模型,研究选择了偏最小二乘(PLSR)、支持向量机(SVM)、人工神经网络(ANN)和随机森林(RF)四种回归模型建立PCA主成分与Cd含量之间的关系;最后,研究选取了决定系数(R^(2))、均方根误差(RMS E)和RPD三种精度评估指标评估回归模型的拟合精度,结果表明针对光谱采用PCA波段降维的方法处理后,选取的12个主成分对变化前后的光谱累计贡献率均达到99.99%,作为模型的输入变量,四种模型均具有一定的预测能力。无论光谱变换与否,PCA-RF反演模型的预测能力均为最好(R^(2)分别为0.856和0.855,RPD均高达3.39)。利用PCA对高光谱数据降维处理可以有效降低高光谱数据冗余,有力的保证模型的预测能力。以PCA筛选出的主成分量可以作为模型极好的输入变量,以RF为基础的高光谱反演模型在反演土壤Cd含量时具有最佳效果,可为该区域及类似地区的土壤重金属污染物反演提供新的方法支撑。 展开更多

关键词 CD含量 高光谱 主成分分析 反演模型对比

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科学构建土壤重金属高背景区生态风险评价方法的探讨 被引量：6

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作者 张富贵 成晓梦 +2 位作者 马宏宏 孙彬彬 彭敏 《浙江大学学报（农业与生命科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期57-67,共11页

为了科学地识别和评价重金属含量高背景区中土壤重金属污染情况和生态风险,在贵州省赫章县河镇乡采集玉米及其对应的根系土样品309组,并采集20件玉米根茎叶不同部位样品,测定其砷(As)、镉(Cd)、铬(Cr)、铜(Cu)、汞(Hg)、镍(Ni)、铅(Pb)... 为了科学地识别和评价重金属含量高背景区中土壤重金属污染情况和生态风险,在贵州省赫章县河镇乡采集玉米及其对应的根系土样品309组,并采集20件玉米根茎叶不同部位样品,测定其砷(As)、镉(Cd)、铬(Cr)、铜(Cu)、汞(Hg)、镍(Ni)、铅(Pb)和锌(Zn)8种重金属含量,根系土样品还分析了各重金属的形态(Cr未测)。研究发现:土壤重金属含量较高,表层土壤中8种重金属含量平均值远超过全国表层土壤背景值,Cd元素含量超出全国表层土壤背景值近7倍,土壤以酸性土为主,从重金属全量来看,研究区生态风险很高;土壤重金属As、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn多以强有机结合态和残渣态形式存在,生物有效性较低,Cd的有效态组分较高。基于土壤重金属形态的生态风险统计结果显示,研究区生态风险主要是由Cd引起的,需要加强这部分土地的监管。在土壤-玉米系统中,生物富集系数和转运系数均较低,重金属难以在玉米中富集,玉米籽实中重金属含量不超标,农作物重金属等级评价为安全级。本结果为进一步研究重金属元素在岩-土-气-生介质间迁移转化规律,融合地质学、土壤学和生物学分析建立统一标准,科学评价生态环境风险和健康风险奠定了理论基础。 展开更多

关键词 土壤重金属 生态风险评价 形态 土壤污染 高背景区

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深度森林DF21模型在土壤镉含量高光谱反演中的性能评价 被引量：4

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作者 张梓浩 郭飞 +2 位作者 吴坤泽 杨馨玉 许镇 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期2638-2643,共6页

高光谱技术可提供近乎连续的地物光谱曲线,对土壤组分定量反演具有极大的潜力。针对受污染土壤,通过综合分析实验室测定的土壤镉(Cd)含量和同期获取的高光谱数据,提出了一种基于深度森林2021(Deep Forest 2021,DF21)算法的高光谱土壤Cd... 高光谱技术可提供近乎连续的地物光谱曲线,对土壤组分定量反演具有极大的潜力。针对受污染土壤,通过综合分析实验室测定的土壤镉(Cd)含量和同期获取的高光谱数据,提出了一种基于深度森林2021(Deep Forest 2021,DF21)算法的高光谱土壤Cd含量反演模型。采用原始光谱数据(OS)和其经主成分分析(PCA)降维处理后的数据作为模型输入参数,分别构建了基于原始光谱数据的DF21(OS-DF21)模型和基于PCA降维数据的DF21(PCA-DF21)模型。随后,基于相同训练样本,OS-DF21和PCA-DF21分别建立了土壤Cd含量和输入参量之间的关系,并据此对检验样本土壤Cd含量进行了定量反演和对比分析。选取决定系数(R^(2))、均方根误差(RMSE)和相对分析误差(RPD)对模型反演性能进行了评估。分析结果表明:OS-DF21模型反演精度最佳,其R^(2)、RMSE和RPD分别可达0.873、0.120和2.892。相比而言,PCA降维处理虽可降低光谱数据的冗余度,但PCA-DF21模型的预测能力有所下降。尽管如此,PCA-DF21模型仍表现出较好的土壤Cd含量反演能力,其R^(2)、RMSE和RPD分别为0.779,0.159和2.190。因此,DF21算法可作为研究区及类似环境区域的土壤重金属快速勘测的补充手段。 展开更多

关键词 土壤Cd含量 深度森林DF21 主成分分析(PCA) 高光谱技术 反演模型

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雄安新区土壤重金属污染特征及健康风险 被引量：78

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作者 郭志娟 周亚龙 +5 位作者 王乔林 王成文 宋云涛 刘飞 杨峥 孔牧 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期431-441,共11页

为了解雄安新区表层土壤重金属污染特征及潜在生态风险状况,系统采集和分析测试区内土壤样品600件,采用富集因子、地累积指数、综合污染指数、潜在生态危害指数和健康风险评估模型,对土壤重金属污染程度、潜在生态风险和健康风险进行评... 为了解雄安新区表层土壤重金属污染特征及潜在生态风险状况,系统采集和分析测试区内土壤样品600件,采用富集因子、地累积指数、综合污染指数、潜在生态危害指数和健康风险评估模型,对土壤重金属污染程度、潜在生态风险和健康风险进行评估.结果表明,各项重金属富集因子(EF)均值小于2,从高至低顺序为Hg>Cd>Cu>Pb>Ni>Zn>Cr>As,78.67%的土壤样品各项重金属富集因子处于无~弱污染水平.土壤样品中15.67%的Hg和4.33%的Cd富集因子处于中污染.土壤中As、Cr、Zn、Ni和Pb地累积指数呈无污染状态的样品占比84.5%以上;Hg和Cd污染相对严重,其地累积指数处于污染状态的样品数占比分别为51.83%和22.83%,以轻污染为主,无重~极重以上污染样品;Cu、Hg和Pb存在少量样品地累积指数呈中污染状态.95.17%的土壤样品综合污染指数(IPIN)处于安全无污染等级,总体环境相对安全,15件处于污染状态的样品主要污染元素为Cd.土壤以轻微和中等潜在生态风险等级为主,所占比例分别为69.67%和27.33%;仅2.67%的样品为强潜在生态风险等级,其主要位于研究区西南部,受周边企业生产活动影响.土壤重金属成人非致癌健康风险危害和致癌健康风险危害均在可接受范围内,As、Cr、Pb是研究区土壤重金属主要非致癌因子;仅研究区西南部1件土壤样品重金属对儿童具有一定的健康风险. 展开更多

关键词 土壤 重金属 潜在生态风险 健康风险 雄安新区

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滇西地区土壤重金属来源解析及空间分布 被引量：55

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作者 王乔林 宋云涛 +4 位作者 王成文 徐仁廷 彭敏 周亚龙 韩伟 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期3693-3703,共11页

以滇西重金属地质高背景区为研究区,系统采集了4193件表层土壤样品,分析测试了As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn 8种重金属元素的含量,综合运用相关分析、主成分分析和单因素方差分析等经典统计方法探讨了土壤重金属来源和土壤重金属含... 以滇西重金属地质高背景区为研究区,系统采集了4193件表层土壤样品,分析测试了As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn 8种重金属元素的含量,综合运用相关分析、主成分分析和单因素方差分析等经典统计方法探讨了土壤重金属来源和土壤重金属含量与成土母质、土地利用方式之间的关系,并利用地统计方法对重金属的空间分布特征进行了分析.结果表明:(1)研究区8种重金属含量平均值均超过全国土壤背景值,但是低于农用地污染风险筛选值;与云南省土壤背景值相比,As、Cd、Cu、Ni、Pb和Zn含量平均值与云南省背景值相当,Hg和Cr的平均含量分别是其背景值的2.35和1.60倍,土壤重金属存在不同程度累积现象.(2)Cr、Cu和Ni主要受成土母质的控制;Cd、Zn和Pb主要受人类活动影响,人为来源主要为铅锌矿开采选冶、交通运输和煤炭燃烧,Cd、Zn在一定程度上受成土母质的影响;As和Hg以人为来源为主,受汞矿采选、农业活动及煤炭燃烧的影响.(3)不同成土母质和土地利用方式的土壤中重金属含量差异显著.Cd、Cr、Cu、Hg和Ni在沉积岩母质区土壤中平均含量最高;草地中As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Zn平均含量最高.(4)Cu、Ni、Cr高值区与沉积岩母质区及区内分布的铜矿和铁矿空间耦合性良好;Pb、Cd和Zn的高值区与区内的铅锌矿分布范围基本一致;As和Hg高值区与区内汞矿等热液型金属矿的分布具有较高的空间一致性,在人类活动密集地区也呈高背景分布. 展开更多

关键词 重金属 来源 空间分布 土壤 滇西地区

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四川省泸州市页岩和碳酸盐岩区水稻根系土Se含量和生物有效性的控制因素 被引量：12

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作者 刘秀金 杨柯 +3 位作者 成杭新 唐世琪 郭飞 刘飞 《地质通报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第12期1919-1931,共13页

以四川省泸州市碳酸盐岩和页岩分布区为研究区,开展了Se在成土母岩-根系土-水稻籽实体系中含量特征及迁移规律研究,丰富Se元素迁移转化理论,支撑服务富硒土地开发利用。研究结果表明,研究区页岩、根系土和水稻籽实Se含量分别为0.03~1.97... 以四川省泸州市碳酸盐岩和页岩分布区为研究区,开展了Se在成土母岩-根系土-水稻籽实体系中含量特征及迁移规律研究,丰富Se元素迁移转化理论,支撑服务富硒土地开发利用。研究结果表明,研究区页岩、根系土和水稻籽实Se含量分别为0.03~1.97 mg/kg、0.27~2.38 mg/kg和0.02~0.16 mg/kg,土壤硒以有机结合态(73%)和残渣态(25%)为主,有效态硒仅占0.69%。碳酸盐岩、根系土和水稻籽实Se含量分别为0.02~0.12 mg/kg、0.21~1.33 mg/kg和0.02~0.12 mg/kg,明显低于页岩区,土壤中有机结合态和残渣态硒所占比例高达97%,有效硒比例(1.58%)高于页岩区土壤。成土母岩的矿物组成和化学成分、Se含量及赋存形式对土壤性质和Se含量具有一定的控制作用。有机质、粘土矿物和pH值是土壤Se含量和生物有效性的主要控制因素。有机质和粘土矿物对硒的强烈吸附作用是研究区土壤富硒但生物有效性低的主要原因;pH值降低导致土壤胶体对硒的吸附能力升高,使土壤Se含量升高,但硒生物有效性随pH值降低明显降低。综上所述,研究区土壤Se含量高但生物有效性低,因此水稻籽实Se含量并不高,富硒土地的开发利用不能仅以土壤全Se含量作为判别标准,应结合土壤性质及硒生物有效性综合考虑。 展开更多

关键词 土壤Se含量 生物有效性 页岩 碳酸盐岩 土壤性质

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四川省沐川县西部地区土壤硒含量特征及影响因素 被引量：15

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作者 成晓梦 孙彬彬 +3 位作者 贺灵 吴超 赵辰 曾道明 《岩矿测试》 CSCD 北大核心 2021年第6期808-819,共12页

硒是人体和动物必需的微量有益元素,摄入适量硒是提高人群生活质量的重要标志。食用富硒农产品是缺硒地区人体获取和补充硒元素的重要途径。调查土壤硒的含量特征、圈定富硒土壤资源分布区、查明土壤硒迁移富集的影响因素,是高效利用富... 硒是人体和动物必需的微量有益元素,摄入适量硒是提高人群生活质量的重要标志。食用富硒农产品是缺硒地区人体获取和补充硒元素的重要途径。调查土壤硒的含量特征、圈定富硒土壤资源分布区、查明土壤硒迁移富集的影响因素,是高效利用富硒土壤资源和科学开发富硒农产品的重要依据。本文选择四川省沐川县西部地区采集土壤样品,采用原子荧光光谱法、X射线荧光光谱法、电感耦合等离子体质谱/发射光谱法等方法测定土壤中Se、Al_(2)O_(3)、TFe_(2)O_(3)、OrgC、Cd等元素含量和pH值,利用统计学及相关分析等方法研究了土壤硒等元素含量和分布特征,并对土壤硒含量的主要影响因素进行探讨。结果表明:①研究区表层土壤硒含量范围为0.08~1.30mg/kg,平均含量为0.39±0.15mg/kg,满足富硒土壤条件的土壤面积为112km^(2),占研究区总面积的52%,其中无公害富硒土壤面积为35km^(2)。土壤Cd含量是造成富硒土壤和无公害富硒土壤面积具有较大差异性的主要因素。②地质背景与土壤硒含量密切相关,富硒土壤主要受含碳酸盐岩及夹碳质地层的砂岩、粉砂岩等地层控制,土壤硒来源稳定;③土壤硒含量随pH值、风化程度的降低而升高,随有机质、TFe_(2)O_(3)、S含量的升高而升高,其中有机质对土壤硒的影响显著大于TFe_(2)O_(3),表明该区域铁氧化物对硒的吸附能力低于有机质。综上所述,研究区富硒土壤资源丰富,建议当地充分利用相关资源开发富硒农产品,同时应注重有机肥的平衡施肥,并进一步加强土壤-作物系统中硒迁移富集影响因素的协同分析。 展开更多

关键词 土壤硒 影响因素 成土母质 沐川县 原子荧光光谱法 电感耦合等离子体质谱/发射光谱法

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