青藏高原地表土壤重金属元素组成分布特征及其影响因素研究

由于青藏高原生态系统的脆弱性和对人类活动的敏感性,近年来高原环境中与人类活动相关的重金属污染研究受到越来越多的关注.本文通过2021~2022年间采集的青藏高原表土样品,结合同时期采集的周边高海拔冰川区雪冰样品,分析测定了As、Cr、Co、Ni、Cu、Mo、Cd、Pb和Sb共9种重金属元素的含量和组成特征.结果表明,青藏高原表土中重金属的含量(均值为256.5μg/g)远高于雪冰中重金属(均值为14.6μg/L)的含量.其中As的I geo平均值为1.32,总体处于中度污染水平,而土壤中其他重金属以无污染特征为主.表土中重金属的组成和空间分布与周边冰川区雪冰中表现出明显不同特征,而且不同区域表土重金属的空间分布、组成和富集系数(EFs)没有明显差别.结合相关性、主成分分析和APCS-MLR等方法,发现表土中重金属有3个主要来源,分别为居民生活和工业用煤有关的煤燃烧源(42.3%)、局地地表自生土壤来源(20.6%)和交通排放源(14.2%).高海拔雪冰和表土中重金属的组成、分布存在差异,可能是由于地表样品中重金属受到自然风化、和人类活动影响导致远距离输入源的贡献被掩盖,而雪冰中重金属则更多受到大气环流远距离输入污染源的影响.本研究较为全面的展示了目前青藏高原大范围区域表土中重金属组成状况,反映出部分元素的明显富集(例如As)和整体上重金属元素含量仍然表现为清洁的自然状况.

贵州地表土壤及沉积物中镉的地球化学与环境问题

镉(Cd)是对人体有害的微量元素。镉含量过高会给动植物带来危害,镉过量可导致人体多种疾病或中毒死亡。本文综述了镉的化学性质及其在自然界的分布规律、存在形式及生物地球化学效应,利用区域化探扫面成果资料,特别分析了贵州地表覆盖的土壤和水系沉积物等介质中镉的地球化学分布特征。研究表明,贵州的镉主要分布在碳酸盐岩及其风化的土壤和沉积物中,镉的高含量异常与中低温热液成矿作用中的锌和有机物含量密切相关。镉的化学结合形态有多种,但以可溶态和可交换态形式存在的镉才能具有生物地球化学效应。贵州应重视和防止镉及汞、砷、铅、铊等生命有害元素发生"化学定时炸弹"的可能性。

武汉市东湖周边近地表土壤磁化率特征及其环境意义

测量了武汉市东湖周边3个采样区60个土壤样品的磁化率及24个代表样品的重金属元素质量分数,对土壤磁化率和重金属元素质量分数进行了相关分析与聚类分析,探讨应用土壤磁化率参量及测量技术对大范围区域污染环境评价的指示意义。结果表明,土壤磁化率与重金属元素Ca、Cu、Pb、Sr、Zn质量分数显著相关,相关系数分别高达0.930,0.836,0.864,0.879和0.879;重金属元素Ba、Cr、Fe、Mg、Mn质量分数与磁化率中度—弱相关,相关系数分别为0.447,0.303,0.557,0.528,0.333。聚类分析结果表明,不同采样区地表土壤的污染源之间存在一定差异。这些结果为应用土壤磁化率(尤其是原位磁化率)测量技术在该区进行大尺度和高精度环境评价提供了基础。

川东某地地表土壤烃类蚀变特征及遥感机理研究

选择川东三个土壤剖面进行了矿物与有机化探分析， 通过两类指标的空间对比，确定其烃类蚀变的类型、强度和空间分布。利用典型土壤样品分析了烃类蚀变的光谱特征，定量探讨了两类蚀变的遥感机理，结果表明：（１） 与烃类蚀变相关的土壤矿物指标与有机指标在成因上紧密联系，在空间分布上趋于一致；（２） 油区土壤在各波段平均反射率明显低于非油气区土壤且具有高的ＴＭ５／ＴＭ７ ；（３） 含铁的粘土矿物尤其是蒙脱石含量的增加，会造成可见近红外光谱反射率的明显下降；（４） 土壤“褪红”蚀变将造成土壤反射率在０．４ ～０ ．６ μｍ 之间升高，而且油区土壤具有较高的ＴＭ１／ＴＭ３ 和ＴＭ２／ＴＭ３ ；（５） 利用该方法进行了地表烃类蚀变遥感信息的提取和基于ＧＩＳ 的遥感有机化探复合分析，所圈定出的地表烃类异常区与油气勘探结果在空间分布上十分吻合。

近地表土壤中可溶态阴离子的石油地质意义

沉积有机质在生成油气及运移的过程中,部分可溶微量元素会分离出来,溶解在伴生的水中。油田水及原油中的可溶微量元素部分溶解于水,并随水一起运移至近地表。通过一定技术手段分析近地表土壤中的可溶态阴离子的含量变化特征,就可以追踪下伏对应地层的含油气信息。通过对新场气田、昌德气田、平方王油田上方近地表土壤中的可溶态阴离子检测的实验研究表明:油田水中可溶态阴离子的主要以水载体进行运移,油田水向上运移的通道决定了可溶态阴离子在油气藏上方的异常形态及模式;可溶态阴离子对下伏地层的油气藏具有一定的指示意义。

古尔班通古特沙漠地表土壤凝结水形成影响因素分析

沙漠中水分条件是决定生态分异的关键因素,地表凝结水的产生对沙漠植物与结皮生物的水分补充有重要的作用。利用微渗计对古尔班通古特沙漠土壤表层凝结水形成特征及影响因素进行分析。研究表明沙漠土壤凝结水形成总量随着表层土壤生物演替从流沙、藻类、地衣和苔藓依次增加。分析影响凝结水形成的因素表明土壤中细粒物质以及地衣和苔藓生物相对土壤粗粒物质更有利于凝结水形成。在土壤结皮演替过程中土壤中的细粒颗粒含量增加的同时生物有机体含量也在增加,因而随着表层土壤生物演替凝结水形成量呈增加趋势。凝结水形成量与日均相对湿度、土壤湿度呈显著正相关,而与日均风速、日均温度、土壤温度呈负相关。研究说明在干旱的沙漠地带土壤凝结水是除降水以外补充表层土壤水分重要的水分来源。

近地表土壤水分条件对坡面土壤侵蚀过程的影响

采用人工模拟降雨实验,研究近地表土壤水分条件对安塞黄绵土和杨陵塿土土壤侵蚀过程的影响,尤其是土壤水分饱和条件下的土壤侵蚀过程。结果表明:土壤质地对入渗和径流过程有较大影响。对同一质地的供试土壤,随着前期近地表土壤含水量的增大,入渗量减少,而径流强度增大,坡面初始发生产流时间也越早。当前期近地表土壤含水量相近时,杨陵塿土的初始产流时间早于安塞黄绵土,坡面径流量和侵蚀产沙量也随前期近地表土壤水分含量的增加而增大。对于安塞黄绵土,当前期土壤含水量分别为饱和含水量的100%、75%和50%时,其径流量分别占饱和含水量的25%时的2.5、2.2和1.3倍,其侵蚀产沙量分别为50、25和1.3倍。而对于供试土壤为杨陵塿土,当前期土壤含水量分别为饱和土壤含水量的100%和50%时,其径流量分别是占饱和土壤含水量的25%时的1.1和1.0倍,其侵蚀产沙量分别为6.5和2.0倍。在降雨过程中,前期土壤含水量越大,片蚀发展为细沟侵蚀的时间越早,而且细沟侵蚀也越严重。

地表土壤湿度光学遥感反演方法研究进展

地表土壤湿度是全球气候变化研究中的一个不可或缺的参数,发挥着重要的作用。利用遥感技术监测土壤湿度在过去的40年中发展迅速,在电磁波谱的很多波段(如可见光、近红外、热红外、微波)都可以进行地表土壤湿度的反演和估算,涌现出大量的估算方法和技术,在地表土壤湿度监测领域产生了革命性的变化。相对于传统监测和微波遥感监测方法,光学遥感具有时效快、成本低、良好的时空分辨率、动态对比性强,方法简单、数据获取和处理容易等优点。因此,对近40年来利用光学遥感反演地表土壤湿度的发展历程和方法进行了系统地分类分析和总结,包括:地表土壤湿度反演原理和方法、发展过程、研究现状、优势和不足以及将来的研究改进方向等,以期为研究地表土壤湿度的学者和相关人员提供参考。

城市地表土壤重金属污染反演问题研究

在某城区采集地表土壤(1～10 cm)样品319个,其中138个样品来源于交通区,利用X射线荧光光谱仪测试其8种重金属元素Hg、Cd、Pb、Cr、As、Cu、Zn和Ni的含量.城区地表土壤重金属含量与背景区重金属含量均值之差作为重金属含量异常.借助等值线法、导数分析法、主成分分析法等对地表土壤的重金属含量异常进行反演计算,结果表明该城区污染源呈点状分布;工业区污染负荷指数是山区的3.1倍;交通区有62.95%的污染物质来源于工业污染和交通污染.

基于TVDI的沁水煤田地表土壤水分时空演变分析

温度植被干旱指数(Temperature Vegetation Dryness Index,TVDI)是表征地表干旱的有效指标,其时空格局分析是地表干旱与全球环境变化相互影响下的地表覆被变化的研究内容。以山西沁水煤田为研究区,结合2000—2010年MODND1M和MODLT1M数据,构建了NDVI-Ts特征空间并对干湿边拟合分析。结果表明:近11年来,沁水煤田年平均TDVI均大于0.4,且总体呈显著增加趋势,地表土壤湿度很低,部分区域处于中度和重度干旱之间。年度内,月平均TVDI处于0.5~0.7之间,且7月份TDVI存在明显波动。在空间上,研究区地表土壤湿度分布与地表植被分布基本一致。煤田南部和东部以干旱和极干旱为主,西北山区地带以正常或湿润为主,矿区密集区土壤湿度含量明显低于其他地区,矿井分布附近较其他区域地表干旱现象突出。

粤北某矿区地表土壤重金属污染的分布研究

为了查清粤北某大型铅锌矿区周边地表土壤重金属的污染情况,对该地的冶炼、采矿和选矿区周边三处地表土壤,13个样点和39个样品中的Pb、Zn、Cu、Cd 4种主要重金属的分布进行了系统的检测与分析.结果表明:冶炼厂周边主要是Pb、Cd两种重金属超标,分别为国家土壤环境质量二级标准的1.72和15.3倍;采矿区周边重金属污染较严重,Pb、Cu、Cd 3种重金属依次为国家土壤环境质量二级标准的3.90、1.17和17.17倍;而选矿区周边农田的土壤重金属含量均在国家土壤环境质量二级标准内.

辽西半干旱区小流域坡地景观格局对近地表土壤动物的影响

半干旱坡地利用过程中,受政策和经营管理的影响,形成不同特点的利用组合类型,进而产生形态各异的景观格局。坡地农田生态系统的干扰因素较为复杂,土地利用类型不能完全反映土壤动物局地生境差异,这使得区域景观格局对土壤动物多样性的影响研究变得尤为必要。为了探究辽西半干旱区典型小流域坡地景观格局的生态效益,以辽宁省建平县白山小流域为研究区,选择7类坡地景观类型组合,对不同景观类型进行景观格局分析,用陷阱法采集近地表土壤动物,运用Pearson相关性分析法研究近地表土壤动物群落特征指标与景观指数的相互关系。结果表明,近地表土壤动物隶属于57科18目,优势种群包括步甲科和蚁科,常见种群有山蛩科、蚰蜒科、蝗科等。近地表土壤动物生物多样性指数与坡地景观指数之间具有不同程度的相关性,如土壤动物均匀度指数(J)与AREA_MN显著正相关,与LPI、PAFRAC呈现负相关;丰富度指数(E)与AREA_MN显著负相关,与PD、LPI和PRD呈现正相关。土壤动物生物量、物种数与不同景观指数之间同样存在相关性,个体数与LPI显著正相关;物种数与AREA_MN显著负相关,与PD、LPI、PAFRAC和PRD显著正相关。总体而言,坡地景观指数对近地表土壤动物群落特征指标具有明显影响,研究结果对小流域内山水林田湖草综合治理具有指导意义。

塔里木盆地周边地区浅地表土壤含水信息提取方法研究

利用Landsat-7的ETM和Radarsat1号卫星SAR图像,通过主成分分析、ETM与SAR图像的融合处理和混合波段比值等多种方法,在塔里木盆地周边地区提取浅地表土壤中的含水信息,图像上高、中、低含水率区和第四系风积层覆盖下的含水地段分别显示出不同的色调特征。经实地验证,圈定了新的含水地段,取得了明显的信息提取效果。

被动微波遥感近地表土壤冻融状态数据产品对比及分析

近地表土壤冻融循环过程是陆面过程的"开关",对地表能量过程、水文过程、植被动态、温室气体交换和生态系统功能等都具有重要影响。除了依靠传统观测手段判别地表冻融,被动微波卫星遥感技术已被成熟运用于全球尺度地表冻融研究中。利用被动微波卫星遥感亮温监测地表冻融大致经历了理论基础和算法的研制、算法参数的验证和应用以及建立数据集三个主要过程,并基于不同的算法针对不同目的分别发布了不同地区、不同时间序列的近地表土壤冻融数据集。以中国气象局435个气象台站观测的0cm土壤温度为标准,对比分析了基于目前较为通用的双指标算法、单指标算法、决策树算法和判别式算法建立的近地表土壤冻融数据集的分类结果。结果表明:单指标算法数据集冻结指标的平均值与观测资料最接近,其偏差和均方根误差最小,而决策树算法由于全局采用单一的37GHz垂直极化亮温阈值,低估了地表冻结,导致偏差和均方根误差最大。近地表土壤冻融数据集和观测资料均表明随着全球变暖,近地表土壤呈冻结首日推迟、冻结终日提前和冻结天数减少的趋势。通过对不同冻融数据集的比较研究,为未来被动微波卫星遥感算法改进、近地表土壤冻融数据的合理使用提供了可靠的科学依据。

烟台东部高新技术海洋经济新区地表土壤重金属污染评价

近年来,随着烟台东部高新技术海洋经济新区的快速发展,城市地表土壤重金属污染状况愈渐严重,以烟台东部高新技术海洋经济新区范围作为研究区,在地表深度1 m以内的表土(0~20 cm)和心土(20~40 cm),取土壤样205件进行分析测试,采用单项污染指数法和内梅罗综合污染指数法,对研究区进行了地表土壤重金属污染评价,7种重金属元素单项污染程度依次为Pb>Cu>Cd>Hg>Cr>Ni>As;根据内梅罗综合污染指数法评价研究区土壤环境质量,认为整体较好,大部分属于清洁区和尚清洁区;区内地表土壤重金属污染主要分布于芝罘区、莱山区西北以及解甲庄镇西南工业集中地区,其中Pb,Cu,Cd,Hg 4种元素为造成研究区地表土壤重金属元素污染的主要污染元素,Ni,Cr为造成区内地表重金属污染的次要因素,As未发现污染,与重金属元素单项污染程度相呼应。

Liguidi金矿地表土壤金异常带长达17km

8月22日，True Gold Mining Inc．（TSXV：TGM）＆布已完成其位于西非布基纳法索的Liguidi项目钻探活动，发现近地表发育大面积金矿化，并且Liguidi黄金矿床主要土壤金异常带延伸17km。

铜同位素示踪覆盖区地表土壤的异常来源初探:以福建罗卜岭隐伏铜钼矿床为例

地表微细粒土壤地球化学测量是国内研究较多的深穿透地球化学方法之一,判断地表异常与深部隐伏矿体的关系是未来该方法广泛应用的理论基础。以已知的隐伏矿床——紫金山罗卜岭铜钼矿床为研究对象,利用铜同位素示踪覆盖区地表土壤的异常来源。结果显示:(1)矿石单矿物的δ^(65)Cu变化范围较小(-0.04‰~0.56‰),指示较高的成矿温度(250~300℃);钻孔由深至浅,矿石的δ^(65)Cu值具有明显升高的趋势,符合斑岩型成矿系统早期至晚期铜同位素的变化特征,流体分馏是造成不同阶段形成的矿石铜同位素存在差异的主要原因。(2)背景区地表土壤铜含量的平均值(59.4μg/g)显著低于异常区(131.0μg/g)。背景区土壤δ^(65)Cu变化范围为-1.94‰~-0.82‰,平均值为-1.38‰;异常区土壤δ^(65)Cu变化范围为-5.01‰~1.05‰,平均值为-1.40‰,背景区和异常区铜同位素组成相差不大。(3)本次利用铜同位素组成判别地表介质铜异常来源的效果不理想,可能因为矿石本身的铜同位素组成存在差异,地表土壤本身的铜同位素信息覆盖了来自深部与隐伏铜矿体有关的信息,或从深部原生环境迁移至地表氧化环境的过程中,因氧化还原反应发生了铜同位素的分馏。

黄土耕作农田地表土壤(0～2cm)容重的多元非线性预报模型

为给黄土高原区地表土壤容重参数的获取提供技术支撑,以山西省15个试验点的年度跟踪监测样本为依据,在用灰色关联理论对输入变量进行灰色排序,并对函数进行显著性检验和精度检验的基础上,采用多元非线性方法,建立了以地表(0~2 cm)土壤基本理化参数和累积接收水量为输入变量,以地表(0~2 cm)土壤容重为输出变量的多元土壤传递函数。研究表明:地表(0~2 cm)土壤容重与地表(0~2 cm)土壤基本理化参数和累积接收水量等输入变量间的关联度程度很好;以地表土壤黏粒含量、粉粒含量、累积接收水量、有机质含量、体积含水率和全盐量作为输入变量对地表土壤容重进行多元非线性预报是可行的。建模样本和检验样本相对误差的平均值分别为5.24%和5.88%,预测精度完全在可接受范围。

土壤湿度-地表气温耦合对长江中下游地区2022年8月复合型热浪事件的影响

2022年8月长江中下游地区的复合型热浪给社会经济、人类健康、农业生产和自然环境等方面均造成了严重影响.本文利用国家信息中心提供的1979—2022年6—8月逐日最高、最低气温和欧洲中期天气预报中心再分析数据集的土壤湿度等资料,定义了复合型热浪事件强度指数及其相应的土壤湿度-地表气温耦合指数,采用分段线性拟合等方法,探讨此次复合型热浪特征及土壤湿度-地表气温耦合的影响.结果表明:(1)2022年8月长江中下游地区的复合型热浪事件强度为1979年以来最强,伴随最强的土壤湿度-地表气温耦合.空间分布显示,强的热浪发生在四川东部、重庆西部、湖南等地,这些区域的土壤湿度严重偏干,蒸发受限,获得的净辐射主要用于地表向上的感热通量,使土壤湿度-地表气温出现强的正反馈过程,对热浪的维持起重要作用.(2)复合型热浪中土壤湿度-地表气温耦合影响日间和夜间热浪的物理强迫及过程不同:日间,地表净太阳短波向下辐射增强的强迫作用,促使发生强的土壤湿度-地表气温耦合,引起日间热浪.夜间,白天积累在土壤的热量,通过减小大气热量通量辐散,使夜间地表气温下降减慢,形成夜间热浪,这与以往研究单独夜间热浪的过程不同,后者认为夜间热浪主要与大气柱水汽增加引起的大气逆辐射增强有关.