吉兰泰盐湖盆地土壤颗粒分形特征与空间变异分析

[目的]阐明盐湖盆地流域土壤颗粒分形特征和空间变异特征,揭示区域土壤环境演变和影响因子的响应规律,为旱区盐湖流域沙害治理提供数据和理论支持。[方法]以吉兰泰盐湖盆地流域为研究区,布设50个土壤采样点,采集表层、50 cm、100 cm土层150个土壤样本,基于土壤粒径分布和土壤基本理化指标pH值、总溶解性固体TDS、总氮TN、含水率θ的测试数据,采用多因素相关分析的方法,分析了土壤分形维数与各粒级含量和土壤基本理化因子的相关性;应用地统计学方法对土壤剖面分形维数空间变异特征及分布规律开展了研究。[结果]研究区0—100 cm土壤质地以砂土、壤砂土为主,不同土层深度土壤质地类型基本一致,土壤颗粒分形维数D值为1.672~2.785。土壤分形维数与黏粒和粉粒呈极显著正相关,与粗砂、中砂、细砂呈显著负相关,0.1 mm粒径是D值随土壤粒径变化的分界值。D值与含水率、总氮在3土层均呈现显著正相关,而与pH值和TDS相关性不显著。土壤分形维数具有强烈的空间自相关性,各层土壤D值均呈现出由南向北逐渐增大的条块状镶嵌分布特征,流域北部的巴音乌拉山和乌兰布和沙漠地区是D值的高值区,西南部边缘的图格力高勒沟台地和东南部边缘的贺兰山地区是全流域D值的最低区域,土壤表层在吉兰泰盐湖附近有带状分布的高值区。[结论]受气候和人类活动的影响,吉兰泰盐湖盆地土壤质地发生变化,表层土壤颗粒风蚀严重,较深层土壤具有粗粒化现象,未来应加强土壤侵蚀和退化状况观测研究。

西北盐湖流域地下水水化学特征及控制因素

以内蒙古吉兰泰盐湖盆地图格力高勒流域为研究对象,2021年丰、枯水期采集22组地下水样品并测定主要水化学特征指标,综合运用数理统计、Piper三线图、Gibbs图、离子比值和因子分析等方法对不同时期地下水化学特征和主要控制因素进行了分析和探讨,利用水质指数(WQI)法评价了地下水水质,并综合健康风险评价模型对地下水Cr^(6+)和F^(-)的潜在风险进行了评估.结果表明,研究区内地下水整体呈弱碱性,不同时期地下水中的优势阴、阳离子均为Cl^(-)和Na^(+),水化学类型均以Cl^(-)-Na^(+)型为主;研究区地下水水质整体较好,在丰水期和枯水期水质差异不显著;健康风险评价表现为成人和儿童在枯水期均有较高的致癌风险,儿童的健康风险明显高于成人,成人和儿童由Cr^(6+)经饮水途径暴露的致癌健康风险最大值均高于最大可接受风险水平(5×10^(-5));研究区地下水化学演化过程主要受蒸发浓缩作用、蒸发盐岩溶解和阳离子交换作用综合影响,主要控制因素分别是蒸发浓缩作用(贡献率为54.19%)、原生地质环境因子(贡献率为12.99%)和碳酸盐岩溶解作用(贡献率为11.66%).研究成果对盐湖流域地下水资源可持续开发利用和环境保护具有重要意义.

吉兰泰盐湖盆地土壤铬、汞、砷污染的负荷特征与健康风险评价

选取西北旱区吉兰泰盐湖盆地为研究对象,土壤按照表土层（0-10 cm）、心土层（10-50 cm）和底土层（50-100 cm）分层取样,系统采集了120个土壤样品,测定了重金属Cr、Hg和As以及主要化学成分的含量,以数理统计法、Tomlinson污染负荷指数法、US EPA健康风险评估模型,解析评价了盐湖盆地Cr、Hg和As的污染及污染负荷特征、潜在健康风险水平及空间分布特征。结果表明：（1）吉兰泰盐湖盆地土壤各层均含有Cr、Hg、As,以内蒙古地区背景值为基准,盐湖盆地土壤存在Cr、Hg、As的局部超标点或超标区域,Hg和As的超标率高达60%以上;Cr、Hg和As在不同土壤深度重金属含量差异性不显著;相对内蒙古整个地区来说,盐湖盆地土壤Cr、Hg、As含量较高;而对比《土壤环境质量标准》（GB 15618─1995）二级标准值,盐湖盆地的Cr、Hg、As含量均属于国家标准范围以内;（2）基于内蒙古地区背景值,吉兰泰盐湖盆地土壤污染负荷整体属于轻微污染,主要在西南图格力高勒沟谷和低山台地区域,为中度污染或强度污染;不同土壤深度污染负荷依次为：表土层〉心土层〉底土层;（3）盐湖盆地的土壤对于Cr、Hg、As不存在非致癌的健康风险,而对于Cr、As,在沿巴彦乌拉山—贺兰山存在人体可耐受的致癌风险;非致癌风险或致癌风险对于儿童或成人在土壤各层差异不明显,非致癌风险儿童在所有土壤层均大于成年,致癌风险成人均大于儿童;（4）研究成果对于西北旱区盐湖盆地土壤或地下水的安全合理开发利用具有一定实际参考意义。