大气降尘对土壤主要环境元素的累积影响及评价——以山东省高密市为例

为研究山东省高密市大气降尘主要环境元素的污染分布特征,探究其对表生环境中土壤的影响效应,对高密市大气降尘进行了系统采集、测试,取得了Cu、Pb、Zn、Ni、Cr、Cd、As、Hg、Se等9种环境元素测试数据,计算其年沉降通量、年增量,模拟了各元素达到限定值所需的最小年沉降通量,并对污染水平进行了评价。结果表明,大气降尘中各元素含量平均值均高于土壤背景值,表现为不同程度的富集。年沉降通量Cu与Pb呈显著正相关,Zn、Ni、Cr、Cd、As、Hg多呈现两两正相关,Se与其他元素相关性不显著,相关性越强则同源性越高。大气降尘是土壤主要环境元素的一个输入端元,其导致的表层土壤各元素年增速率为0.03%~0.52%,多年后Cd最接近土壤限定值。地累积指数评价显示,Ni、As、Cr为无污染至轻度污染,Se以重度污染为主,Cd、Zn为中度污染至重度污染,Hg、Cu、Pb以轻度污染至中度污染为主,污染程度排序为Se>Cd>Zn>Hg>Cu>Pb>Ni>As>Cr。

基于高密度采样的县域尺度土壤重金属污染特征及源解析——以山东省昌乐县为例

为研究区域大尺度土壤重金属污染特征及来源,以山东省昌乐县为研究区域,通过网格化采样和分析测试,获得了5818件表层土壤样品的Cu、Pb、Zn、Ni、Cr、V、Mn、As、Co、Cd、Hg等11种重金属元素含量。进行了潜在生态风险评价,采用差异性分析、主成分分析、绝对主成分-多元线性回归分析、地统计分析等方法,定性、定量解析了来源。结果表明,研究区属土壤重金属高背景区,但总体污染风险低。潜在生态风险污染程度以中度为主,Hg、Cd对综合潜在生态危害的贡献最高,贡献率分别为47.94%和28.28%。解析结果显示,Co、Ni、Cr、V、Mn、Cu主要来自基性岩体控制的成土母岩风化的自然源;Pb、Zn主要来自交通和矿致异常的综合源;As、Cd主要来自碳酸盐岩和砂页岩成土母岩影响的自然源;Hg主要来自人类活动影响的人为源;Pb、V、Cd有30%以上的贡献来自未知源。以上污染源和未知源的平均贡献率分别为45.18%、16.19%、13.78%、5.95%、18.90%。自然源是研究区土壤重金属的主要来源,综合源和人为源对Pb、Zn、Hg的贡献最大,可能造成叠加污染。通过本文的分析研究可进一步筛选污染风险较大区域,在小尺度范围内开展重金属来源识别,尤其是未知源识别,为土壤重金属污染防控提供依据。

莱州湾南部沿海地区环境地质现状及成因研究

基于莱州湾南部沿海地区地下水、表层土壤地球化学和地下水水位调查资料,综合分析了该地区主要环境地质问题的分布范围、形成原因和相互作用等,为问题的防护、治理和相关政策制定提供科学依据。海(咸)水入侵的程度由北向南逐渐减弱,寿光营里镇、侯镇,寒亭固堤、萧家营镇,昌邑卜庄镇、柳疃镇一线以北区域为重度入侵区,向南依次为中度入侵区和轻度入侵区;地下水超采漏斗主要有牛头镇-寿光、留吕、潍寒及昌邑四个漏斗,这4个漏斗已发展成近东西的区域性漏斗群带;土壤盐渍化程度整体上呈由北向南减弱的趋势,盐土和强度盐渍化土壤主要分布在东北部和西北部滨海地区,中度盐渍化土壤呈斑块状,主要分布于强度盐渍化土壤区外围。长期超量开采地下水是导致环境地质问题主要原因,全球气候变暖、海平面上升、降水减少、入海河流流域水库建设和海岸带地区经济建设等是重要影响因素。莱州湾南部沿海地区的防治工作应采取多种手段,开展综合治理,包括合理开发利用地下水资源;修建防潮堤、防潮闸;开展南部山区水土保持工作,减少降水流失;建立系统的监测网络,加强环境地质监测与预警等。

山东省青州市土壤养分元素有效量及其影响因素

为研究山东省青州市土壤养分元素有效量及其影响因素,通过系统采集分析390件表层土壤样品,获得了N、P、K、Cu、Zn、Mo、B 7种土壤养分元素全量和有效量以及pH和有机质数据,并对其进行了相关性和差异性分析。结果表明:研究区土壤Mo、B元素有效量低,总体表现为缺乏和较缺乏;N元素有效量背景值略高于临界值,分布不规律;P、K、Cu、Zn元素有效量变异系数均大于100%,呈现西低东高的空间分布趋势。相关性分析表明,N、P、K、Cu、Zn、B 6种元素全量与有效量呈显著正相关,测试的7种元素有效量与pH均呈显著负相关,N、K、Zn、B 4种元素有效量与有机质含量呈显著正相关。不同成土母质中,奥陶系和寒武系土壤pH、奥陶系土壤有机质含量显著高于全区,养分有效量在奥陶系土壤中总体较低。不同土壤类型中,粗骨土土壤pH和有机质含量显著高于全区,养分有效量在粗骨土中总体较低。研究区土壤养分元素有效量不仅与元素全量水平关系密切,同时受土壤pH和有机质含量的影响。

莱州湾南部地区1973—2016年海岸演化及防护对策

全球气候变暖、海平面上升加剧了海岸侵蚀,为海岸带地区的工程建设、经济发展和生态环境保护等造成了重大威胁。研究莱州湾南部海岸演化规律,可为潍坊市经济社会可持续发展、建设"海上山东"等提供理论支持。通过莱州湾南部地区陆地资源卫星影像,对1973—2016年海岸带自然景观进行分析,提取了莱州湾南部1973年、1980年、1990年、2000年、2010年、2016年的6期海岸线。研究结果表明,莱州湾南部40多年来海岸线演化与海岸带建设和经济发展密切相关,具有阶段性的特征。总的来说,莱州湾南部逐渐由天然海岸转变为人工海岸,海岸工程大规模修建地区海岸线向海推进,否则海岸线向陆退缩。莱州湾南部海岸线演化的主要控制因素有海平面上升、河流输沙减少和海岸工程建设。1990年前自然因素起主导作用,2000年后人类活动占主导地位。海平面上升给莱州湾南部海岸防护和侵蚀海岸的修复工作造成持续缓慢的压力。莱州湾南部海岸防护工作应以长期持续的现场观测为基础,遵循海岸线演化规律,开展综合手段防护治理,同时完善立法,提高管理水平。

潍坊市土壤大量营养元素有效量及其影响因素

为研究山东省潍坊市土壤大量营养元素有效量分布规律及其影响因素,通过网格化采样,并进行分析测试,获得了碱解氮、有效磷、速效钾等土壤大量营养元素有效量,及对应元素全量、pH和有机质等数据,进行了丰缺空间绘图、相关性和差异性分析。结果表明:碱解氮、有效磷、速效钾含量均具有较强的空间变异性,尤以有效磷变异系数最高。空间分布上,碱解氮以较缺乏区占比最高,有效磷和速效钾以丰富区占比最高。碱解氮、有效磷、速效钾分别在砂姜黑土、潮土、滨海盐土中含量最高,且均与其他土壤类型差异显著。碱解氮、有效磷、速效钾与土壤理化指标关系密切,3种元素有效量均与有机质呈显著正相关;碱解氮与全氮、有效磷与全磷均呈显著正相关;碱解氮、有效磷与土壤pH均呈显著负相关;速效钾与土壤pH呈显著正相关。本研究揭示了大量营养元素有效量在土壤中的本底差异及影响因素,可为土壤肥力的空间调控提供科学依据,助力提升农业生产力水平。

高密地区灌溉水及土壤氟地球化学特征

为研究高密地区灌溉水及土壤氟的分布规律及影响因素,通过系统采样测试,获得了灌溉水pH值、氟化物含量及土壤pH、有机质、氟含量等数据,绘制了地球化学等值线图,进行了统计、相关性和差异性分析,探讨了影响因素。结果表明,研究区灌溉水氟化物含量均值为1.89 mg/L,空间变异性强,高值区分布在北部低平冲积平原区,大于2 mg/L的样本数占比63.16%,与水质pH值呈显著正相关(P<0.01);土壤氟含量均值为455×10^(-6),空间分布较不均匀,氟高和过剩的区域分布在研究区北部,土壤氟与土壤pH、有机质、灌溉水氟化物均呈显著正相关(P<0.01);砂姜黑土分布范围内,灌溉水氟化物含量和土壤氟含量高。本研究揭示了高密地区灌溉水氟化物和土壤氟的本底特征及影响因素,可为精准防治地方性氟中毒提供地球化学依据。

大沽河水沙演化规律及驱动因素研究

基于1956—2016年长系列水沙资料,利用MK、滑动T检验、累积距平曲线、小波分析等方法分析了大沽河水沙变化规律,在此基础上,计算了气候变化和人类活动对径流量、输沙量变化影响的贡献率。结果表明:大沽河径流量、输沙量呈显著减少趋势,降水量呈不显著减少趋势;径流量在1976年、输沙量在1965年和1979年均发生了由多到少的突变;天然径流量存在8 a、12 a、21 a三个变化周期,其中21 a是第一主周期;输沙量周期变化存在5~8 a、9~17 a和18~30 a三类较明显的时间尺度,变化的第一主周期是12 a;人类活动是造成径流量、输沙量减少的主要原因,人类活动对径流量变化的贡献率为76.8%~97.4%,对输沙量变化的贡献率为76.2%~98.4%。

莱州湾南部地区主要地质灾害分布现状及成因

基于野外调查和历史资料,分析莱州湾南部地区地质灾害的分布及其影响因素,为监测和防护提供理论支撑。研究区地质灾害类型主要有滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷与地面沉降。崩塌、滑坡、泥石流主要分布于青州、临朐、安丘的低山丘陵区,总面积约为2186 km^(2)。地面塌陷主要分布于青州及昌邑东部铁矿开采区,临朐、昌乐采煤区,安丘铅锌矿开采区,高密、安丘的重晶石开采区等,总面积约为882 km^(2)。地面沉降分布于北部滨海区,总面积约为3106 km^(2)。莱州湾南部地区地质灾害的分布受地形地貌、构造活动和人类活动的影响,其中人类活动起着越来越重要的作用。在加强传统地质灾害监测方法的基础上,莱州湾地区应多采用最新的多学科、多技术手段,进行实时性监测,建立周期性监测和预警体系。积极开展地质灾害防护工作,合理规划矿产开采和工程建设活动。对于已经发生地质灾害的地区,制定科学的治理计划和实施方案,防止进一步的破坏。

莱州湾以南表层土壤重金属分布与生态风险

基于莱州湾以南地区1600个点位表层土壤样品调查数据,分析其8种重金属元素的分布特征、来源、生态风险及污染状况。研究结果表明:莱州湾以南表层土壤8种重金属平均质量浓度由大到小依次为Cr>Zn>Ni>Pb>Cu>As>Cd>Hg;重金属高值区主要分布于中西部、西部和西南部地区,东部、东南部和东北部地区相对较低,北部地区含量最低;土壤pH值展示出从南向北升高的趋势。单因子平均污染指数大小顺序为Ni>As>Cr>Zn>Cu>Cd>Pb>Hg;重金属元素的单因子平均污染指数均<0.7,污染水平属于清洁。单因子潜在生态危害指数依次为Hg>Cd>As>Pb>Cu>Ni>Cr>Zn。研究区大部分区域为低潜在生态风险程度区,中、重及严重潜在生态风险程度区则呈点状、零星分布。土壤重金属元素主要受地质背景控制;其次,人类活动,包括农业生产中化肥和农药的使用,化工、矿山等行业排放的污水以及汽车尾气、轮胎磨损等,也是重金属重要来源。必须加强对莱州湾南部重点地区重金属元素的监测和预警,制定出针对性的治理和修复措施,保证该地区不受重金属污染的威胁。

鲁中碳酸盐岩区土壤硒来源、有效性及影响因素

碳酸盐岩在山东省青州市西南部大面积发育,是土壤母质的重要物源,以该地区土壤作为中心环节,分析了岩石、大气、土壤中的硒及土壤性质,研究了土壤硒的来源、有效性及影响因素。结果表明,土壤全硒含量均值为0.28 mg/kg,以足硒土壤为主,土壤有效硒含量均值为15.03μg/kg,有效度均值为5.70%,有效硒含量与全硒含量呈显著正相关。岩石硒含量均值为0.0355 mg/kg,与对应的土壤硒含量呈显著正相关。土壤全硒、有效硒含量与土壤pH均呈显著负相关,与有机质含量均呈显著正相关;有效硒含量与土壤黏粒含量呈显著负相关。大气降尘的硒含量均值为1.77 mg/kg,年沉降通量为0.28 mg/m^(2),表层土壤硒的年增量为0.0009 mg/kg,年增长速率为0.33%。鲁中碳酸盐岩区土壤硒含量水平主要受控于母岩,同时大气降尘对土壤硒也有所贡献,土壤理化性质对硒及其有效性影响显著。

高密市耕地表层土壤营养元素有效态地球化学特征

通过对高密市耕地表层土壤进行调查,获得了N,P,K,Cu,Zn,Mo,B等7种营养元素全量和有效量,以及pH值和有机质数据,采用数据统计、相关性分析、对比分析等方法,研究有效态地球化学特征及其受控因素。结果表明,元素全量对有效态具有直观制约影响,元素全量与其有效量均呈正相关,与P,K,Cu,Zn有效度呈正相关,表现为协同作用的有N全量对P有效量,P全量对K,Cu,Zn有效量,Cu全量对P,Zn有效量,Zn全量对P,Cu有效量,P全量对K有效量;酸性土壤能够提高N,P,Cu,Zn,Mo元素的生物有效性,碱性土壤能够提高B元素的生物有效性;有机质能够影响土壤营养元素活化,对有效量有一定的促进作用,有机质增加可以不同程度提高K,Zn,B元素的有效度,但会降低N元素的有效度;不同土壤类型的土壤理化性质有所不同,如土壤pH值和有机质的差异,是影响土壤营养元素有效态的重要因素。

威海典型海滩沉积地貌及质量评价

选择威海双岛湾附近海滩、国际海水浴场海滩、金海滩、青叽岛以西海滩、青叽岛以东海滩、天鹅湖海滩、桑沟湾海滩、楮岛海滩、南海新区海滩和乳山银滩十处代表性岸滩进行了海滩地貌和底质调查,结合沙滩表层样品分析测试数据,对研究区海滩地貌、沉积物粒度分布特征及海滩质量进行了综合评价。结果表明:威海海滩沉积物主要包括砾砂、粗砂、中砂、细砂四种类型,其中中砂分布最广,约占所有点位的35.6%,细砂、粗砂、砾砂分别占34.4%,26.7%和3.3%。岸滩坡度一般较缓,宽度中等以上,岸滩质量整体较好,部分岸滩受沉积物粒度影响,质量稍差。