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摘要:以北京平原区农业用地作为研究对象,基于变异函数理论、经典统计分析、地统计分析、经验贝叶斯克里格插值法等方法对不同土壤深度(0 ~25、25~ 50 cm)镉的空间分布特征及健康风险进行系统分析与评价.结果 表明,0 ~ 25、25 ~ 50 cm变异函数块基比值均小于75%,属中等空间变异,随机因素带来的空间变异性随土壤深度增加呈减少趋势,变异函数拟合较好;从整体看,土壤镉含量由中部至东南部呈现逐渐增加的趋势,平均含量以通州和平谷为最高;在空间分布上,不同土壤深度(0 ~25、25~50 cm)镉含量水平分布格局基本一致;根据单因子污染指数数据发现,整个研究区土壤镉含量存在轻度-中度污染,不同土壤深度污染指数点位超标率分别为35.11% (0~25 cm)、12.76% (25~50 cm),0~25 cm土壤轻度-中度污染的覆盖面积约为3 152.49 km2;方差分析表明,不同种植模式(果园、耕地、菜地)对0~ 25 cm土壤镉有显著性影响(P<0.05),耕地模式下镉含量累积较小;不同母质类型对25~50 cm土壤存在极显著性影响(P<0.01),不同土壤深度以洪积物母质中的镉质量分数为最高;经口摄入是人群暴露重金属镉的主要途径,不同功能区重金属镉对人体的非致癌暴露风险值HQ和致癌暴露风险值CR均在安全阈值内,不会对人体产生明显的健康危害....
摘要:矿产资源对工业和国民经济的发展有重要的作用,但是随着矿业开采规模的扩大,资源枯竭、经营不善而形成的矿业废弃地越来越多.由于长时间受到采矿的影响,矿业废弃地土壤中存在大量的重金属元素,高浓度重金属可能会对环境和人体产生影响.土地复垦是整治污染、退化土壤再利用的重要方法,对重构后的土壤进行重金属含量检测是衡量土地复垦成效的重要指标,需要长期进行跟踪监测.传统的化学检测方法效率低、成本高、无法实现重金属大范围检测.高光谱是一种新兴的、发展潜力巨大的技术,在环境保护,资源利用,区域可持续发展等方面有着广泛的应用.经过近几十年的快速发展,仪器精度逐渐提高,检测方法逐渐成熟,为实现土壤重金属高效、便捷检测提供了可能.正常土壤重金属含量一般相对较低,采用光谱测量重金属含量较为困难,但铁矿开采区矿业废弃地由于土壤中的铁元素较多,会使土壤中的重金属的存在和聚集形式发生变化,影响重金属对光谱的响应,从而使土壤光谱反射率与重金属含量之间关系更加明显.以湖北省大冶市复垦矿区研究区,采样化学检测方法获取土壤重金属(As ,Cr ,Zn)含量;借助于美国ASD公司生产的FieldSpec4地物光谱仪(350~2 500 nm)获取土壤反射率,应用一阶微分、倒数对数、连续统去除法分别对反射率曲线进行预处理,提取出光谱特征波段,分析三种重金属元素与光谱特征间的相关性并建立逐步回归模型.研究表明,光谱数据预处理可使光谱特征波段更加明显,其中一阶微分和连续统去除法的效果最为明显.3种重金属元素的特征波段为495 ,545 ,675 ,995 ,1 425 ,1 505 ,1 935 ,2 165 , 2 205 ,2 275和2 355 nm .将土壤重金属含量与光谱特征波段之间做相关性分析,三种重金属都表现出了与光谱曲线的相关性,相关系数大部分都达到了0. 5以上,最大相关系数为0.663 ,由于重金属种类和预处理方式的不同会导致相关性系数存在明显的差异.利用与土壤重金属相关性最大的特征波段建立三种重金属反演模型,并以反演模型 r大小选择每种重金属的最优反演模型.由于重金属种类的不同,模型的选择也有差异,Cr和Zn一阶微分逐步回归为最佳反演模型,重金属As连续统去除法逐步回归为最佳反演模型.通过检验,三种重金属中Cr反演效果最好,RM SE为2. 67 ,其次是Zn和As .对比当前不同检测手段可知,基于土样和光谱数据预处理的土壤重金属含量地物光谱仪高光谱反演是比较理想的.可为矿业废弃地土壤重金属高光谱反演提供参考....
摘要:为探明铁矿废弃地复垦土壤重金属含量特征及其主要来源,以铁矿废弃地复垦土壤为研究对象,采用多元统计分析和地统计学方法,对复垦土壤重金属(As、Cd、Cr、Cu、Hg、Zn)的主要来源、各来源的贡献量及其贡献量的空间分布特征进行研究.结果表明:研究区6种重金属变异系数在31%~67%,均属中等程度变异.对比当地背景值,除Cr外,其他5种元素均呈现富集现象,且以As、Cu累积明显.由相关性分析、主成分分析及聚类分析结果推测复垦土壤重金属主要有3个来源,PC1(As、Hg、Cu)为矿业活动源,PC2(Cd、Zn)为交通和农业活动源,PC3(Cr)为成土母质自然源.由主成分分析/绝对主成分分数(PCA/APCS受体模型)和地统计分析可知,几种元素受3种源共同作用,其中源1对As、Hg、Cu的贡献率分别为67.10%、46.30%、89.82%,源2对Cd、Zn的贡献率为86.05%、62.26%,而源3对Cr的贡献率为90.56%.Cu、Cd、Cr元素空间分布规律和其最大源贡献量空间分布格局较为一致....
摘要:为探明旱作区耕地质量变化,了解旱作区耕作管理方式对农田质量的影响,以皖北旱作区农田土壤为研究对象,研究分析了0-40 cm不同深度土壤紧实度梯度变化,揭示耕作方式、土壤类型、土壤容重和土壤含水量对土壤紧实度变化的影响.结果表明:从总体上来看,在0-40 cm土层深度下,土壤紧实度随深度的增加呈先增加后稳定的规律,20 cm以后土壤紧实度逐渐稳定;全区平均耕层深度为14.14 cm,平均耕层紧实度为573.63 kPa.从耕作方式来看,旋耕在30 cm之前各层土壤紧实度均大于翻耕地区,旋耕平均耕层深度为12.5 cm,翻耕平均耕层深度为16.8cm,是旋耕的1.34倍.从土壤类型来看,不同土壤类型之间土壤紧实度的差异也很明显,潮土各土层平均紧实度均大于砂姜黑土,且随着深度的增加差距逐渐增大.从影响因素来看,土壤紧实度变化与土壤容重变化在水平和垂直方向上呈正相关;土壤紧实度变化与土壤含水量变化关系复杂,总体来看二者水平方向呈正相关,垂直方向呈现负相关.研究成果将为后续探究土壤结构变化过程及规律,旱作区耕层及犁底层变化迁移过程提供依据,对改善皖北旱作区农田质量状况提供数据理论支撑....
摘要:以北京市平原区农田土壤为研究对象,针对不同功能区、不同种植模式及不同母质类型等因素,基于经典统计学、经验贝叶斯克里格插值法,从点与区域两个方面对不同土壤深度(0~25、25~50 cm)重金属Cr含量的水平和垂直分布及影响因素作了系统分析.结果表明:从整体看,不同土壤深度重金属Cr含量存在一定差异,不同区域比较以海淀和丰台平均含量为最高;空间分布上,不同土壤深度(0~25、25~50 cm)Cr含量水平分布格局基本一致,其分布以城区为中心向外逐渐降低.从单因子评价看,处于警戒线以内的区域面积仅占研究区总体的19.16%(0~25 cm)和14.81%(25~50 cm),存在明显富集现象.不同功能区重金属Cr含量在不同土壤深度中排序均为都市生活区>农业保障区>水源保护区,且对不同土壤深度Cr含量存在显著性影响;种植模式及母质类型对不同土壤深度Cr含量无显著影响,且组间无显著性差异.该研究成果可为农田土壤重金属污染进一步治理和管护提供科学依据....
摘要:工矿废弃地复垦利用对改善生态环境、促进土地资源合理利用有重要意义.当前工矿废弃地复垦利用往往重工程恢复、轻生态环境治理,重实施过程、轻管护监测,重建的生态系统不稳定,土地可持续性差,复垦跟踪监测至关重要.本文在详细分析我国工矿废弃地复垦利用现状与问题的基础上,阐述了我国工矿废弃地复垦监测的内容、依据、原则、期限和频率;以科学跟踪监测为目标,根据复垦前后环境质量、数据是否齐全、是否集中连片等因素,提出了我国工矿废弃地复垦监测对象三级划分体系,包括2个监测一级类、4个监测二级类、8个监测三级类.基于该分类体系,结合监测时序变化,提出了工矿废弃地复垦动态监测方案确定的策略.以期为工矿废弃地复垦后管护与质量提升以及为制定工矿废弃地复垦跟踪监测技术标准提供科学依据....
摘要:以西南地区某硫磺矿废弃地复垦土壤为研究对象,连续采集了2015、2016年土壤表层样品126个、50个,利用经典统计分析、单因子指数(Pi)和内梅罗综合指数(Pn)来评价复垦土壤5种重金属的污染程度,并利用经验贝叶斯克里格法进行空间预测,旨在探索复垦土壤重金属含量时序演变规律及其影响因素.结果表明,相较于2015年,2016年各土壤重金属变异性均增大,Cd变异系数高达1.04.由Pi和Pn值可知,Cd、Ni是研究区主要污染因子,且2016年Pn为3.05,土壤污染趋势加重.从重金属全量角度来看pH与有机质的变化可能对表层土壤重金属的演变具有一定指示作用.根据研究结果,可知复垦土壤pH增加0~1个单位,有机质含量提高2%左右时,有利于改善土壤环境质量.建议后续治理中,在土壤酸化严重、有机质含量较少地区可适当采取一定措施进行改善....
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CSTPCD CSSCI 北大核心
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摘要:为揭示区域土壤肥力空间变异与影响因素及其随尺度变化的特征,本文以北京市平谷区为研究区,选择全区(L)、西部三镇(M)及三镇加密采样(S)三种尺度,以加权和法计算得到的土壤综合肥力指数(IFI)作为土壤肥力的表征,并结合变异函数与地理加权回归(GWR)等方法,分析IFI空间变异特征、各评价指标对土壤肥力贡献程度及其尺度效应,探究不同尺度土壤肥力影响因素作用差异.结果 表明:不同尺度下土壤各指标差异明显,而三种尺度下IFI均在0.61左右,不同尺度间IFI变异度变化与其他各指标均不相同;IFI空间变异性具有明显的尺度效应,IFI块基比随着尺度的减小而增加,随机因素引起的变异在总变异中所占比重逐渐增大,L尺度表现为强空间相关性,M尺度表现为中等空间相关性,S尺度表现为弱空间相关性;不同尺度下不同土壤养分含量对IFI的贡献程度不同,L到M尺度各养分系数有所降低,M到S尺度各养分系数变化范围略有增加,单一指标对IFI的作用会受到其他指标的影响.土壤亚类、母质等因素对IFI的影响具有明显的尺度效应,随着尺度的降低各因素对IFI的影响作用总体上呈减弱的趋势.研究结果揭示了平谷区土壤肥力空间变异特征与影响因素及其随尺度的变化特征,为不同尺度下区域土壤肥力评价、空间格局分析等提供了技术支撑....
摘要:以北京市平原区农田土壤为研究对象,针对平原区农田土壤不同的功能分区、种植模式、母质类型等,基于经典统计分析和地统计分析方法,从样点和区域角度对土壤重金属Hg含量的水平和垂直分布特征及影响因素进行分析.结果表明:从整个研究区来看,0~25 cm土层Hg平均含量明显高于25~50 cm土层,随着土壤深度的增加,重金属Hg含量逐渐减少.其中海淀、丰台Hg均值含量显著高于其他地区,以城区周围为中心,Hg含量向外逐渐减小,且0~25 cm的Hg含量等值线明显比25~50 cm的等值线密集,两个土层在空间分布格局上较为一致.整个区域处于中等生态风险水平,而海淀、丰台存在较高的生态风险.不同功能分区下,无论是0~25 cm还是25~50 cm土壤,都市生活区Hg含量明显高于农业保障区和水源保护区.不同种植模式下,0~25 cm土壤Hg含量,菜地>园地>耕地,而25~50 cm土层,园地>菜地>耕地,且组间均没有显著差异(P<0.05).母质类型的不同是导致Hg含量有所差异的内在因素,以洪水冲积物所形成的土壤Hg的含量最高.研究成果将为平原区土壤重金属污染防治提供理论支撑....
[专利] 发明专利 CN201810265712.4
安徽理工大学 2018-08-07
摘要:本发明涉及一种半自动多功能磨土机,其包括研磨柱、过筛袋、筛片、研磨钵、支架台,支架台包括底座、两根可伸缩支架、一根可伸缩支柱、研磨电机、筛土电机,其特征在于,支架与研磨钵通过滑轨相连接,研磨钵可绕滑轨在垂直方向上做圆周转动,也可在水平方向上做60°的往复转动,研磨电机与研磨柱可通过螺旋接口连接,筛土电机可通过过筛支架与研磨钵底部的螺旋接口相连接,过筛袋可以与研磨钵侧面的出土过筛口通过螺旋接口相连接;本发明模拟人工磨土过程,实现了研磨过程的可控制,可以研磨出不同粒径大小的土壤,避免了现有研磨机会破坏土壤颗粒结构的弊端,同时本发明还可一次同时筛出不同粒径土壤,具有效率高,成本低,操作简单灵活等特点。
摘要:以安徽省淮南市平圩电厂粉煤灰堆场为例,选取土壤有机质、容重、土壤粘粒、含水量等指标作为评价因子,利用ArcGIS10.1软件和模糊数学方法对土壤肥力进行了评价,揭示不同覆土厚度下粉煤灰重构土壤肥力状况.结果表明:土壤肥力指标在不同覆土厚度整体表现出显著差异,覆土越厚,土壤肥力等级相对较高,且覆土厚度超过30cm后各土壤肥力指标变化缓慢,而覆土厚度达到40-50cm时,复垦土壤肥力指标基本不再变化,此时,复垦土壤肥力水平最高.相关研究成果为复垦土地管理和改良提供依据....
摘要:以安徽省淮南市平圩电厂粉煤灰堆场为例,选取土壤有机质、容重、土壤粘粒、含水量等指标作为评价因子,利用ArcGIS10.1软件和模糊数学方法对土壤肥力进行了综合评价,揭示不同覆土厚度下粉煤灰重构土壤肥力状况.结果表明:该区土壤肥力综合指数为0.50~0.65,肥力以中低产田为主,整体相对偏低.土壤肥力指标在不同覆土厚度整体表现出显著差异,覆土越厚,土壤肥力等级相对较高,且覆土厚度超过30cm后各土壤肥力指标变化缓慢,而覆土厚度达到40-50cm时,复垦土壤肥力综合指标基本不再变化,此时,复垦土壤肥力水平最高.相关研究成果为复垦土地管理和改良提供依据....
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