基于可见—近红外反射光谱的典型农田重金属污染风险分类研究     

李全坤  赵万伏  文宇博  郭超  刘连文  季峻峰 《高校地质学报》2022,28(6):799-813

对于人为因素或自然因素造成的农田土壤重金属元素污染,需要进行大面积的土壤环境质量调查和分类管控,然而传统的采样测试方法存在工作量大、代价高等问题。可见—近红外（Vis-NIR）反射光谱是一种快速低成本获取土壤理化信息的手段。为研究Vis-NIR反射光谱预测模型划分土壤重金属污染风险类别的能力,文章以典型人为污染地区（浙江温岭）和典型地质高背景地区（广西横县）的390份农田土壤为样本,测定8种重金属元素（As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn）的含量和pH值,并测定土壤Vis-NIR光谱。使用偏最小二乘（PLS）和支持向量机（SVM）算法建立回归模型,对土壤重金属含量和pH值进行预测,并基于预测值进行土壤重金属污染风险分类。结果显示,温岭土壤主要污染元素Cd和Cu的光谱模型回归预测偏差（RPD）分别为1.23和1.19,预测机制与有机质有关。横县土壤主要污染元素As和Cd的RPD分别为1.98和1.93,预测机制与铁氧化物和粘土矿物有关。地质高背景土壤重金属与铁氧化物的正相关性普遍较强,使得光谱模型对重金属含量预测准确度较高。温岭和横县土壤pH值的光谱模型RPD分别为1.76和1.68。土壤重金属污染风险光谱分类的总体 准确度分别为75.0%~100%（温岭）和80.0%~100％（横县）。将Vis-NIR光谱与遥感技术相结合,对农田土壤重金属污染风险进行快速分类总体是可行的。  相似文献   

黑龙江省讷河市土壤质量与绿色产地适宜性评价     

张哲寰  杨佳佳  宋运红  贺鹏飞 《地质与资源》2022,31(2):183-192

基于东北黑土地1∶250 000土地质量地球化学调查数据,按照《土地质量地球化学评价规范》和《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准（试行）》,对讷河市土壤养分、土壤环境质量、土壤综合质量及绿色产地适宜性进行评价. 结果显示讷河市土地肥沃,环境清洁,适合于发展绿色农业：1）土壤养分单指标N、P、K、有机质、CaO、MgO、Fe₂O₃、S、B、Zn、Mn、Cu、Mo、Co、Ge、V共16项中,除Cu、Zn为较缺乏和Ge、B缺乏外,其他指标均为丰富和较丰富;土壤养分综合等级以较丰富和中等为主,分布面积分别为3 666.74 km²和2 574.11 km²,占全区面积的56.94%和39.97%. 2）土壤环境质量以一等（无风险）为主,一等区面积6 435.78 km²,占全区面积的99.94%;二等（风险可控）区面积仅4 km²,占0.06%. 3）全区土壤质量综合等级以优质为主,优质土壤面积3 806.06 km²,占全区面积的59.11%;良好级土壤面积2 574.11 km²,占39.97%;中等级土壤面积59.61 km²,占0.92%;没有四等（差等）和五等（劣等）土壤. 4）符合一级绿色食品产地的土壤面积为6 461.5 km²,占全区面积的97.5%;符合二级绿色食品产地的土壤面积为38.1 km²,占全区面积的0.58%;不符合绿色食品产地的土壤面积为65.6 km²,占全区面积的0.99%.  相似文献   

山西大同桑干河流域富锶土壤地球化学特征及资源潜力评价     

刘军帅  郑吉林  蔡艳龙  魏小勇  郭晓宇  王大可  孙靖尧  杨志伟 《地质与资源》2022,31(5):675-683

对山西大同桑干河流域富锶土壤的研究表明, 其表层土壤锶元素含量为108.7×10^-6~413.9×10^-6, 平均值为261.7×10^-6, 是中国土壤A层的1.57倍. 深层土壤锶元素含量为106.2×10^-6~467.0×10^-6, 平均值279.2×10^-6, 是中国土壤C层的1.65倍. 区内表、深层土壤富锶是围岩在地下水的作用下, 锶在水中溶解, 随之迁移并在盆地富集的结果. 区内前寒武纪变质岩中锶的含量最高达1 259×10^-6, 是锶的主要物质来源. 表、深层土壤中锶与Ba、B、Cr、La、Nb、Na、As、Sb、Si等关系密切. 盐碱土是主要的储锶土壤类型. 耕地中锶含量高于其他土地利用类型. 通过富锶土壤资源潜力评价, 圈出富锶土壤面积1 104 km², 占调查区面积的69.87%, 其中适宜开发区面积442 km². 区内具有较好的富锶优质土地资源开发潜力.  相似文献   

东北黑土区黑土层厚度的时空变化     

刘凯  魏明辉  戴慧敏  刘国栋  贾树海  宋运红  梁帅 《地质与资源》2022,31(3):434

黑土层厚度是评价东北黑土区土壤质量的重要参数,但其厚度的空间分布及多年变化情况仍然不够明确.针对东北黑土区第二次土壤普查的61处典型土壤剖面进行了现状实地调查,并对黑土层厚度变化进行了对比分析.结果表明:近40年来,东北黑土区黑土层厚度平均减少了12cm,平均减薄速度为0.32cm/a.四省(区)黑土层减薄厚度具有显著差异,表现为吉林(23.65cm)>辽宁(11.83cm)>内蒙古(10.33cm)>黑龙江(6.83cm).吉林省黑土层减薄厚度和比例最大,生态风险最为严峻.吉林省黑土层厚度变化值与气温升高值呈显著的负相关关系,表明随着气候变暖,土壤有机质下降明显,黑土层的厚度也呈减薄趋势.研究表明,水蚀作用也是黑土层厚度减薄的重要影响因素.未来应加强黑土层厚度判定和黑土层厚度空间制图等方面研究,对指导黑土地保护利用具有重要意义.  相似文献   

江苏地质灾害危险性区域评估与应用     

李伟  李明  郝社锋 《江苏地质》2022,46(4):424-429

为探究长江漫滩相软土的抗剪强度特征,采用静三轴仪对南京长江漫滩相原状软土进行一系列试验,探讨不同固结条件下漫滩相软土抗剪强度的变化规律。结果表明：当固结度在60%～100%时,增大初始有效围压可在一定程度上提高抗剪强度;在相同围压下,抗剪强度随固结度的增加均规律性增大。以完全固结时的抗剪强度值τf,100%为参考,给出不同固结度下τf对应的折减系数,同时分别给出内摩擦角和黏聚力随固结度的变化关系,为长江漫滩区建设工程地基设计与施工提供参考依据。  相似文献   

干湿循环与初始静偏应力耦合作用下城市污泥固化土动力累积变形特性     

杨爱武  袁腾云  杨少朋  张卫 《工程地质学报》2022,30(1):117-126

城市污泥固化土用作路基填料,对于节约工程成本、保护环境等具有重要意义。本文以城市污泥固化土为研究对象,利用DDS动三轴仪,从干湿循环次数、初始静偏应力、动应力3个方面研究其对累积塑性应变及动强度特性的影响。试验结果表明:在干湿循环单独作用下,土体累积塑性应变随干湿循环次数的增加先增大后趋于稳定,但与初始静偏应力耦合作用下对土体累积塑性应变的影响不太显著。动应力对其影响较大,且存在临界值:当动应力小于临界值时,累积塑性应变呈现出先增大后逐渐稳定的趋势; 当动应力大于临界值时,累积塑性应变在达到某一振次后快速增大,土体迅速产生变形破坏。干湿循环与初始静偏应力都会降低土体的动强度,但干湿循环在达到10次后,动强度将趋于平稳,不再受其影响。通过回归分析,建立了考虑干湿循环次数、初始静偏应力及动应力等因素影响的城市污泥固化土稳定型累积塑性应变模型,并验证了其可行性。  相似文献   

利用土壤地球化学数据和BP神经网络预测松嫩平原油气资源     

刘凯  朱建新  戴慧敏  刘国栋  许江  宋运红  杜守营 《地质与资源》2022,31(6):784

基于东北地区多目标区域地球化学调查获得的海量土壤地球化学数据,利用BP神经网络模型,在土壤地球化学性质与油气田空间位置之间建立模型,构造最优的油气资源预测模型. 以土壤54项地球化学指标以及XY坐标值共同作为模型输入层,以样本是否在油气田内(1代表油气田内,0代表油气田外)作为模型输出层,基于随机抽取的油气田内和油气田外各500个土壤样本数据进行模型训练. 结果显示,多次训练后识别准确率保持在90%左右,说明该模型分类效果较好,可用于油气资源预测. 利用该模型获得了松嫩平原11 291个土壤样本的含油气概率,并绘制了油气资源预测图. 研究表明,神经网络对于解决复杂的非线性地质问题可以发挥重要作用.  相似文献   

内蒙古西辽河平原植被指数时空变化及其影响因素研究          下载免费PDF全文

高萌萌  刘琼  王轶  李小磊  石鹏 《水文地质工程地质》2022,49(1):175-182

西辽河平原位于我国北方农牧交错带,属半干旱气候,发育科尔沁沙地,生态环境极其脆弱,开展植被指数时空变化及其影响因素研究,对于预测土地退化风险意义重大,可为该流域生态环境保护治理及水资源合理开发利用提供技术支撑。利用2000—2019年MODIS NDVI数据,采用一元线性回归趋势法和Mann-Kendall检验分析了近20年来该地区的植被生长变化趋势及突变情况。从影响植被生长的水热条件出发,分析了NDVI值与气象因素（降水、气温）、土壤湿度、地下水埋深等因子的相关关系;结合人类活动,分析了土地利用类型变化对NDVI值的影响。结果表明:（1）2000—2019年生长季NDVI值整体呈上升趋势,不存在显著突变点,最高值0.56,最低值0.41。（2）NDVI值在空间上呈现“东高西低”的分布特征,不同用地类型的NDVI值由大到小依次为耕地>林地>沼泽地>滩地>草地>盐碱地>沙地。（3）92.5%的区域植被呈增长趋势,7.5%的区域植被呈减少趋势。（4）NDVI值与降水、气温、土壤湿度呈正相关关系,相关系数分别为0.86,0.78,0.81,降水对植被影响最大。（5）最适宜天然植被生长的地下水埋深约为3 m,当地下水埋深大于10 m时,NDVI值会随着埋深的增加剧烈减小。（6）人类活动如土地开垦、植树造林是近20年来NDVI值呈增加趋势的主要原因之一,在一定程度上改善了当地生态环境。  相似文献   

山东省沂南县东部土壤重金属生态健康风险评价          下载免费PDF全文

刘同  刘传朋  邓俊  康鹏宇  王凯凯  赵玉岩 《中国地质》2022,49(5):1497-1508

【研究目的】 山东是中国矿业与农业发达省份、沂南县东部堪称其代表。掌握当地土壤重金属污染及对生态健康风险的影响对生态环境保护有重要意义。【研究方法】 系统调查分析表层土壤样品4779件,获取Hg、Cd、Cr、Ni、As、Cu、Pb、Zn等元素分布最新数据,并用地累积指数法、潜在生态危害指数法和健康风险评估模型等评价研究了生态健康风险及相关问题。【研究结果】 （1）上述重金属均量与临沂市土壤背景值大致相当,仅Hg略偏高且变异系数最大,指示当地土壤Hg受人类活动影响明显。与国家农用地土壤污染风险筛选值相比,Cu、Cr、Ni是相对主要超标元素,As、Cd、Cu、Pb超标倍数大,它们均可能会产生生态健康危害;（2）据地累积指数平均值,该区土壤总体无污染,据单样值,Hg、Cu污染最突出,其他6元素污染较轻;（3）生态风险方面,Hg、Cd是主要生态风险元素,As、Cu次之。高生态风险区为铜井镇南东部、界湖镇西北金场附近以及县城西部主城区3个片区;（4）人体健康风险方面,重金属对成人不具有非致癌风险和致癌风险,极个别地区对儿童具有非致癌风险和致癌风险,Cr、As是主要非致癌风险元素,As致癌风险最大。【结论】 沂南县东部土壤质量总体较好,铜井镇南东部、界湖镇西北金场附近以及县城西部主城区3个片区为高生态风险区,Hg、Cr、As为主要生态健康风险元素。  相似文献   

冻融作用下污泥固化轻质土动力特性及结构演化          下载免费PDF全文

杨爱武  王斌彬  钟晓凯 《水文地质工程地质》2022,49(1):57-65

冻融作用会影响污泥固化轻质土动力特性和结构特性。为研究不同冻融循环次数和冻结温度下的污泥固化轻质土动力特性及结构演化,对冻融循环作用后的污泥固化轻质土进行动三轴试验和固结试验。试验结果表明:在冻融循环作用下,污泥固化轻质土动应力-应变曲线呈弱应变硬化型。污泥固化轻质土动强度和变形随着冻融次数（n）的增加和冻结温度（T）的降低而减小。经历前4次冻融作用后,对固化土变形和动强度影响较大,经历8次冻融循环后基本趋于稳定。冻融循环对土体动力特性的影响本质上是对土体结构性的影响。固化土冻融结构势（m_dσn）的变化规律与动强度类似,随冻融次数的增加和冻结温度的降低而下降。冻融循环次数是影响污泥固化轻质土动力特性和结构性的主要因素,冻结温度为次要因素。  相似文献