浙北环太湖平原不同尺度土壤重金属污染评价与管理信息系统构建

论文摘要

城市化进程的加快和工农业生产的迅猛发展,极大地促进了我国经济社会的快速发展;另一方面,大量工业“三废”、城市生活垃圾和污泥等污染物的排放与不恰当的处置,使重金属在土壤中不断积累、产生污染,含重金属农药和化肥的过量施用,也加重了土壤重金属的污染负荷,导致我国土壤环境的重金属污染日趋严重,因重金属污染造成的农产品安全问题和巨大的经济损失,引起了国内外的极大关注。浙北环太湖平原位于浙江北部、太湖南岸,素来享有“鱼米之乡”的美誉,是我国著名的农业生产基地。近年来,因重金属污染影响农产品的安全性而蒙受重大经济损失的事件时有发生。因此,开展浙北环太湖平原土壤重金属空间变异特征、污染状况、污染风险评价及防治对策措施研究,对该区域乃至浙江全省农业的可持续发展、确保农产品安全、提高人民的健康水平等都具有重要的意义。 基于上述原因,本研究主要以浙北环太湖平原耕地土壤为对象,在野外调查取样和室内分析的基础上,应用地统计学和GIS技术相结合的方法,选择1:250000浙北环太湖平原(大尺度)、1:50000长兴县(中尺度)、1:10000雉城镇(小尺度)三个尺度,研究了6种土壤重金属(As、Cd、Cr、Cu、Hg和Pb)的空间变异特征,对重金属污染现状及其风险进行了评价,分析了浙北环太湖平原耕地土壤重金属污染的可能原因,探讨了相应的控制对策与措施,同时对小尺度上的采样策略作了研究,并在上述研究的基础上研制和开发了基于WebGIS的土壤环境质量管理信息系统,以期为保护耕地资源、保障食品安全和人体健康、以及区域、县市、乡镇三种尺度上耕地土壤污染的管理政策及对策措施的制定提供科学依据。研究取得了以下主要结果和结论: (1)土壤重金属在三个尺度上都呈现较大的空间变异特征,存在明显的地域差异,且受人为因素影响明显。具体结果为:在大尺度的浙北环太湖平原,土壤Hg、Cd、As和Cu等4种元素的变异较大,变异系数在25.19%～58.81%之间,其中Hg和Cd的变异系数高达58.81%和33.34%,Pb和Cr的变异系数分别为17.33%和17.43%;中尺度的长兴县以重金属Hg、Cd和As等3种元素的变异最为突出,其变异系数分别为54.85%、36.32%和29.60%,Cu、Pb和Cr的空间变异相对较小,变异系数在21.24%～22.85%之间;小尺度雉城镇土壤重金属Hg、As和Cd等3种元素的变异系数较大,达到54.02%、31.21%和26.08%,其中Hg的变异系数高达54.02%,

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引论
• 1 土壤环境质量及其评价
• 1.1 土壤环境质量的定义
• 1.2 土壤环境质量评价
• 2 重金属污染与土壤环境质量
• 2.1 重金属污染及其对环境质量的影响
• 2.2 城市化进程与土壤重金属污染
• 2.3 工农业生产与土壤重金属污染
• 2.4 土壤重金属污染评价
• 3 土壤空间变异研究进展
• 3.1 土壤性质空间变异
• 3.2 尺度效应和套合结构模型
• 4 存在的主要问题
• 第二章 材料与方法
• 1 研究依据、目的及意义
• 2 研究内容
• 3 研究区概况
• 3.1 1: 250000浙北环太湖平原
• 3.2 1: 50000长兴县
• 3.3 1: 10000雉城镇
• 4 土壤采样测定和数据分析
• 4.1 样品采集与室内分析
• 4.2 数据分析
• 5 地统计学原理方法及其在本研究中的应用
• 5.1 地统计学的原理与方法
• 5.2 地统计方法在本研究中的应用
• 第三章 浙北环太湖平原土壤环境质量空间变异特征及风险评价研究
• 1 研究区域土壤重金属环境质量现状
• 1.1 样点目标重金属含量的描述性统计
• 1.2 区域土壤重金属总体环境质量现状分析
• 2 土壤重金属在各区（县、市）间的空间变异结构及分布格局
• 2.1 空间变异概况
• 2.2 空间变异结构及分布格局
• 3 研究区域土壤重金属的污染风险评价
• 4 污染成因分析
• 4.1 土壤Hg的污染成因
• 4.2 土壤Cd的污染成因
• 4.3 土壤Cu的污染成因
• 5 浙北环太湖平原耕地土壤分区管理模式
• 6 小结
• 第四章 浙北环太湖平原长兴县级尺度土壤环境质量空间变异特征及风险评价研究
• 1 长兴县土壤重金属环境质量现状
• 1.1 目标重金属含量的描述性统计
• 1.2 长兴县土壤重金属总体环境质量现状分析
• 2 长兴县土壤重金属在各乡镇间的空间变异结构及分布格局
• 2.1 空间变异概况
• 2.2 空间变异结构及分布格局
• 3 长兴县土壤重金属的污染风险评价
• 4 污染成因分析
• 5 对策措施
• 6 小结
• 第五章 长兴县雉城镇土壤环境质量现状评价及采样策略研究
• 1 雉城镇土壤重金属现状及其空间分布特征
• 2 雉城镇土壤重金属的污染风险评价与治理对策
• 2.1 污染风险评价
• 2.2 污染成因分析
• 2.3 治理对策
• 3 采样策略分析
• 4 小结
• 第六章 三种不同尺度上土壤环境质量的变异程度分析
• 1 土壤重金属在不同尺度上的变异分析
• 2 土壤重金属空间变异结构在不同尺度上的套合分析
• 2.1 土壤As在不同尺度上的套合分析
• 2.2 土壤Cd在不同尺度上的套合分析
• 2.3 土壤Cr在不同尺度上的套合分析
• 2.4 土壤Cu在不同尺度上的套合分析
• 2.5 土壤Hg在不同尺度上的套合分析
• 2.6 土壤Pb在不同尺度上的套合分析
• 3 土壤重金属空间格局在不同尺度上的套合分析
• 4 小结
• 第七章 基于WEBGIS的土壤环境质量管理信息系统的研制
• 1 系统总体构架
• 1.1 系统开发平台
• 1.2 系统目标
• 1.3 系统研究思路与技术路线
• 1.4 系统设计的特点
• 1.5 系统结构
• 1.6 系统功能
• 2 系统实现
• 2.1 系统功能实现
• 2.2 系统数据库的建立
• 2.3 系统分析预测模型的构建
• 2.4 评价咨询系统的网上在线评价
• 3 小结
• 第八章 研究结论、创新点、不足之处及展望
• 1 研究结论
• 1.1 三个不同尺度上的土壤环境质量空间变异特征
• 1.2 三个不同尺度上的土壤环境质量污染现状
• 1.3 三个尺度上的土壤环境质量风险评价、污染成因及其对策措施
• 1.4 1:10000小尺度雉城镇土壤重金属的采样策略研究
• 1.5 三种不同尺度上土壤环境质量的变异程度
• 1.6 基于WebGIS的土壤环境质量管理信息系统的研制
• 2 创新点
• 3 不足之处
• 4 展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间获得的成果及发表的文章