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湘西地区土壤重金属污染溯源分析及环境质量评价

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环境科学 2024年第3期45卷 1760-1768页

作者：肖凯琦徐宏根甘杰戴亮亮李毅李凯许青阳张俊邓世民李颖中国地质调查局长沙自然资源综合调查中心长沙410625 湖南省生态环境监测中心长沙410014 力合科技(湖南)股份有限公司长沙410205

为探究湘西地区土壤重金属污染状况及环境质量综合情况,选择凤凰县相关区域作为研究区,于2022年6~8月在研究区采集440件表层土壤样品,分析土壤中的As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn这8种重金属元素以及测定土壤pH值.采用PMF模型进行溯源... 详细信息

为探究湘西地区土壤重金属污染状况及环境质量综合情况,选择凤凰县相关区域作为研究区,于2022年6~8月在研究区采集440件表层土壤样品,分析土壤中的As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn这8种重金属元素以及测定土壤pH值.采用PMF模型进行溯源分析,并结合GIS技术开展土壤环境质量地球化学评价.结果表明,研究区土壤以弱酸性为主,重金属ω(Zn)、ω(Cr)、ω(Pb)、ω(Ni)、ω(Cu)、ω(As)、ω(Cd)和ω(Hg)平均值依次为:81.02、64.67、31.63、29.27、25.52、9.93、0.28和0.13 mg·kg^(-1),Cd和Hg元素相对全国土壤背景值较高,且呈高度变异,林地中的Hg和Cd元素含量高于其他土地利用.PMF模型结果表明,研究区土壤重金属污染来源贡献率依次为矿区开采源(37.4%)、大气沉降源(7.7%)、自然源(41.1%)和农业活动源(13.8%),并根据4类污染源空间分布提供了污染管控措施建议,通过土壤环境地球化学综合评价将研究区分为3类地块,分别为无风险地区(94.27 km^(2)),占比为76.38%;风险可控区(27.45 km^(2)),占比为22.24%;风险较高区(1.7 km^(2)),占比为1.38%.为该研究区土地污染的防治措施和防治范围划区等提供数据支撑.

关键词：湘西土壤重金属溯源分析环境质量评价

湖南省龙山县耕地土壤硒含量特征及其影响因素

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环境化学 2024年第2期43卷 464-474页

作者：肖凯琦徐宏根李毅郭威戴亮亮彭志刚巩浩许青阳中国地质调查局长沙自然资源综合调查中心长沙410625

硒是人体及动物必需的微量营养元素之一.在龙山县耕地区系统地采集了326件表层土壤样品进行分析测试,研究了区域内土壤硒含量空间分布特征、空间变异特性、垂向分布特点及其影响因素,分析了土壤有效态硒的影响因素.结果表明,研究区土壤... 详细信息

硒是人体及动物必需的微量营养元素之一.在龙山县耕地区系统地采集了326件表层土壤样品进行分析测试,研究了区域内土壤硒含量空间分布特征、空间变异特性、垂向分布特点及其影响因素,分析了土壤有效态硒的影响因素.结果表明,研究区土壤硒平均含量为0.33 mg·kg^(-1),土壤有机质平均含量为20.7 g·kg^(-1),土壤呈酸性.土壤硒含量呈中等空间变异,垂向分布呈表层富集的规律.研究区内硒含量主要受成土母质与土地利用的双重影响,有机质含量与硒含量呈显著正相关关系(P<0.01).土壤硒形态以腐殖酸结合态与强有机结合态为主,有效硒组分占比较低,土壤硒的生物有效性受硒全量和酸碱度影响较大,可以通过人为方式适当调整土壤酸碱度,提高硒生物有效性,有效提升土地利用价值.

关键词：表层土壤硒元素空间分布影响因素湖南龙山

基于镉污染风险的湖南省龙山县百合种植区安全区划

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地质论评 2023年第5期69卷 1869-1878页

作者：许青阳戴亮亮肖凯琦彭志刚巩浩中国地质调查局长沙自然资源综合调查中心长沙410625

湖南省龙山县作为我国重要的百合生产基地县之一,其土壤却存在一定程度的镉(Cd)污染风险。同时,百合作为一种食药同源的植物,其食用和药用的质量安全标准不一致。因此,在龙山县提出百合种植区安全区划具有重要意义。笔者等在龙山县耕地... 详细信息

湖南省龙山县作为我国重要的百合生产基地县之一,其土壤却存在一定程度的镉(Cd)污染风险。同时,百合作为一种食药同源的植物,其食用和药用的质量安全标准不一致。因此,在龙山县提出百合种植区安全区划具有重要意义。笔者等在龙山县耕地采集326件表层土壤样品和70件百合样品(配套根系土样),在分析土壤及百合中Cd的含量和土壤中氧化物、有机质、pH等指标的基础上,探讨Cd生物有效性的影响因素,并据此建立百合Cd生物富集系数预测模型,结合土地质量地球化学调查数据预测耕地的百合Cd含量,给出百合种植区安全区划及建议。结果表明,研究区土壤存在Cd污染风险,百合具有质量安全问题。研究区Cd的生物有效性受到土壤CaO、S、P、K_(2)O含量和土壤pH的共同影响。与多元线性回归模型相比,随机森林模型能够更好地预测百合Cd生物富集系数。百合种植区安全区划显示,研究区食用百合优先种植区、药用百合优先种植区、药用百合次级种植区、结构调整种植区面积占比分别为1.49%、92.71%、2.88%、2.92%,建议大力开发药用百合农产品。该研究成果将Cd污染风险耕地的安全利用与食药同源农产品的质量安全有效衔接,完善了受污染耕地安全利用的工作方法,为推动龙山县百合产业发展提供了科学依据。

关键词：镉土壤百合生物有效性预测模型安全区划

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湖南省龙山县土壤重金属特征与健康风险评价

中国地质 2023年

作者：许青阳戴亮亮彭志刚张俊肖凯琦巩浩吴欢欢中国地质大学(北京)地球科学与资源学院中国地质科学院地质研究所中国地质调查局长沙自然资源综合调查中心中国地质调查局西安矿产资源调查中心

【研究目的】在龙山县采集土壤样品775件，分析土壤重金属As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn的含量特征，评价土壤重金属造成的健康风险。【研究方法】利用地累积指数进行了土壤重金属污染评价，基于相关性分析和主成分分析讨论了土壤重... 详细信息

【研究目的】在龙山县采集土壤样品775件，分析土壤重金属As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn的含量特征，评价土壤重金属造成的健康风险。【研究方法】利用地累积指数进行了土壤重金属污染评价，基于相关性分析和主成分分析讨论了土壤重金属的来源，采用健康风险模型评估了土壤重金属对人体产生的健康风险。【研究结果】结果表明：龙山县土壤中Cd含量的平均值明显高于湖南省土壤背景值，表明龙山县土壤中Cd存在一定程度的富集。As和Cd的变异系数均大于0.5，Hg的变异系数大于1，可能受到人类活动的影响。龙山县土壤中存在不同程度的As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn污染，其中，Cd污染范围较广，局部地区Hg污染程度严重。龙山县土壤重金属来源可分为三类：Cr、Cu、Ni主要来源于成土母质；As、Cd、Pb、Zn主要来源于铅锌矿开采选冶，同时，Cd的来源与成土母质有一定的关系；Hg主要来源于化石燃料燃烧。龙山县土壤重金属对儿童造成的健康风险高于成人，需注意龙山县里耶镇、苗儿滩镇和洛塔乡土壤重金属产生的健康风险。此外，As、Cr是造成非致癌风险的主要重金属元素，Cr、Ni是造成致癌风险的主要重金属元素，经口摄入是产生健康风险主要暴露途径。【结论】龙山县土壤中重金属存在不同程度的污染，As、Cd、Ni是健康的主要贡献因子。

关键词：土壤重金属镉-铅-锌砷-汞污染评价来源健康风险评价地质调查工程龙山县湖南省

湖南省龙山县耕地土壤硒含量特征及其影响因素

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环境化学 2023年

作者：肖凯琦徐宏根李毅郭威戴亮亮彭志刚巩浩许青阳中国地质调查局长沙自然资源综合调查中心

硒是人体及动物必需的微量营养元素之一.在龙山县耕地区系统地采集了326件表层土壤样品进行分析测试，研究了区域内土壤硒含量空间分布特征、空间变异特性、垂向分布特点及其影响因素，分析了土壤有效态硒的影响因素.结果表明，研究区... 详细信息

硒是人体及动物必需的微量营养元素之一.在龙山县耕地区系统地采集了326件表层土壤样品进行分析测试，研究了区域内土壤硒含量空间分布特征、空间变异特性、垂向分布特点及其影响因素，分析了土壤有效态硒的影响因素.结果表明，研究区土壤硒平均含量为0.33 mg·kg-1，土壤有机质平均含量为20.7 g·kg-1，土壤呈酸性.土壤硒含量呈中等空间变异，垂向分布呈表层富集的规律.研究区内硒含量主要受成土母质与土地利用的双重影响，有机质含量与硒含量呈显著正相关关系(P<0.01).土壤硒形态以腐殖酸结合态与强有机结合态为主，有效硒组分占比较低，土壤硒的生物有效性受硒全量和酸碱度影响较大，可以通过人为方式适当调整土壤酸碱度，提高硒生物有效性，有效提升土地利用价值.

关键词：表层土壤硒元素空间分布影响因素湖南龙山

湘西南部地区土壤重金属污染溯源分析及环境质量评价

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环境科学 2023年

作者：肖凯琦徐宏根甘杰戴亮亮李毅李凯许青阳张俊邓世民李颖力合科技(湖南)股份有限公司湖南省生态环境监测中心中国地质调查局长沙自然资源综合调查中心

为探究湘西南部地区土壤重金属污染状况及环境质量综合情况，选择凤凰县相关区域作为研究区，于2022年6～8月在研究区采集440件表层土壤样品，分析土壤中的As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn这8种重金属元素以及测定土壤pH值。采用PMF模... 详细信息

为探究湘西南部地区土壤重金属污染状况及环境质量综合情况，选择凤凰县相关区域作为研究区，于2022年6～8月在研究区采集440件表层土壤样品，分析土壤中的As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn这8种重金属元素以及测定土壤pH值。采用PMF模型进行溯源分析，并结合GIS技术开展土壤环境质量地球化学评价，结果表明，研究区土壤以弱酸性为主，重金属ω(Zn)、ω(Cr)、ω(Pb)、ω(Ni)、ω(Cu)、ω(As)、ω(Cd)和ω(Hg)平均值依次为：81.02、64.67、31.63、29.27、25.52、9.93、0.28和0.134 mg·kg-1，Cd和Hg元素相对全国土壤背景值较高，且呈高度变异，林地中的Hg和Cd元素含量高于其他土地利用。PMF模型结果表明，研究区土壤重金属污染来源贡献率依次为矿区开采源(37.4%)、大气沉降源(7.7%)、自然源(41.1%)和农业活动源(13.8%)，并根据4类污染源空间分布提供了污染管控措施建议，通过土壤环境地球化学综合评价将研究区分为3类地块，分别为无风险地区(94.27km2)，其占比为76.38%，风险可控区(27.45km2)，其占比为22.24%，风险较高区(1.7km2)，占比为1.38%，为该研究区土地污染的防治措施和防治范围划区等提供数据支撑。

关键词：湘西南部土壤重金属溯源分析环境质量评价

岩溶区不同母质土壤Cd地球化学特征及玉米籽实Cd含量预测

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环境科学 2023年第4期44卷 2243-2251页

作者：戴亮亮徐宏根巩浩彭志刚肖凯琦吴欢欢许青阳郭军汤媛媛张俊中国地质调查局长沙自然资源综合调查中心长沙410600 中国地质调查局西安矿产资源调查中心西安710000

碳酸盐岩风化形成的Cd自然高背景值区一直以来都备受关注,但由于岩溶区不同母质土壤的理化性质、 Cd含量和生物有效性存在显著差异,导致利用土壤Cd总量对耕地进行环境质量分类存在一定的局限性.通过系统采集典型岩溶区残坡积母质和冲积... 详细信息

碳酸盐岩风化形成的Cd自然高背景值区一直以来都备受关注,但由于岩溶区不同母质土壤的理化性质、 Cd含量和生物有效性存在显著差异,导致利用土壤Cd总量对耕地进行环境质量分类存在一定的局限性.通过系统采集典型岩溶区残坡积母质和冲积母质表层土壤及玉米样品,分析玉米Cd、土壤Cd、 pH和氧化物等指标,揭示了不同母质土壤Cd地球化学特征及其生物有效性的影响因素,并基于预测模型提出科学有效的耕地利用区划建议.结果表明,岩溶区不同母质土壤理化性质分异明显,冲积母质土壤Cd含量较低,但生物有效性高,玉米籽实Cd超标率高.玉米籽实Cd生物富集系数与土壤CaO、 pH、 Mn和TC呈极显著负相关关系,相关系数分别-0.385、-0.620、-0.484和-0.384.与多元线性回归预测模型相比,采用随机森林模型预测玉米Cd富集系数的准确度更高.研究结果提出了一种基于土壤Cd和预测农作物籽实Cd含量的地块尺度耕地安全利用新方案,充分利用耕地资源,确保农作物安全.

关键词：镉(Cd) 碳酸盐岩影响因素预测区划方法

基于预测农作物Se含量构建富硒土地质量评价体系——以湖南龙山县为例

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中国地质 2022年

作者：张俊戴亮亮巩浩彭志刚许青阳胡向荣贺灿吴文彬陈伟曾剑中国地质调查局长沙自然资源综合调查中心

【研究目的】硒（Se）是人体必需的微量元素之一。富硒土地和富硒农产品的开发利用成为了乡村振兴的重要实践，但仅根据土壤Se含量难以准确地指导地方政府进行富硒土地资源开发。【研究方法】本文以湖南省龙山县西北部作为研究区，基于1...

【研究目的】硒（Se）是人体必需的微量元素之一。富硒土地和富硒农产品的开发利用成为了乡村振兴的重要实践，但仅根据土壤Se含量难以准确地指导地方政府进行富硒土地资源开发。【研究方法】本文以湖南省龙山县西北部作为研究区，基于1∶5万土地质量地球化学调查数据和全国土地调查成果数据探讨了水稻Se生物富集系数的影响因素，并据此建立了水稻籽实Se含量多元线性回归预测模型，结合耕地地力和环境质量提出了富硒土地质量评价体系。【研究结果】结果表明：（1）研究区土壤Se含量为0.19～0.84 mg/kg，平均值0.48mg/kg，水稻籽实Se含量为0.02～0.23mg/kg，平均值0.10mg/kg，水稻籽实富硒率为83%。（2）水稻籽实Se生物富集系数与土壤Cd、S和TC呈极显著负相关关系，相关系数分别-0.617、-0.452和-0.574。（3）区划结果显示，研究区以无公害富硒中高产耕地为主，面积占比78%，无公害中高产耕地和无公害低产耕地面积相对较小，面积分别占13%和4%；安全利用富硒耕地和谨慎利用耕地面积分别占4%和1%。【结论】在科学预测农作物籽实Se元素含量的基础上，本文构建了一种基于农作物富硒水平、耕地地力和环境质量的地块尺度富硒土地质量评价体系，对地方政府进行富硒土地资源开发利用具有重要参考示范意义。

关键词：

大别造山带北淮阳早白垩世正长岩和花岗岩地球化学研究

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大别造山带北淮阳早白垩世正长岩和花岗岩地球化学研究

作者：许青阳中国科学技术大学

学位级别：硕士

大陆碰撞造山带广泛分布碰撞后岩浆岩,其形成与俯冲地壳物质密切相关,研究它们的成因对于理解汇聚板块边缘物质循环及其地球动力学机制至关重要。位于中国中东部的大别-苏鲁造山带是全球代表性的大陆碰撞造山带,该造山带广泛发育早白垩... 详细信息

大陆碰撞造山带广泛分布碰撞后岩浆岩,其形成与俯冲地壳物质密切相关,研究它们的成因对于理解汇聚板块边缘物质循环及其地球动力学机制至关重要。位于中国中东部的大别-苏鲁造山带是全球代表性的大陆碰撞造山带,该造山带广泛发育早白垩世碰撞后岩浆岩。本文对大别造山带北淮阳地区早白垩世正长岩和花岗岩进行了岩相学观察,全岩主微量元素和Sr-Nd-Hf-Pb同位素分析,锆石原位U-Pb年龄、微量元素和Hf同位素分析以及矿物氧同位素分析,结果不仅确定了它们的形成时间和岩浆源区性质,而且对认识俯冲陆壳物质再造和再循环以及造山带构造演化具有重要意义。对大别造山带北淮阳正长岩进行了锆石原位U-Pb年龄分析,得到的年龄为126±1 Ma,表明它们形成于早白垩世。这些正长岩具有中等的SiO2含量(55.53-60.40 wt.%),高的 A12O3(17.01-19.98 wt.%)、K2O(4.26-9.40 wt.%)和 Na2O(3.36-6.87 wt.%)含量,变化的 Fe2O3(2.45-5.05 wt.%)、CaO(0.31-4.23 wt.%)和 MgO(0.25-2.07 wt.%)含量以及 Mg#值(17.6-50.4)。它们具有弧型的微量元素分布特征,富集的放射成因同位素组成[全岩(87 Sr/86Sr)i比值为 0.7092-0.7098、εNd(t)值为-16.0 到-14.4、εHf(t)值为-17.5 到-15.6,锆石εHf(t)值为-19.2 到-14.0],以及相对高的 Pb 同位素比值[(206Pb/204Pb)i=17.232-17.452,(207Pb/204Pb)i=15.501-15.529,(208Pb/204Pb)i=37.710-38.018]。这些地球化学特征指示它们源于交代富集的造山带岩石圈地幔。这些正长岩具有与中大别和南大别超高压变质岩(代表俯冲华南上地壳)相似的Sr-Nd-Pb同位素组成,表明其地幔源区含有俯冲华南上地壳物质。该地幔源区是三叠纪大陆碰撞过程中通过熔体-橄榄岩反应形成的,并在早白垩世碰撞后阶段由于张裂造山作用发生低程度部分熔融,从而产生了这些正长岩。锆石原位U-Pb定年结果表明,大别造山带北淮阳早白垩世花岗岩的侵位年龄为130±1 Ma至131±1 Ma,与大别造山带构造环境由挤压转化为伸展的年龄相当。这些花岗岩具有相对高的 SiO2(64.84-69.05 wt.%)、A12O3(14.39-17.28 wt.%)、K2O(4.44-7.14 wt.%)和 Na2O(2.26-4.56 wt.%)含量,但低的 MgO(0.18-2.12 wt.%)、Fe2O3(1.66-4.36 wt.%)和CaO(0.09-2.60 wt.%)含量。它们具有与弧岩浆岩类似的微量元素特征,全岩(87Sr/86Sr)i比值较高,为0.7077-0.7131,全岩εNd(t)值和εHf(t)值较低,分别为-10.4到-9.4和-14.8到-12.7。它们的全岩初始Pb同位素比值较高,(206Pb/204Pb)i为17.509-17.740,(207Pb/204Pb)i为 15.536-15.541,(208Pb/204Pb)i为38.183-38.245,锆石 δ18O 值高于正常地幔锆石,为6.6-6.7‰。这些花岗岩具有与中大别和南大别超高压变质岩(俯冲华南上地壳变质的产物)相似的Sr-Nd-Pb同位素组成,表明它们来源于俯冲华南上地壳的部分熔融。三叠纪华南陆块俯冲将地壳物质带入北淮阳地区之下,在早白垩世碰撞后阶段由于张裂造山作用,其中的俯冲华南上地壳物质发生部分熔融,从而形成了北淮阳早白垩世花岗岩。

关键词：大别造山带北淮阳早白垩世正长岩花岗岩