讷河市耕地重金属空间分布与环境质量评价

发布时间：2017-06-13 17:00

  本文关键词：讷河市耕地重金属空间分布与环境质量评价，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：土壤是人类赖以生存的重要资源之一,以土壤作为基础的耕地是农业生产的根基,耕地土壤质量的优劣深深影响着农产品的产量和品质。我国是具有十三亿人口的大国,农业深深关系到国家安全问题。随着工农业的飞速发展和城市化进程的加快,耕地重金属污染情况日益严重,为农产品质量和国民健康埋下了隐患。探明耕地重金属空间分布情况、掌握耕地重金属污染程度能够为我国耕地污染防治和耕地质量保护工作打下坚实的基础,进而达到保护耕地资源、保障粮食安全的目的。黑龙江省是我国农业大省,在粮食产量连年增产的背后也伴随着耕地污染。农药、化肥、地膜等在农业生产中的应用,致使重金属大量富集,造成耕地土壤污染。随着农业粮食生产结构的大规模调整,黑龙江省积极响应十八届五中全会绿色发展理念和“十三五”国家规划纲要,大力发展绿色有机农业,走安全高效绿色发展之路,为食品安全、生态环境安全和国民健康提供基础保障。讷河市隶属黑龙江省齐齐哈尔市,自然条件优越,具有发展绿色农业得天独厚的优势。通过针对讷河市耕地土壤重金属空间分布特征及其环境质量评价进行研究分析,能够准确把握讷河市耕地环境质量情况,对保障讷河市耕地质量安全、防治土壤污染和发展绿色农业具有重要的指导意义,对于黑龙江省其他地区耕地质量安全保护工作也具有一定的参考价值和借鉴作用。本文主要基于讷河市耕地中8种重金属元素(Cd、Cr、Pb、Cu、Zn、Ni、Hg、As)样本数据和土地利用数据,运用空间插值与空间分析手段,分析8种重金属的统计特征与空间分布特征,最终运用单因子指数法和内梅罗指数法对讷河市进行耕地重金属单因子与综合环境质量评价,确定讷河市耕地污染状况。主要内容与结论如下:(1)讷河市耕地重金属空间模拟。通过运用GS+软件进行半方差函数分析,可得8种重金属的最优空间插值模型分别是Cd-高斯模型,Cr-高斯模型,Pb-指数模型,Cu-指数模型,Zn-球形模型,Pb-高斯模型,Hg-高斯模型,As-环形模型。通过块金系数和变程大小可知,Hg、As主要受随机性因素影响;Pb、Ni同时受结构性因素和随机性因素影响;其他元素受结构性因素的影响更深。Pb均一性较好,Cd、Cr、Cu、As小范围内变异较强。(2)讷河市耕地重金属空间分布特征分析。通过对样点进行统计学分析可知,研究区内Cd和Cu两种元素存在超标情况。通过运用Arc GIS软件进行空间插值与空间叠加分析,获得讷河市耕地内8种重金属的整体空间分布趋势如下:Cd由北向东南逐渐递减,超标地块集中于北部;Cr由东南偏东部向其他方向递减;Pb分布较为均一平缓;Cu的分布较不规律,超标地块集中于中部偏南;Zn分布最不规律,其中高含量区呈现为多个散点状分布在南部、东部地区;Ni由北向南逐渐递减,含量偏向中等;Hg主要呈现由东南部至北部递减趋势;As的分布呈现呈现由东北部、南部向西北部递减的效果。通过相关性分析可知,各元素之间存在一定的相关性但强度不大。Cu-Zn、Cr-Zn存在同源性的可能性较高;研究区内部可能不存在Cd与Cu的复合污染。(3)讷河市耕地重金属环境质量评价。各重金属在讷河市内单因子污染程度相对较小,多呈现未污染状态。其中Cd、Cu污染程度较大,Hg的污染指数相对较小。除老莱镇、讷河监狱、学田镇的重金属元素Cd以及长发镇、同义镇、讷河镇的重金属Cu呈现轻度污染以外,其余各行政乡镇的重金属元素均呈现未污染状态。讷河监狱、学田镇、老莱镇、讷河镇、六合镇、二克浅镇重金属污染地块分布较为分散,和盛乡、兴旺鄂温克、通南镇则较为集中。讷河市耕地综合污染情况为轻度污染。全市耕地地块污染等级主要为尚清洁(警戒线)和轻度污染两个等级。各乡镇均未达到无清洁(安全)级别;兴旺鄂温克族乡、通南镇达到尚安全(警戒线)级别,但仍需加强对重金属污染的防治;其他15个乡镇受到重金属轻度污染。
【关键词】：耕地 土壤环境质量 重金属污染 空间模拟 讷河市
【学位授予单位】：东北农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X82;X53
【目录】：

• 摘要8-10
• 英文摘要10-13
• 1 引言13-23
• 1.1 选题依据13-15
• 1.1.1 研究背景13-14
• 1.1.2 研究意义14-15
• 1.2 国内外研究动态15-19
• 1.2.1 土壤重金属污染15-16
• 1.2.2 土壤环境质量评价16
• 1.2.3 地统计学在重金属空间分析中的应用16-18
• 1.2.4 当前研究的特点及存在问题18-19
• 1.3 主要研究内容19-20
• 1.3.1 研究目的19
• 1.3.2 研究内容19-20
• 1.3.3 研究难点与关键点20
• 1.4 研究方法与技术路线20-22
• 1.4.1 研究方法20-21
• 1.4.2 技术路线21-22
• 1.5 论文特色与创新之处22-23
• 2 相关概念界定23-25
• 2.1 耕地23
• 2.2 重金属污染23-24
• 2.3 耕地土壤环境质量24-25
• 3 研究区概况与数据来源25-31
• 3.1 研究区概况25-29
• 3.1.1 自然环境概况25-26
• 3.1.2 社会经济概况26-28
• 3.1.3 土地利用及农业发展状况28-29
• 3.2 数据来源29-31
• 4 耕地土壤重金属分布的空间模拟31-38
• 4.1 空间分析和插值方法31-33
• 4.1.1 半方差函数31-32
• 4.1.2 空间插值32-33
• 4.2 空间插值拟合方法和结果33-38
• 4.2.1 异常值处理和正态分布检验33
• 4.2.2 空间插值拟合33-35
• 4.2.3 空间插值结果分析35-36
• 4.2.4 精度验证36-38
• 5 耕地土壤重金属空间分布特征分析38-52
• 5.1 重金属样点统计性特征38-41
• 5.1.1 基本统计学分析38-39
• 5.1.2 富集与超标情况39-41
• 5.2 耕地重金属空间分布特征41-50
• 5.2.1 Cd在耕地土壤中的空间分布特征42-43
• 5.2.2 Cr在耕地土壤中的空间分布特征43-44
• 5.2.3 Pb在耕地土壤中的空间分布特征44-45
• 5.2.4 Cu在耕地土壤中的空间分布特征45-47
• 5.2.5 Zn在耕地土壤中的空间分布特征47
• 5.2.6 Ni在耕地土壤中的空间分布特征47-48
• 5.2.7 Hg在耕地土壤中的空间分布特征48-49
• 5.2.8 As在耕地土壤中的空间分布特征49-50
• 5.3 重金属相关性分析50-52
• 5.3.1 相关性分析原理与公式50-51
• 5.3.2 重金属相关性分析51-52
• 6 耕地土壤重金属环境质量评价52-61
• 6.1 耕地土壤重金属环境质量评价的标准52
• 6.2 耕地土壤重金属环境质量评价的方法52-54
• 6.2.1 评价单元划分52-53
• 6.2.2 影响因子选择53
• 6.2.3 评价方法选择53-54
• 6.3 土壤环境质量评价结果分析54-61
• 6.3.1 单因子污染评价分析54-58
• 6.3.2 综合污染评价分析58-61
• 7 结论与展望61-64
• 7.1 主要研究结论61-62
• 7.2 研究展望62-64
• 致谢64-65
• 参考文献65-72
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文72

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本文编号：447039