针对我国冻融集约化农区农业生产过程中重金属蓄积、流失、转化和控制特征，本书首先分析了冻融集约化农区重金属和农药分布特征，对代表性流域研究了重金属流失及流失匡算，反演了重金属流失时空特征，重点研究了冻融循环过程和降雨等自然因素及翻耕和农药化肥等农业活动联合作用下，重金属流失转化特征的数据化响应特征，提出了利用秸秆等固体废弃物原位稳定重金属的原位控制效果，对于我国冻融集约化农区重金属面源污染物流失与控制工作提出了针对性建议。
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前言
第1章 绪论 1
1.1 研究背景及意义1
1.1.1 研究背景1
1.1.2 研究意义3
1.2 研究现状4
1.2.1 农田土壤重金属污染评价研究4
1.2.2 农业活动胁迫下土壤重金属流失研究6
1.2.3 基于沉积物应用的农业面源污染特征研究8
1.2.4 沉积物中重金属来源解析研究8
1.2.5 农田面源重金属流失环境风险、途径以及影响因素9
1.2.6 重金属和农药复合污染相关研究进展15
1.2.7 环境因子干扰对重金属和农药复合污染效应影响19
1.2.8 集约化农业经营对农田面源重金属流失的影响研究20
1.2.9 冻融过程对农田面源重金属流失的影响研究23
1.2.10 农田面源重金属流失原位钝化措施研究25
1.2.11 问题的提出27
1.3 研究内容和技术路线28
1.3.1 研究目标和研究内容28
1.3.2 技术路线30
第2章 研究区概况 32
2.1 引言32
2.2 自然环境32
2.2.1 地理位置32
2.2.2 气候和水文特征33
2.2.3 土壤特性35
2.3 农业活动36
2.3.1 土地利用变化36
2.3.2 耕作制度38
第3章 冻融集约化农区土壤中重金属和农药蓄积特征39
3.1 引言39
3.2 材料和方法40
3.2.1 样品采集和处理40
3.2.2 重金属和农药总量分析41
3.2.3 土壤污染风险评价41
3.2.4 质量控制和数据统计42
3.3 结果43
3.3.1 不同开垦方式的土壤中重金属蓄积特征43
3.3.2 不同开垦方式的土壤中农药蓄积特征45
3.3.3 集约化农业活动胁迫下土壤中重金属和农药总量之间内部联系46
3.3.4 土壤污染风险评价47
3.4 讨论48
3.4.1 集约化农业活动胁迫下土壤中重金属和农药的内部联系与源解析48
3.4.2 冻融农区集约化耕作模式对土壤中重金属和农药蓄积特征影响49
3.4.3 冻融农区集约化耕作下土壤污染环境和健康风险50
3.4.4 代表性典型污染物选取50
3.5 小结51
第4章 不同土地开垦方式下重金属含量与形态变异53
4.1 引言53
4.2 材料和方法53
4.2.1 样品采集53
4.2.2 样品分析54
4.2.3 统计分析55
4.3 结果55
4.3.1 不同土地利用类型土壤理化性质55
4.3.2 不同土地利用类型土壤重金属含量与形态组成56
4.3.3 不同土地开垦方式下土壤重金属含量变异57
4.3.4 不同土地开垦方式下土壤理化性质与重金属关系58
4.4 讨论60
4.4.1 土地利用方式对重金属含量与形态分布的影响60
4.4.2 农田开垦中影响土壤重金属变异的主要因子61
4.4.3 长期农业开发下土壤重金属环境和食品安全风险62
4.5 小结63
第5章 长期农业活动影响下土壤重金属运移和分布64
5.1 引言64
5.2 材料和方法64
5.2.1 样品采集64
5.2.2 样品分析65
5.2.3 统计分析65
5.3 结果66
5.3.1 不同景观类型土壤理化性质.66
5.3.2 不同景观类型土壤重金属含量与形态组成66
5.3.3 不同景观类型土壤重金属环境风险.67
5.3.4 土壤重金属多元统计分析69
5.4 讨论70
5.4.1 长期农业活动影响下土壤重金属运移和分布70
5.4.2 面源重金属污染过程阻控71
5.4.3 土壤重金属分布控制因素72
5.5 小结72
第6章 基于沉积物磷定量关系的流域土壤重金属流失负荷模拟73
6.1 引言73
6.2 材料和方法74
6.2.1 研究框架74
6.2.2 样品采集和分析74
6.2.3 SWAT 模拟流域泥沙、磷流失负荷75
6.2.4 田间尺度土壤颗粒态重金属流失估算76
6.2.5 统计和空间分析77
6.3 结果77
6.3.1 流域不同土地利用类型土壤重金属含量77
6.3.2 流域出口沉积物中重金属含量垂直分布78
6.3.3 流域出口沉积物中重金属与总磷含量关系78
6.3.4 流域颗粒态重金属流失负荷长期估算79
6.3.5 流域颗粒态重金属流失关键源区识别80
6.4 讨论81
6.4.1 流域沉积物重金属累积变化81
6.4.2 土地利用方式转换对流域面源重金属流失负荷的影响82
6.4.3 流域面源重金属污染模拟的不确定性83
6.5 小结84
第7章 基于沉积物应用的流域面源重金属流失历史反演 85
7.1 引言85
7.2 材料和方法85
7.2.1 样品采集与处理85
7.2.2 210Pb 活度分析86
7.2.3 沉积速率测定86
7.2.4 重金属含量分析87
7.3 结果87
7.3.1 流域沉积年代序列建立87
7.3.2 流域沉积物重金属含量历史变化89
7.3.3 流域重金属沉积通量历史变化90
7.3.4 流域沉积年代序列验证91
7.4 讨论94
7.4.1 挠力河流域土壤侵蚀动态变化94
7.4.2 挠力河流域面源重金属流失历史95
7.5 小结96
第8章 冻融集约化农区农田土壤中面源镉流失特征97
8.1 引言97
8.2 材料和方法98
8.2.1 样品采集98
8.2.2 样品分析99
8.2.3 统计分析100
8.3 结果100
8.3.1 冻融集约化农区土壤中镉空间分布特征100
8.3.2 冻融集约化农区农田土壤面源镉流失特征102
8.3.3 冻融集约化农区流域面源镉流失历史反演102
8.4 讨论103
8.4.1 长期集约化耕作和冻融过程对土壤中镉空间分布影响103
8.4.2 长期集约化耕作对农田土壤镉流失的影响104
8.4.3 长期集约化耕作对水体环境污染风险影响105
8.5 小结106
第9章 冻融作用下农药施用对土壤中镉等温吸附-解吸特性影响107
9.1 引言107
9.2 材料和方法108
9.2.1 样品的采集和理化性质分析108
9.2.2 试验设计110
9.2.3 质量控制和上清滤液中镉含量分析110
9.2.4 统计分析方法110
9.3 结果112
9.3.1 冻融作用下农药施用对土壤等温吸附镉特征影响112
9.3.2 冻融作用下农药施用对土壤镉解吸特征影响117
9.4 讨论120
9.4.1 冻融作用下农药施用对土壤中镉的等温吸附-解吸特性影响120
9.4.2 冻融作用下农药对农业面源镉流失的影响121
9.5 小结122
第10章 冻融作用下农药施用对土壤中镉释放和形态转化特征影响124
10.1 引言124
10.2 材料和方法125
10.2.1 样品采集和理化性质分析125
10.2.2 土壤老化试验126
10.2.3 冻融作用下农药处理试验126
10.2.4 冻融作用下农药施用后土壤中镉提取试验126
10.2.5 冻融作用下农药施用后土壤中镉形态测定127
10.2.6 冻融作用下农药施用后土壤理化性质分析127
10.2.7 镉含量分析、质量控制和统计分析127
10.3 结果130
10.3.1 冻融作用下农药施用对土壤中镉释放特征影响130
10.3.2 冻融作用下农药施用对土壤中镉形态变化影响133
10.3.3 冻融作用下农药施用后土壤理化性质变化特征134
10.3.4 土壤中镉释放量影响因子分析136
10.4 讨论137
10.4.1 冻融作用下农药施用对土壤中镉释放特征的影响137
10.4.2 冻融作用下农药施用对土壤中镉的再补给能力和释放动力学过程影响138
10.4.3 冻融作用下农药施用对农田面源镉流失的影响139
10.5 小结140
第11章 冻融作用下农药施用对不同水分含量土壤中镉流失的潜在贡献142
11.1 引言142
11.2 材料和方法143
11.2.1 样品采集143
11.2.2 土壤老化试验143
11.2.3 冻融作用下水分和农药处理试验144
11.2.4 土壤中镉形态提取和活性计算144
11.2.5 数据统计144
11.3 结果145
11.3.1 土壤中镉形态分布和镉活性对各处理响应145
11.3.2 土壤中各形态镉和镉活性不同处理组内差异146
11.3.3 土壤中各形态镉和镉活性不同处理组间差异147
11.3.4 冻融作用下农药施用对不同含水量的土壤中镉流失的潜在贡献率150
11.4 讨论151
11.4.1 冻融作用下农药施用对不同含水量土壤中镉形态和活性的主效应及交互效应151
11.4.2 冻融作用下农药施用对不同含水量土壤中镉形态和活性的影响机制152
11.4.3 冻融集约化农区面源镉流失防控的意义153
11.5 小结154
第12章 集约化农区农田土壤中镉原位稳定技术156
12.1 引言156
12.2 材料和方法157
12.2.1 试验区土壤基本理化性质157
12.2.2 钝化材料收集158
12.2.3 试验设计158
12.2.4 植物和土壤中镉含量分析159
12.2.5 质量控制和统计方法160
12.3 结果160
12.3.1 土壤pH 和镉的植物有效性对钝化剂响应160
12.3.2 钝化剂对土壤中镉的释放特征影响162
12.3.3 土壤中镉生物有效性和渗出特性变化163
12.3.4 土壤中镉的形态变化164
12.3.5 土壤中各参数相关性分析165
12.4 讨论167
12.4.1 钝化剂对土壤pH 和镉的植物有效性影响167
12.4.2 钝化剂对土壤中镉释放特征影响168
12.4.3 钝化剂对土壤中镉生物有效性和渗出特性影响168
12.4.4 钝化剂对农田面源镉流失影响169
12.5 小结170
第13章 基于生物碳土壤改良应用的流域重金属污染防控建议172
13.1 引言172
13.2 材料和方法173
13.2.1 样品和仪器173
13.2.2 土壤培养174
13.2.3 生物碳土壤改良174
13.2.4 实验方法176
13.3 结果177
13.3.1 污染负荷与降雨强度对镉运移的影响177
13.3.2 镉累积淋溶污染负荷179
13.3.3 不同污染负荷下土壤中镉的垂向运移180
13.3.4 生物碳改良土壤对镉的去除率181
13.3.5 不同生物碳添加水平对镉运移的影响182
13.4 讨论183
13.4.1 农田面源重金属镉流失风险183
13.4.2 生物碳对农田面源镉流失的影响184
13.4.3 应用生物碳土壤改良方法控制流域农业面源污染物184
13.5 小结185
第14章 基于沉积物应用的流域重金属来源解析及污染防控建议187
14.1 引言187
14.2 材料和方法187
14.2.1 样品采集187
14.2.2 元素含量分析188
14.2.3 Pb 稳定同位素分析189
14.2.4 人为贡献率计算189
14.2.5 统计分析190
14.3 结果190
14.3.1 流域沉积物和背景土壤中重金属含量190
14.3.2 流域沉积物重金属富集因子191
14.3.3 流域沉积物和背景土壤中Pb 稳定同位素组成192
14.3.4 流域沉积物重金属主成分分析193
14.4 讨论195
14.4.1 挠力河流域重金属人为贡献率195
14.4.2 挠力河流域重金属人为来源195
14.4.3 三江平原农区重金属污染防控对策196
14.5 小结198
第15章 结论与展望200
15.1 主要结论200
15.2 研究特色与创新点203
15.3 研究展望204
参考文献 206
京公网安备 11010102004214号