以三江平原內一典型凍融集約化農業系統為研究對象，在資料調研和現場監測的基礎上，通過野外采集土壤和沉積樣品、室內模擬與分析、田間原位試驗，利用模型模擬與試驗分析相結合的手段，從土壤分析和沉積物應用兩個層面探討了三江平原典型流域的面源重金屬流失特征，研究了凍融集約化農區面源重金屬的遷移轉化規律、高污染風險水平重金屬元素鎘(Cd)的流失特征與機理以及面源鎘流失的原位控制研究
面源污染一直是環境科學領域研究的熱點問題，其中凍融集約化農區典型重金屬污染物流失特征研究尚缺乏系統性，開展這一方面工作，對于農業大國的土壤環境和水體環境保護具有重要的理論意義和應用價值。農業面源重金屬流失是指農田土壤中的重金屬在降雨、灌溉等過程形成的徑流沖刷作用下，擴散到其他環境（尤其是水體環境）中的過程。集約化農業活動被認為是引起環境中面源重金屬流失的主要因素之一，低溫，高溫循環的凍融過程是一種凍融集約化農區相當常見的自然環境因子，不但對土壤物理化學和生物學性質有重要影響，而且能夠影響地表徑流和土壤侵蝕過程，進而影響土壤中重金屬的面源流失轉化特征。
本書內容立足于我國凍融集約化農區自然和人為因素的綜合效應下的面源重金屬流失問題，結合室內模擬分析與田間原位試驗，研究了在凍融集約化農區這種特定環境中，典型環境因子FT作用下，代表性農用化學品農藥的施用對面源重金屬流失轉化特征的潛在影響，并計算了各影響因子的潛在貢獻率，探討了其影響機制。具體開展工作包括：分析了不同開墾方式土壤中重金屬和農藥蓄積特征，確定主要環境和人為影響因素，揭示了長期農業集約化農業活動脅迫下典型重金屬的面源流失特征，反演了長期農業大開發進程中典型重金屬的蓄積過程；在室內試驗分析與模型模擬的基礎上，揭示了典型環境因素和農業活動干擾因素對典型重金屬流失轉化特征的潛在影響，通過回歸通徑分析，探討了其影響機理；通過固定效應模型計算了各影響因子對典型重金屬流失轉化的潛在貢獻率，通過合理利用當地固體廢棄資源控制面源重金屬流失，提供了一種既能有效將典型重金屬固定在土壤中，同時能夠保持土壤功能和生態完整性，又能減輕當地固體廢物處置壓力的經濟環保型控制措施，旨在為我國土壤和地表水重金屬污染的防控提供科學的理論依據和決策支持。
本書是“十二五”國家科技支撐計劃課題“東北規模集約化農區農業面源污染防控技術集成與示范”和國家自然科學基金項目“規模化凍融農區水文特征及非點源污染效應研究”研究工作的總結，也是多位研究生論文的精華。本書寫作分工如下：第1章緒論，由郝芳華、王芳麗和焦偉完成；第2章研究區概況，由歐陽威、王芳麗和郝芳華完成；第3章凍融集約化農區土壤中重金屬和農藥蓄積特征，由王芳麗、歐陽威完成；第4章不同土地開墾方式下重金屬含量與形態變異，由焦偉、歐陽威完成；第5章長期農業活動影響下土壤重金屬運移和分布，由焦偉、歐陽威完成；第6章基于沉積物磷定量關系的流域土壤重金屬流失負荷模擬，由焦偉、郝芳華、歐陽威完成；第7章基于沉積物應用的流域面源重金屬流失歷史反演，由焦偉、林春野完成；第8章凍融集約化農區農田土壤中面源鎘流失特征，由王芳麗、歐陽威完成；第9章凍融作用下農藥施用對土壤中鎘等溫吸附.解吸特性影響，由王芳麗、林春野完成；第10章凍融作用下農藥施用對土壤中鎘釋放和形態轉化特征影響，由王芳麗、郝芳華完成；第11章凍融作用下農藥施用對不同水分含量土壤中鎘流失的潛在貢獻，由王芳麗、林春野完成；第12章集約化農區農田土壤中鎘原位穩定技術，由王芳麗、歐陽威完成；第13章基于生物碳土壤改良應用的流域重金屬污染防控建議，由黃威佳、歐陽威完成；第14章基于沉積物應用的流域重金屬來源解析及污染防控建議，由焦偉、歐陽威完成；第15章結論與展望，由王芳麗、焦偉完成。全書由歐陽威和林春野統稿。
在項目研究和書稿的撰寫過程中，得到黑龍江省實驗農場、黑龍江省農科院、吉林農業大學和大連理工大學等部門的大力支持。本書的撰寫還得到了北京師范大學環境學院程紅光教授的大力協助。感謝課題組郭波波、魏鵬、高翔、黃浩波、黃威佳、蔡冠清、曹嘉祺、許雪婷、楊萬新、史炎丹、吳雨陽、連仲民、鞠欣妍、徐宜雪、徐逸、鄔吳天和張琦等同學的努力與貢獻。
全書從重金屬面源污染流失與控制的科學性和實用性角度，在總結我國代表性凍融集約化農區重金屬時空分布特征、污染風險和典型流域流失研究工作基礎上，闡述了運用固體廢棄物并優化配置控制重金屬污染的理論、方法和應用，供廣大環境科學與生態學工作者借鑒和批評。
前言
第1章 緒論
1．1 研究背景及意義
1．1．1 研究背景
1．1．2 研究意義
1．2 研究現狀
1．2．1 農田土壤重金屬污染評價研究
1．2．2 農業活動脅迫下土壤重金屬流失研究
1．2．3 基于沉積物應用的農業面源污染特征研究
1．2．4 沉積物中重金屬來源解析研究
1．2．5 農田面源重金屬流失環境風險、途徑以及影響因素
1．2．6 重金屬和農藥復合污染相關研究進展
1．2．7 環境因子干擾對重金屬和農藥復合污染效應影響
1．2．8 集約化農業經營對農田面源重金屬流失的影響研究
1．2．9 凍融過程對農田面源重金屬流失的影響研究
1．2．1 0農田面源重金屬流失原位鈍化措施研究
1．2．1 1問題的提出
1．3 研究內容和技術路線
1．3．1 研究目標和研究內容
1．3．2 技術路線
第2章 研究區概況
2．1 引言
2．2 自然環境
2．2．1 地理位置
2．2．2 氣候和水文特征
2．2．3 土壤特性
2．3 農業活動
2．3．1 土地利用變化
2．3．2 耕作制度
第3章 凍融集約化農區土壤中重金屬和農藥蓄積特征
3．1 引言
3．2 材料和方法
3．2．1 樣品采集和處理
3．2．2 重金屬和農藥總量分析
3．2．3 土壤污染風險評價
3．2．4 質量控制和數據統計
3．3 結果
3．3．1 不同開墾方式的土壤中重金屬蓄積特征
3．3．2 不同開墾方式的土壤中農藥蓄積特征
3．3．3 集約化農業活動脅迫下土壤中重金屬和農藥總量之間內部聯系
3．3．4 土壤污染風險評價
3．4 討論
3．4．1 集約化農業活動脅迫下土壤中重金屬和農藥的內部聯系與源解析
3．4．2 凍融農區集約化耕作模式對土壤中重金屬和農藥蓄積特征影響
3．4．3 凍融農區集約化耕作下土壤污染環境和健康風險
3．4．4 代表性典型污染物選取
3．5 小結
第4章 不同土地開墾方式下重金屬含量與形態變異
4．1 引言
4．2 材料和方法
4．2．1 樣品采集
4．2．2 樣品分析
4．2．3 統計分析
4．3 結果
4．3．1 不同土地利用類型土壤理化性質
4．3．2 不同土地利用類型土壤重金屬含量與形態組成
4．3．3 不同土地開墾方式下土壤重金屬含量變異
4．3．4 不同土地開墾方式下土壤理化性質與重金屬關系
4．4 討論
4．4．1 土地利用方式對重金屬含量與形態分布的影響
4．4．2 農田開墾中影響土壤重金屬變異的主要因子
第5章 長期農業活動影響下土壤重金屬運移和分布
第6章 基于沉積物磷定量關系的流域土壤重金屬流失負荷模擬
第7章 基于沉積物應用的流域面源重金屬流失歷史反演
第8章 凍融集約化農區農田土壤中面源鎘流失特征
第9章 凍融作用下農藥施用對土壤中鎘等溫吸附一解吸特性影響
第10章 凍融作用下農藥施用對土壤中鎘釋放和形態轉化特征影響
第11章 凍融作用下農藥施用對不同水分含量土壤中鎘流失的潛在貢獻
第12章 集約化農區農田土壤中鎘原位穩定技術
第13章 基于生物碳土壤改良應用的流域重金屬污染防控建議
第14章 基于沉積物應用的流域重金屬來源解析及污染防控建議
第15章 結論與展望
參考文獻
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