低山丘陵區(qū)農(nóng)林土壤重金屬污染特征及空間變異性研究——以四川五通橋區(qū)為例.pdf

1、本文以典型的低山丘陵區(qū)和人口稠密區(qū)為例，以地統(tǒng)計(jì)學(xué)原理為依據(jù)在四川五通橋區(qū)境內(nèi)的農(nóng)業(yè)和林業(yè)用地中確定了93個(gè)樣點(diǎn)，同步采集0～20 cm土壤樣品和地上植物樣品，分析測得土壤和植物鉛、鎘、銅、鋅、鎳、鉻、砷七種重金屬元素含量。在ArcGIS支持下，以區(qū)域化變量為理論依據(jù)，對(duì)該區(qū)土壤重金屬含量的空間變異和區(qū)域污染特征進(jìn)行研究，同時(shí)對(duì)采集的蔬菜樣品進(jìn)行污染評(píng)價(jià)，并對(duì)超富集植物的篩選進(jìn)行初步調(diào)查研究。結(jié)果表明： (1)五通橋區(qū)土壤鉛、鎘

2、、銅、鋅、砷含量為對(duì)數(shù)正態(tài)分布特征，采用幾何平均值及標(biāo)準(zhǔn)差作為代表值；鎳、鉻含量為正態(tài)分布特征，以算術(shù)平均值及標(biāo)準(zhǔn)差作為代表值。含量分別為.Pb 33.20±17.21 mg.kg<'-1>(cv 47.85％，n=93)、Cd 0.80±0.29 mg.kg<'-1>(cv33.73％，n=93)、Cu 27.9±10.95 mg.kg<'-1>(cv37.17％，n=93)、Zn 98.73±47.36 mg.kg<'-1>(cv4

3、3.91％，n=93)、As 11.50±3.94 mg.kg<'-1>(cv32.57％，n=93)、Ni 32.63±7.58 mg.kg<'-1>(cv 23.21％，n=93)、Cr71.96±19.02.mg.kg<'-1>(cv32.21％，n=93)。與正常土壤比較，該區(qū)土壤鉛、鎘、鋅、砷含量有不同程度的增加，銅、鎳、鉻含量與之持平。七種重金屬的含量增幅順序?yàn)殒k>砷>鋅>鉛>鎳>銅>鉻。 (2)五通橋區(qū)土壤中的主要

4、污染元素是鉛、鎘、鋅、砷，相關(guān)分析表明，鉛、鎘、鋅三種元素之間具有較高的復(fù)合相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別為：Pb--Zn(0.590)，Pb---Cd(0.617)，Zn—Cd(0.708)；說明三種元素的污染同源性較高，存在復(fù)合污染的特征；砷則與其它六種重金屬的相關(guān)性都很低，說明具有獨(dú)特的生態(tài)過程和污染來源。銅、鎳、鉻三種元素在土壤中的含量與背景值持平，同時(shí)也具有相對(duì)較高的復(fù)合相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為：Ni—Cr(0.455)、Ni—Cu(0.

5、594.)，所以其含量主要受成土母質(zhì)等地球化學(xué)特征的影響，主要來源于自然成土過程。 (3)五通橋區(qū)土壤重金屬空間變異性分析中，鉛、鋅、鉻的半方差函數(shù)擬合曲線為指數(shù)模型，鎘、銅、鎳、砷的半方差函數(shù)擬合曲線為高斯模型；塊金效應(yīng)(塊金值/基臺(tái)值)鋅>鉛>鎘>鉻>砷>鎳>銅，所有重金屬的塊金常數(shù)/基臺(tái)值都小于50％，表現(xiàn)出較強(qiáng)空間自相關(guān)特征。根據(jù)分析結(jié)果，根據(jù)半方差函數(shù)擬合參數(shù)和Kriging插值原理，應(yīng)用ArcMap軟件中的地統(tǒng)計(jì)分析

6、模塊(Geostatistical Analyst)進(jìn)行空間變異插值，繪制出五通橋區(qū)土壤七種重金屬含量空間分布趨勢圖。從圖中能清晰地反映出不同區(qū)域各種重金屬含量范圍，可作為污染控制與管理、農(nóng)產(chǎn)品安全生產(chǎn)基地布局的基礎(chǔ)依據(jù)。 (4)土壤污染評(píng)價(jià)和空間分布特征分析同時(shí)表明區(qū)域內(nèi)各功能區(qū)土壤重金屬污染特征是工業(yè)區(qū)>生活區(qū)>農(nóng)業(yè)區(qū)>農(nóng)林交錯(cuò)帶>林區(qū)。工業(yè)區(qū)土壤的鉛含量比背景值高出1倍以上，鎘比背景值高出了9倍，都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出其他區(qū)域土壤的污

7、染水平，說明工業(yè)活動(dòng)對(duì)土壤的擾動(dòng)和污染最大；農(nóng)業(yè)土壤和林地土壤的重金屬積累較低或沒有積累，土壤環(huán)境質(zhì)量相對(duì)安全。 (5)五通橋區(qū)蔬菜中重金屬含量有不同程度的超標(biāo)，其中，As的超標(biāo)率最高，達(dá)到40％，Cd和Pb的超標(biāo)率相對(duì)較低，分別為32％和28％。作物重金屬污染評(píng)價(jià)與土壤污染評(píng)價(jià)比較發(fā)現(xiàn)，評(píng)價(jià)結(jié)果存在很大的差異，根據(jù)土壤污染平價(jià)和蔬菜污染評(píng)價(jià)關(guān)聯(lián)分析結(jié)果表明：五通橋區(qū)土壤Cd含量普遍偏高，但其生物有效性較低，蔬菜作物未見明顯富集

8、和毒害現(xiàn)象，蔬菜Cd污染狀況較輕；大白菜(Brassicapekinensis)、蘿卜(Raphanussativlgs)和生姜(Zingiber officinale)對(duì)Cd有明顯的規(guī)避能力。 (6)超富集植物的篩選工作發(fā)現(xiàn)青蒿(Artemisia apiacea)、馬尾松(Pinus massonina)和意大利楊樹(Lamb and Populus euramevicana CV)對(duì)鎘具有一定的重金屬富集能力。三種植物在土