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文檔簡介
1、本文通過對葫蘆島市連山區(qū)、龍港區(qū)土壤及植物進行同步取樣調(diào)查,獲取土壤樣品319份,植物樣品263份。評價指標(biāo)涵蓋Cu、Pb、Cd、Zn、Ni、Cr、Hg七種重金屬元素,相關(guān)土壤性質(zhì)分析包括pH、有機質(zhì)、CEC、Ca、Fe、活性Fe、活性Mn、粘粒、粉粒等10個指標(biāo),累計數(shù)據(jù)13692個。利用SPSS和EXCEL數(shù)據(jù)處理工具,以及ArcGIS地統(tǒng)計軟件,對葫蘆島地區(qū)土壤重金屬含量特征、空間分布、污染水平、累積現(xiàn)狀及植物污染狀況作了系統(tǒng)地分
2、析和評價。研究了葫蘆島市區(qū)土壤與玉米重金屬污染的關(guān)系,重金屬在土壤—植物系統(tǒng)中的遷移、分布、轉(zhuǎn)化規(guī)律及影響因子,并進行了探討。結(jié)果表明: (一)葫蘆島連山區(qū)、龍港區(qū)土壤二氧化硫污染及理化性質(zhì) 總硫在本研究區(qū)域內(nèi)的平均值是380.78mgkg-1,有效硫平均值是21.47mgkg-1??偭蚝陀行Я蚝枯^高的點集中在葫蘆島鋅廠附近,比對照點高出4-7倍,說明土壤受到了SO2的嚴(yán)重污染。土壤有效硫、總硫與土壤pH均呈極顯著負相
3、關(guān),土壤有效硫與CEC呈顯著負相關(guān),表明土壤總硫和有效硫的增加降低了土壤pH值,從而改變了土壤的陽離子交換量。 (二)葫蘆島連山區(qū)、龍港區(qū)土壤重金屬含量與分布 葫蘆島地區(qū)土壤重金屬分布規(guī)律:龍港區(qū)的土壤重金屬Cu、Zn、Cd、Pb、Hg的含量明顯高于連山區(qū)土壤,而土壤重金屬Ni、Cr的含量則相差不大。Cu、Zn、Cd、Pb、Ni為對數(shù)正態(tài)分布,Cr、Hg為非正態(tài)分布。 葫蘆島地區(qū)土壤重金屬除Cr外,其它六種重金屬
4、元素都有不同程度的超標(biāo)現(xiàn)象,主要污染是Zn、Cd、Pb的污染,超標(biāo)程度順序是Zn>Cd>Pb>Cu>Hg。Cd、Hg、Zn的變異系數(shù)最大,表明它們受到局部污染的情況比較嚴(yán)重。Cr、Ni的變異系數(shù)最小,說明外來的Cr、Ni污染影響較小。葫蘆島地區(qū)土壤Cu、Pb、Zn、Cd之間的相關(guān)性達到了a=0.01的極顯著水平,表明它們的同源性最高。調(diào)查表明,葫蘆島地區(qū)土壤重金屬含量水平受到成土母質(zhì)等地球化學(xué)特征的深刻影響,同時又受到鋅廠等人為污染源的
5、強烈作用。應(yīng)用地統(tǒng)計軟件ArcGIS3.1分析葫蘆島地區(qū)土壤重金屬空間分異規(guī)律表明:Ni、Cu塊金效應(yīng)明顯,塊金常數(shù)與基臺值比率的分別為56.6%和26%,屬中等強度空間自相關(guān)性,Cd、Zn、Pb分別為0.3%、3.2%,17.2%,具有強空間自相關(guān)性,受結(jié)構(gòu)性因素影響較強。根據(jù)空間分析結(jié)果,運用Kring插值原理,繪制出葫蘆島地區(qū)土壤七種重金屬元素含量分布圖,能夠清晰反映不同區(qū)域各類重金屬含量范圍,可作為污染控制與管理、農(nóng)產(chǎn)品安全生產(chǎn)
6、布局的基礎(chǔ)依據(jù)。土壤重金屬在垂直分布上,具有強烈的表聚性。土壤殘渣態(tài)重金屬含量是最高的,其次是有機結(jié)合態(tài)。隨著土層深度的增加交換態(tài)Cd、Pb含量明顯下降,殘渣態(tài)Cu、Cd和Pb的比例則提高。Cd、Zn和Cr的遷移率明顯要高于其它元素,Pb和Hg的遷移率比較低。所有元素遷移的深度均未達到60-80cm,在重金屬元素含量較高的地點Cd、Zn的遷移較活躍、深度最大,說明Cd、Zn和Cr的移動性要相對大一些,而Pb和Hg在土壤中的遷移性較差。
7、 (三)葫蘆島連山區(qū)、龍港區(qū)土壤重金屬污染現(xiàn)狀評價 在240份土壤樣品中,污染程度最為嚴(yán)重的是Cd,43.09%超過國家二級污染標(biāo)準(zhǔn),其次超標(biāo)元素是Zn、Hg、Cu,超標(biāo)率分別為26.79%、15.84%和14.58%,Ni超標(biāo)率只有7.48%。而Pb、Cr沒有污染。從超標(biāo)比例和平均污染指數(shù)的總體來看,土壤重金屬的污染順序為Cd(7.30)>Zn(1.46)>Hg(0.94)>Cu(0.80)>Ni(0.71)>Pb(0.
8、65)>Cr(0.53)。Cd和Zn污染最嚴(yán)重的區(qū)域在龍港區(qū)和連山區(qū)的楊家杖子;Cu在鋅廠周圍有中度和重度污染;Hg污染主要集中在龍港區(qū)的鋅廠附近和葫蘆島城區(qū);按照累積指數(shù)為標(biāo)準(zhǔn),葫蘆島地區(qū)重金屬累積程度的大小順序為:Cd(7.28)>Zn(2.31)>Pb(1.16)>Hg(0.95)>Cu(0.86)>Cr(0.52)>Ni(0.48)。平均綜合累積指數(shù)達到6.81,已達到嚴(yán)重污染水平。土壤Pb的累積指數(shù)很高,具有積累重而污染輕的特
9、征,表明人為外源增加趨勢十分嚴(yán)重。亞表層土壤重金屬污染程度較表層土壤的污染程度大大減輕。土壤Cd是污染最為嚴(yán)重的,其次為Zn、Cu。 (四)玉米重金屬污染評價 玉米重金屬污染評價與土壤重金屬污染評價比較發(fā)現(xiàn),評價結(jié)果存在很大的差異。土壤污染評價結(jié)果表明,葫蘆島地區(qū)土壤的主要重金屬污染因子為Cd,而Pb無明顯超標(biāo)現(xiàn)象。但玉米污染評價結(jié)果表明,葫蘆島地區(qū)玉米重金屬超標(biāo)情況嚴(yán)重,在玉米籽粒中以Pb超標(biāo)率最高,達到71.2%。其
10、次為Cd,超標(biāo)率達到40.1%。這一現(xiàn)象表明現(xiàn)行土壤評價標(biāo)準(zhǔn)存在一定的缺陷。從平均綜合污染指數(shù)來看,超標(biāo)嚴(yán)重程度大小順序為::葉(8.32)>籽粒(7.80)>根(5.22)>莖(2.22)。 同一重金屬元素在玉米的各部位之間有著很好的相關(guān)性,彼此之間的相關(guān)性達到了顯著水平。土壤重金屬總量與玉米根重金屬富集率呈顯著負相關(guān)。整體來看,土壤—玉米系統(tǒng)中重金屬遷移能力的順序為Cd>Zn>Cu>Pb。 (五)土壤重金屬形態(tài)、理化
11、性質(zhì)對玉米重金屬含量的影響 在葫蘆島地區(qū)土壤中各重金屬殘渣態(tài)含量均是最高的,而其它化學(xué)形態(tài)分布與重金屬本身特征有關(guān)。Pb、Cd、Cu和Zn各種化學(xué)形態(tài)及非殘渣態(tài)含量均隨土壤重金屬含量的增加而增加。通過對玉米重金屬含量與土壤重金屬形態(tài)的相關(guān)分析發(fā)現(xiàn),玉米中重金屬的含量與重金屬各形態(tài)有不同的相關(guān)性,Cu含量主要受交換態(tài)影響;Pb含量是交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)的影響最大;Cd含量主要受交換態(tài)和有機結(jié)合態(tài)影響;玉米對Zn的吸收主要由交換態(tài)和
12、有機結(jié)合態(tài)來決定。相比較而言,交換態(tài)的重金屬是植物吸收的主要來源。 各重金屬形態(tài)與土壤理化性質(zhì)之間逐步回歸分析表明pH是影響交換態(tài)Cu、Pb和Zn以及鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)Cu的主要因素。Fe含量是影響各重金屬殘渣態(tài)含量的主要因素。有機質(zhì)是影響各重金屬有機態(tài)含量比例的主要因素。 我們選取了五種常見的和檸檬酸-酒石酸重金屬提取劑,研究其與玉米重金屬吸收效應(yīng)之間的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)不同的提取劑有著不同的提取能力,提取的化學(xué)有效態(tài)重金屬與植
13、株吸收量大部分呈顯著或極顯著相關(guān)。通過比較認為檸檬酸:酒石酸為16mmolL-1:16mmolL-1的提取液作為玉米籽粒中有效態(tài)Cu、Zn的提取液是比較合適的。而與玉米根、莖、葉重金屬含量相關(guān)性比較好的提取劑是0.1MHCl。 以玉米重金屬含量與土壤酸度(pH)、有機質(zhì)含量(OM,%)、全鈣(%)、有效S(%)、粘粒含量(Clay,%)、粉粒含量(silt,%)、活性鐵(A-Fe,mgkg-1)、Fe(%)、活性錳(A-Mn,m
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