瑪河流域城市土壤重金屬污染狀況及風險評價.pdf

1、城市中工業(yè)活動不斷加劇重金屬在陸地環(huán)境中的累積，而這些重金屬可以通過吸入灰塵、皮膚接觸等方式直接進入人體，也可通過攝入污染環(huán)境中的動植物而間接進入人體。重金屬污染對土壤環(huán)境質量造成的嚴重影響，已成為我國農產(chǎn)品安全和農業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展所面臨的重要問題。
　　目的：本研究通過對瑪納斯河流域（以下簡稱瑪河流域）城市及農田表層土壤中As, Cd, Cr, Cu, Mn, Ni, Pb, Zn等8種重金屬含量進行了取樣和檢測，分析研究區(qū)域土

2、壤各類重金屬的空間分布特征，并對土壤重金屬環(huán)境質量及潛在生態(tài)風險進行評價，旨在為研究區(qū)城市工業(yè)布局規(guī)劃和環(huán)境質量監(jiān)測及治理提供基礎數(shù)據(jù)及科學依據(jù)。
　　以瑪納斯縣、石河子市、沙灣縣東部地區(qū)為研究區(qū)，采用網(wǎng)格法采集城市及農田土壤樣品129個，采用微波消解-等離子體原子發(fā)射光譜法（ICP）測定土壤As, Cd, Cr, Cu, Mn, Ni, Pb, Zn共8種重金屬元素含量。應用地統(tǒng)計學方法分析研究區(qū)農田土壤重金屬的空間分布特征，采

3、用單因子污染指數(shù)法、內梅羅綜合污染指數(shù)法分析評價了土壤重金屬環(huán)境質量和潛在生態(tài)風險，采用層次聚類分析探討土壤重金屬的空間分異特征，采用自組織映射神經(jīng)網(wǎng)絡( Self－Organization Map，SOM)對8種重金屬空間分異性進行分析，在此基礎上進行監(jiān)測點位的評價及優(yōu)化調整。得到結果如下：
　　(1)瑪河流域城市及農田表層土壤重金屬As、Cd、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb和Zn的均值分別為4.342,0.115,96.882,

4、44.710,750.235,24.058,8.427,97.007 mg·kg-1，均低于國家土壤二級標準值，但Cd, Cr, Cu, Zn的平均值超過了新疆土壤背景值，其中Cd和Zn的積累比較嚴重。8種重金屬含量的變異系數(shù)的范圍在16％~164%，屬于中等變異，其中As、Cd的離散系數(shù)大于1，說明這兩種金屬離子區(qū)域分異性較大。
　　(2) As與Cd、Cu、Pb、有機質含量之間具有極顯著相關性，同源性較強； Cr與As、Cd顯

5、示出負相關，表現(xiàn)出明顯的異源特征；土壤pH與金屬有相關性，但沒有呈顯著相關關系，但與土壤有機質呈負相關，說明土壤有機質含量隨著pH的增高而降低。
　　(3)瑪河流域城市及農田表層土壤中8種重金屬含量累積程度較高的區(qū)域主要分布在石河子市城區(qū)、工業(yè)區(qū)，瑪納斯縣西北部及沙灣縣東部地區(qū)。As最高值出現(xiàn)在石河子市北工業(yè)區(qū)，Cd、Cu、Mn、Zn最高值出現(xiàn)在石河子市周邊團場；Cr和Pb最高值出現(xiàn)在石河子市區(qū)，Ni最高值出現(xiàn)在瑪納斯。
　

6、　(4)瑪河流域城市及農田表層土壤中8種重金屬單因子污染指數(shù)大小順序為PCr＞PCu＞PZn＞PMn＞PCd＞PNi＞PPb＞PAs，As、Pb、Cd處于清潔狀態(tài)，Cr處于輕度污染與中度污染之間；Cu、Mn、Ni、Zn屬于輕度污染；內梅羅綜合污染指數(shù)評價結果顯示81%的地區(qū)處于輕污染，11%的地區(qū)中度污染，8%的地區(qū)重污染。
　　(5)多元層次聚類分析結果直觀地區(qū)分了重污染區(qū)和安全區(qū)，污染程度大小依次為工業(yè)區(qū)＞城區(qū)＞農田＞山地，自

7、組織映射神經(jīng)網(wǎng)絡結果顯示石河子市北工業(yè)區(qū)的樣點污染特征最為明顯，根據(jù)空間分異性代表性的強弱及空間分布的均勻性，建議刪減43個采樣點作為優(yōu)化結果。
　　(6)棉花與玉米植株中8種金屬的累積趨勢比較明顯，除玉米籽外，Cr、Cu、Mn、Zn在兩種植物的各部分中都有較高的含量，但對金屬的轉運系數(shù)和累積能力上，玉米和棉花表現(xiàn)出一些差異性，棉花植株對金屬表現(xiàn)出很大的富集潛力，尤其對Pb的富集能力強，玉米除對Mn表現(xiàn)出強的富集能力之外，對其余7