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_第1頁
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文檔簡介

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)計學原理為依據(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個樣點,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),對該區(qū)土壤重金屬含量的空間變異和區(qū)域污染特征進行研究,同時對采集的蔬菜樣品進行污染評價,并對超富集植物的篩選進行初步調(diào)查研究。結(jié)果表明: (1)五通橋區(qū)土壤鉛、鎘

2、、銅、鋅、砷含量為對數(shù)正態(tài)分布特征,采用幾何平均值及標準差作為代表值;鎳、鉻含量為正態(tài)分布特征,以算術平均值及標準差作為代表值。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為鎘>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,相關分析表明,鉛、鎘、鋅三種元素之間具有較高的復合相關關系,相關系數(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,存在復合污染的特征;砷則與其它六種重金屬的相關性都很低,說明具有獨特的生態(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,同時也具有相對較高的復合相關關系,相關系數(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(塊金值/基臺值)鋅>鉛>鎘>鉻>砷>鎳>銅,所有重金屬的塊金常數(shù)/基臺值都小于50%,表現(xiàn)出較強空間自相關特征。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,應用ArcMap軟件中的地統(tǒng)計分析

6、模塊(Geostatistical Analyst)進行空間變異插值,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)基地布局的基礎依據(jù)。 (4)土壤污染評價和空間分布特征分析同時表明區(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,都遠遠超出其他區(qū)域土壤的污

7、染水平,說明工業(yè)活動對土壤的擾動和污染最大;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)量相對安全。 (5)五通橋區(qū)蔬菜中重金屬含量有不同程度的超標,其中,As的超標率最高,達到40%,Cd和Pb的超標率相對較低,分別為32%和28%。作物重金屬污染評價與土壤污染評價比較發(fā)現(xiàn),評價結(jié)果存在很大的差異,根據(jù)土壤污染平價和蔬菜污染評價關聯(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)對鎘具有一定的重金屬富集能力。三種植物在土

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