縣域尺度耕地土壤重金屬的時(shí)空變異特征及污染源識(shí)別研究.pdf

1、本文以浙江省長興縣耕地土壤為研究對(duì)象，共采集136個(gè)表層土樣和126個(gè)亞表層土樣，分析測定了5種重金屬元素Cd、Pb、Cr、Cu和As含量，研究縣域尺度下重金屬的時(shí)空分布特征并進(jìn)行污染源識(shí)別研究。結(jié)果表明:
　　(1)土壤重金屬含量描述性分析結(jié)果表明表層土壤中5種重金屬含量的平均值均高于亞表層。在表層土壤中Cd和As的平均濃度分別為0.23 mg kg-1和10.88 mg kg-1，以國家土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB15168-199

2、5)二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(pH＜6.5，水田;Cd和As標(biāo)準(zhǔn)限值分別為0.3 mg kg-1和30 mg kg-1)為依據(jù)，樣品超標(biāo)率分別達(dá)到17.65％和2.94％，表明Cd和As在表層土壤呈現(xiàn)一定程度的累積。在亞表層土壤中，超標(biāo)率分別為11.90％和0.79％，土壤Cd和As仍呈現(xiàn)一定程度的累積。土壤表層和亞表層Pb、Cu和Cr含量均未超過GB15168-1995規(guī)定的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的限值（Pb為250 mg kg-1，Cr為250 mg kg-1，

3、Cu為50 mg kg-1）。
　　(2)土壤富集因子指數(shù)法分析表明:通過分析Cd等5種重金屬的富集因子(EF)，發(fā)現(xiàn)表層土壤中重金屬的累積程度大小順序依次為Cd＞As＞Cr＞Pb＞Cu;亞表層中的累積程度大小順序?yàn)镃d＞As＞Cr＞Cu＞Pb。土壤Cd和As的EF值變化范圍大，異常值較多，表明局部區(qū)域土壤Cd和As受外源人為影響較為明顯。土壤重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果表明表層和亞表層土壤重金屬內(nèi)梅羅綜合指數(shù)分別為1.299和1.12

4、9，均呈現(xiàn)輕度污染水平，而且表層污染程度比亞表層略為嚴(yán)重。
　　(3)Cd、Cu、Cr、Pb和As5種重金屬濃度具有不同的空間分布特征。除As以外，其余4種重金屬濃度在研究區(qū)域內(nèi)的分布特征較為相似，主要呈現(xiàn)西北和東南區(qū)域濃度較高的分布趨勢。土壤As以小浦鎮(zhèn)西南區(qū)域?yàn)闈舛茸罡唿c(diǎn)并呈放射狀遞減，同時(shí)李家巷和洪橋鎮(zhèn)局部區(qū)域As濃度較高。整體來看，表層土壤與亞表層5種土壤重金屬的空間分布特征大致相同。通過分析并研究2003年和2013年1

5、0年間長興縣表層土壤重金屬濃度的變化趨勢，發(fā)現(xiàn)除土壤As以外，長興縣80％～90％土地面積上的Cd、Cr、Pb和Cu濃度均未發(fā)生顯著性變化。土壤Cd、Pb、Cr和Cu在局部區(qū)域濃度降低。夾浦鎮(zhèn)和洪橋鎮(zhèn)局部區(qū)域的土壤Pb和Cr濃度略有上升，土壤Cd濃度僅在小范圍局部區(qū)域呈現(xiàn)一定程度的升高。然而土壤As濃度在10年間出現(xiàn)明顯上升，小浦鎮(zhèn)和槐坎鄉(xiāng)局部區(qū)域濃度變化范圍達(dá)到10～25 mg kg-1。
　　(4)長興縣逐步形成包括鉛蓄電池企

6、業(yè)、建筑材料、印染紡織等5種發(fā)展迅速、獨(dú)具地域特色的產(chǎn)業(yè)，不同類型的企業(yè)強(qiáng)烈地影響著不同重金屬濃度的空間分布特征。土壤Cd和Pb濃度的空間分布特征主要受鉛蓄電池和建筑材料企業(yè)的影響，而土壤Cu受機(jī)械制造和建筑材料企業(yè)分布的影響較大;土壤Cr濃度的空間分布特征很大程度上受到建筑和耐火材料企業(yè)的影響;而土壤As濃度受當(dāng)?shù)仄髽I(yè)影響較小，其空間分布特征很可能與含As農(nóng)藥、化肥和有機(jī)肥的不合理施用等農(nóng)業(yè)措施有關(guān)。長興縣2004年和2011年嚴(yán)格實(shí)

7、施的2次環(huán)境整治政策對(duì)以鉛蓄電池企業(yè)為首的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進(jìn)行改造提升和優(yōu)化轉(zhuǎn)型升級(jí)。這2次專項(xiàng)整治行動(dòng)起到積極作用，避免5種重金屬污染在10年間進(jìn)一步惡化。但重點(diǎn)工業(yè)區(qū)內(nèi)部分重金屬濃度的升高應(yīng)引起重視。
　　(5)通過對(duì)19個(gè)土壤樣品的不同鉛同位素進(jìn)行測定，結(jié)果表明206Pb/204Pb，207Pb/204Pb和208Pb/204P的變化范圍分別是18.095～18.675，15.558～15.656和38.414～38.907。206

8、Pb/207Pb的變化范圍為1.163～1.197，其中最小值為1.163，遠(yuǎn)小于1.2（自然成因Pb的206Pb/207Pb最小值），表明土壤樣品受到一定程度人為活動(dòng)的影響。通過進(jìn)行Pb同位素組成比值分析，結(jié)果表明土壤樣品的Pb同位素組成不滿足二元混合模型。通過進(jìn)一步建立土壤樣品及端元組分206Pb/204Pb-207Pb/204Pb-208Pb/204Pb值三角圖，發(fā)現(xiàn)土壤樣品Pb與工業(yè)廢棄物，燃煤過程和背景土壤關(guān)系最為緊密，滿足上