廣西西江流域土壤重金屬空間變異及其影響因素研究.pdf

1、隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與氣候變化，流域內(nèi)災(zāi)害頻發(fā)、污染加劇、重金屬累積效應(yīng)突出。西江流域作為廣西主要的糧食產(chǎn)區(qū)和礦業(yè)活動(dòng)密集區(qū)，重金屬污染問題由來已久。為探明流域性土壤重金屬污染分布及主要影響因素，基于大尺度的土壤重金屬含量調(diào)查，利用傳統(tǒng)統(tǒng)計(jì)學(xué)、地統(tǒng)計(jì)學(xué)與GIS技術(shù)對西江流域土壤重金屬分布規(guī)律、污染程度、空間變異特征及影響因素的研究結(jié)果如下：
　　（1）西江流域土壤As、Cd、Pb、Cu、Ni、Zn、Cr、Sb含量范圍分別為：0.01

2、~171000、0.001~990.3、0.61~135800、2.14~2287、2.84~2287、2.84~385.01、2.01~15234、7~4063、0.02~3494mg/kg，算術(shù)均值分別為：382.9、5.260、376.5、38.88、36.06、375.0、97.28、38.54mg/kg，幾何均值分別為：23.82、0.685、88.77、27.82、26.91、124.4、77.23mg/kg。變異程度：As

3、＞Pb＞Cd＞Sb＞Zn＞Cu＞Cr＞Ni，中等-強(qiáng)變異性。按自然、礦區(qū)、水田土壤與旱地土壤分類，除 Cr在以上四種土壤類型中無顯著性差異外，礦區(qū)土壤重金屬含量均顯著高于農(nóng)田及自然土壤；按上游（a）區(qū)（刁江、環(huán)江流域）、上游（b）區(qū)（紅水河、柳江流域）、中游及下游分，除Cr在下游的含量分布顯著低于中上游外，其它重金屬在上游（a）區(qū)的含量值均顯著高于（b）區(qū)、中游及下游?？傮w上，上游地區(qū)呈現(xiàn) As、Cd、Pb、Zn、Sb的復(fù)合污染，中下游

4、無顯著污染。
　?。?）空間聚類與冷熱點(diǎn)分析表明，土壤重金屬熱點(diǎn)主要分布于南丹車河大廠、大環(huán)江中游，其含量受礦業(yè)活動(dòng)與河流作用的雙重影響；冷點(diǎn)主要分布于遠(yuǎn)離大型礦床、海拔500米以上的山區(qū)，以及黔江潯江干支流沿岸農(nóng)田土壤，流域中下游利于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)。
　?。?）半變異函數(shù)分析表明，西江流域土壤重金屬有顯著的空間自相關(guān)性，結(jié)構(gòu)性變異為主，即受植被、地形、氣候和土壤母質(zhì)等自然條件影響顯著。上游（a）區(qū)，除Cu以球狀模型擬合最優(yōu)外

5、，As、Cd、Pb、Ni、Zn、Cr最優(yōu)擬合模型為指數(shù)模型；上游（b）區(qū)，Cd、Cr以指數(shù)模型擬合最優(yōu)，其它以球狀模型擬合最優(yōu)；中游 As、Ni、Cr以指數(shù)模型擬合最優(yōu)，其它以球狀模型擬合最優(yōu)；下游 Pb、Ni、Cr以高斯模型擬合最優(yōu)，As、Cd、Zn以指數(shù)模型擬合最優(yōu)，Cu以球狀模型擬合最優(yōu)。
　?。?）從空間分布圖及空間插值圖可發(fā)現(xiàn)，流域上游As、Cd、Pb、Zn、Cu高含量區(qū)均分布于刁江流域及大環(huán)江流域，其中Cd高值分布范圍

6、最廣，以上游最為突出，南丹縣大廠車河地區(qū)高值樣點(diǎn)最為密集；Ni、Cr在紅水河和刁江所夾區(qū)域的高值影響廣泛而突出；Sb高值區(qū)沿刁江上游到達(dá)都安段以及紅水河流域忻州段，流域特征明顯。
　?。?）采用內(nèi)梅羅指數(shù)法、地累積指數(shù)法和基于AHP的加權(quán)污染指數(shù)法，對西江流域土壤重金屬污染狀況進(jìn)行評價(jià)。內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)表現(xiàn)為：上游（a）區(qū)（重度污染）＞上游（b）區(qū)（重度污染）＞中游（重度污染）＞下游（輕度污染）；基于AHP改進(jìn)后的綜合污染指數(shù)明

7、顯低于內(nèi)梅羅指數(shù)，上游（b）區(qū)及中游的污染等級降至中度污染；地累積評價(jià)結(jié)果：流域內(nèi)Pb、Cd、Sb、Zn的污染較為廣泛，尤以金城江區(qū)、南丹縣和宜州市最為突出。
　?。?）西江流域土壤重金屬的復(fù)合生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)呈現(xiàn)：流域上游（a）區(qū)（高等生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)）＞上游（b）區(qū)（中等生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)）＞中游（中等生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)）＞下游（低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)），Cd是流域產(chǎn)生潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的主導(dǎo)因子。
　?。?）相關(guān)性分析、主成分分析與聚類分析表明，上游（a）區(qū)As-Pb-Z

8、n-Cu中度相關(guān)，（b）區(qū)Pb與Zn、Sb，As與Sb，Ni與Cu、Cr中度相關(guān)，中游As-Sb、Ni與Cu、Cr中度相關(guān)，下游Cd-Zn-Ni中度相關(guān)；流域重金屬含量分布受工礦源、污灌及交通源，施肥因子及成土因子的共同作用，Ni、Cr含量主要受自然因素影響，As、Cd、Pb、Zn、Cu、Sb受人為因素影響更為突出；基于空間分析探討影響流域土壤重金屬含量分布的主要因素，結(jié)果表明，地質(zhì)背景顯著影響流域自然土壤Cd、Ni、Cr含量分布，礦業(yè)