天津市北京排污灌區(qū)土壤中重金屬形態(tài)的空間分布及影響因素研究.pdf

1、本文以天津市位于北京排污灌區(qū)的農(nóng)田土壤為研究對象,采用微波消解法對土壤進行消解,并使用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS)測定了采樣點土壤中重金屬(Cr,Ni,Cu,Zn,Cd和Pb)的總量,同時對其分布特征進行了分析,結果表明:Cr平均值為73.529,Ni平均值為49.094,Cu平均值為30.161,Zn平均值為121.85,Cd平均值為0.278,Pb平均值為32.142,其中Ni、Zn、Cd的幾何平均值均超過了天津市土壤環(huán)境

2、的二級標準,Cd污染最為突出。通過對重金屬總量之間進行相關性分析發(fā)現(xiàn),除Cr-Zn、Cr-Cd外其余重金屬元素之間的相關性均達到顯著或極顯著水平(正相關),說明元素之間同源性很高,土壤復合污染比較嚴重。利用克里格插值法表征土壤中重金屬的空間分布形態(tài)發(fā)現(xiàn),土壤重金屬含量受污水灌溉和人為活動的影響強烈,且各重金屬元素與理化性質(zhì)之間(含水量、PH、鹽度、有機質(zhì))因重金屬種類的不同其相關性呈現(xiàn)差異。對調(diào)查區(qū)采樣點土壤進行環(huán)境質(zhì)量評價,從單因子污

3、染指數(shù)評價結果來看,Cd最為突出,單項污染指數(shù)的平均值達到1.746;從綜合污染指數(shù)評價結果來看,編號S28處于5級重度污染級,S2、S4、S10、S18、S19處于4級中度污染狀態(tài),除此之外,其他采樣點均屬于輕度污染或者尚清潔級。采用Tessier連續(xù)提取法對土壤重金屬形態(tài)進行分析,結果顯示重金屬(Cr,Ni,Cu,Zn,Cd)各形態(tài)在其總量中所占比例存在一定的差異,但總體而言均以殘渣態(tài)為主,除Cd、Cu外其它重金屬以碳酸鹽態(tài)和有效態(tài)

4、的含量最低;且通過分析,除Cu外的其他重金屬總量與其有效態(tài)之間的相關性顯著。且從土壤重金屬有效態(tài)的空間分布圖可以看出,有效態(tài)出現(xiàn)的高值區(qū)與重金屬總量的關系密切。通過對重金屬形態(tài)與土壤理化性質(zhì)的相關性分析表明:Ni的碳酸鹽態(tài)與有機結合態(tài)、Cu的鐵錳氧化態(tài)、Cd的碳酸鹽結合態(tài)與土壤水分均呈顯著正相關。Cr的有效態(tài)與PH呈顯著負相關,而其它形態(tài)與PH均呈極顯著正相關,Ni的鐵錳氧化態(tài)與有機結合態(tài)、Cu的有機結合態(tài)與PH呈顯著正相關,而Zn和C

5、d的碳酸鹽結合態(tài)均與PH呈顯著負相關;Cr的鐵錳氧化態(tài)和有機結合態(tài)、Ni的有效態(tài)、Cu的有效態(tài)和有機結合態(tài)均與土壤鹽度呈顯著正相關;Cr的有機結合態(tài)、Cd的鐵錳氧化態(tài)、Cu的碳酸鹽結合態(tài)和有機結合態(tài)與土壤有機質(zhì)呈顯著正相關,Ni的有效態(tài)、Cu的鐵錳氧化態(tài)與土壤有機質(zhì)呈顯著負相關。分析土壤鹽化過程對重金屬形態(tài)的影響發(fā)現(xiàn),土壤重金屬(Cr,Ni,Cu,Zn,Cd)各形態(tài)與土壤中無機鹽陰陽離子間均呈現(xiàn)一定程度的相關性,且部分達到顯著或極顯著水

6、平,除此之外Ca2+與Mg2+較Na+、K+與重金屬形態(tài)之間的相關性表現(xiàn)的更為積極,這可能是由于Ca2+與Mg2+除與重金屬離子競爭土壤吸附位點外,還可以降低土壤PH,使更多的H+與重金屬離子競爭吸附位點的緣故。而土壤中的無機鹽陰離子(CO32-、HCO3-、SO42-、CL-)與土壤重金屬形態(tài)的相關性表現(xiàn)出一定的差異,這可能是因為無機鹽陰離子對重金屬的吸附因土壤類型及陽離子的不同而不同,且土壤中CO32-的增加往往使土壤中重金屬的碳酸