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(jìn)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(diǎn)土壤中重金屬(Cr,Ni,Cu,Zn,Cd和Pb)的總量,同時(shí)對其分布特征進(jìn)行了分析,結(jié)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(biāo)準(zhǔn),Cd污染最為突出。通過對重金屬總量之間進(jìn)行相關(guān)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(guān)性均達(dá)到顯著或極顯著水平(正相關(guān)),說明元素之間同源性很高,土壤復(fù)合污染比較嚴(yán)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(dòng)的影響強(qiáng)烈,且各重金屬元素與理化性質(zhì)之間(含水量、PH、鹽度、有機(jī)質(zhì))因重金屬種類的不同其相關(guān)性呈現(xiàn)差異。對調(diào)查區(qū)采樣點(diǎn)土壤進(jìn)行環(huán)境質(zhì)量評價(jià),從單因子污

3、染指數(shù)評價(jià)結(jié)果來看,Cd最為突出,單項(xiàng)污染指數(shù)的平均值達(dá)到1.746;從綜合污染指數(shù)評價(jià)結(jié)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(diǎn)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(jìn)行分析,結(jié)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?jiān)鼞B(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(guān)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(guān)系密切。通過對重金屬形態(tài)與土壤理化性質(zhì)的相關(guān)性分析表明:Ni的碳酸鹽態(tài)與有機(jī)結(jié)合態(tài)、Cu的鐵錳氧化態(tài)、Cd的碳酸鹽結(jié)合態(tài)與土壤水分均呈顯著正相關(guān)。Cr的有效態(tài)與PH呈顯著負(fù)相關(guān),而其它形態(tài)與PH均呈極顯著正相關(guān),Ni的鐵錳氧化態(tài)與有機(jī)結(jié)合態(tài)、Cu的有機(jī)結(jié)合態(tài)與PH呈顯著正相關(guān),而Zn和C

5、d的碳酸鹽結(jié)合態(tài)均與PH呈顯著負(fù)相關(guān);Cr的鐵錳氧化態(tài)和有機(jī)結(jié)合態(tài)、Ni的有效態(tài)、Cu的有效態(tài)和有機(jī)結(jié)合態(tài)均與土壤鹽度呈顯著正相關(guān);Cr的有機(jī)結(jié)合態(tài)、Cd的鐵錳氧化態(tài)、Cu的碳酸鹽結(jié)合態(tài)和有機(jī)結(jié)合態(tài)與土壤有機(jī)質(zhì)呈顯著正相關(guān),Ni的有效態(tài)、Cu的鐵錳氧化態(tài)與土壤有機(jī)質(zhì)呈顯著負(fù)相關(guān)。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(jī)鹽陰陽離子間均呈現(xiàn)一定程度的相關(guān)性,且部分達(dá)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(guān)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(diǎn)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(diǎn)的緣故。而土壤中的無機(jī)鹽陰離子(CO32-、HCO3-、SO42-、CL-)與土壤重金屬形態(tài)的相關(guān)性表現(xiàn)出一定的差異,這可能是因?yàn)闊o機(jī)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