毕业论文：聊城市农田土壤质量状况研究.doc

聊城大学本科毕业论文（设计）目 录前言11研究区域概况12样品分析与评价方法22.1样品的采集及测定22.1.1布点与采样22.1.2 监测项目22.1.3 土壤预处理与分析32.2评价标准与方法33结果与讨论43.1土壤重金属与有机氯农药污染特征43.1.1土壤污染状况评价4 3.1.2土壤污染物空间差异分析53.2重金属含量累积情况研究8结论9参考文献11致谢12 摘 要为研究聊城市农田土壤环境质量状况，结合GPS，采用网格布点法，采集了聊城地区8个县市136个耕地土壤样品，并测定了8种重金属As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn 以及2种有机氯农药（OCPs）六六六（BHCs）和滴滴涕（DDTs）在耕地土壤中的浓度。依据国家土壤环境质量标准中的二级标准，采用单因子污染指数和综合污染指数对以上10种污染物进行评价，并利用ArcGIS软件绘制了污染物的分布特征图。结果表明，8种重金属在各县市的分布差异较小，污染程度依次为：CuNiAsZnCrCdPbHg。但土壤的污染程度较低，均达到土壤环境质量二级标准的要求。有机氯农药中DDTs的分布不均，残留浓度最高的地区是临清市。BHCs分布虽有差异，但未对土壤造成污染。关键词：聊城市；耕地土壤；重金属；有机氯农药Abstract 136 Liaocheng cultivated soil samples from Liaocheng were collected using lattice method combined with GPS and measured the concentration of 8 kinds of heavy metal in the arable soil, including As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn, and 2 kinds of organochlorine pesticides (OCPs), including HCH (BHCs) and DDT (DDTs). The 10 kinds of pollutants that mentioned above were evaluated in accordance with National Soil Environmental Quality Standards using single-factor pollution index and comprehensive pollution index and use ArcGIS software to draw a map on the distribution of pollutants. The results show that the different distribution of 8 kinds of heavy metals in every counties of Liaocheng is not obvious and its pollution levels in turn were showed: Cu Ni As Zn Cr Cd Pb Hg, while the polluted intensity of arable soil is light, under the soil environmental quality standards requirements. The concentration of Organochlorine pesticides DDTs is more severe in the city of Linqing and its distribution is also uneven. Organochlorine pesticides BHCs havent caused pollution on soil despite its distribution in counties of Liaocheng is different.Key words：Liaocheng City;Soil Quality;Heavy Metal;Organochlorine pesticidesIII 聊城市农田土壤环境质量状况研究前 言随着城市污染的加剧和农用化学物质的种类、数量的不断增加，土壤重金属污染日益严重，污染程度在加剧，面积在逐年扩大。重金属污染物在土壤中移动性差、滞留时间长、不能被微生物降解，并可经水、植物等介质最终影响人类健康。 据我国农业部进行的全国污灌区调查，在约140万hm2的污水灌区中，遭受重金属污染的土地面积占污水灌区面积的64.8%，其中轻度污染的占46.7%，中度污染的占9.7%，严重污染的占8.4%。我国每年因重金属污染而减产粮食1000多万吨，被重金属污染的粮食每年多达1200万吨，合计经济损失至少200亿元。 在过去三十多年来，我国累计使用六六六和滴滴涕约500万吨，虽然它们在农林害虫的防护中发挥过重大作用，但也严重污染了土壤环境。最终经过各种途径不断的在人体内蓄积并危害人体健康。BHCs和DDTs作为高残留率农药于1983年已停止生产。随着时间的推移，土壤中已几乎检测不到这两种剧毒农药的残留，但在鱼类身上检测出的含量却比土壤中高出了近100倍，而到了夜鹭、白鹭的鸟卵中，这个含量被放大了100200倍。此外，这些有机污染物长期贮存在人体中，并可通过母乳喂养间接转移给新生儿或胎儿通过胎盘直接获得。因此国家已经坚决取缔了对这两种农药的使用。聊城是鲁西地区主要的粮食生产基地之一，粮食的产量及质量直接决取决于土壤的状况，本研究主要对聊城地区耕地土壤进行重金属和有机氯农药的污染状况做初步调查，希望能对粮食的安全提出可靠地依据1。1研究区域概况 聊城市位于山东省西部，与河南，河北相邻，位于华东，华北，华中三大行政区交界处，包括东昌府区，阳谷县，莘县，茌平县，东阿县，冠县，高唐和临清市等8个县市。全市为黄河冲积平原，地势较为平缓，耕地面积较多，并且是暖风带季风气候区，半干燥大陆性气候1。气候适宜，适合农作物生长，因此聊城是山东省乃至全国重要的棉粮生产基地。图1 聊城市农田土壤调查采样点分布Figure 1 Sampling distribution in arable soil from Liaocheng2 样品分析与评价方法2.1 样品的采集及测定2.1.1布点与采样 本次土壤质量调查是按照全国土壤污染状况调查点位布设技术规定的布点要求, 在1: 250000聊城市电子地图上统一划分8 km 8 km 的网格, 网格中心点即为调查点位, 共布设136个土壤样点（图1）。采取深度为020 cm土壤表层样品，采用多点采样混合法，即在一定面积的土壤采集1015个点的土壤形成一个土壤混合样，四分法留取30g装入棕色玻璃瓶迅速带回实验室冷冻（-20 ）保存1。2.1.2 监测项目 监测项目包括8种重金属（As、Cd 、Cr 、Cu 、Hg、Ni、Pb、Zn）；2种有机氯农药（BCHs和DDTs）。 2.1.3 土壤预处理与分析 将样品放在阴凉通风处自然风干，剔除样品中的残渣等多余物质，用木质工具碾碎，并用玛瑙研钵研磨，用0.85mm筛网筛选。土壤中Cr、Cu、Zn、Ni采用火焰原子吸收分光光度法测定；As采用二乙基二硫代氨基甲酸银分光光度法测定；Hg采用冷原子吸收光光度法测定；Cd、Pb采用石墨炉原子吸收分光光度法测定1；六六六、滴滴涕利用ASE萃取技术，采用GC-ECD方法测定2。2.2 评价标准与方法2.2.1评价标准 本次调查中的136个样点均为旱地，因此选用土壤环境质量标准 (GB15618-1995)中旱地的二级标准限值为本次评价标准如表 1所示4。表 1土壤重金属与农药残留评价标准值Table 1 The 2nd level of National Soil Environment Quality Standard of residual heavy metals and pesticides 评价 依据（pH）重金属与农药残留量（mg.kg-1)AsCdCrCuHgNiPbZn六六六滴滴涕7.5250.60 2501001.00 603503000.50 0.50 2.2.2 评价方法单因子污染指数计算公式=式中:为第i个样品第j种污染物的单因子污染指数；为第i个样品中第j种污染物的实测浓度；为第j种污染物的评价标准。综合因子污染指数： =式中：为第i个样品第j种污染物的综合因子污染指数；为第i个样品第j种污染物的单因子污染指数的最大值；为第i个样品第j种污染物的单因子污染指数的平均值。 2 .2.3 污染等级根据综合污染指数的大小，将土壤质量分为以下5个级别，如表2所示。表2 土壤污染分级标准Table 2 Soil pollution grading standards 土壤级别综合污染指数（P综）污染等级污染水平1P综0.7安全清洁20.7P综1.0警戒限尚清洁31.0P综2.0轻污染土壤污染超过背景值，作物开始污染42.0P综3.0中污染土壤、作物均为受到中度污染5P综3.0重污染土壤、作物受污染已相当严重综合污染指数全面反映了土壤遭受各种污染物的污染程度，并且能够突出高浓度污染物对土壤环境质量的影响，因此适于用来评价土壤环境的质量等级。表2为农田土壤环境质量监测规范划定的土壤污染分级标准5。3结果与讨论 3.1土壤重金属与有机氯农药污染特征3.1.1土壤污染状况评价表3 土壤重金属、农药残留量统计特征值Table 3 The statistical features of Heavy metals, pesticide residues in soil 检出率（%）范围（mgkg-1）平均值（mgkg-1）标准差变异系数（%）As1005.1315. 69.5832.20923.05Cd1000.0530.0980.0730.00911.74Cr10048.414173.13812.16816.64Cu10047.188.661.1227.50712.28Hg1000.0190.0570.0400.00922.17Ni10017.741.328.8293.86613.47Pb10019.240.525.2653.07312.16Zn10040.715476.05223.17530.31BHCs58.82n.d0.0520.01112.46110.24DDTs93.38n.d4.4510.128436.31338.61注：n.d表示为检出表3对聊城市耕地土壤中8种重金属与2种有机氯农药的浓度进行统计分析，依据土壤环境质量二级标准，其对土壤的污染程度可见表3。聊城市耕地土壤遭受重金属污染程度较轻，均达到土壤环境质量二级标准要求。有机氯农药对耕地土壤的污染比较严重。各种重金属的污染特征具有重大的差异，在耕地土壤中的浓度范围差异也比较大。一般差异越大，表明受人类影响也越大6，由表3可得：重金属差异最大的为Zn，有机氯农药差异最大的为DDTs，说明这两种污染物受人类影响比较大1。3.1.2污染指数分析 利用单因子污染指数和综合污染指数分析方法得出8种重金属的污染指数可见表4。 表4 聊城市耕地土壤8种重金属的污染指数Table 4 Liaocheng Soil heavy metal pollution index 8评价项目AsCdCrHgNiCuPbZn最大污染指数0.520.0.3270.4700.1140.8260.8860.1350.616最小污染指数0.1710.1770.1610.0380.3540.4710.0640.163综合污染指数0.3190.2410.2440.0800.5770.6100.0840.306污染程度排序46582173由表4可以得出，8中重金属在聊城市耕地土壤中的污染程度依次为：CuNiAsZnCrCdPbHg。 3.1.3土壤污染物空间差异分析 图2 As在聊城市的浓度分布图 图3 Zn在聊城市的浓度分布图 Figure2 A map on the concentration Figure3 A map on the concentrationdistribution of As in Liaocheng distribution of As in LiaochengAs在聊城地区的浓度分布主要成片状，As浓度相同的点集中分布在一起。由图2可知，污染最严重的区域主要分布在聊城东部，例如，茌平，东阿，高唐三县市的东部地区，浓度在11.4-15.566 mg/kg之间，其浓度超过了山东地区背景值，因此该地区属于重污染。Zn在聊城分布比较均匀，大部分地区Zn的浓度都在63.457-85.967 mg/kg之间。Zn浓度较高的地区主要成点状分布，其浓度值在108.477-130.496mg/kg,，超过了山东省Zn浓度的背景值，这些地区也属于重污染。图4 Pb在聊城市的浓度分布图 图5 Ni在聊城市的浓度分布图Figure 4 A map on the concentration Figure 5 A map on the concentrationdistribution of Pb in Liaocheng distribution of Ni in Liaocheng由图4可知，Pb在聊城地区的浓度分布状况与Zn极其相似，均分布比较均匀。浓度较高的地区主要集中在茌平和高唐两个县市的局部地区，其浓度值在31.981-40.498mg/kg之间。同样也超过了山东地区Pb的背景值。由于Pb对人体能够产生严重的危害，因此应当采取合理的措施重点防治该地区Pb的污染。由图5可知，Ni在聊城的分布比较均匀。大部分地区Ni的浓度值在27.193-41.260mg/kg之间，几乎超过山东省Ni浓度分布的背景值。聊城各县市去以东阿县的污染最为严重，最高浓度可达到41.3mg/kg。而对于冠县来说Ni的平均浓度则比较低。图6 Hg在聊城市的浓度分布图 图7 Cd在聊城市的浓度分布图Figure 6 A map on the concentration Figure 7 A map on the concentrationdistribution of Hg in Liaocheng distribution of Cd in Liaocheng由图6可知，Hg在聊城整体浓度较高，除少量地区小于山东省背景值，其他地区均大于山东省背景值，主要集中在城市地区，以城市为中心以辐射状态浓度逐渐降低。说明受人类活动影响较大。由图7可知，Cd在聊城分布不均匀，主要分布在聊城市周边地区，例如莘县，冠县，临清，高唐和茌平局部地区，在东昌府区及聊城东北部地区污染浓度较小。超过背景值的地区较少，总体污染较轻。图8 Cu在聊城市的浓度分布图 图9 Cr在聊城市的浓度分布图Figure 8 A map on the concentration Figure 9 A map on the concentrationdistribution of Cu in Liaocheng distribution of Cr in Liaocheng由图8和图9可知，Cu和Cr在聊城市分布比较均匀，其中Cu的高浓度地区主要成点状分布而且较多，Cr高浓度点数较少。两种重金属都主要分布在聊城西部地区。两种金属浓度超过山东省金属背景值的地区较多，其中Cu几乎达到百分之百，应当适当治理。图10 BHCs在聊城市的浓度分布图 图11 DDTs在聊城市的浓度分布图Figure 10 A map on the concentration Figure 11 A map on the concentrationdistribution of BHCs in Liaocheng distribution of DDTs in Liaocheng由图10可知，BHCs在聊城周边县市分布较轻，在聊城，茌平，阳谷三县市污染较严重，其中以阳谷最为严重，浓度最大地区也在阳谷境内，应需适当的调整有机物在阳谷的污染状况，采取适当的措施减轻污染程度。由图11可知，DDTs在聊城分布均匀，但是最大浓度和最小浓度差异较大,大部分地区浓度都在890 ug/kg以下，但是严重超过山东规定的背景值.临清个别地方残留量较多，浓度在35604450 ug/kg之间。由表五可知，聊城8县市的污染物综合污染指数不存在明显差异，其中以临清县的综合污染指数最高，莘县的综合污染指数最低。在重金属中Ni的区域差异最大，而有机氯农药中DDTs的区域差异最大。表5 各县市耕地土壤重金属、有机氯农药污染状况Table 5 City and county land heavy metals, organic pesticides pollution县市AsCdCrCuHgNiPbZnBHCsDDTs综合污染指数东昌府区0.3130.2320.2420.6080.0810.5960.0840.3070.040.210.271阳谷0.3080.2460.2290.6350.0820.5750.0780.2930.040.140.263莘县0.3180.2450.2340.6130.0770.5680.0800.3200.020.060.254茌平0.3220.2420.2510.5980.0800.5840.0890.3140.030.130.264东阿0.3600.2340.2470.6250.0770.6510.0870.3280.010.090.271冠县0.3210.2430.2570.6030.0810.5360.0840.3210.010.210.267高唐0.3060.2380.2460.5950.0820.5860.0870.2890.010.110.255临清0.3170.2550.2400.6250.0840.5250.0860.2600.021.230.3643.2重金属含量累积情况研究以山东省重金属含量背景值为准，聊城市各种重金属均有超背景浓度，其中以Cu和Hg的超背景百分数最高，达到百分之百，以Cd的超背景百分数最少，为5.14。其它样品的超背景百分数都占有很大比例，可见表6。所以应采取适当措施减少土壤中重金属的累积含量，提高土壤质量7。土壤累积指数可见表68。表6 聊城市土壤重金属累积指数Table 6 Heavy metal accumulation index Liaocheng测定项目背景值（mg/kg）累积指数P超背景样品百分数（%）最小值最大值平均值As9.035.1315.69.5854.4Cd0.0840.0530.0980.075.14Cr66.048.414173.1472.1Cu24.047.188.661.12100Hg0.0190.0190.0570.04100Ni25.817.741.328.8385.3Pb25.819.240.525.2735.3Zn63.540.715476.0569.1结论（1）聊城市耕地土壤重金属残留量符合国家土壤环境质量二级标准。在所调查的8种重金属中，各