毕业论文聊城市耕地土壤有机氯农药污染程度与空间分布研究

聊城大学本科毕业论文聊城大学本科毕业论文（设计）（设计） I 目目 录录 前言前言-1 1 研究区域概况研究区域概况-1 2 分析与研究方法分析与研究方法-2 2.1 样品的采集与测定-2 2.1.1 布点与采样-2 2.1.2 监测项目-3 2.1.3 样品预处理与测定-3 2.2 污染指数分析-3 2.2.1 分析方法-3 2.2.2 污染分级-4 3 结果与讨论结果与讨论-5 3.1 土壤污染现状-5 3.2 各县市有机氯农药（OCPS）污染程度-6 3.3 空间分布 -7 结论结论-10 参考文献参考文献-11 致致 谢谢-12 聊城大学本科毕业论文聊城大学本科毕业论文（设计）（设计） II 摘摘 要要 结合 GPS 采用网格布点法，对山东省聊城市耕地土壤 136 个样点中 7 种有 机氯农药（OCPs）的含量进行了测定。对各样点 OCPs 的污染指数进行了计算， 并利用 GIS 中的克里格插值法对 OCPs 的污染程度进行了空间分布研究。结果表 明，7 种 OCPs 的污染程度依次为：DDTs狄氏剂七氯艾氏剂BHCs异 狄氏剂六氯苯。其中 DDTs 的污染最为严重，已达到重污染级别，其他 6 种 OCPs 均处在安全级别，没有对土壤造成污染。不同 OCPs 在研究区域的分布存 在明显差异。 关键词：关键词：聊城市；耕地土壤；有机氯农药；污染程度；空间分布 聊城大学本科毕业论文聊城大学本科毕业论文（设计）（设计） III Abstract Combination of GPS point method using mesh, 7 kinds of organochlorine pesticides in 136 samples of agricultural soils in Liaocheng City, Shandong Province were determined.The pollution index of OCPs was calculated and using GIS Kriging method the spatial distribution of OCPs was researched .The results showed that the order of the pollution level of OCPs was:DDTsdieldrinheptachloraldrinBHCs endrinHCB. DDTs was the most serious, and its pollution level has reached“heavy pollution“.The others were in the security level, and they didnt bring damage to the soils.There was a big different in the the spatial distribution of OCPs. Key words: Liaocheng City; Cultivated soil; Organochlorine pesticides; Pollution; Spatial distribution 聊城大学本科毕业论文聊城大学本科毕业论文（设计）（设计） 1 聊城市耕地土壤有机氯农药污染程度与空间聊城市耕地土壤有机氯农药污染程度与空间 分布研究分布研究 前言前言 有机氯农药（Organochlorine Pesticides，OCPs）是一种杀虫广谱、毒性较低、 残效期长的化学杀虫剂，主要分为以苯为原料和以环戊二烯为原料的两大类。 自 20 世纪 40 年代开始使用滴滴涕、六六六两种有机氯化合物杀虫药，由于它们 防治面广，药效比当时的其他农药好，还由于它们的急性毒性低，而且残留毒性 尚未被发现，因而被广泛用于防治作物、森林和牲畜的害虫。环戊二烯类杀虫剂 虽然发现稍迟，但由于药效稳定持久，防治面广，在许多国家也得到较多的应用 1。随着这些农药残毒的发现，它们在环境中的迁移与归宿引起人们的关切。 由于高毒性、脂溶性、稳定性以及高残留等原因，20 世纪 70 年代起 OCPs 在全球范围内被陆续禁用，中国于 60 年代开始禁止在蔬菜、茶叶、烟草等作物 上施用滴滴涕、六六六，在一般作物上也注意控制使用，在 1983 年 5 月全面禁 止使用 OCPs2。 作为备受关注的环境污染物之一，国内外都对 OCPs 开展了大量研究，研究 对象涉及大气、土壤、沉积物等环境介质。我国北京、沈阳、贵州、江苏、西藏、 南京等地针对土壤中 OCPs 的研究发现，OCPs 在土壤中的残留非常普遍。但前 人对聊城市耕地土壤有机氯农药污染程度与空间分布的研究则相对较少。农药在 土壤中的残留是导致农药对环境造成污染和生物危害的根源，本文选取位于山东 西部的聊城市为研究区域，对其土壤环境中 7 种 OCPs 的污染状况及空间分布特 征进行全面系统的研究，以期为从环境质量的角度上划分土壤的级别和进行土地 利用结构化调整提供依据及区内现代农业发展和构建农产品安全体系提供基础资 料。 1 研究区域概况研究区域概况 聊城市位于山东省西部，位于北纬 35473702和东经 1151611632之 间，南北直距 138km，东西直距 114km，总面积约 8590km2。市境地处黄河冲击 聊城大学本科毕业论文聊城大学本科毕业论文（设计）（设计） 2 平原，地势西南高、东北低。属于暖温带季风气候区，半干燥大陆性气候。聊城 市辖东昌府区、冠县、莘县、阳谷、东阿、茌平、高唐，代管省辖市临清市。 地势自西南向东北逐渐倾斜，莘县西南部最高，海拔 49m；高唐县的东北部 最低，海拔 27.5m。全市为黄河冲积平原，具有高地、缓平坡地、洼地相间的微 地貌格局，土壤以沙土、壤土和黏土为主。全市耕地面积 700000.01hm2，土层深 厚，气候温和，水资源丰富，是山东省乃至全国重要的粮棉生产基地3。 2 分析与研究方法分析与研究方法 2.1 样品的采集与测定样品的采集与测定 2.1.1 布点与采样布点与采样 本次土壤环境质量调查，按照全国土壤污染状况调查点位布设技术规定 的布点要求和编码规则，根据不同土地利用类型和土壤类型，在 1250000 电子 地图上统一划分网格，网格中心点即为调查点位，耕地网格 8km8km，聊城市 采样点共 136 个（图 1） 。采用 GPS 对采样点进行确定，并对调查点位经纬度信 息进行数据文件转换，按照全国统一编码要求进行编码。 图 1 聊城市农田土壤调查采样点分布 Figure 1 The sampling plots in agricultural soils of Liaocheng city 聊城大学本科毕业论文聊城大学本科毕业论文（设计）（设计） 3 按土地利用类型和适用条件，采用 GPS 定位，在调查点位周围采集 020cm 表层土壤混合样，保留相当于 3kg 以上风干土壤的土样，其他要求符合 全国土壤污染状况调查土壤样品采集（保存）技术规定 。本次调查从 2007 年 3 月开始，至 2008 年 12 月结束。样品的采样及分析由聊城市环境监测中心协 同聊城大学共同完成。 2.1.2 监测项目监测项目 本次研究主要针对 7 种有机氯农药开展监测，监测项目分别为：六六六 （BHCs） 、滴滴涕（DDTs） 、艾氏剂、狄氏剂、异狄氏剂、六氯苯和七氯。 2.1.3 样品预处理与测定样品预处理与测定 样品预处理采用阴凉通风处自然风干，剔除样品中的植物根系、有机残渣以 及可见侵入体，用木质工具碾碎并用玛瑙研钵研磨，过 100 目筛，于-18 下冷 冻保存备用4。 土壤中六六六（BHCs） 、滴滴涕（DDTs）等 7 种有机氯农药利用 ASE 萃取 技术，采用 GC-ECD 方法测定5。所用试剂均为优级纯，分析过程中采用平行样， 加标（国家标准土壤样品 ESS-1）进行质量控制。农药标准品购自农业部环境保 护科研监测所，回收率控制范围为：90%120%。 2.2 污染指数分析污染指数分析 2.2.1 分析方法分析方法 目前，国内普遍采用污染指数法进行评价。本研究采用单因子污染指数与综 合污染指数进行评价。 单因子污染指数计算公式： j ij ij C C I 0 式中：第 i 个样品第 j 种污染物的单因子污染指数； ij I 第 i 个样品中第 j 种污染物的实测浓度； ij C 第 j 种污染物的评价标准。 oj C 综合指数(内梅罗) 计算公式： （j=1,2，7） 2 22 maxave ijij i II P 聊城大学本科毕业论文聊城大学本科毕业论文（设计）（设计） 4 （i=1,2，136） 2 22 maxave ijij j II P 式中：第i个样品的综合污染指数； i P 第j种污染物的综合污染指数； j P 单因子指数算术平均值； ave I 单因子指数最大值。 max I 本次项目监测中，六六六和滴滴涕采用土壤环境质量标准 （GB15618- 1995）中旱地的二级标准限值作为评价标准，另外 5 种 OCPs 采用展览会用地 土壤环境质量评价标准（暂行） （HJ350-2007）作为评价标准，见表 1。 表 1 监测项目标准限值（gkg-1） Table 1 Standard limits of monitoring projgrames（gkg-1） 监测项目六六六滴滴涕艾氏剂狄氏剂异狄氏剂六氯苯七氯 标准 5005004040230066050 2.2.2 污染分级污染分级 综合污染指数全面反映了各污染物对土壤的不同作用，同时又突出了高浓度 污染物对土壤环境质量的影响，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。 表 2 土壤污染分级标准 Table 2 Grading criteria of soil pollution 土壤级别 综合污染指数（） 综 p 污染等级污染水平 1 0.7 综 p 安全清洁 2 0.71.0 综 p 警戒限尚清洁 3 1.02.0 综 p 轻污染 土壤污染超过背景值，作物开始污 染 4 2.03.0 综 p 中污染土壤、作物均受到中度污染 5 3.0 综 p 重污染土壤、作物受污染已相当严重 聊城大学本科毕业论文聊城大学本科毕业论文（设计）（设计） 5 3 结果与讨论结果与讨论 3.1 土壤污染现状土壤污染现状 分别对聊城市耕地土壤中 7 种有机氯农药进行了污染指数分析，结果见表 3 和图 2。 聊城市耕地土壤中各 OCPs 的污染程度有所不同。DDTs 的单项污染指数的 最大值高达 8.9021，综合污染指数高达 6.2974，说明在有些采样点中 DDTs 已经 对土壤造成了非常严重的污染；其他 6 种有机氯农药的 Iij最大值均小于 1，说明 这些组分对土壤没有造成污染。7 种有机氯农药污染程度依次为：DDTs狄氏 剂七氯艾氏剂BHCs异狄氏剂六氯苯。其中，DDTs 已达到重污染级别， 主要是因为个别样点含量极高，需要在今后的工作中密切关注6，其他 6 种 OCPs 均处在安全级别，没有对土壤造成污染。 表 3 土壤有机氯农药的污染指数 Table 3 the pollution index of OCPs in the soils 监测项目BHCsDDTs艾氏剂狄氏剂异狄氏剂六氯苯七氯 （Iij)max0.10458.90210.21230.69850.03010.02080.6802 （Iij)ave0.02230.25750.00320.00780.00090.00380.0093 Pj0.07566.29740.15010.49390.02130.01490.4810 污染排序5142673 污染等级安全重污染安全安全安全安全安全 图 2 有机氯农药的污染程度 Fig.2 The pollution level of organochlorine pesticides 聊城大学本科毕业论文聊城大学本科毕业论文（设计）（设计） 6 3.2 各县市有机氯农药（各县市有机氯农药（OCPs）污染程度）污染程度 对聊城市 8 个县市分别进行统计计算，以便了解各 OCPs 在不同县市内的污 染程度是否存在差异，结果见表 4 和图 3。临清市 DDTs 的 Pj高达 6.3545，在各 县市中污染最为严重。除此之外，BHCs、DDTs、异狄氏剂和六氯苯的最大污染 指数均出现在东阿县，而艾氏剂、狄氏剂和七氯的最小污染指数也出现在东阿县， 这说明在东阿县各 OCPs 污染程度有很大差异。同时由表 4 中变异系数可知，各 OCPs 在 8 县市的分布很不均衡，呈现出相当大的离散性7。这种情况一定程度 上反映了聊城市历史上 OCPs 使用的无序性，这与国内有些地区污染状况相似8。 表 4 各县市耕地土壤有机氯农药污染状况 Table 4 the pollution condition of organochlorine pesticides in counties of Liaocheng city 监测项目BHCsDDTs艾氏剂狄氏剂异狄氏剂六氯苯七氯 东昌府区0.06530.825200.49550.01050.00670 阳谷县0.05540.5539000.01550.00580 莘县0.07630.34350.0772000.00800 茌平县0.06090.5089000.01800.00690.4167 东阿县0.82952.0205000.36370.43940 冠县0.02111.26470000.01240 高唐县0.02510.46120.1504000.01520.4820 临清市0.05236.35450.078300.00400.01000 变异系数 Cv 1.86131.31191.49972.82842.45622.41211.8582 注：变异系数 Cv标准差与平均数的比值，用公式表示为：Cv/ 聊城大学本科毕业论文聊城大学本科毕业论文（设计）（设计） 7 图 3 不同区域间 7 种有机氯农药 Pj 的变化趋势 Fig.3 the trends of Pj of organochlorine pesticides in different areas 3.3 空间分布空间分布 在 ArcGIS 软件中，采用无偏最佳估值的普通克里格插值法，以高斯模型对 136 个样点的单因子污染指数 Iij进行空间插值9，根据插值结果制作污染指数的 空间分布图，见图 4。 聊城大学本科毕业论文聊城大学本科毕业论文（设计）（设计） 8 7 种 OCPs 在聊城市耕地土壤的空间分布存在很大差异。BHCs 主要分布在 聊城市中部、南部地区；DDTs 主要分布在临清地区市；艾氏剂、狄氏剂、异狄 氏剂以及七氯分布仅在个别地方零星分布，而六氯苯分布相对较普遍。 聊城大学本科毕业论文聊城大学本科毕业论文（设计）（设计） 9 聊城大学本科毕业论文聊城大学本科毕业论文（设计）（设计） 10 图 4 聊城市耕地土壤中 7 种 OCPs 组分的单因子污染指数 Iij 空间分布图 Fig.4 the spatial distribution of single-factor pollution index of OCPs in soils 聊城市是主要农业生产区域，在长期的农业生产过程中必然要使用各种农药 包括 OCPs，从而造成 OCPs 在土壤中的残留。而聊城市区等中心城区由于较少 进行农业生产10，所以土壤中 OCPs 的残留相对较少。这说明 OCPs 在聊城市土 壤中的空间分布特征与农业生产布局、农药的使用习惯等因素有很大关系11。 结论结论 （1）聊城市耕地土壤中 7 种 OCPs 的污染程度依次为：DDTs狄氏剂七 氯艾氏剂BHCs异狄氏剂六氯苯。其中，DDTs 已达到重污染级别，其他 6 种 OCPs 均处在安全级别，没有对土壤造成污染。 （2）聊城市 8 个县市中，各 OCPs 的分布很不均衡，呈现出相当大的离散 性。临清市 DDTs 的 Pj高达 6.3545，在各县市中污染最为严重。除此之外， BHCs、DDTs、异狄氏剂和六氯苯的最大污染指数均出现在东阿县，而艾氏剂、 狄氏剂和七氯的最小污染指数也出现在东阿县，这说明在东阿县各 OCPs 污染程 度有很大差异。 （3）7 种 OCPs 在聊城市耕地土壤的空间分布存在很大差异，其空间分布特 征与农业生产布局、农药的使用习惯等因素有很大关系。 聊城大学本科毕业论文聊城大学本科毕业论文（设计）（设计） 11 参考文献参考文献 1 刘希雯，胡立嵩，陆云平，等.武汉北湖地区土壤中有机氯农药残留分布特征J.武汉工 程大学学报，2010，32(11):31-35. 2 马瑾，邱兴华，周永章，等.湛江市土壤有机氯农药残留状况及空间分布特征J.地理学 报，2010，65(1):103-112. 3 曹建荣，张保华，董杰，等.鲁西粮食主产区耕地土壤重金属与有机氯农药污染状况研究 J.江苏农业科学，2010，(1):307-309. 4 付卫东，王岩，刘衍君，等.山东聊城市表层土壤有机氯农药残留研究J.中国环境管理 干部学院学报，2009