（环境工程专业论文）阜新市农田土壤重金属污染的空间分析及污染评价.pdf

州1 幸 人2 硕十学忙论文 捅璎 象；变异函数的块金效应明显。空问相关性屈中等，显示小尺度上受人为二f 扰的影响较人：除 n i 的空何结构表现为各向同性以外，其余5 种重金屉均表现出明显的方向性特点；除卜壤母质 因素外，研究区域内以矿业和城市活动为主的人为干扰是影响农田重金属空问结构的重要原因。 3 通过克里格插值得到6 种重金属含量的空间分布图，结合绕计分析以及空问结构分析进一步分 析表明。研究区域农田土壤重金属来源较多，空间分布受多种因素影响矿业活动是研究区域 农田土壤重金属的重要来源，c d 、c u ，p b ，z n 等重金属污染物主要来源于矿业开采；畜禽粪便 和农药的施用等人类活动对c u ，z n 的积累也有一定影响；n i 和a s 主要来源于土壤母质，但人 类活动的影响仍然存在。 4 研究区域内矿业开采产生的重金属污染物有向外扩散的趋势，元素迁移性强弱导致不恩重金属 向矿区外传输的距离表现出一定差异，a s 的迁移性较弱传输距离较短，c u 、z n 、c d 、p b 等 重金属迁移性较强，对周围4 一- 6 k m 农田都有影响；海州露天矿区重金属有通过风力、河流等方 式向周围农田扩散的趋势，扩散方式的差异可能导致周围农田土壤重金属含量差异，使重金属 的空间分布表现出明显的方向性，海州露天煤矿区及主要扩散方向上的重金属污染风险应予重 点关注。 5 重金属污染评价发现，除a s 外，研究区域农田土壤c d 、c u 、n i ，p b 、z n 单因子污染指数的中 位数和b o x - c o x 均值均大于1 ，各单因子污染指数的b o x - c o x 均值大小顺序为：c d z n c u n i p b a s 。从内梅罗综台污染指数来看，其b o x - c o x 均值介于2 以之闻，表明研究区域农田 土壤重金属污染属中等水平；从环境风险和人体健康的角度出发，应将c d 列为阜新市尤其是海 州露天矿区需要优先控制的重金属；当地在农牧业生产和布局时应适当考虑矿业开采区附近农 田土壤重金属污染风险。 本研究结果为阜新市农牧业合理区划、矿山废弃地修复及矿区复垦等提供基础性指导。为进一 步进行阜新市农田土壤重金属污染风险评估打下基础。 关键词：重金属，农田土壤，空问分析， 污婆评价 i i 州南人学硕十学似论文 a b s r a c t s p a t i a lp a t t e r na n dp o l l u t i o ne v a l u a t i o no ft l e a v ym e t a l s i nf a r m l a n ds o i l so ff u x i nc i t y a p p l i c a n t i o nf o rm a s t e rd e g r e e ：x ul i c h a o s u p e r v i s o r ：c h e ny u c h e n gl iy a n x i a a b s t r a c t t h e r ei sac l o s ec o r r e l a t i o nb d w c c nh e a v ym e t a l sa n dh u m a nh e a l t h h e a v ym e t a l si ns o i lc a l lh a z a r d o u st o h u m a nh e a l t ht b r o o g hv a r i o u sc h a n n e l s , s u c ha si n g e s t i o n 、i n h a l a t i o n ，a b s o r p t i o nt h r o u g hs k i nl e s i o n se ta 1 m j l i i n ga c t i v i t yu s u a l l yl e a ds e r i o u se c o l o g i c a ld a m a g ea n de n v i r o n m e n t a li s s u e s ，a n di tw a so n eo ft h em o s t i m p o r t a n ts o u r c e so f s o i lh e a v ym e t a lp o l l u t a n t s m i n i n ga c t i v i t ya n di t sr e l a t e di n d u s t i e ao c c u p y a l li m p o r t a n t p o s i t i o ni ne c o n o m yo f m i n i n gc i t y , m e a n w h i l et h e yh a sm o l es e r i o u se c o l o g i c a la n de n v h - o n m e n t a li s s u e st h a n o t h e rc i t y s r e s e a r c ho ns o i lh e a v ym e t a lp o l l u t i o nl e a db ym i n i n ga c t i v i t i e sa n di t sp o t e n t i a le n v i r o n m e n t a la n d h e a l t hr i s kh a sb e e nc a r r i e do ne n t h u s i a s t i c l yb ys c h o l a r sa th o m ea n da b r o a d i nt h i ss t u d y , 1 8 0f a r m l a n ds o i ls a m p l e sw c y ec o l l e c t e di n2 6 5 0 k m 2a r o u n dt h em i n i n gi n t e n s i v er e g i o uo f f u x i nc i t ya n dt h ec o n c e n h a t i o n so fa s c d ，c u , n i , p ba n dz nw a r ea n a l y z e d , t h e no nt h i sb a s i s ，a p p l i c a t e d s p a t i a la n a l y s ea n de v a l u t i o nt or e s e a r c ht h eh e a v ym e t a lp o l l u t i o n w i t ht h ea i do f g e o s t a t i s t i c a lt o o l sa n dg i s ，a s y s t e m a t i cr e s e a r c ho na s ，c d , c a , l q i , p ba n dz nw a sc o n d u c t e d , p o l l u t a n ts o u x c e $ a n dp o l l u t e dw a y s , t h e p o l l u t i o ne v a l u a t i o nw e r ed i s c u s s e dt oo b t a i nt h er a t i o n a lm e t h o d so f a s s i n gt h es i t u a t i o no f t h es o i l sp o l l u t i o n g r o i nh e a v ym e t a l sa n dt h eu t i l i z a t i o no f s o i l s 1 t h eb o x - c o xl i l e a nv a l u e so fc a , 钆n i ，p ba n dz nc o n c e n l m t i o n se x c e e d e dt h eb a c k g r o u n dv a l u e s , a c c u m u l a t i o n o f h e a v y m e t a l s i ns o i l w a su n i v e r s a l e x c e p t f o r a s n o n eo f t h es o i ls a n 平l e s w c t cs e r i o u s l y a s ，c l l ，n i ，p ba n dz np o l l u t e d , b u ts o i lc dp o l l u t i o nw a sn l o r es e r i o u st h a no t h e rm e t a l s t h e c o n c a n w a t i o u so f a s ，c u , n i ，p ba n dz ni nv e g e t a b l es o i l sw e f o u n dh i g h e rt h a nt h o s ei nt h eo t h e rl a n d u 辩t y p e s a c c u m u l a t e dm o r es e r i o u s l yi nv e g e t a b l es o i l s t h ec o n c e n t r a t i o n so fs i xh e a v ym e t a l ss h o w e d t h es i m i l a rp a t t e r n ：u r b a n s u b u r b a n , w h i c hr e v e a l e dt h a tt h em i n i n ga c t i v i t i e sm i g h tb eo o eo ft h em o s t i m p o r t a n t5 0 u 1 c ei n f l u e n c i n gt h eh e a v ym e t a lc o n t e n ti nt h e s er e g i o n s a tt h es a l e t i m e ，t h eh e a v ym e t a l c o n t e n t so f t h el i v e s t o c km a m f f e sw e r ca l s oi n v e s t i g a t e d t h er e l a t i v e l yh i g hc o n c e n t r a t i o n so f t h ec i lz n a n da si nt h en l a n u r ei m p l i e dt h ep o s s i b i l i t yt oi m p o r tt h e s ep o l l u t a n t st ot h ef a r m l a n ds o i l t h e r e f o r e ，i t s h o u l db ep a i dm o r ea r e n t i o nf o rt h ef a r m l a n da n dt h el i v e s t o c ki n d u s t r ya r r a n g e m e n ta n dp r o d u c t i o ni n f u x i n i i i 撕南人学硕十学何论文a b s r a e t 2 t h es p a t i a ls t r u c t u r ef e a t u r e so fh e a v ym e t a l sw e r eq u a n t i t a t i v e l yd e s c r i b e du s i n gg e o s t a t i s t i c a lm e t h o d s t h ew e l l d e i f l n e ds p a t i a ls t n l c t n r e so f s i xh e a v ym e t a l sw e r eo b t a i n e di nt h i ss t u d y , t h e i rt e s t i n gv a r i o g r a m s c o m p l e t e l ym a t c h e dt h e o r e t i c a ls t r u c t u r e s e m i v a r i o g r a mo fc u ，n i ，p b , z nc o u l dh e f i t t e dw e l lw i t h e x p o n e n t i a lm o d e l a n ds e m i v a r i o g r a mo fa s c ac o u l dh ef i h e dw e l lw i t l is p h e r i c a lm o d e l t h er a n g e s w e r ef r o m2 3 5 一1 2 6 0 k mt h eo b v i o u sn u g g e te f f e c t sa n di t l o d e f a t es p a t i a ld e p e n d e n c e ss u g g e s t e dt h a tt h e s p a t i a lv a r i a b i l i t i e so f h e a v ym e t a l sm i g h tb ea f f e c t e db ya n t h r o p o g e n i ca c t i v i t i e si ns m a l l - s c a l e t h eh e a v y m e t a l ss h o w e do b v i o u s l yd i r e c t i o n a lf e a t u r e ，e x c e p tn iw a si s o t r o p y b e s i d e st h ei n f l u e n c ef r o mp a r e n ts o i l m a t e r i a l so os p a t i a ls t r u c t u r e so fh e a v ym e t a ld i s t r i b u t i o n s ，t h em i n g i n ga n dt h eu r b a nc i t i z e na c t i v i t i e s m i g h tc o n t r i b u t ep m a n l y 3 c o n c e n t r a t i o nm a p so f s i xh e a v ym e t a l si nf a r m l a n ds o i l so b t a i n e db yk r i g i n gi n t e r p o l a t i o n c o m b i n e dw i t h s t a t i s t i c a la n dg e o s t a t i s t i c a ls p a t i a ls l x u c t u r ea n a l y s i s ，w ef o u n dt h es o i lh e a v ym e t a l s h a sm a n ys o u c e , a n d t h es p a t i a ld i s c i b u t i o na f f e c t e db yv a r i o u sf a c t o r s t h e 幽g i n ga c t i v i t i e sw a s 嘶l l a n ts o x n ：c e so fs o i l h e a v ym e t a lp o l l u t a n t s , e s p e c i a l l yc d ，c u ，p b ，z n t h ea c c u m u l a t i o no fc ua n dz ni ns o i lw a f f e c t e db y a p l l i c a t i o no fa n i m a lm a n o l e sa n dp e s t i c i d e s a sa n dn iw a sm a i n l yf r o mt h es o i lp a r e n tm a t e r i a l ，b u tt h e i m p a c to f h u n n na c t i v i t i e ss t i l le x i s t e d 4 a f f e c t e db yd i f f e r e n tm i g r a t i o na b i l i t i e s ，t h et r a n s p o r td i s t a n c eo fv a r i o u sm e t a l sp r e s e n td i f f e r e n c ei n c e r t a i ne x t e n t c a , z n , c d p bh a v eb e t t e rm i g r a t i o na b i l i t i e st h a na s , o b v i o u s l yt h e mp r e s e n tal o n g e r t r a n s p o r td i s t a n c e h a v i n gar e m a r k a b l ei n f l u e n c e 4 6 1 a a w a yf r o mm m l n ga r e a s t h eh e a v ym e t a l r e l e a s ef r o mh a i z h o ns t r i pc o a lm i n eh a v em i g r a t i o nt r e n dt of a r m l a n ds o i la f f e c tb yw i n da n dr i v e r , d i f f e r e n tt r a n s f e rp a t t e r nm i g h tr e s u l tt h ed i f f e r e n c ec o n c e n t r a t i o ni nf a r m l a n ds o i l , i n d u c i n gh e a v ym e t a l d i s t r i b u t i o nh a v ev a r i o u sd i r e c t i o n a lf e a t u r e i ti n d i c a t et h a ti nd a i l yf a n n l a n dp r a c t i c ef u x i ns h o u l dp a y a t t e n t i o nt ot h ep o l l u t i o nr i s ko nt h ed k e c t i o no f h e a v ym e t a lw d n s p o g t 5 h e a v y m e t a l p o l l u t i o n e v a l u t i o n i n d i c a t e d t h a t t h e n 3 础a l i a n d b o x - c o x n _ ：a n o f s i n g l e p o l l u t i o n f a c t o r s o f s o i lc d , c u t , l q i , p ba n dz na b o v e1 t h eb o x - c o xi n , a no r d l wo f s i n g l ep o h u t i o nf a c t o r s ：c a z n c a n i p b a s f r o mt h en e m e r op o l l u t i o n 矗c t ，t h eb o x - c o xm e a nw a sa b o v ela n db e l o w2 ，i ti n d i c a t e d t h a tt h eh e a v ym e t a lp o n u t i o nl e v e lw a sm e d i u m s t a r t i n gf r o me n v i r o n m e n t a la n dh e a l t hf i s ki ts h o u l d p a i dm o r ea t t e n t i o nt os o i lc ap o l l u t i o n p r o d u c t i o na n dd i s t r i b u t i o no fa g r i c u l t u r es h o u l da p p r o p r i a t e c o n s i d e r e dh e a v ym e t a lp o l l u t i o nr i s ko f m i n i n g ，e s p e c i a l l yh a i z h o um i n e t h er e s u l t so f t h i ss t u d yp r o v i d eb a s i cg u i d ef o rp r u c e 豁i n gt h ea g r i c u l t u r ep l a n n i n g ，c u r ea n dr e c l a m a t i o n a b a n d o n e dm i n i n gl a n d , a n da l s op r o v i d eb a s ef o re v a l u a t i n ge n v i r o n m e n t a lp o l l u t i o nr i s ki nf a r m l a n ds o i l so f f u x i nc i t y k e yw o r d s ：h e a v ym e t a lf a r m l a n ds o i l s s p a t i a lp a t t e r np o l l u t i o ne v a l u a t i o n t v 独创性声明 学位论文题目：皇堑壹盛里逮重金属重鎏的空闻佥盘丛透基迁俭 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取 得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文 中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得西南大学 或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本 研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者：纷谨绉签字日期： 冲刁年岁月，1 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解西南大学有关保留、使用学位论文的规定， 有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被 查阅和借阅。本人授权西南大学研究生院可以将学位论文的全部或部分内 容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、 汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书，本论文：口不保密，口保 密期限至年月止) 。 学位论文作者签名：终趟廷 签字日期： 7 4 穹年土月孑f 日 学位论文作者毕业后去向： 工作单位 通讯地址 导师签名：f 璩玉7 0 寸 签字日期：驴d 7 年6 月f 日 电话：(2 邮编： 曲南人学硕l 学何论文爿；l 章史献弥述 第1 章文献综述 士壤是人类食物生产最基本的生产资料，同时也是人类活动的基本场所十壤环境质描与人体 健康密切相关( o l i v e r , 1 9 9 7 ；a b r a h a m s ，2 0 0 2 ) 。随着近代：i ：农业的发展，重金属通过各种途径进入土 壤中，由于其不会被生物降解，迁移性小，很难从土壤中去除，容易在土壤中积累。重金属污染物 往往具有很强的生物毒性，当重金属积累超出土壤的承受能力或环境条件发生变化时，有毒物质可 能会突然活化，导致严重的环境危害，因而土壤重金属污染有“化学定时炸弹”的说法。另一方面， 土壤重金属污染物可通过摄取、吸入、皮肤接触等多种途径危害人体健康( s e n e s ie l a 1 。1 9 9 9 ) 。 我国土壤重金属污染问题十分突出，污染问题已引起社会对农产品质量安全问题关注。据估计， 全国仅重金属污染的耕地面积就达2 0 0 0 万h i n z ，约占耕地总面积的i 5 0 ：先进，1 9 9 7 ) ，每年因土壤 污染而减产粮食1 0 0 0 万t ；另外还有1 2 0 0 万t 粮食受污染而超标，二者的直接经济损失达2 0 0 多亿 元( 中国农业持续发展和综合国力研究组，1 9 9 5 ) 尤其是城郊生产的粮食，蔬菜、水果等食物重金属 超标问题更为突出，有些地区甚至造成公害( 高梁，1 9 9 2 ) 。 1 1 土壤重金属的来源 重金属是指比重大于等于5 0 m g c m 3 的金属，例如c d 、c r ，c u 、h g 、n i 、p b ，z n 等，a s 由于 其性质与重金属类似，通常也归入重金属的研究范畴。土壤中的重金属元素从生物化学特征上可以 分为两类：一类是对作物和人畜有害的，如p b 、c d 和h g 等；一类是在常量下对生物体有益，过量 时造成危害，例如c u 、z n 、m n 、c r 等( s e n e s ie l a l ，1 9 9 9 ；a b r a h a m s ，2 0 0 2 ) 。纯自然无人为干扰状 态下，土壤重金属主要来源于成土母质，这时土壤重金属含量表现为土壤背景值。一般来说，土壤 重金属污染指的是人类活动将重金属带入土壤中。导致土壤重金属含量明显高于土壤背景值，并可 能造成现存的或潜在的土壤质量退化，生态与环境恶化的现象( 陈怀满等，2 0 0 5 ) 。伴随着城市化过程 ( n d a g u ，1 9 9 6 ：w o n g e ta 1 。2 0 0 6 ) ，以及工业的迅速发展( k e l l ye ta l ，1 9 9 6 ：s e n e s ie ta l ，1 9 9 9 ) ，人类 活动导致的重金属迁移进入生物圈已经丑益成为重金属环境地球化学循环的重要过程之一人为因 素导致的土壤重金属含量增加可以归纳为以下几个主要方面。 1 1 1 工业活动 人类的工业活动是导致环境中重金属增加的重要因素之一，例如金属冶炼、电镀、发电等活动， 使原本固定在矿石中的重金属被释放，导致重金属在周围环境中累积( a i b a s e le t a l ，1 9 8 5 ；s t e i n n e se t a 1 ，1 9 9 7 ：陈怀满等，1 9 9 6 ) 。 工业活动所造成的污染以点源污染为主，例如发电站，金属冶炼厂等，有典型的以污染源为中 心的同心圆分布现象( i n a c i oe la 1 ，1 9 9 8 ) 。并在下风向重金属的扩散距离更远( 王庆仁等，2 0 0 2 ) 。工业 区由于污染源分布集中，区域土壤重金属含量普遍高于正常含量，造成区域土壤重金属污染问题 ( k e l l y e t a l ，1 9 9 6 ：p i c h t e le t a l ，1 9 9 7 ) ，并随工业区历史的延长重金属污染程度逐渐增加口i c h t e le t a l ， 1 9 9 7 ) 。工业活动导致的重金属污染通常与煤、石油等化石燃料的使用有关，如热电站通常导致电厂 州南人学硕十学何论文第l 章文献综述 周f 日十壤i f j 的重金属禽蛙升高( v a s s i l e v e a l 2 0 0 1 ) ：贝体的巫金届种类则与燃料的成分有天，一般 包括c d 、c u 、n i 、p b 、z n 等( m e h r a e t a l ，1 9 9 7 ) 。i ：业污染源中，金属冶炼更容易导致十壤中重金 属含量增加t 污染更为严重，通常会导致土壤重金属含量高达数百至上万( m g - k g 。) 的浓度( g o v ne ta 1 ， 2 0 0 1 ) 金属冶炼造成的_ 十壤重金属污染通常表现为复合污染( 曹尧东等，2 0 0 5 ) ，不同的金属冶炼厂 对各重金属在土壤中积累贡献各异，如c u 的冶炼同时也会导致n i 含量的增加( b d t d a l ，2 0 0 1 ) ：而 p b 冶炼厂则与土壤中p b 、z n 、c u 、c d 含量的增加密切相关( r i e u w e r t s “a 1 ，1 9 9 9 ) 1 1 2 交通运输 随着汽车工业的快速发展和机动车拥有量的快速增长，机动车辆成为导致土壤重金属含量增加 的一个重要原因，对公路硬侧的土壤造成了重金属污染( c h e r t “a l ，1 9 9 7 ；康玲芬等，2 0 0 6 ) 。机动车 运行中捧放的尾气使大气粉尘中p b 、c u 、z n 和c d 等重金属含量升高，进而通过大气沉降进入土壤 ( c h e n “a ，1 9 9 7 ；h a r r i s o n “以，2 0 0 3 ) ，汽车尾气对重金属增加的贡献主要是p b ，同时也会影响到 z n 、c u ( s u t h e r l a n d “a 1 ，2 0 0 0 ) ；另一方面，机动车机械部件及轮胎的磨损等同样会造成土壤重金属 污染，如汽车的刹车系统会损耗大量的c u ，这可能是导致c u 含量增加的重要原因之- - ( m a r t i ne la 1 ， 2 0 0 1 ) ，而c d 含量的增加也可能与汽车轮胎的磨损有关( l i “a ，2 0 0 1 ) 一般而言，交通运输污染主 要限于道路两侧5 0 - - 1 5 0 m 以内的范围，且污染程度随着距交通主干道空问距离的增加以及交通流量 的减少而下降( z u p a n c i c ，1 9 9 9 ；s w a i l e he ta 1 ，2 0 0 1 ) 1 1 3 矿业开采 矿业活动往往造成严重的生态破坏和环境问题( 普传杰等，2 0 0 4 ) ，同时它也是土壤重金属污染物 的重要来源之一( d a s i l v a e t a l ，2 0 0 4 ) 近年来由矿业活动导致的土壤重金属污染和随之而来的环境 及人体健康风险问题引起国内外研究者的广泛关注( d as i l v ae la ，2 0 0 4 ；y a n g 甜a 1 ，2 0 0 4 ；谢华等， 2 0 0 5 ) 矿区内挖掘、研磨、浓缩、提炼等一系列矿石采集加工过程( v a s s i l e v 酣a l ，2 0 0 1 ) ，运输( 廖国 礼等，2 0 0 5 ) t 废弃矿渣的风化和淋洗( l i c s k oe ta 1 ，1 9 9 9 ；d a n ge l 口l ，2 0 0 2 ) 都可能导致各种重金属元 素的释放、迁移，进而导致其在矿区及周围土壤和农田中累积。其中废弃矿渣的风化和淋洗是采矿 区土壤重金属的主要来源之一。当矿山固体垃圾从地下搬运到地表后。由于所处环境的改变，在自 然条件下，极易发生风化作用( 物理、化学和生物作用) 。使大量有毒有害的重金属元素释放出来迁移 到土壤和水体中，给采矿区及周围环境带来严重的污染。 1 1 4 农药及肥料的施用 现代农业生产过程中有机肥、化肥和农药的施用是导致农田土壤重金属含量增高的重要因素 ( n i c h o l s o nda l ，2 0 0 3 ) 。畜禽粪便是农田土壤重金属特别是c u 、z n 、a s 等的重要来源之一饲料添 加剂在畜禽养殖中的大量使用，往往导致畜禽粪便中重金属c u ，z n 、a s 等含量较高( b o l a n 甜a l 2 0 0 j ) ，而畜禽粪便的长期施用会造成粪便中c u 、z n 、a s 等重金属在土壤中积累( u h e n o u x “a 1 1 9 9 7 ) 。和畜禽粪便类似，其他有机肥料如城市污水厂污泥、有机垃圾及各种堆肥制品同样含有较高 含量的重金属，如c d 、c u 、z n 等( v e e k e ne ta 1 ，2 0 0 2 ；刘荣乐等，2 0 0 5 ) ，长期施用同样可能导致农 2 州南人中硕 学付论文 第1 母文献综述 田t 壤重金届如含蛄升高( w e ie l a l 2 0 0 5 ) 。 常川的化肥中，氮肥和钾肥中重金属含挝很少，而磷肥中则含有数姑不等的重金属元素，较为 突出的是重金属c d ，跃期使用必然导致农田十壤c d 含鲑升高；( w i l l i a m se l a l ，1 9 7 6 ) 另外，一些 农药中寓含重金属，其中含砷杀虫剂有砷酸钙、砷酸锚、稻脚青、稻j 、亚砷酸钠和巴黎绿等( 谢j j 三 苗等1 9 9 7 ) 。含铜的杀虫( 菌) 剂如波尔多液、苯甲酸硼酸铜等( l i n s t r o m ，2 0 0 1 ) ，当这些制剂在农田 长期施用时会导致重金属的积, 累( l i n s t r o m , 2 0 0 1 ) 如c h e r t 等( c h e r tda l ，1 9 9 7 ) 对香港土壤的研究表 明果园土壤中的c u 含量明显高于其他种类的土壤，并指出这一现象可能与长期大量使用含c u 农药 有关 1 1 5 污水灌溉 我国用污水灌溉农田的现象比较普遍，尤其是北方地区这与中国南北方的气候条件差异有关。 污水中通常含有较高浓度的重金属包括c d 、c r 、p b 、z n 、h g 等( 张乃明等，1 9 9 6 ；b a n s a l ，1 9 9 8 ；张 勇，2 0 0 1 ) 。不合理的污灌方式会使大量的重金属在土壤中积累0 ；a n s a t 。1 9 9 8 ；杨军等，2 0 0 6 ) ，继而 为植物吸收进入食物链( a l e e m e t a l ，2 0 0 3 ；m 6 1 1 e r 甜a l ，2 0 0 4 ) 。影响人体健康。最突出的例子就是发 生在日本富山县神通川流域的镉污染引起的痛痛病，印慢性镉中毒因上游铝锌矿捧放含镉废水污 染河水，灌溉农田后导致土壤污染，产生“镉米”，人们长期食用“镉米”和饮用含镉的水而得病我 国由于污灌造成镉污染的地区有沈阳张士灌区、兰州白银灌区等地( 李森照等，1 9 9 5 ) 这些地区的居 民有类似骨痛病早期和中期的症状出现，日摄入镉达0 4 2 2 m g ，为世界卫生组织限制的6 倍。 1 2 土壤重金属污染评价 土壤环境质量评价是土壤环境保护的一项重要工作，其成果可为环境规划、环境管理、土地利 用区划和土壤污染的综合防治等提供科学依据。土壤重金属污染评价是土壤环境质量评价的重要组 成部分，开展重金属污染土壤的评价工作，可以直观地表达土壤的污染程度，是合理制定土地利用 计划的基础，有利于管理部门的决策。由于土壤对作物生在和人类健康之间的潜在影响，近几十年 来，国内外科学家针对土壤环境质量问题开展了许多相关的研究，其中土壤环境质量的定量化评价 是土壤质量研究的重要内容，但直到目前，土壤环境质量评价仍没有统一的标准和公认的有效方法， 在环境科学领域内中正处于探索和发展时期 1 2 1 重金属污染评价标准 选择科学的土壤污染评价标准是土壤重金属污染评价的关键，采用不同的评价标准得到的评价 结果存在明显差异。因此，在对区域土壤环境质量状况进行评价或比较时，必须选择统一的、科学 的评价基准，否则会使评价结果的客观真实性受到影响，甚至得出错误的结论常见的土壤重金属 污染的评价标准主要有一下几种： ( 1 ) 国家土壤环境质量标准 我国1 9 9 5 年发布，1 9 9 6 年实施了g b l 5 6 1 8 1 9 9 5 土壤环境质量标准( 表l 1 ) 标准是在考 虑土壤主要性质的基础上，规定了三大类土地功能区的镉、汞、砷，铜、铅、铬、锌、镍8 种重金 3 州南人t 硕十学似论文 第l 帮丈献综述 属元素的最商允i 乍浓度( 同时规定了2 种有机污染物的环境质砒标准本文暂不涉及) ，哪当。i ：壤i | i 上述 污染物浓度低丁标准浓度时具备相麻的应 j 功能，符台保护目标住该标准的制订中，第一级采j ” 地球化学法，主要依据- 十壤背景值很多有机食品生产基地十壤采朋第一级标准。第二级采 j 生态 环境效应法，主要依据土壤中有害物质对植物和环境是否造成危害或污染的影响。一般农田、蔬菜 地等采用第二级标准三级标准主要用于保障农林生产和植物正常生长。土壤环境质量标准的制 定反映了我国多年米的土壤科研领域成果，统一了全国土壤环境质量标准，使土壤环境污染研究、 土壤环境质量评价、预测等有法可依，促进了土壤资源的保护、管理与监督，从而对提高土壤环境 质量起到积极的作用( 高怀友等，2 0 0 5 ) 。目前该标准作为土壤重金属污染评价标准已被广泛运用到土 壤重金属污染评价的科学实践当中( 李晓秀等，2 0 0 6 ；谢正苗等，2 0 0 6 ) 。 表i - i 土壤环境质量标准( g b l 5 6 1 8 - 1 9 9 5 ) 曼型! ! ：! 兰2 丛竺：i 翌里巴! ! ! 型g ! ! ! ! ! z 壁竺! 竺! 墅璺旦! i 垒! 坠! ：翌2 一级二级三级 自然背景p h 7 5p h 6 5 往：i 重金属( 铬主要是三价) 和砷均按元素量计t 适用于阳离子交换m s c m o l ( + ) k g 的土壤i f f o ) 。经自然对数转换后，部分重金 属的转换结果仍不符合正态分布( 表4 q ) 因此，对原始数据进行b o x - c o x 转换，发现数据的偏度大 幅度减小，蜂皮趋于零，经检验均能很好的符合正态分布( d 0 o s x 表4 - 1 ) ，如图4 1 卅石。本文中用 于统计分析的数据均经过b o x - c o x 转换。重金属含量的b o x - c o x 均值采用b o x - c o x 转换的逆运算获 得，其公式为z = 划y a + l ，式中z 为b o x - c o x 均值，y 为b o x - c o x 转换后的平均值，i 为最优转 换系数。 表4 - 1 原始数据转换前后正态分布榆验 ! 堑! 呈! 墨箜! 坠2 11 2 翌! n 生! ! ! 12 11 生垡苎! ! ! ! ! 坚塑! ! 墼! 坚2 竖坚! 翌竖! 垒翌苎1 2 1 元素 原始数据对数转换后 x - - c o x 转换后 峰度偏度p ”峰度偏度p峰度 偏度| p ) 单样本k o l m o g o r o v - s m i m o v 检验( 双尾) tp a s c d n j p b z n 。 土壤基线值是判断土壤是否受到污染的重要标准之一( 夏增禄等，1 9 8 7 ；c h e r te ta 1 ，2 0 0 1 ) 。根据阜 新市土壤重金属背景值( 吴燕玉，1 9 9 4 ) ，通过计算得到6 种重金属的土壤基线值，并以它为标准对研 究区域土壤样品进行超标统计( 表4 - 2 ) ，发现c d 的超标率最高，达4 1 1 。而其余元素的超标率均 椰 ” 加 ” 加 ” m ， 舯 钟 钟 m o 舢 孙 砸 孙 抑 如 砷 m o 州南人学硕十。位论文第4 市甜i 架j 讨论 朱超过1 0 。超标现象并不明显。这说明研究区域农田t 壤受c d 污染较重，其余5 种重金属元素 污染并不严重。与国家十壤环境质姑标准中的二级标准( 6 5 p h 7 5 ) 相比，除c d 含甜超标率较 高，达5 6 ，a s ，c u 、n i ，p b 各有l | 2 个样品超标外，其余所有样品的重金属含龄均在标准规定 范围以内这表明阜新市农田土壤c d 、c u 、n i 、p b 、z n 等5 种重金属在整个研究区域内农田土壤 中存在普遍的积累现象。但除c d 外超标现象并不显著：在极个别地区，6 种重金属含量均严重偏高， 存在一定的重金属污染风险，尤其应重视c d 的污染风险。 表4 2 阜新市农田土壤重金届含量基本统计结果 ! ! ! ! ! ：! ! 塑! 曼! 兰竺! 坐! ! ! 塑坚! 堡! ! 1 2 1 1 竺! 垡! 竺! ! ! ! ! ! ! ! ! j 罂! ! 鲤竺坐 统计指标 重金属含量7 “瞎。g i i a sc dc un jp bz n 4 1 3 不同种植类型农田土壤重金属含量的差异 根据农田种植类型不同，研究区域土壤可分为4 种类型( 另有6 个样品分属果园、稻田、油料作 物，未参与分类) ：玉米地土壤，谷物地土壤，豆类地土壤和菜地土壤。各种植类型土壤中的重金属 含量统计分析结果见表4 - 3 。结果显示，菜地土壤中 s 、c d 、c u 、p b 、z n 等5 种童金属含量的中 值、平均值、b o x - c o x 均值在各种植类型土壤中均为最高其中c u 、z n 含量的b o x - c o x 均值显著 高于其他种植类型土壤( p o 0 5 ) ，a s 、c d 和与部分种植类型土壤也存在显著性差异这证实了菜地 比粮田更容易受到重