川中丘陵区耕作土壤剖面重金属元素含量研究.docx

1、江西师范大学学报(自然科学版)JOURNALOFJIANGXINORMALUNIVERSITY(NATURALSCIENCE)文章编号：1000-5862(2011)03-0276-04川中丘陵区耕作土壤剖面重金属元素含量研究黄蕾'，王鹃2,彭培好王珏玮1(I.成都理I：大学管理科学学院土地资源管系，四川成都610059;2.成都理工大学旅游与城乡规划学院，四川成都610059)摘要：以川中丘陵区内江市双桥乡为研究区域，调查分析耕作土壤剖面函金属(Cu、Pb、Zn、Cd、As、Hg、Ni)含量情况，并采用内梅罗综合污染指数方法对剖面土壤重金属污染状况进行评价.研究结果表明该地区Cd、C

2、r、Cu、Ni、Pb、Zn在研究区土壤剖面含做高于成都经济区土壤背景值，重金属含最具有从耕作层、犁底层、老耕层、古耕层垂直递减的规律；剖面土壤内梅罗综合污染指数平均值为1.26,重金属综合污染处于轻度状态；水田和早地土壤剖面重金届含量存在明显差异，Cu、As、Hg、Pb在早地耕作层含量明显高于水田.关键词：川中丘陵区；土壤削面；重金属元素中图分类号：S153文献标识码:A收稿日期：2011-03-02基金项目：四川省“金土地工程-(J-27)资助项目.作者简介：彭培好(1963-),男，山东清城人，教授，博士后，博士生导师，主要从事农业地质、农业生态方面的研究.0引言随着工农业生产的发展，土壤

3、环境污染问题已越来越突出，尤其是农业耕作土壤重金属污染不但影响农作物的生长和发育、造成农作物的减产，而且还可以通过食物链危害人类健康，所以农业耕作土壤重金属污染的研究越来越受到政府管理人员和科学工作者的关注1丑进入土壤中的重金属，受农业活动和大气降水等影响将发生横向和纵向迁移,其中重金属在剖面中的纵向分布能反映不同元素的迁移能力和土壤污染的强度.川中丘陵区是四川省主要的粮食蔬菜产地，一些学者对川中丘陵区土壤重金属风险情况进行了评价，但这些研究主要集中在土壤-重金属含量及风险评价上，而对耕作土壤剖面重金属分布规律的研究较少件5).本文以位于川中丘陵区的内江市双桥乡为研究区域，通过对研究区典型耕作

4、土壤剖面中重金属元素迁移分布特征的分析和污染评价，探讨川中丘陵区土壤剖面中的重金属元素垂直分布规律，以期为内江市重金属污染治理和合理发展、规划农业生产提供参考.1研究区概况内江市东兴区双桥乡(104。50，105。25恨，29。26,29。507)地处四川盆地中南部，居沱江中游、成渝铁路和成渝高速公路中段，东靠重庆荣昌县，西接资中县，南与内江市市中区隔江相望，北与资阳市、安岳县相邻，全区幅员面积1181蜘2地形地貌以中、浅丘为主，占幅员面积的83.15%.山形多为馒头山,田土多为梯台状，地势东北高，西南低，多数地带海拔在350-400m,相对高差2(80m.岩石以沉积岩、页岩为主，易风化.土壤

5、类型以紫色土、水稻土为主，各占幅员面积的52.53%和45.82%,土壤pH值多呈中性，少数呈酸性.属中亚热湿润气候，一般年最高气温37.6*C,最低气温-1.2"C,年平均气温17.7-C,年平均湿度83%,年平均日照时数1223.1h,年降水量1106.9mm.2研究方法2.1样品采集根据野外实际情况，本研究对研究区14处耕作土壤垂向剖面(080cm)的土壤进行土壤样品采集,剖面包括了研究区主要用地类型水田和早地.剖面样品按土壤发生层每20cm连续采集，采样层位置为剖面深020cm的耕作层、20-40cm的犁底层、4060cm的老耕层、60-80cm的古耕层.2.2样品测试分析分

6、析项目为Cu、Pb、Zn、Cd、As、Hg、Ni7种重金属.其中As、Hg、Zn采用原子荧光法，Cd采用无焰原子吸收法,Cu、Ni、Pb采用等离子体光量订法.2.3内梅罗综合污染指数评价法内梅罗综合污染指数在单项污染指数法的基础上，兼顾了单元素污染指数最大值和平均值，是目前常采用的土壤重金属污染评价方法，可以使不同污染物间和不同地域间环境质械的比较成为可能.同时,还可以突出污染程度较重的污染物对土壤环境质量的影响.其综合污染评价标准见表1.计算公式为式中G为土壤污染物i的实测值,S为土壤污染物i的背景值，选用成都经济区土壤背景值作为评价参考值.表1土境分级标准等级标椎综'合污染指数污染

7、水平污染程度1PW0.7安全清洁20.7<PW1警戒级尚清洁31<PW2轻污染土壤污染物超过背景值,作物开始受污染42<PW3中污染上壤作物开始受到中度污染5P>3页污染土壤作物污染已相当严重3结果与分析3.1剖面重金属垂直分布特征由表2叮见，就平均值而言,As和Hg在不同深度土壤中的平均含量均较低，分别低于成都经济区土壤背景值30%以上;Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn5种重金属元素在各层土壤中的平均含量较高，分别比成都经济区土壤背景值高出10%以上，说明该地区土壤受人类活动影响有一定程度的Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn积累.从剖面中各层重金属As、Cd、Cu、

8、Hg、Pb、Zn含量看，具有从耕作层、犁底层、老耕层、古耕层垂直递减的趋势，表明重金属在该地区表层土壤中富集，随着深度的增加，含量有下降的趋势，且在深部元素含最变化幅度较小.深层土壤中元素含量基本代表了自然成土过程中元素的背景，而地表土壤中元素含量增加部分与人类活动有较大关系山".3.2重金属内梅罗污染综合指数评价分析研究区剖面土壤单因子重金属的污染程度依次为：Ni>Cu>Hg>Zn>Pb>Cd>As（见表3）.Cu、Hg、Ni、Pb和Zn污染指数大于1,表明剖面土壤受到Cu、Hg、Ni、Pb和Zn污染.剖面土壤综合污染指数范围为0.942.43,

9、平均值为1.26,表明该区域土壤重金属综合污染处于轻度状态.表2土壤剖面重金属元素含量Mg/g元素0-20cm2040cm40-60cm60-80cm成都经济区背景值As5.565.044.735.119.11Cd0.360.270.240.290.25Cu32.7532.3832.0032.3828.10Hg0.060.040.030.040.08Ni46.0046.6847.0246.5733.53Pb28.0328.0027.0727.7030.32Zn98.2795.4093.9595.8782.22表3单项污染指数和内梅罗综合污染指数评价结果污染指数最小值最大值平均As0.301.0

10、60.76Cd0.202.010.95Cu0.551.671.24Hg0.202.131.23Ni0.602.301.30Pb0.701.301.10Zn0.531.521.15Pu0.942.431.263.3水田和旱地土壤剖面重金属分布变化研究区为丘陵地貌，主要开垦水田和早地，通过对14处土壤剖面重金属含量分析，由图1、图2可见当地水田和早地土壤重金属分布存在明显差异.由图1可以看出，水山土壤剖面中Cd、As元素含量明显表现出剖面上部层次含量明显地高于下部层次,含量依耕作层、犁底层、老耕层、古耕层递减;Cu、Hg、Zn的含量均表现出从耕作层到犁底层逐渐增加，从犁底层到老耕层垂直递减，再从老

11、耕层到古耕层垂直递增.Ni的含址表现出从耕作层到犁底层、老耕层、古耕层垂直递增，剖面下部层次含量:明显地高于上部层次；Pb的含量表现出从耕作层到犁底层逐渐减少，从犁底层到老耕层垂直递增，再从老耕层到古耕层垂直递减，在耕作层和老耕层含量最高.从图2可以发现，早地土壤中Cu、Cd、As、Hg、Pb表现出依耕作层、犁底层、老耕层垂直递减的趋势，说明这3类重金属在早地表层土壤中富集，随着深度的增加，含量逐渐下降；而Ni和Zn的含量在早地中表现出从耕作层到犁底层依次递减，从犁底层到古耕层垂直递增，在古耕层含址最高，且含量变化幅度大，分别达19.5%和8.69%.Cc（Mgg'）CcJ（Mgg&#

12、39;）29.002950300030.5031.000i1111-10I29.0029.5030.0030.5031.000I1111ca（y26.0027.0028.0029.0030.0031.00。-IO-20-30-40-50-60-70驾§-1O-2O-3O-4O-5OS-7O-8O-9O-1O-2O-30-403m-90cz/g-）94.0095.0096.0097.009900图1水田土壤垂向剖面重金属元素分布特征CHj（Wg'）000000000T-2CTT-5C-6C-7-8-9OC（M8g*）90.009200940096009«0010000

13、C（M8g*）90.009200940096009«0010000PH8.108208.30840850860。-1O-2O-3O驾-60-70驾。-1O-2O-3O驾-60-70驾图2旱地土壤垂向剖面重金属元素分布特征Cu、As、Hg、Pb在旱地耕作层含量明显高于水田,分别高光16.7%、33.3%、250.0%和87.1%.研究区旱地主要种植小麦、红苕、玉米、油菜、黄豆、豌豆、胡豆、莲藕等农作物，会施用一定量的动物粪肥和磷肥等，其中动物粪肥中Cu和Zn含量高，猪饲料中常添加Hg、Pb和As等元素，磷肥中含一定量的Zn,而目前研究区水田也普遍大量使用化肥农药，但在肥料农药投入使用强

14、度方面，存在明显的早地大于水田的状况，这与2种土壤剖面重金属含量差异表现出一致.4结论(1) Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn在研究区土壤剖面含址高于成都经济区土壤背景值，土壤受人类活动影响有一定程度的Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn积累.从As、Cd、Cu、Hg、Pb、Zn在剖面不同深度的含量看，具有从耕作层、犁底层、老耕层、古耕层依次垂直递减的趋势，表明重金属在该地区表层土壤中富集，与当地人类活动有较大关系.(2) 研究区剖面土壤单因子重金属的污染程度依次为：Ni>Cu>Hg>Zn>Pb>Cd>As,剖面土壤受到Cu、Hg、Ni、Pb和Zn的污染.内

15、梅罗综合污染指数平均值为1.26,表土壤重金属综合污染处于轻度状态.(3) 当地水田和旱地土壤剖面重金属含量存在明显差异,Cu、As、Hg、Pb在旱地耕作层含量明显高于水田，这和研究区旱地施用化肥农药最明显高于水田有显著关系，当地应根据旱地土壤重金属含最现状合理施肥，改进农耕技术，从而保证农业长期健康发展.5参考文献刘哲民.宝鸡土壤重金属污染及其防治J.干早区资源与环境,2005(19):101-104.1 李杰.园地土壤汞金属污染的初步调查J.西南农业大学学报,2004,26(3):22-26.2 许学宏，纪从亮.江苏蔬菜产地土壤重金属污染现状调查与评价J.农村生态环境,2005,21(1)

16、:35-37,43.3 徐云霞，彭培好,陈文德.四川省内江市双桥乡土壤重金属污染及生态风险性评价J.安徽农业科学,2008,36(5):1997-1998.4 黄进.重庆市主要农地土壤锦铅区域分布环境容fit及对酸雨的响应D.西南农业大学,2004.5 李瑞敏.农业地质地球化学评价方法研究M.北京：地质出版社,2007金艳，何德文.重金属污染评价研究进展J.有色金属,2007,59(2):100-103.6 王亚平，裴韬，成杭新，等.B城近郊上填柱状剖面中重金属元素分布特征研究J.矿物岩石地球化学通报，2003,22(2):144-148.7 QadirM,GhafoorA,MurtazaG.

17、CadmiumconcentrationinvegetablesgrownonurbansoilirrigationwithuntreatedmunicipalsewageJ.EnvironDevelopmentSustainability,2000(2):11-19.(10 杨振宇.三峡库区重庆段污染现状分析J.重庆师范大学学报：自然科学版,2008,25(3):34-36.11 罗亚平，李明顺，张学洪，等.广西荔浦链矿区优势植物重金属累il特征J.广西师范大学学报：自然科学版，2005,23(4):54-56.TheResearchabouttheContentofHeavyMetalEl

18、ementsinSoilProfileoftheHillyRegionofSichuangCentralSectionHUANGLei1,WANGJuan2,PENGPei-hao2*,WANGJue-wei1(1.DepartmentofLandResourceManagement,CollegeofManagement,ChengduUniversityofTechnology,ChengduSichuan610059,China;2.CollegeofToruismandUrban-ruralplanning,ChengduUniversityofTechnology,ChengduSichuan610059,China)Abstract：ThisarticleaccordingtothecontentofheavymetalelementsinsoilprofileaboutthehillyregionofSichuangcentralsection,andusingthemethodofNemerowcomplexindextoan