晋中平原区耕层土壤主要重金属离子背景值及其评价

#图3样品中图3样品中Hg的含量分布由图3和表3可以看出土壤样品中Hg含量大部分在0.01mg/kg到0.1mg/kg23.0561mg/kg，标准差为3.0822，方差为9.5000,变异系数为0.1337，样品数据不太稳定。所测得到的800个样品的pH值均大于7.5，因此采用土壤环境质量评价标准二级标准进行评价由表2和表3在对800个土壤样品的数据统计得出，样品As含量在25mg/kg以下的数据就有800个，全部的样品As含量未超出土壤环境质量评价标准二级标准。做含量分布图如下02OQ4006008OT1000样品编号图2土壤样品中As含量的分布由图2和表3可以看出土壤样品中As含量大部分在8mg/kg到12mg/kg范围内，样品As含量的均值为10.7671mg/kg，标准差为1.9542，方差为3.8187,变异系数为0.1815。由表2和表3在对800个土壤样品的数据统计得出，样品Hg含量在1mg/kg以下的数据就有796个，绝大部分样品Hg含量未超出土壤环境质量评价标准二级标准，其中超出二级标准的样品有4个。做含量分布图如下

范围内，样品Hg含量的均值为0.0972mg/kg,标准差为0.5328，方差为0.2839,变异系数为5.4838。由表2和表3在对800个土壤样品的数据统计得出，样品Pb含量在350mg/kg以下的数据就有800个，所有样品Hg含量未超出土壤环境质量评价标准二级标准，。做含量分布图如下4006008W10Q0样品编号豐EE4006008W10Q0样品编号豐EE0M豹旻图4样品中Pb的含量分布由图4和表3可以看出，土壤样品Pb含量的大部分在15mg/kg和30mg/kg之间，均值为23.0561mg/kg,标准差为3.0822,方差为9.5000,变异系数为0.1337,样品数据不太稳定。但样品均未超标。综合以上数据分析可以看到，晋中市盆地地区的土壤中PbHg和As离子的背景绝大多数没有超过土壤环境质量标准值二级标准,表明土壤重金属含量较少,较少受到人类生产活动的影响,土壤环境较好。3.2土壤重金属含量主成分分析晋中市盆地区耕地土壤重金属含量主成分分析,计算相关矩阵如下表表4晋中市盆地区耕地土壤重金属含量矩阵系数―'亠^=1=^兀素AsHgPbAs10.04030.1785Hg0.040310.2576Pb0.17850.25761由相关矩阵可以看出，Pb-Hg的相关系数最大，为0.2576,；As-Hg的相关系数最小,为0.0403,总体看来三种金属离子的相关性不是很大,可以推测这三种重金属离子的来源并非是相同的，由于重工业污染物含有多种重金属离子，若土壤受重工业污染物污染，重金属离子一般会表现出一定的相关性，本实验结果从一个侧面证明此地的土壤没有受到重工业污染物的污染，若要究其究竟还需做

其他相关方面的研究。表5总方差分解表成分特征值方差贡献率％积累的贡献率％11.33344.43744.43720.96232.07876.51530.70523.485100总方差分析表是根据相关矩阵中的变量As、Hg、Pb，重新定义成3个成分。由表5看出成分1的特征值为1.333，方差的贡献率为44.437%，累积贡献率为44.437%；成分2的特征值为0.962，方差的贡献率为32.078%，累积贡献率为76.515%；成分3的特征值为0.705，方差的贡献率为23.485%，.成分1的特征值最高超过1，最具有代表性。我们将上表中的成分数与特征值做成碎石图5所示，从图中我们也可以看出成分1的斜率最大，即方差贡献率最大，成分1的所占的比重最大，且成分1的累积贡献率已达到44.427%，涵盖了大部分土壤重金属离子信息，具有代表性，成分2，成分3，对总方差的贡献较小，为了已尽可能少的指标反映更多的信息，选取成分1作为主成分，代表晋中市盆地区土壤重金属污染指标。变量As、Hg、Pb在成分1上的载荷得到载荷矩阵如下:表6载荷矩阵成分1As0.505Hg0.673Pb0.791从表中可以看出Pb与成分1的相关性最大，达到了0.791,三种变量与成1的相关性差别并不大，因此我们可以推断晋中市盆地区的As、Hg、Pb三种重金属离子背景水平相差不大，比较之下Pb的背景水平最高，是此地区的特征重金属离子。土壤重金属污染评价利用2.5中的土壤重金属评价方法采用单项指数法和综合指数法将样品土壤重金属含量与土壤环境质量标准（表3）比较得到下表表7晋中市盆地区土壤重金属离子污染状况AsHgPb样品均值（mg/Kg）10.76710.097223.0561标准值（二级）300.5300Pi0.35890.19440.0769由表7可知，三种重金属离子的Pi全部小于1，属于非污染范围，说明晋中市盆地区土壤并未受到这三种金属离子的其中任何一种的污染。由单项污染指数计算得到的综合污染指数为Pn=0.4158，属于非污染范围。结论与建议晋中市盆地区As、Hg、Pb，三种重金属离子的背景总体属于非污染水平，样品As含量的均值为io.767img/kg，所有样品As含量均达到国家土壤环境质量二级标准；样品Pb含量的均值为23.0561mg/kg，所有样品Pb含量均达到国家土壤环境质量二级标准；样品Hg含量的均值为0.0972mg/kg，大部分Hg含量达到国家土壤环境质量二级标准，其中4个采样点Hg含量超标严重，最大达到12.60mg/kg,超标率为0.25%,由于这4个样品与其他样品相差较大，不排除是偶然误差造成，这是以后实验中应该避免的。耕地土壤中Pb-Hg的相关系数最大，为0.2576，两者具有明显的相关性；；As-Hg的相关系数最小，为0.0403，总体看来三种金属离子的相关性不是很大,可以推测这三种重金属离子的来源并非是相同的，由于重工业污染物含有多种重金属离子，若土壤受重工业污染物污染，重金属离子一般会表现出一定的相关性，本实验结果从一个侧面证明此地的土壤没有受到重工业污染物的污染。用主成分分析法表明晋中市盆地区重金属离子背景水平最高的为Pb，通过采用单因子污染指数法和综合污染指数法相结合的方法，对晋中盆地土壤重金属污染进行了评价，确定了基于污染指数的土壤质量等级，即晋中市盆地地区土壤质量等级为1级，污染程度为安全，污染水平为清洁。表明土壤重金属含量较少，土壤环境质量较好。参考文献刘培桐，薛纪渝，王华东•环境学概论(第二版)[M].北京:高等教育出版社，1995:109一121.⑵骆永明•土壤环境的生物地球化学过程、质量演变和风险管理研究展望[J].土壤学报，2008,45(5):546—851.⑶谭婷.成都平原土壤重金属及类金属氟砷的研究.2004.6[4]胡春胜.土壤质量诊断与评价理化指标及其应用.生态农业研究.1999，7(3):16-18.⑸孙铁晰，李培军，周启星•土壤污染形成机理与修复技术〔R].北京:科学出版社，2005:55一61⑹赵永新.全国土壤污染状况调查启动[N].人民日报，2006一07一19(2).CezaryK,SinghBR.Fractionandmobilityofcopper,leadandzincinsoilprofilesinthevicinityofacoppersmelter[J].JEnvironQual,2001,30:485-492IyengarSS,MartensDC,MillerWP.DistributionandplantavailabilityofsoilZincfractions[J].SoilSciAmJ,1981,45:735-739⑼王丽平，章明奎.不同来源重金属污染土壤中重金属的释放行为[J].环境科学研究.2007—20(4):134一135.熊东红，贺秀斌，周红一土壤质量评价研究进展[J].世界科技研究与发展，2005.2.奚小环.土壤污染地球化学标准及等级划分问题讨论[J].物探与化探,2006,30(6):471-474.廖启林，吴新民,瓮志华，等•南京地区多目标地球化学调查基本成果及其相关问题初探[J].中国地质,2004,31(1):70-77.魏复盛，陈静生，吴燕玉，等•中国土壤元素背景值[M].北京：中国环境科学出版社，1990,1-91.ChenJS,WeiFS,ZhengC.BackgroundconcentrationsofelementsinsoilsofChina[J].Water,AirandSoilPollution,1991,57/58:699~712.中国环境监测总站•中国土壤元素背景值[M].北京：中国环境科学出版社，1990.330~382.刘多森.曾志远、