【宜兴农田土壤重金属污染特征分析案例3300字】

-20-宜兴农田土壤重金属污染特征分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u20365宜兴农田土壤重金属污染特征分析案例 -1-6991.1.基础资料及数据来源 -1-130211.2.主要重金属污染元素分析 -1-120042.宜兴农田重金属污染源研究 -3-64552.1.方法与原理 -3-296852.1.1.大气沉降 -3-142812.1.2.畜禽粪便 -4-196082.1.3.肥料与农药 -4-61372.2.结果分析 -4-基础资料及数据来源我国的宜兴市丁蜀镇位于江苏省南部。为典型北亚带寒热带季风气候，年均累计降雨量1157.9mm，年累计平均气温14.9℃，由于该县全境地势南高北低，可将该地理区域总体划分表现为低山、丘陵和平原三大自然地貌地理特征区和形态地理单元。根据当地的物理地形气候情况和植物群落，植被大致情况可以分别细分为低丘天然作物植被、平原区和圩区的粮油植被和经济作物的人工天然植被。其中斤陵岚山盆地也常被人们认为主要是一种利用人工耕地栽培的如手竹、茶叶和高山板栗等多种经济性食用林果;丘陵平原区和圩区主要以各种水稻、小麦和其他油菜籽的种植而较为闻名。近年来，菜地使用范围经过拓宽后的幅度已经增加得比较大。相应地，在人为技术生产和经济活动的不断推广下，形成了南北向区域过渡型、微细向区域过渡分布型、垂直向过渡分布型等多种不同的天然土壤土质空间形态分布结构类型，以及十种土壤肥力优良、丰富多样的天然土壤分布类型，在天然土壤环境好的条件下却也形成了天然的砂质土壤。主要的砂壤类型主要成分有:黄褐色棕壤、石灰土、棕红色砂壤(亚纲)、紫色土、水稻用砂壤土、石灰质、沼泽质土和农用花卉土及园林用砂壤基质土。根据前期研究中地区内的自然地貌、植被和耕地土壤的密度差别等实际情况，本文选择了位于平原区和圩区的水稻田、蔬菜园、丘陵地区岗地等作为人工作物栽培基地种植的大型茶园、竹林等地作为一个比较典型的工业农用地[[][]陈怀满.耕地土壤环境质量评价中点对点土壤-农产品同时采样的重要性和必要性.农业环境科学学报，2016，35(3):封二.主要重金属污染元素分析在宜兴市丁蜀镇的农田土壤表层，重金属元素含量变化特征表2-1显示，六种元素的表层土壤重金属含量的线性变异系数从小到大依次为Cr、Ni、As、Pb、Cd、Hg，其中除了重金属汞元素的变异系数之外其他五种元素的变异系数都小于1mg/kg。在算数表准偏差中镉元素的含量最大，而且最大算数偏差的含量是第二的两倍。参照《土壤环境质量标准》，发现宜兴市农田土壤中前面所讲的六种元素的重金属含量的平均值还没有超过土壤环综合境质量一级检测标准，低于人工综合利用土壤自然资源背景平均值，低于人工综合利用土壤自然资源背景平均值[[]陈林华，倪吾钟，李雪莲，等.常用肥料重金属含量的调查分析.浙江理工大学学报，2009，26(2):223-227.]。“与目前全国各地各种土壤中含有重金属各种元素的平均背景含量值（As、Cd、Cr、Hg、Ni、Pb分别为11.2、0.097、61、0.065、26.9和26mg/kg）对比分析得出”[]陈林华，倪吾钟，李雪莲，等.常用肥料重金属含量的调查分析.浙江理工大学学报，2009，26(2):223-227.[]熊孜.河北农田土壤重金属污染特征及风险评估研究[D].中国农业科学院,2017.表2-1宜兴市表层土壤重金属含量特征项目As（mg/kg)Cd（mg/kg)Cr（mg/kg)Hg（mg/kg)Ni（mg/kg)Pb（mg/kg)最小值0.610.026.200.0042.69.8最大值187.95.671053.9210.799277.0718.3算术平均值9.460.1465.230.04327.722.9中位值9.510.1464.710.03527.522.3算数标准偏差2.860.0814.310.0946.47变异系数0.2190.590.132.1790.1440.225表2-2宜兴市深层土壤重金属含量特征项目As（mg/kg)Cd（mg/kg)Cr（mg/kg)Hg（mg/kg)Ni（mg/kg)Pb（mg/kg)最小值1.240.02110.690.0041.298.191最大值37.790.46168.791.10261.3939.69算术平均值9.7010.0963.690.01728.2019.78中位值9.390.09163.190.01428.1919.39算数标准偏差3.440.0212.690.0186.9613.471变异系数0.3460.290.191.1030.2380.167土壤表层砂质土壤的6项砂质土壤中的重金属化学元素的浓度空间变化分布构建数据库并进行相关资料收集分析，参考目前中国《土壤环境质量标准》(gb15618-1995)，对我国宜兴市境内农田土壤表层砂质土壤中的重金属化学元素平均含量及其在表层土壤环境中的浓度空间变化分布及其特点数据做了初步的分析比较。研究区不同农田土壤重金属污染等级划分结果如图2-1。调查结果数据分析报告结果显示，宜兴市园区农田中以重金属用地As、Cd、Cr、Hg、Ni、Pb等六种元素属于一级土地标比例最高，占到该农业研究所园区土地总体农田土地规模面积的93.4~99.1%;其次是所采取的超二级标准，占到整个研究区和园区土地总面积的0.98~5.98%;而三级和高于三级土地标准下所有的占农田土地规模总面积相对较少，分别仅为所占0~0.349%和0.015~0.190%，其所占土地的面积分布主要按土地规模面积大小顺序可以大致细分为以下两类，第一类土地是沿城市污水处理河道分布呈现的条状土地分布;第二种同类型的则为土地呈现线形点状或片态的土地分布[[]陈奕云，唐名阳，王淑桃，等.基于文献计量的中国农田土壤重金属污染评价.土壤通报，2016，47(1):219-225.[]陈奕云，唐名阳，王淑桃，等.基于文献计量的中国农田土壤重金属污染评价.土壤通报，2016，47(1):219-225.宜兴农田重金属污染源研究“各种土壤重金属输入源在不同地区的农田土壤上的种植量和输入源之间存在明显的差异，不同地区种植模式下的土壤重金属输入源汇也可能存在较大的差异”[[]石陶然.基于输入输出清单的浙江省农田土壤重金属预测预警及污染状况研究[D].西北农林科技大学,2019.]。成因根据研究显示宜兴市地面表层土壤的重金属镉和镍元素的污染含量上升是我们人为导致的。“由于我国农田土壤中镉和镍元素的输出途径比较少而呈现为净输出的状态，并且经淋洗破坏和植物吸附等途径将其从土壤中的传播介质移除的总量比较小”[[]石陶然.基于输入输出清单的浙江省农田土壤重金属预测预警及污染状况研究[D].西北农林科技大学,2019.]。因此，农田土壤中镉元素的镍元素大致会出现慢慢积累状态，然后随着土壤中的元素的数量增加。同时也会慢慢地影响农田土壤的质量，由于质量受到污染，随之农作物的产率和品种也会产生影响，甚至人们不注意的瞬间重金属元素通过手和口等途径对人体健康带来了危害。因此，“确定宜兴市丁蜀镇的镉和镍元素特征，对后期农田土壤的危害制定这两种元素的控制力，末端治理等措施，实现有效地、科学地控制农田土壤中的镍和镉两种元素”[]石陶然.基于输入输出清单的浙江省农田土壤重金属预测预警及污染状况研究[D].西北农林科技大学,2019.[]石陶然.基于输入输出清单的浙江省农田土壤重金属预测预警及污染状况研究[D].西北农林科技大学,2019.[]丛艳国，魏立华.土壤环境重金属污染物来源的现状分析.2002，(1):18-20.[]丛源，郑平，陈岳龙，等.北京农田生态系统土壤重金属元素的生态风险评价.地质通报，2008，27(5):681-688.[]董同喜，杨海雪，李花粉，等.华北农田小麦-玉米轮作体系下土壤重金属积累特征研究.农业资源与环境学报，2014，31(4):355-365.方法与原理大气沉降“大气沉降数据主要依据近年来公开分析发表的宜兴市耕地和农田土壤沉降数据(详见表3-1)进行汇总、计算所得到的”[[]范拴喜，甘卓婷，李美娟，等.土壤重金属污染评价方法进展.中国农学通报[]范拴喜，甘卓婷，李美娟，等.土壤重金属污染评价方法进展.中国农学通报，2010，26(17):310-315.[]熊孜.河北农田土壤重金属污染特征及风险评估研究[D].中国农业科学院,2017.式（3-1）其中，Ai表示大气干湿沉降量；Ci为平均沉降通量；S为农田面积。畜禽粪便目前对于畜禽动物粪便的农田污染主要的处理技术手段依旧是将其通过农田土壤堆积堆积成型的农家肥后再通过施肥进入到当地农田，“同时这些进入畜禽动物粪便土壤中的各种有害重金属有毒物质也可能会随之通过排放进入到农田土壤”[[]熊孜.河北农田土壤重金属污染特征及风险评估研究[D].中国农业科学院,2017.[]熊孜.河北农田土壤重金属污染特征及风险评估研究[D].中国农业科学院,2017.式（3-2）其中，“Ai为畜禽粪便对农田土地上的重金属（i）输入量；f为牲畜粪便的耕地农用率；Nj为一个年饲养的畜禽(j)；Pj为一个畜禽(j)粪便排尿时的系数；fwj是畜禽（j）粪便的含水量；Cij是畜禽粪便中重金属（i）的浓度（干重）”[[][]熊孜.河北农田土壤重金属污染特征及风险评估研究[D].中国农业科学院,2017.肥料与农药由化肥摄入到农田土壤，根据每年宜兴市丁蜀镇的化肥施用量和化肥中镍和镉元素的含量计算。计算公式如下：式（3-3）其中，“Ai为从肥料中被带入到耕地的土壤中所含有的重金属(i)含量；Nj为每年肥料（j）年施用量；Cij为肥料（j）中使用的重金属（i）含量。”[[][]罗磊，等.典型持久性污染物的来源与环境化学行为研究.中国农学科学院学报，2008，：46-58结果分析农田土壤重金属镉和镍元素的大气沉降输入相差很大，镍元素可达七十以上的输入量。而镉元素的输入量不到两位数。说明镍元素从大气沉降输入到农田土壤的远远大于镉；农田土壤的畜禽粪便也相差深大，同时也说明土壤中重金属元素镍从畜禽粪便中输入的概率也大于镉元素；肥料中重金属元素镉和镍输入农田土壤的概率相当；从灌溉水中农田土壤重金属元素的输入也差不多。所以总输入当然镍元素远远大于镉。“根据表3-1所示”[[]熊孜.河北农田土壤重金属污染特征及风险评估研究[D].中国农业科学院,2017.]，“现阶段，大气沉降作物是宜兴市部分地区农田土壤镉元素和镍元素的主要输入源，分别约占总土壤输入量的80%和65