【摘要】：土壤是人類生存的重要自然資源,為人類生產(chǎn)生活提供了基礎(chǔ)環(huán)境條件,同時許多污染物會通過土壤進(jìn)行傳輸和累積。其中,重金屬產(chǎn)生的危害尤為突出,會嚴(yán)重?fù)p害人類神經(jīng)和身體機(jī)能健康。近年來,我國土壤重金屬污染問題越來越突出,不斷威脅人類健康與農(nóng)產(chǎn)品安全,引起全社會對土壤重金屬污染問題日益重視。有關(guān)土壤重金屬的研究內(nèi)容主要包括空間建模及預(yù)測、污染評價和源解析。目前,在進(jìn)行土壤源解析時大多停留在定性階段,難以準(zhǔn)確評價各污染源對污染的貢獻(xiàn)大小,給污染防治與管控帶來了一定的困難。此外,當(dāng)前的研究缺乏對土壤重金屬來源分布的影響機(jī)制研究,特別是景觀的分異作用。因此,本文選取一典型礦冶城市作為研究區(qū),探究表層土壤中Cd、Co、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb、Zn的含量,應(yīng)用地統(tǒng)計學(xué)方法分析土壤重金屬空間分布特征,采用單因子污染評價法評估區(qū)域土壤重金屬污染狀況,還選取了主成分-多元線性回歸法識別污染源類型并定量解析各污染源的污染貢獻(xiàn)率,最后運(yùn)用地理探測器尋找對土壤重金屬分布有影響力的景觀因子以及主要景觀因子的影響范圍或者類型,為該地土壤重金屬防護(hù)與治理提供科學(xué)依據(jù),實現(xiàn)生態(tài)可持續(xù)發(fā)展。本研究取得的主要結(jié)論如下:1.重金屬含量的基本統(tǒng)計分析結(jié)果表明:Cd、Cu、Pb和Zn的平均值分別為1.14、175.45、102.77和256.73mg/kg,分別為背景值的6.71、5.71、3.85、3.07倍,表明這4種元素在表層土壤中有明顯的富集。其中,Cd、Cu和Pb達(dá)到了嚴(yán)重污染的程度。Co、Cr、Mn和Ni的平均值為14.65、34.93、672.265和28.14 mg/kg,其樣點(diǎn)最大值均超過了背景值,表明這4種元素在部分區(qū)域存在富集現(xiàn)象。從變異系數(shù)來看,Cd、Cu和Pb屬于高度變異,區(qū)域性變異明顯;Zn和Mn的變異系數(shù)分別為0.91和0.53,屬中等變異;而Cr、Co和Ni屬于弱變異,區(qū)域差異性相對較小。此外,Cd、Mn、Pb和Zn之間呈顯著相關(guān),相關(guān)系數(shù)在0.424~0.901之間;Co和Cu相關(guān)系數(shù)達(dá)到了0.631;Cr和Ni之間也成顯著相關(guān)關(guān)系,可能受到同一污染源的影響。2.運(yùn)用地統(tǒng)計學(xué)方法進(jìn)行重金屬含量空間分布預(yù)測的結(jié)果表明:從預(yù)測精度上來看,空間預(yù)測結(jié)果較好。從空間分布來看,Cd、Cu和Zn在研究區(qū)污染比較嚴(yán)重;Cr和Ni在研究區(qū)內(nèi)比較清潔,只有局部區(qū)域存在污染。特別地,Cd、Mn、Pb和Zn在東南部的富集區(qū)域在采礦、冶煉用地區(qū)附近,由此推測這幾種元素污染來自采礦、冶煉活動;Co和Cu在銅綠山古銅礦遺址附近明含量均比較高,說明Co和Cu受到銅礦開采污染影響的可能性比較大;Cr的相對高值區(qū)也出現(xiàn)在工業(yè)用地附近,其含量分布可能受人為活動的影響。3.單因子污染評價結(jié)果顯示:Ni在本研究區(qū)呈清潔狀態(tài),Pb有部分區(qū)域出現(xiàn)了污染,而Co、Mn和Zn整體污染程度雖然較輕,但均有大部分區(qū)域處于尚清潔的臨界狀態(tài),受到污染的風(fēng)險程度很高。Cd、Cr和Cu污染程度較高,均出現(xiàn)了高度污染的區(qū)域,對土壤生態(tài)環(huán)境有較大的風(fēng)險。值得注意的是,部分元素的評價結(jié)果與工業(yè)活動區(qū)域高度相似,說明長期的工業(yè)活動已經(jīng)造成了重金屬的明顯累積。因此,有關(guān)部門需要對工業(yè)用地及附近區(qū)域進(jìn)行長期土壤生態(tài)風(fēng)險監(jiān)管,保障人類生存的基礎(chǔ)環(huán)境。4.應(yīng)用主成分-多元線性回歸法(PCA-MLR)源解析法分析出研究區(qū)有3個主要污染源,共解釋了總方差的80.51%。因子1中Cd、Mn、Pb和Zn為高載荷因子,代表了綜合采礦源。因子2載荷較高的重金屬元素為Co和Cu,代表了銅礦開采-冶煉源。因子3為自然源,Cr和Ni是該成分的識別元素。綜合礦產(chǎn)的開采與冶煉貢獻(xiàn)總污染的45%,銅礦的開采與冶煉貢獻(xiàn)了總污染的28.3%,自然因素的貢獻(xiàn)率為26.7%。因此,研究區(qū)域內(nèi)73.3%的污染是人為造成的,且都與采礦活動有關(guān),說明長期的礦產(chǎn)開采與冶煉已經(jīng)對區(qū)域土壤產(chǎn)生了很大的污染。5.距道路的距離、距工礦用地的距離和高程分別為綜合采礦污染源、銅礦開采-冶煉污染源和自然源的的主要景觀影響因子,q值為0.208、0.126、0.129。交互作用探測器的結(jié)果表明本研究所選取的景觀因子兩兩組合均會產(chǎn)生非線性增強(qiáng)的交互作用,對污染源貢獻(xiàn)率的解釋力大于單環(huán)境因子。生態(tài)探測器的結(jié)果表明,只有距道路的距離與距工礦用地的距離、土地利用類型因子間對綜合采礦污染源的影響存在顯著差異。
【圖文】：

華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 2019 屆碩士研究生學(xué)位論文和為同類型區(qū)域研究提供實證參考。本研究的意義在于：（1）利用定量源解析模型在初步識別源類型的基礎(chǔ)上，，定量計算了各污染源的貢獻(xiàn)率大小，為污染源的定向防控提供了有效依據(jù)。(2)確立了土壤重金屬與景觀要素之間的關(guān)系以及各景觀要素對土壤重金屬分布差異的影響力大小，明確了影響土壤重金屬空間分異的景觀驅(qū)動機(jī)制。1.4 技術(shù)路線

圖 2 研究區(qū)域與采樣點(diǎn)Fig.2 Research area and sampling points屬含量測定品自然風(fēng)干后，剔除植物根、莖、葉及其他雜質(zhì)，分別）和 100 目（0.149mm）尼龍網(wǎng)篩，用“四分法”分別取 10g2作為待分析土壤樣品。稱取 100 目 0.5g，用王水（鹽酸與且鹽酸與硝酸均為優(yōu)級純）放在電熱板上加熱消解，待消取下進(jìn)行過濾定容，作為待測液。其中每個土壤樣品設(shè)置來消除人為誤差并提高精度。實驗過程添加了空白對照，準(zhǔn)物質(zhì) GBW-07403(GSS-3)進(jìn)行質(zhì)量控制。感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法合等離子體原子發(fā)射光譜儀（ICP-AES），是原子發(fā)射光譜
【學(xué)位授予單位】：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：X53

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本文編號：2614614