【摘要】：近年來,土壤重金屬污染顯著增加,已經(jīng)危及到人類的健康,尤其在高地質(zhì)背景的喀斯特區(qū)域,城市近郊蔬菜地的安全生產(chǎn)更與居民生活息息相關(guān)。本文在前期對(duì)貴陽市城郊菜地進(jìn)行樣點(diǎn)清查與污染現(xiàn)狀研究的基礎(chǔ)上,以緊鄰貴陽市白云區(qū)城郊工業(yè)園區(qū)的蔬菜地垂直剖面土壤為研究對(duì)象,開展城市近郊蔬菜地土壤重金屬污染評(píng)價(jià)與污染溯源定量解析研究,結(jié)合受體模型的多元統(tǒng)計(jì)分析法及同位素示蹤法,揭示城郊菜地土壤垂直剖面重金屬的污染分布特征及遷移規(guī)律,以期為喀斯特地區(qū)城郊菜地土壤重金屬污染防治提供科學(xué)依據(jù)。主要研究結(jié)果如下:(1)貴陽城郊菜地垂直剖面土壤主要為粉質(zhì)黏土,呈弱堿性且富含有機(jī)質(zhì)。重金屬Ni、Cr、Cu、Zn、Pb、Cd和Hg含量的平均值均超出貴州省土壤背景值,少數(shù)點(diǎn)位的Ni和Cd含量超出農(nóng)用地重金屬風(fēng)險(xiǎn)篩選值,Cu、Pb和Hg處于高累積狀況,Ni和Hg存在點(diǎn)源污染擾動(dòng)的可能。(2)研究區(qū)土壤重金屬Ni、Cr、Cu、Zn、Pb、Cd、As和Hg含量分布總體呈現(xiàn)由表層到底層遞減的趨勢(shì),隨著土壤深度的增加,含量水平和自然背景值相接近。在0~40 cm層中重金屬累積率較高的元素為Ni、Cd、Cu、Zn,且不同垂直剖面的重金屬累積率大小總體呈現(xiàn)淀積層有機(jī)質(zhì)層淋溶層底土層的規(guī)律。(3)運(yùn)用地累積指數(shù)(I_(geo))、潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)(RI)評(píng)價(jià)對(duì)土壤重金屬污染狀況分析表明,Cd的I_(geo)最大值均出現(xiàn)在30~40 cm的淋溶層,主要是人為污染后沖刷下滲累積所致;而土壤Hg相較于其它重金屬而言累積較高,可能是喀斯特區(qū)高Hg本底值所致。Hg和Cd的I_(geo)均在1~2之間,達(dá)到了中度污染的水平,且主要累積在表土層至淀積層之間的位置。RI結(jié)果表明,城郊菜地土壤Cd污染已達(dá)到中等潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn),而Hg污染已達(dá)到較強(qiáng)的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。(4)健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果表明,各剖面表層土壤重金屬(Cu、Zn、Pb、Hg)在兩種暴露途徑下的非致癌風(fēng)險(xiǎn)HQ均小于1,成人HQ指數(shù)最大為2.11×10~(-2);兒童HQ指數(shù)最大為1.85×10~(-1);非致癌健康風(fēng)險(xiǎn)大小為:經(jīng)口攝入皮膚接觸;兒童成人。重金屬(Cd、As、Ni、Cr)在兩種暴露途徑下的致癌風(fēng)險(xiǎn)HQ_(Risk)均小于1,兒童受土壤重金屬的致癌健康風(fēng)險(xiǎn)要高于成人。Cr、Ni、As致癌風(fēng)險(xiǎn)的HQ_(Risk)值均不同程度的超出了健康危害風(fēng)險(xiǎn)度最大可接受限值范圍,說明有潛在的健康風(fēng)險(xiǎn);Cd致癌風(fēng)險(xiǎn)HQ_(Risk)值處于1.706×10~(-6)~6.439×10~(-9)之間,在健康危害風(fēng)險(xiǎn)度最大可接受限值(1.0×10~(-6))范圍之內(nèi),表明Cd的致癌風(fēng)險(xiǎn)較低,不會(huì)對(duì)人體造成健康危害。從總體來看,多種重金屬總危害商HI顯示,兩種暴露途徑的健康危害風(fēng)險(xiǎn)均在可承受的范圍之內(nèi),不會(huì)對(duì)人體造成明顯致癌健康風(fēng)險(xiǎn)。(5)根據(jù)鉛同位素組成成分的二元混合(Binary Mixing)模型可知,JA、YH、LY和BN四個(gè)剖面的土壤的~(208)Pb/~(206)Pb-~(207)Pb/~(206)Pb二元線性程度極高,且Pb同位素組分源相對(duì)集中,對(duì)比燃煤塵、汽車尾氣塵、污泥廢水、有機(jī)肥、建筑材料和母質(zhì)土壤等不同Pb同位素端元物質(zhì)和剖面土壤Pb同位素的組分特征數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),土壤Pb的自然端元組分來自于成土母質(zhì)、人為Pb源來自污泥廢水、汽油塵和燃煤塵。通過解析各污染源對(duì)土壤鉛污染的相對(duì)貢獻(xiàn)率,得出貴陽市城郊菜地垂直剖面土壤總鉛源平均貢獻(xiàn)率,其中燃煤和汽車尾氣塵鉛貢獻(xiàn)率的平均值為16.83%,污泥施肥來源鉛貢獻(xiàn)率為39.54%,自然來源鉛貢獻(xiàn)率為43.63%。(6)通過各元素相關(guān)性分析(RA)得出土壤pH和SOM含量不受粒徑大小的影響,但Cr、Zn、Cd、As和Hg的含量都與粒徑大小具有相關(guān)性。Cu-Cd-Cr、As-Zn-Pb、Ni-Hg等重金屬之間存在相關(guān)性,可能具有相同來源。而主成分分析(PCA)和聚類分析(CA)分析結(jié)果表明,As-Zn-Pb作為第一主成分的貢獻(xiàn)率為28.52%,主要來源于農(nóng)藥噴灑及葉面施肥殘留,即反映化肥農(nóng)藥的施加對(duì)環(huán)境土壤的污染。Cd-Cr-Cu作為第二主成分的貢獻(xiàn)率是23.16%,說明第二主成分主要受周邊工廠含銅污水灌溉的人為成因影響。Ni-Hg作為第三主成分的貢獻(xiàn)率為21.42%,主要受喀斯特地區(qū)高地質(zhì)背景值的地球化學(xué)成因影響。
【圖文】：

2.2 樣品采集與分析方法2.2.1 布點(diǎn)與樣品采集樣品采集時(shí)間為 2017 年 5 月，采樣點(diǎn)位于貴陽市云巖區(qū)老工業(yè)區(qū)原氧化鋁廠（蘇聯(lián)援建，1976 年 12 月試運(yùn)行，1977 年正式投產(chǎn)），沿盛行風(fēng)向共采集廠區(qū)內(nèi)及周邊設(shè)施菜地 4 個(gè)垂直剖面土壤，研究區(qū)位置及采樣點(diǎn)分布見圖 2.1。由于喀斯特區(qū)地質(zhì)條件的限制，垂直剖面樣點(diǎn)深度為 1m，由底層向上以 10cm 為一個(gè)間隔采樣點(diǎn)，采取五點(diǎn)取樣法均勻采集土壤樣品，經(jīng)混勻后取其混合土樣，除去石塊和莖葉等雜質(zhì)，再采用四分法除去多余樣品，保留 1kg 左右樣品裝于密封袋中，貼上標(biāo)簽，同時(shí)做好采樣記錄(見表 2.1)。

圖 3.1 貴陽城郊菜地垂直剖面土壤質(zhì)地三角坐標(biāo)圖ig. 3.1 Triangle coordinate map of soil texture in vertical section of vegetable plot in suburbGuiyang而由貴陽城郊菜地垂直剖面土壤粒徑百分比（圖 3.4），可知 4 個(gè)剖面的粒徑分級(jí)均屬于粉粒級(jí)，JA 剖面土壤的粒度分布較分散，說明該剖面曾受人為擾動(dòng)；YH 剖面土壤的黏粒由表層至底層呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢(shì)，即越往粒所占比重越大，最大達(dá)到 48%；而 LY 剖面的黏粒構(gòu)成比剛好與 YH 相現(xiàn)表層向底層逐漸下降的趨勢(shì)，且其黏粒的占比在剖面以下 60 cm 處基本穩(wěn) 25%，粉粒的占比則呈現(xiàn)由表層至底層逐漸上升的趨勢(shì)，而砂粒占比則穩(wěn)定~13%；BN 剖面的黏粒占比基本穩(wěn)定，在 10~20 cm、40~50 cm 以及 60~70中有小幅上升波動(dòng)；JA、YH、LY 和 BN 四個(gè)剖面的粉粒分別占各自總百分 54.58%、60.99%、57.75%和 61.11%，因此，，四個(gè)剖面的土壤質(zhì)地總體上屬質(zhì)黏土。
【學(xué)位授予單位】：貴州師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：X53

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本文編號(hào)：2659416