【摘要】：本研究以新疆北疆某工業(yè)園區(qū)周邊農(nóng)田土壤為研究對(duì)象,共設(shè)置樣點(diǎn)254個(gè),分別采集0~20cm和20~40cm兩個(gè)土層的土壤樣品。測(cè)定了不同土層樣品中的Cr、Ni、Cu、Zn、As、Hg、Pb、Cd共8種重金屬的含量,以及耕層(0~20cm)土壤中的8種有效態(tài)重金屬的含量、土壤有機(jī)質(zhì)含量和土壤的pH值。對(duì)研究區(qū)農(nóng)田土壤的重金屬污染狀況和潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià),分析了重金屬的空間分布特征,明確工業(yè)區(qū)對(duì)周邊農(nóng)田土壤重金屬含量的影響,并對(duì)耕層土壤中有效態(tài)重金屬的含量與土壤有機(jī)質(zhì)含量和土壤pH值進(jìn)行了相關(guān)性分析。主要研究結(jié)果如下:1.研究區(qū)內(nèi)0~20cm和20~40cm兩個(gè)土層中的Cr的平均值均小于研究區(qū)的土壤背景值,而Ni、Cu、Zn、As、Hg、Pb、Cd在兩個(gè)土層中的平均含量均超過了土壤背景值。以土壤背景值為標(biāo)準(zhǔn),Ni、Cu、As、Hg、Cd的超標(biāo)率超過了60%,其中Cu、Hg和Cd的超標(biāo)率高達(dá)90%以上。但與國家土壤二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)相比,兩個(gè)土層中只有As、Hg、Cd三種重金屬超標(biāo),Hg的超標(biāo)率最高,達(dá)到50%以上。兩個(gè)土層中的各重金屬含量相差不大。研究區(qū)農(nóng)田耕層(0~20cm)土壤重金屬Cr、Ni、Cu、Zn、As、Hg、Pb、Cd的有效態(tài)與其全量之間為極顯著相關(guān),其中有效態(tài)Cr、Ni、Cu、Hg和Pb與重金屬總量呈高度正相關(guān)。研究區(qū)的有效態(tài)重金屬除Hg、Cd與土壤pH的相關(guān)性不顯著外,其余受測(cè)有效態(tài)重金屬都與土壤pH為負(fù)相關(guān)。Hg、Cd與土壤有機(jī)質(zhì)之間的相關(guān)性也不顯著。2.通過GS+軟件對(duì)研究區(qū)兩個(gè)土層中的重金屬含量數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合,得到最優(yōu)模型后進(jìn)行克里格插值得到重金屬的空間分布圖。Ni、Zn、As、Hg和Pb的空間分布在兩個(gè)土層中較為相似,其中Ni和Zn的富集方位在工業(yè)區(qū)的南方,As、Hg和Pb的富集方位均在工業(yè)區(qū)的下風(fēng)向區(qū)域,即工業(yè)區(qū)的東北、東和東南方。相關(guān)性分析表明研究區(qū)的Hg和Cd與其他重金屬的相關(guān)性不顯著,在主成分分析的結(jié)果中,Hg和Pb在0~20cm土層同屬于一個(gè)主成分中,在20~40cm則各自在一個(gè)獨(dú)立的主成分中,表明這兩種重金屬的來源與其他重金屬不同。分析認(rèn)為,As、Hg和Pb的含量受工業(yè)園區(qū)的影響較大,Cr、Ni、Cu、Zn、Cd的來源主要為農(nóng)田內(nèi)化肥、農(nóng)藥和地膜的使用。從有效態(tài)重金屬的插值圖可以看出,有效態(tài)Ni、As、Hg、Pb在工業(yè)區(qū)下風(fēng)向有所富集,與該土層中全量的富集方位相似。3.采用單因子污染指數(shù)法、內(nèi)梅羅復(fù)合污染指數(shù)法和潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法對(duì)研究區(qū)的重金屬進(jìn)行污染評(píng)價(jià)。單因子污染指數(shù)法結(jié)果表明研究區(qū)只有Hg為中度污染,從復(fù)合污染指數(shù)污染評(píng)價(jià)的結(jié)果可知研究區(qū)整體為輕度污染。以研究區(qū)背景值為標(biāo)準(zhǔn)的潛在生態(tài)危害指數(shù)法結(jié)果顯示,研究區(qū)農(nóng)田土壤有嚴(yán)重的綜合潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。耕層(0~20cm)土壤有效態(tài)重金屬具有輕度的綜合潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。
【圖文】：

年均氣溫6.4 ℃，地形為南高北底，略向東北傾斜，平均坡降為4.85‰，年降水量為125.0～207.7 mm之間，年均蒸發(fā)量為1514.9mm，研究區(qū)夏季主要風(fēng)向?yàn)槟巷L(fēng)，冬季主要風(fēng)向?yàn)槲鞅憋L(fēng)（圖2-1），該區(qū)域土壤以灰漠土為主。研究區(qū)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化、集約化水平較高，農(nóng)業(yè)機(jī)械化程度達(dá)85%以上。圖2-1 研究區(qū)常年風(fēng)向圖Fig.2-1 Perennial wind patterns in the study area結(jié)合實(shí)地考察后，以新疆北疆某工業(yè)區(qū)為中心，研究其周邊農(nóng)田的分布情況。該工業(yè)區(qū)內(nèi)工廠以生產(chǎn)水泥和電石為主（表2-1），另有化工廠和乙炔生產(chǎn)廠。該園區(qū)電石年產(chǎn)能達(dá)200萬噸，水泥廠熟料產(chǎn)能420萬噸，，水泥粉磨產(chǎn)能500萬噸。表2-1 研究區(qū)電石、水泥生產(chǎn)量及工業(yè)大氣排放量Table 2-1 Production of calcium carbide, cement in Study area and industrial atmospheric emissions年份Years電石Calcium carbide/t水泥Cement/t工業(yè)煙（粉）塵排放量Industrial smoke(powder) dust emissions/t2006 259744 279292 12537.992015 2169631 3225240 365942.2 樣品采集與分析2.2.1 樣品采集于 2015 年 9 至 10 月進(jìn)行供試土壤樣品的采集，采集以工業(yè)區(qū)為中心，采集周邊20km2范圍內(nèi)的農(nóng)田土壤樣品，樣點(diǎn)相距 350m 左右的距離

圖 2-2 研究區(qū)采樣點(diǎn)分布圖Fig.2-2 Distribution of sampling points in the study area.2.2 樣品預(yù)處理土壤樣品運(yùn)回室內(nèi)，在室內(nèi)自然風(fēng)干后，剔除植物殘?bào)w和石塊，使用木頭和瑪瑙料的工具將樣品磨碎，過 100 目尼龍網(wǎng)篩，將樣品保存在寫好標(biāo)簽的紙袋中，避免污染，待測(cè)。.2.3 樣品的測(cè)定方法實(shí)驗(yàn)所選的檢測(cè)方法經(jīng)實(shí)驗(yàn)室精密度和檢出限檢驗(yàn)均為合格。分析過程采用國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（GSS系列）通過空白試驗(yàn)與重復(fù)檢驗(yàn)等方法進(jìn)行質(zhì)量控制。ICP-OES經(jīng)一級(jí)土壤標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)分析驗(yàn)證，其中樣品加標(biāo)回收率達(dá)95%～99%，檢出限為1×10-6。金屬標(biāo)準(zhǔn)液：Cr、Ni、Cu、Zn、As、Hg、Pb、Cd元素標(biāo)準(zhǔn)溶液（中國計(jì)量科學(xué)研國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心，100ug·mL-1）。土壤重金屬全量的測(cè)定：采用HNO3-HCl-HF完全消解酸體系(HNO3、HCl、HF均級(jí)純），經(jīng)Milestone Ethos微波消解儀消煮后，采用美國熱電Thermofisher電感耦合
【學(xué)位授予單位】：石河子大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：X53;X825

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2563416