【摘要】：隨著城鎮(zhèn)工業(yè)化和農(nóng)業(yè)集約化的發(fā)展,土壤重金屬污染已成為影響土壤環(huán)境質量的主要因素之一。本論文選擇寶應縣268個土壤采樣點中8種重金屬(Cd、Hg、As、Cu、Pb、Cr、Zn和Ni)作為研究對象,運用Excel、SPSS、GS+、ArcGIS等軟件對整個區(qū)域(分為五種不同土地利用類型)土壤中重金屬的含量及化學形態(tài)進行分析。使用單因子指數(shù)、內梅羅綜合指數(shù)、地積累指數(shù)、富集因子及風險評價準則等方法,評價了土壤中重金屬的含量及化學形態(tài)的污染程度及風險狀態(tài)。利用多變量分析和因子克立格分析對重金屬的相關關系進行研究;在多變量分析的基礎上,結合污染評價結果,對土壤中重金屬的潛在來源進行了識別。本論文從整個區(qū)域的角度,詳細而科學地認識寶應縣土壤中重金屬的污染程度及潛在來源,為該地區(qū)的土壤修復及土壤環(huán)境質量管理提供理論依據(jù)。主要研究結果如下:(1)對整個區(qū)域土壤中重金屬的化學形態(tài)進行研究可得,7種重金屬的Fe-Mn氧化物結合態(tài)含量的比例大小順序為:Zn(14.11%)Pb(10.58%)Cd(9.38%)As(9.02%)Cu(8.46%)Ni(8.24%)Cr(5.06%),有機結合態(tài)含量的比例大小順序為:Cd(17.86%)As(13.93%)Zn(11.91%)Ni(10.11%)Cr(9.33%)Cu(7.50%)Pb(6.82%),殘渣態(tài)含量的比例大小順序為:Cr(82.75%)Cu(75.98%)Ni(73.41%)As(70.64%)Pb(65.31%)Cd(62.50%)Zn(59.26%)。在不同功能區(qū)土壤中,Cd的碳酸鹽結合態(tài)含量的均值大小順序為:工業(yè)區(qū)交通區(qū)居住區(qū)農(nóng)田區(qū)～綠地(林地)區(qū),殘渣態(tài)含量的均值大小順序為:交通區(qū)工業(yè)區(qū)農(nóng)田區(qū)居住區(qū)綠地(林地)區(qū);而在工業(yè)區(qū)土壤中,Cd的可交換態(tài)含量的均值最大,為0.027 mg kg-1;在綠地(林地)區(qū)土壤中,Cd的有機結合態(tài)含量的均值最大,為0.07 mg kg-1。與其他化學形態(tài)相比,不同功能區(qū)土壤中As的殘渣態(tài)含量的均值均較大(9.25～10.18 mg kg-1)。與其他功能區(qū)土壤相比,居住區(qū)土壤中Cu的有機結合態(tài)含量的均值最大,為5.84 mg kg-';交通區(qū)土壤中Pb的Fe-Mn氧化物結合態(tài)含量的均值最大,為15.24 mg kg-1,在這五類功能區(qū)土壤中該化學形態(tài)含量的均值大小順序為:交通區(qū)工業(yè)區(qū)農(nóng)田區(qū)～居住區(qū)～綠地(林地)區(qū),Zn的殘渣態(tài)含量的均值大小順序為:綠地(林地)區(qū)交通區(qū)農(nóng)田區(qū)工業(yè)區(qū)居住區(qū),Cr的五種形態(tài)含量的均值變化情況與Ni相似。由RAC評價可得,在工業(yè)區(qū)土壤中,Cd、Cu、Pb和Zn的可交換態(tài)和碳酸鹽結合態(tài)含量的比例之和均在10%～30%之間,對環(huán)境構成中等程度的風險;而As、Cr和Ni對該區(qū)域土壤環(huán)境的危害處于低風險狀態(tài)。在交通區(qū)土壤中,Pb和Zn的可交換態(tài)和碳酸鹽結合態(tài)含量的比例之和均在10%～30%之間,對環(huán)境構成中等程度的風險。在農(nóng)田區(qū)和綠地(林地)區(qū)土壤中,7種重金屬的可交換態(tài)和碳酸鹽結合態(tài)含量的比例之和均在1%～10%之間,表明這7種重金屬對環(huán)境的危害處于低風險狀態(tài)。在居住區(qū)土壤中,Cu、Pb和Zn的可交換態(tài)和碳酸鹽結合態(tài)含量的比例之和均在10%～30%之間,對環(huán)境構成中等程度的風險。(2)單因子指數(shù)法評價結果表明,以標準值為參考值,8種重金屬均處于清潔狀態(tài)。內梅羅綜合指數(shù)評價結果表明,整個區(qū)域土壤中8種重金屬污染程度的大小順序為:ZnCdPb～Cu～Cr～As～Ni～Hg;在工業(yè)區(qū)土壤中,Cd處于重度污染狀態(tài),Zn處于中度污染狀態(tài),其他6種重金屬處于清潔狀態(tài);在交通區(qū)土壤中,Zn處于輕度污染狀態(tài),其他7種重金屬處于清潔或尚清潔狀態(tài);在農(nóng)田區(qū)土壤中,Cu和Zn處于尚清潔狀態(tài),其他6種重金屬處于清潔狀態(tài);在居住區(qū)土壤中,Cd、Cu和Zn處于尚清潔狀態(tài),其他5種重金屬處于清潔狀態(tài);在綠地(林地)區(qū)土壤中,Cd和Zn處于尚清潔狀態(tài),其他6種重金屬處于清潔狀態(tài)。地積累指數(shù)評價結果表明,整個區(qū)域土壤中重金屬污染程度的大小順序為:Cd～ZnHg～As～Cu～Pb～Cr～Ni;在工業(yè)區(qū)土壤中,Cd和Zn處于中度污染狀態(tài),其他6種重金屬處于清潔狀態(tài);在交通區(qū)土壤中,Cd、Pb和Zn處于輕度～中度污染狀態(tài),其他5種重金屬處于清潔狀態(tài);在農(nóng)田區(qū)和綠地(林地)區(qū)土壤中,8種重金屬均處于清潔狀態(tài);在居住區(qū)土壤中,除Cu元素外,其他7種重金屬均處于清潔狀態(tài)。富集因子評價結果表明,在整個區(qū)域土壤中,8種重金屬的富集因子值的大小順序為:ZnCdPbCuAs～CrNiHg;在工業(yè)區(qū)土壤中,Cd和Zn處于中度污染狀態(tài);在交通區(qū)、農(nóng)田區(qū)、居住區(qū)和綠地(林地)區(qū)土壤中,8種重金屬均處于無污染～輕微污染狀態(tài)。多生態(tài)風險指數(shù)評價表明整個區(qū)域土壤處于輕度生態(tài)風險狀態(tài)。各功能區(qū)土壤中重金屬多生態(tài)風險指數(shù)值的大小順序為:工業(yè)區(qū)交通區(qū)居住區(qū)綠地(林地)區(qū)農(nóng)田區(qū)。(3)因子分析結果表明,在整個區(qū)域土壤中,Cd和Zn、As和Ni、Hg和Cr、Cu和Pb分別與因子1、因子2、因子3、因子4存在顯著的正相關關系。在工業(yè)區(qū)土壤中,Cd-Pb-Zn、As-Ni分別與因子1、因子2存在顯著的正相關關系。在交通區(qū)土壤中,Cr、Cu、Pb和Ni、Zn分別與因子1、因子2、因子3、因子4存在顯著的正相關關系。在農(nóng)田區(qū)土壤中,As和Ni、Cd和Zn、Hg和Cr、Pb分別與因子1、因子2、因子3、因子4存在顯著的正相關關系。在居住區(qū)土壤中,Cd、Zn分別與因子1、因子2存在負相關關系;Hg、Ni、Cu分別與因子2、因子3、因子4存在顯著的正相關關系。在綠地(林地)區(qū)土壤中,As和Pb、Cr、Zn分別與因子1、因子2、因子3存在顯著的正相關關系。因子克立格分析結果表明,在塊金尺度下,Cd與Cu、Pb、Zn之間、As與Cr、Ni之間分別存在正相關關系。在短變程尺度下,與塊金尺度相似,Cd與Cu、Pb、Zn之間、Cr與Ni之間分別存在正相關關系。在長變程尺度下,Ni與As、Cr之間存在正強相關關系,Cd與Cu、Pb、Zn之間存在正相關關系,而Cd與As、Ni之間、Zn與Cr、Ni之間分別存在負相關關系。土壤重金屬間的正相關關系表明其受到相似因素的影響,而負相關關系表明其受到不同因素的影響。(4)源識別結果表明,在整個區(qū)域土壤中,Cd和Zn的含量受到了自然因素和人類活動的影響,同樣Cu和Pb的含量也存在受到人類活動影響的現(xiàn)象,而As、Ni、Cr和Hg的含量主要受到了自然因素(如土壤母質)的影響。在工業(yè)區(qū)土壤中,Cd和Zn的含量受到了點污染源(如工業(yè)廢水排放)的潛在影響,而Hg、As、Cu、Cr、Ni和Pb的含量主要受到了自然因素的影響。在交通區(qū)土壤中,Cu、Pb和Zn受到了人類活動(如機動車尾氣排放)的潛在影響,而Cd、Hg、As、Cr和Ni的含量主要受到了自然因素的影響。在居住區(qū)土壤中,Cu元素的含量受到了人類活動(如重金屬廢棄物)的潛在影響,而其他7種重金屬主要受到了自然因素的影響。在農(nóng)田區(qū)和綠地(林地)區(qū)土壤中,8種重金屬的含量主要受到了自然因素的影響。
【圖文】：

位于長江三角洲和里下河地區(qū)，東部與建湖縣、鹽城市區(qū)和興化市日比鄰，西部與金湖逡逑縣、洪澤區(qū)毗鄰，南部與高郵市毗鄰，北部與淮安市毗鄰，有著“揚州北大門”之稱，其地逡逑理位置如圖２－１所示。該縣縣域東西距離為５５．７邋ｋｍ，南北距離為４７．４邋ｋｍ，總面積約為１４６７逡逑ｋｍ２＿。逡逑Ｖ；：揚；＞逡逑Ｉ逡逑）Ｗ邋＼逡逑ｉ邐ｆ逡逑Ｊ邐＼逡逑Ｉ邋＇）逡逑Ｉ邐！衫彳逡逑圖２－１寶應縣地理位置圖逡逑Ｆｉｇ．邋２－１邋Ｌｏｃａｔｉｏｎ邋ｍａｐ邋ｏｆ邋Ｂａｏｙｉｎｇ邋ｃｏｕｎｔｙ逡逑寶應地區(qū)四季分明，雨水豐沛，光照充足，呈北亞熱帶季風性濕潤氣候特征，年平均逡逑氣溫在１４．６邋°Ｃ左右，適宜動植物生長繁衍。該地區(qū)以京杭大運河為界限，分成東西兩部逡逑分區(qū)域，運河兩岸地勢相對較高，而兩岸東西部區(qū)域地勢低洼；運河東部區(qū)域南北兩側地逡逑勢略高，中部區(qū)域地勢偏低；該縣境內多數(shù)地區(qū)在海拔２邋ｍ左右，屬于里下河淺洼平原區(qū)逡逑域。寶應縣境內土壤肥沃，以水稻土、潮土和沼澤土等土類為主，該地區(qū)主要種植水稻、逡逑小麥和油菜等作物［１４６］。逡逑２０１４年寶應縣土地利用現(xiàn)狀調查結果表明，該縣用地總面積約為１４６７ｋｍ２，其中耕地逡逑用地面積約為７５９邋ｋｍ２、園地用地面積為１．５６邋ｋｍ２、林地用地面積為１５．８７邋ｋｍ２、草地用地逡逑面積為０．０２邋ｋｍ２、城鎮(zhèn)村莊及工礦用地面積為１５６．４６邋ｋｍ２、交通運輸用地面積為５３．５１邋ｋｍ２、逡逑

勻混合后用四分法選取約１邋ｋｇ的土樣作為代表該點的混合樣品；并使用ＧＰＳ儀記錄采樣逡逑點的實際經(jīng)緯度坐標，同時做好土地利用類型、采樣時間等信息的記錄。寶應縣土壤采樣逡逑點的分布情況如圖２－２所示。逡逑＾邐？．邋Ｗ］逡逑ｙ．邐．．１逡逑？采樣點＾￣？邐？．．逡逑—５邐Ｊ逡逑圖２－２寶應縣土壤樣品采樣點分布圖逡逑Ｆｉｇ．邋２－２邋Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ邋ｍａｐ邋ｏｆ邋ｓｏｉｌ邋ｓａｍｐｌｉｎｇ邋ｓｉｔｅｓ邋ｉｎ邋Ｂａｏｙｉｎｇ邋ｃｏｕｎｔｙ逡逑將所采集的土壤樣品進行室內風干，在土樣風干過程中不間斷地進行翻動，并粉碎大逡逑型土塊，以免風干后形成結塊。土壤樣品風干后，去除一些動植物殘體、小石子等物質，逡逑然后磨碎，，過１００目尼龍篩，混合均勻后裝入聚乙烯袋待測。樣品處理懫用木頭、陶瓷等逡逑非金屬用具，盡量減少人為因素對土壤重金屬含量的干擾。逡逑在整個區(qū)域土壤中，根據(jù)不同土地利用類型，共分為五類功能區(qū)進行土壤樣品采集，逡逑不同功能區(qū)土壤懫樣點的個數(shù)及其所占的比例見表２－１。本研究樣品采集側重于農(nóng)田區(qū)土逡逑壤環(huán)境質量的研究，該區(qū)域土壤采樣點的個數(shù)占總采樣點數(shù)的比例約為４０％。其次對工業(yè)逡逑區(qū)和居住區(qū)的土壤進行采樣分析，希望能夠知曉人類活動對此類區(qū)域土壤環(huán)境質量的影響逡逑程度
【學位授予單位】：揚州大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：X53

【參考文獻】

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本文編號：2663389