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基于田块尺度的农田土壤重金属污染评价及来源解析

发布时间:2022-08-02 09:00:11 文章来源:http://www.tianlongzetian.com/news/hangye/2022-08-02/302.html

来源:《农业环境科学学报》2022 年 06 期
作者:穆德苗1,2,陈艳秋3,胡涛3,林大松2,杨正兰3,孙约兵2*
单位:1. 东北农业大学资源与环境学院;2. 农业农村部环境保护科研监测所,农业农村部产地环境污染防控重点实验室/天津市农业环境与农产品安全重点实验室;3. 云南省安宁市植保植检站
摘   要
基于田块尺度采集农田表层土壤样品120 件,采用绝对因子分析/多元线性回归(APCS-MLR)受体模型与地统计学分析对研究区域内As、Cd、Cu、Cr、Mn、Ni、Pb 和Zn 这8 种重金属污染空间分布特征及来源进行解析,利用地累积指数和潜在生态风险指数法评价土壤生态风险。
研究结果表明:研究区表层土壤中8 种重金属含量差异较大,As、Cd 和Cr 点位超标率分别为61.83%、90.83%和92.52%,土壤重金属Zn、Cu、Cr 和Ni 主要以残渣态存在(占比在80%以上)。土壤中Cd、Cr 和Cu 含量空间分布格局呈东南部较高、中部次之、西北部较低的趋势,而Mn、Ni、Pb 和Zn 含量的空间分布格局与此相反。APCS-MLR 模型表明研究区域土壤重金属As、Cr、Cu 和Ni 的来源以自然源为主,占比分别为39.34%、47.32%、44.53%和50.23%;Pb、Zn 的来源以工业活动源和交通源为主,占比分别为31.93%、30.53%和23.36%、22.17%;Cd 的农业活动源占比为53.63%。土壤pH 与有效态As、Cd、Cu 和Ni 含量呈极显著负相关性(P<0.01),土壤有机质与有效态As、Cd 和Cr 呈极显著负相关性(P<0.01)。地累积指数显示土壤Cr 总体处于中、重度污染水平,其次是Cd;生态危害指数也表明Cr 和Cd 是主要生态危害元素,潜在生态危害系数变化范围分别为5.20~41.12和11.56~113.35。
总体来看,研究区域Cr 和Cd 污染较为严重,存在潜在风险,应采取安全利用和修复等措施,降低其风险水平。
结  论:
(1)研究区农田土壤As、Cd 和Cr 含量超过农用地土壤污染筛选值,分别是云南省土壤背景值的1.42、1.71 倍和7.69 倍,土壤重金属空间呈现一定差异性。Cd、Cr、Cu 含量空间分布格局表现出东南部较高、西北部较低的趋势,Mn、Ni、Pb 和Zn 含量的空间分布格局呈现西南部最高、东北部含量偏低、中间区域高于周边的趋势。
(2)土壤中重金属DTPA 提取态含量与其总量呈现显著正相关,土壤pH 是重金属有效态主控因子,As、Cu、Ni 和Zn 主要以残渣态和铁锰氧化物结合态存在。
(3)土壤中As、Cr、Cu 和Ni 来源主要受地质背景控制,Zn 和Pb 以工业源和交通源为主,而Cd 则以农业源为主。
(4)研究区农田土壤中Cr 和Cd 污染最为严重,生态风险较高,应当采取安全利用和修复等措施,修复过程中也应注意As 的污染调控。