龙口市土壤重金属来源、空间分布及生态风险评价

发布时间：2020-06-10 17:30

【摘要】：重金属污染作为当今土壤污染研究的热点问题,其对土壤环境、生态系统和人类健康等均有重要影响。目前我国的土壤重金属污染研究往往集中在土壤污染的现状调查,对土壤重金属污染的影响因素分析不够全面,方法不够完善,容易造成污染评价结果与实际状况不符的现象。本文以山东省龙口市土壤表层重金属为研究对象,布设了80个采样点,测定了土壤表层重金属Cr、Ni、As、Cd、Pb、Zn、Cu和Hg以及成土母质主量元素Fe_2O_3和MgO的全量。采用描述性统计、相关分析、自组织映射神经网络(SOM)、主成分分析等多元统计方法,揭示了土壤重金属污染的特征、来源、影响因素以及与成土母质和土地利用之间的关系;运用地累积指数法、内梅罗综合指数法以及潜在生态风险指数法对土壤重金属的污染状况进行了评价;采用地统计方法研究了各重金属元素的空间分布特征,并对其影响因素进行了分析。研究结果如下:(1)表层土壤8种重金属元素中,Cu、Pb、Zn、Cd和Hg的平均含量超过了山东省土壤背景值,Hg和Cd分别为背景值的3.13和2.71倍,在土壤中存在较高的富集。所有重金属元素的平均含量均未超过国家二级标准,但Cd和Cu的最大值超过了国家二级标准。根据重金属的变异系数,Cd、Cu和Hg属于高度变异,说明这3种重金属含量的变异程度高,分布较不均匀,可能受到人类活动的影响而产生特征值。Cd、Hg和Cu的富集系数均大于1,可能受到人为因素影响而产生明显富集。Hg的地累积指数平均值最大,属于轻微污染等级,其余7种重金属的地累积指数均为无污染等级。Cu、Pb和Zn在城乡建设用地中的平均含量均明显高于其他土地利用类型,表明这些元素受工业和交通等人类活动的影响较为显著;Hg和Cd的最大平均含量分别出现在园地和耕地;As、Cr和Ni的平均含量在不同土地利用类型之间不存在明显差异。As、Cd、Cr和Ni在河流冲积物中的平均含量高于其他土壤母质,表明这些元素的自然来源;Cu、Pb和Zn在海积物中的平均含量略高于其他成土母质,这些重金属元素受成土母质的影响不明显;Hg在海积物和河流冲积物中的含量均高于花岗岩和玄武岩,可能是海积物和河流冲积物区域的特殊人类活动造成了Hg的富集。(2)相关分析表明,Cr和Ni之间具有显著的相关性,与成土母质主量元素之间的相关性较高,且Cr、Ni与Cd和As的相关性也较高,说明Cr、Ni、Cd和As可能为自然来源;Cu、Pb和Zn之间具有较高的相关性,初步判断其来源为人类活动;Hg和Cd具有相似的来源,初步判断Hg的来源为人类活动,Cd则受自然和人类活动的共同影响。使用自组织映射神经网络(SOM)对土壤重金属的研究发现Cr、Ni和As具有十分类似的分布模式,被判断为自然来源;Cu、Zn、Pb和Hg可能同属于人为来源,但受到不同人类活动的影响。Cd的分布模式较为复杂,可能为混合来源。主成分分析共辨识出了3个主成分。Cr、Ni、As和Cd在PC1上占有较高载荷,判断为自然来源;Cu、Pb和Zn在PC2上具有较高载荷,被认为是“工业和交通因子”;Cd和Hg在PC3上占有较高载荷,推断PC3代表肥料和农药以及污水灌溉等人为来源;Cd在PC1和PC3上均占有一定的载荷,为自然因素和人类活动的混合来源。(3)Hg和Cd的潜在生态风险值最高,均达到了中等生态风险的程度,其余6种重金属均为低生态风险等级。研究区各样点重金属的潜在生态总风险RI的平均值为158.95,属于中等生态风险等级。其中,15个样点的RI值为低生态风险,占总样点的18.75%,55个样点的RI值为中等生态风险,占总样点的68.75%,10个样点的RI值为高生态风险,占12.50%。总体来说,龙口市的重金属污染并不严重,但某些区域的重金属富集较为显著。龙口市应加强立法、监管以及土壤保护的宣传,严格管控工业企业的污染物排放,合理指导化肥及农药的施用,对污灌源头要严格把控,防止土壤重金属污染的进一步加深,更要防治结合,利用农业生态工程、生物和化学等多方面措施治理土壤重金属污染。
【图文】：

技术路线图,技术路线,山东师范大学,硕士学位论文

技术路线

空间分布,采样点,龙口市,丘陵

海岸线长约 68.4km。研究区主要包括新嘉街道、东莱街道、龙岗街道、诸由观镇、徐福镇和芦头镇、兰高镇、北马镇以及东江镇的部分地区(图 2-1)，总面积约为 443.62km2，占据龙口市面积的大部分，包括了龙口市的各种土壤母质类型和土地利用类型，具有龙口市土壤重金属空间分布、污染状况以及来源的代表性。龙口市位于山东半岛丘陵区域，地势东南向西北倾斜，且呈现阶梯式的下降。全市可分为山地、平原和丘陵三种地貌类型，西北部为滨海平原，东南部多为低山丘陵。低山丘陵面积约为 155.62km2，占全市总面积的 17.47%；丘陵为构造侵蚀和构造剥蚀类型，由于长期受到风化侵蚀，山顶普遍呈现浑圆状，山坡较为平缓，沟谷浅且宽，沟谷内部冲洪积物发育，土层较厚，面积约为 281.12km2，约占全市面积的 31.56%；平原分为山间河谷冲积平原、山前冲积平原和滨海堆积平原三种类型，面积约为 454km2，占全市总面积的 50.97%。海岸主要以山地海岸为主，在新华夏背斜隆起带的构造基础上以及山东丘陵等地形条件下发育形成。
【学位授予单位】：山东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X53;X826

【相似文献】