基于地统计学的鄱阳湖经济区城市土壤中重金属污染评价与预测

发布时间：2020-06-30 08:48

【摘要】：鄱阳湖生态经济区作为江西省重要的经济发展中心群,拥有大量的工农企业坐落于此,这些农业生产过程大量使用的含有重金属的肥料以及工业企业排放的大量含有重金属的“三废”污染物通过大气沉降和水土物质交换等过程,进入土壤环境,引起土壤中重金属含量超标。由于土壤环境与食物链、人类生活息息相关,本研究将鄱阳湖生态经济区土壤中的重金属含量作为研究重点,探索重金属在土壤中的污染分布,对土壤重金属污染进行合理的评价,期为研究区域人类社会可持续发展提供理论支撑。采集来自鄱阳湖生态经济区人口密度较大区域的72个土壤样品,采用国标方法测定其Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、Ni、Hg、As等八种重金属元素的含量,并结合地统计学知识,运用ArcGIS软件对重金属元素的分布进行地理插值分析,采用多种污染评价和危害评估方法对污染进行风险评估。研究结论如下:(1)所有元素在各采样点均表现出了不同程度的超标,南昌市研究区土壤中Cu、Pb、Ni含量相对较高,鹰潭市研究区土壤中的Cu、Pb含量相对较高,景德镇市研究区土壤中Zn、Cd、Hg含量相对较高,九江市研究区土壤中Zn、Cr、Ni、Hg含量相对较高,且这四个城市污水处理厂污泥中重金属的含量分布和土壤中大致相同。八种重金属可以分为交通源(Cu、As、Pb)、工业源(Cd、Hg)和农业源(Cr、Ni、Zn)三大类。影响因子PH和TOC分别对Hg元素和Hg、Zn、Cu元素有一定的影响,可以通过调节土壤pH和TOC含量,对Hg、Cu和Zn元素进行-定的控制。(2)克里金污染插值分析结果表明,南昌市重金属污染在北部较集中;鹰潭市研究区东部的主要污染来自Cu、Zn、Hg,西部主要是Pb元素,南部主要是Cd、As元素;景德镇市研究区Cu元素在边缘部分地区污染较高,西南方向主要为Zn、Ni、Hg元素;九江市研究区分布在西南方向主要为Cu、Hg元素,西北方向主要为Pb元素,东北方向主要为Ni和As元素,中部主要为Zn元素,北部主要为Cd元素,东部地区主要为Cr元素。(3)单因子指数、Muller指数和单因子生态风险指数都表明重金属元素Cd的污染相对较重,而Zn和Cr的污染相对较轻,内梅罗指数和综合生态风险指数均说明鹰潭市的污染程度相对最重。重点关注Cd元素和鹰潭市土壤的重金属污染,可有效改善鄱阳湖生态经济区的土壤环境质量。(4)人体健康风险评价法显示经口腔摄入的非致癌健康风险和Cd、Cr、Ni、As的致癌风险最大,经皮肤接触摄入其次,呼吸系统摄入时的综合健康风险最小,且儿童比成人更易受到重金属带来的非致癌和致癌风险影响。(5)对南昌市Cu、As的污染预测结果显示:乐观情形下,2029年两种重金属的污染将比2014年轻;无突变情形下,2029年两种重金属的污染将略高于2014年;悲观情形下,2029年两种重金属的污染将明显高于2014年。
【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X53
【图文】：

拟合曲线,景德镇市,鹰潭市,土壤重金属

逦？ｍｉｈｓｓ？逡逑图４．２鹰潭市研究区数据变异函数拟合曲线逡逑表４．３和图４．３分别描述了景德镇市研宄区土壤重金属变异模型的拟合参数逡逑和拟合曲线。八种重金属元素中除Ｃｒ和Ａｓ拟合的模型为线性模型外，其余元逡逑素均与高斯模型拟合。其中Ｚｉｉ、Ｃｄ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｈｇ、Ａｓ元素都可以较好地与理论逡逑模型进行拟合，Ｃｉｉ和Ｐｂ的拟合程度相对较低。逡逑表４．３景德镇市研究区土壤重金属变异模型拟合参数逡逑元素逦拟合模型逦ＣＧ邋Ｃ0＋Ｃ邋Ｃ0／邋（Ｃ0＋Ｃ）邋Ｒ２邋ＲＳＳ邋变程ａ逡逑Ｃｕ逦Ｇａｕｓｓｉａｎ逦０．１０逦２４２．６０逦４．１２Ｅ－０４逦０．４７１逦３３４７７逦１７０００ｍ逡逑Ｚｎ逦Ｇａｕｓｓｉａｎ逦１．００逦３４８．５０逦２．８７Ｅ－０３逦０．７８１逦１７９９２逦２１３００ｍ逡逑Ｐｂ逦Ｇａｕｓｓｉａｎ逦０．１０逦１２２．００逦８．２０Ｅ－０４逦０．２７３逦４１１２逦２２０ｍ逡逑Ｃｄ逦Ｇａｕｓｓｉａｎ逦１．００Ｅ－０４逦０．０７逦１．５１Ｅ－０３逦０．５３７逦７．６０９Ｅ－０４逦４７８ｍ逡逑Ｃｒ逦Ｌｉｎｅａｒ逦２．６７逦２．６７逦１逦０．５１９逦０．５５逦５０８７１ｍ逡逑Ｎｉ逦Ｇａｕｓｓｉａｎ逦０．１０逦１０４．７０逦９．５５Ｅ－０４逦０．６１３逦４３２３逦１９７００ｍ逡逑Ｈｇ逦Ｇａｕｓｓｉａｎ逦１．００Ｅ－０５逦４．２９Ｅ－０３逦２．３３Ｅ－０３逦０．６６５逦５．５１１Ｅ－０６逦２２３００ｍ逡逑Ａｓ逦Ｌｉｎｅａｒ逦６．７３逦６．７３逦１逦０．９８２逦４．１５逦５０８７１ｍ逡逑３０逡逑

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４．２邋土壤重金属污染空间分布逡逑在ＡｒｃＧＩＳ软件中，采用以上变异函数拟合模型并利用克里金插值法对四个逡逑城市土壤重金属污染进行插值分析，插值结果见图４．５？４．８。逡逑南昌市研究区的污染插值分布图显示，Ｃｕ元素的含量主要集中于含量范逡逑围内的较高水平，大部分区域污染较重，北部小部分边界处的区域污染相对较逡逑轻；Ｚｎ元素含量主要集中于含量范围内的中等水平，整体而言，北部污染相对逡逑南部更轻，除南部边界和东南部边界以及中部等小部分区域污染水平处于中上逡逑夕卜，其余部分污染均较轻；Ｐｂ、Ｃｄ元素在北部有小部分地区污染程度很低，污逡逑染主要集中在东西两侧，中部地区污染水平中等偏低；Ｃｒ元素的污染主要集中逡逑在中部、东部和南部，北部和西部污染很低；Ｎｉ元素的污染主要集中在北部和逡逑东部的小部分区域

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