广西西江流域土壤重金属空间变异及其影响因素研究

发布时间：2018-11-20 04:29

【摘要】：随着社会经济的发展与气候变化,流域内灾害频发、污染加剧、重金属累积效应突出。西江流域作为广西主要的粮食产区和矿业活动密集区,重金属污染问题由来已久。为探明流域性土壤重金属污染分布及主要影响因素,基于大尺度的土壤重金属含量调查,利用传统统计学、地统计学与GIS技术对西江流域土壤重金属分布规律、污染程度、空间变异特征及影响因素的研究结果如下:(1)西江流域土壤As、Cd、Pb、Cu、Ni、Zn、Cr、Sb含量范围分别为:0.01~171000、0.001~990.3、0.61~135800、2.14~2287、2.84~2287、2.84~385.01、2.01~15234、7~4063、0.02~3494mg/kg,算术均值分别为:382.9、5.260、376.5、38.88、36.06、375.0、97.28、38.54mg/kg,几何均值分别为:23.82、0.685、88.77、27.82、26.91、124.4、77.23mg/kg。变异程度:AsPbCdSbZnCuCrNi,中等-强变异性。按自然、矿区、水田土壤与旱地土壤分类,除Cr在以上四种土壤类型中无显著性差异外,矿区土壤重金属含量均显著高于农田及自然土壤;按上游(a)区(刁江、环江流域)、上游(b)区(红水河、柳江流域)、中游及下游分,除Cr在下游的含量分布显著低于中上游外,其它重金属在上游(a)区的含量值均显著高于(b)区、中游及下游。总体上,上游地区呈现As、Cd、Pb、Zn、Sb的复合污染,中下游无显著污染。(2)空间聚类与冷热点分析表明,土壤重金属热点主要分布于南丹车河大厂、大环江中游,其含量受矿业活动与河流作用的双重影响;冷点主要分布于远离大型矿床、海拔500米以上的山区,以及黔江浔江干支流沿岸农田土壤,流域中下游利于农业生产活动。(3)半变异函数分析表明,西江流域土壤重金属有显著的空间自相关性,结构性变异为主,即受植被、地形、气候和土壤母质等自然条件影响显著。上游(a)区,除Cu以球状模型拟合最优外,As、Cd、Pb、Ni、Zn、Cr最优拟合模型为指数模型;上游(b)区,Cd、Cr以指数模型拟合最优,其它以球状模型拟合最优;中游As、Ni、Cr以指数模型拟合最优,其它以球状模型拟合最优;下游Pb、Ni、Cr以高斯模型拟合最优,As、Cd、Zn以指数模型拟合最优,Cu以球状模型拟合最优。(4)从空间分布图及空间插值图可发现,流域上游As、Cd、Pb、Zn、Cu高含量区均分布于刁江流域及大环江流域,其中Cd高值分布范围最广,以上游最为突出,南丹县大厂车河地区高值样点最为密集;Ni、Cr在红水河和刁江所夹区域的高值影响广泛而突出;Sb高值区沿刁江上游到达都安段以及红水河流域忻州段,流域特征明显。(5)采用内梅罗指数法、地累积指数法和基于AHP的加权污染指数法,对西江流域土壤重金属污染状况进行评价。内梅罗综合污染指数表现为:上游(a)区(重度污染)上游(b)区(重度污染)中游(重度污染)下游(轻度污染);基于AHP改进后的综合污染指数明显低于内梅罗指数,上游(b)区及中游的污染等级降至中度污染;地累积评价结果:流域内Pb、Cd、Sb、Zn的污染较为广泛,尤以金城江区、南丹县和宜州市最为突出。(6)西江流域土壤重金属的复合生态风险呈现:流域上游(a)区(高等生态风险)上游(b)区(中等生态风险)中游(中等生态风险)下游(低生态风险),Cd是流域产生潜在生态风险的主导因子。(7)相关性分析、主成分分析与聚类分析表明,上游(a)区As-Pb-Zn-Cu中度相关,(b)区Pb与Zn、Sb,As与Sb,Ni与Cu、Cr中度相关,中游As-Sb、Ni与Cu、Cr中度相关,下游Cd-Zn-Ni中度相关;流域重金属含量分布受工矿源、污灌及交通源,施肥因子及成土因子的共同作用,Ni、Cr含量主要受自然因素影响,As、Cd、Pb、Zn、Cu、Sb受人为因素影响更为突出;基于空间分析探讨影响流域土壤重金属含量分布的主要因素,结果表明,地质背景显著影响流域自然土壤Cd、Ni、Cr含量分布,矿业活动对流域土壤重金属含量分布有局部影响,其中Cd的影响范围最广,道路交通不是影响流域土壤重金属含量的主要因素。(8)矿区土壤污染问题相比其他地区应最先提上日程,汛期应加大矿区安全排查力度;刁江及大环江流域沿岸土壤的针对性治理迫在眉睫;流域上游历史性矿山开采造成的环境污染仍将持续,当地污染问题需得到政府与居民的长期关注;为使研究成果更具说服力,建议开展西江流域土壤重金属背景值再研究,并通过立法使其更具公信力。
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【学位授予单位】：桂林理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：X53

【参考文献】