湖南典型母质旱地剖面土壤重金属含量及污染评价

来源 :湖南农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yanfeng_wang
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湖南境内矿藏资源丰富,母岩母质繁多,其发育形成的旱土是重要的农林土壤资源。湖南也是“有色金属之乡”,因而土壤重金属污染问题相对突出。为系统了解不同母质发育旱地剖面土壤重金属镉(Cd)、汞(Hg)、砷(As)、铅(Pb)、铬(Cr)的含量与质量状况及其影响因素,以湖南省5种典型母质(板页岩风化物、第四纪红色黏土、花岗岩风化物、石灰岩风化物和紫色砂页岩风化物)发育的红壤和紫色土为研究对象,采用定位并按土壤系统分类原则挖掘0~200cm深典型剖面95个及剖面土样225个,分析测定了土壤重金属总量和有效态含量,以及土壤pH值、颗粒分级组成、有机质和游离氧化铁含量,研究土壤重金属的含量及其质量状况,并从剖面心土层(B)、底土层(C)与表层(A)重金属含量之比以及土壤重金属含量与理化性质、地理位置之间的关系等方面分析影响土壤重金属含量因素。所得结果如下:(1)供试剖面全层5种重金属总量平均含量研究表明:Cd 0.03~1.57mg/kg,平均0.16mg/kg;Hg 0.02~2.34mg/kg,平均0.27mg/kg;As 4.51~79.97mg/kg,平均19.77mg/kg;Pb 12.23~97.91mg/kg,平均36.68mg/kg;Cr 17.06~334.80mg/kg,平均85.59mg/kg。不同土壤比较,石灰岩红壤5种重金属均较高,花岗岩红壤除Pb最高外,其他4种元素均最低,其它土壤元素含量居中(除第四纪红土红壤总Cr最高和紫色土总Pb最低外),土壤之间高低不等,但整体相差不大。(2)剖面全层5种重金属有效态平均含量研究表明:Cd 0.002~0.161mg/kg,平均0.026mg/kg;Hg 0.004~0.406mg/kg,平均0.077mg/kg;As 0.02~0.55mg/kg,平均0.11mg/kg;Pb 0.02~7.72mg/kg,平均1.60mg/kg;Cr 0.16~12.75mg/kg,平均1.64mg/kg。不同土壤比较,石灰岩红壤有效态Hg、As以及花岗岩红壤有效态Pb居高,其它土壤重金属元素有效态含量高低不等。(3)剖面土壤重金属平均含量及剖面分布研究表明:总Cd、总Hg、总Pb呈表聚型分布,总As、总Cr呈底聚型分布;5种重金属有效态整体呈表聚型分布。A、B、C层平均含量分别为总Cd 0.23、0.11、0.12mg/kg;总Hg 0.26、0.33、0.12mg/kg;总Pb 40.21、37.58、32.29mg/kg,总As 19.62、21.91、18.21mg/kg;总Cr 81.51、92.13、84.06mg/kg。有效态Cd 0.057、0.007、0.008mg/kg;有效态Hg 0.074、0.089、0.040mg/kg;有效态As 0.15、0.10、0.10mg/kg;有效态Pb 2.65、1.32、1.42mg/kg;有效态Cr 1.68、1.52、1.46mg/kg。母质间重金属总量含量差异整体与全层土壤规律相似。A层土壤有效态Cd、Hg、As均以石灰岩红壤较高。(4)内梅罗综合污染指数评价表明,PN值为0.27~3.17,平均值0.82,变异系数58.5%。无污染样本占75.7%。污染样本中,20%轻度污染,3.2%及以下中、重度污染。石灰岩风化物红壤重金属含量较高。红壤和紫色土重金属综合污染状况大体相似。整体上,除湘南地区外,湖南其他区域大多处于清洁水平,其中湘北属清洁水平,湘南和湘中轻度污染比例分别为50.0%和17.7%,湘东轻、中度污染比例为21.7%和8.7%,湘西轻、中、重度污染比例为25.0%、6.3%、6.3%。(5)以湖南土壤背景值为评价标准进行地质累积指数评价结果表明,湖南旱地剖面土壤表层均存在不同程度的重金属元素富集现象,其中Cd、As、Hg元素以及湘南、湘中等地区富集程度相对较高。各母质轻度至中度污染比例整体以Cd较大,Cr较小,石灰岩风化物母质As轻度污染比例达40%。(6)剖面各层重金属总量含量之比表明,不同母质心土层B或底土层C与表层A重金属含量平均占比大小为Cr(108.5%)>Pb(93.35)>As(92.9%)>Hg(82.8%)>Cd(53.8%)。各元素整体以石灰岩风化物母质占比最高。(7)相关性分析表明,土壤游离氧化铁和颗粒分级组成是影响土壤重金属总量含量的主要土壤因子;土壤有机质和游离氧化铁是影响土壤重金属有效态含量的主要土壤因子。总Cd与海拔、坡度呈显著正相关,与经度呈显著负相关;总Pb与海拔高度呈极显著正相关;总Hg、总As与纬度呈极显著负相关。
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