论文部分内容阅读
随着城市化进程的逐渐加快,由于人类活动导致的土壤重金属污染问题已经受到了人们的广泛关注。富集在土壤中的重金属通过地表、地下径流进入地表、地下水环境,对流域水环境的安全构成潜在威胁。本文选择南四湖流域作为研究区域,采集了济宁市、枣庄市和菏泽市三个市6875个表层土壤样品,分析其中Hg、Cd、As、Pb、Zn五种典型重金属在流域表层土壤中的含量和分布特征,并对其进行污染评价,最后分析其可能的来源,为流域水环境保护和治理提供基础性的依据。主要研究成果如下:（1）对南四湖流域表层土壤典型重金属元素Hg、Cd、As、Pb、Zn的含量统计数据进行分析,结果表明,除Pb外,流域表层土壤中Hg、Cd、As、Zn的平均含量均高于其背景值,且分别是其背景值的2.3、1.9、1.1和1.1倍;五种元素在流域表层土壤中的富集程度按以下顺序递减:Hg>Cd>As>Zn>Pb,通过比较Hg、Cd、As、Pb、Zn的差异系数,Hg、Cd、As的差异系数较大,尤其是Hg的差异系数大于100%,而Pb、Zn的差异系数较小。（2）对南四湖流域表层土壤典型重金属元素Hg、Cd、As、Pb、Zn的分布特征进行分析,结果表明,流域表层土壤中Cd、As的空间分布具有很高的相似性。菏泽市表层土壤中Cd、As的含量明显高于济宁市和枣庄市,以鱼台县为代表的鱼台滨湖湿地的表层土壤中Cd、As的含量处于流域内最高的水平。流域表层土壤中Pb含量分布比较均匀,菏泽市表层土壤中Pb含量略低于济宁市和枣庄市;除了枣庄市和鱼台滨湖湿地的表层土壤Pb含量最高之外,其他地区的表层土壤Pb含量普遍较低。济宁市、枣庄市和菏泽市三个市的表层土壤Zn含量比较接近,鱼台滨湖湿地表层土壤Zn含量最高。流域表层土壤中Hg的分布很不均匀,菏泽市表层土壤Hg含量低于济宁市和枣庄市,济宁市的省会城市（济宁）表层土壤中Hg含量最高。（3）对南四湖流域表层土壤典型重金属元素Hg、Cd、As、Pb、Zn可能对流域生态环境产生的影响进行分析,结果表明,流域表层土壤中Hg和Cd的Igeo的平均值均为0.3,污染级别为1级;而Pb、Zn、As的Igeo的平均值均小于零,污染级别为0级。表层土壤中Pb、As、Zn含量在流域少数地区内处于偏轻度污染水平,在大部分地区处于无污染水平;表层土壤中Cd、Hg的含量在流域大部分地区内处于轻度污染水平,在少数地区处于中度污染水平。Pb、Zn和As的潜在生态风险均较低,而南四湖流域表层土壤中重金属元素Hg、Cd具有较高的生态风险。Hg在59.5%的采样区域存在中等生态风险（40≤Er<80）,在29.2%的采样区域存在强生态风险（80≤Er<160）;Cd在49.6%的采样区域存在中等生态风险,在7.6%的采样区域存在强生态风险。济宁市西部和南阳湖滨湖地区存在较强的潜在生态风险。（4）对南四湖流域表层土壤典型重金属元素Hg、Cd、As、Pb、Zn可能的来源进行分析,结果表明,Zn很可能来源于成岩矿物中的Zn,即自然来源;Pb的来源可能是混合来源;高含量的Cd和As主要来源于农业活动,同时丰富的有机质促进了Cd和As在表层土壤中的富集。Hg在表层土壤中的富集主要来源于流域人为活动,特别是工业燃煤和民用燃煤造成的Hg的释放,流域表层土壤中Hg的分布与流域经济发展状况具有密切的关系。