大冶市是一个典型的矿业城市,矿业的开发,破坏了当地的生态环境,也对大冶湖产生了较大污染。为了促进湖泊底泥在矿山植被恢复中的资源化利用,加速矿山生态修复和湖泊的治理,本研究以大冶湖底泥为研究对象,通过野外调查、化学分析和统计分析等方法,研究了大冶湖底泥的肥力性状和铜、铅、镉、砷、汞的含量特征与空间分布规律,主要得到如下结论:(1)大冶湖底泥养分含量及空间分布特征:1)养分含量特征:通过野外调查及样品分析表明,大冶湖底泥速效氮、磷、钾的含量分别为41～689、9～136、45～211 mg·kg-1;有机质、总氮、磷、钾的含量分别在23.0～215.1、0.5～7.1、2.8～7.3、0.1～2.1 g·kg-1。根据全国土壤普查养分分级标准,有机质均在中等以上,其中丰富水平的占96%,速效氮丰富水平的占76%,低水平的只占8%,总氮丰富水平的占80%,低水平的只占16%,速效磷均在中等以上,其中丰富水平的占96%,总磷丰富水平的占20%,低水平的占72%,速效钾中等水平占80%,其中丰富水平的占36%,总钾均处于低水平。由此可见大冶湖底泥有机质、氮、磷比较丰富,而钾相对缺乏。2)养分空间分布特征:随着经度的增加,有机质含量总体呈现下降的趋势,随着纬度的增加,有机质含量的没有明显的变化规律。随经度增加,总磷含量在一定范围内波动。无论随着经度的变化还是纬度的变化,碱解氮、有效磷、速效钾、总氮、总钾含量均没有明显的规律性。(2)大冶湖底泥重金属含量及空间分布特征:1)重金属含量特征:整个大冶湖底泥所有采样点中,总铜、有效铜、总铅、总镉含量的变化范围分别为500～3100、75～353、46～660、0～414 mg·kg-1。根据土壤环境质量标准(GB15618-1995),所有采样点的总铜含量、92%采样点的总镉含量以及16%采样点的总铅含量超过三级标准。根据土壤中有效铜含量分级和评价指标,所有采样点的有效铜含量属于Ⅴ类很高等级。由此可见大冶湖底泥受重金属尤其是铜和镉的污染严重。在下一步底泥用于矿山植被恢复过程中,要重点考虑重金属铜和镉的去除和稳定化措施。2)重金属空间分布特征:随着经度的增加,总铜含量总体呈现上升的趋势,随着纬度的增加,呈下降趋势。随着经纬度的增加,有效铜含量均没有明显的规律性。随着经度的增加,总铅含量总体呈现下降的趋势,随着纬度的增加,没有明显的规律。随着经度的增加,总镉含量呈现下降的趋势,开始急剧下降,再东经为114.95度以后,含量不在有较大变化,随着纬度的增加,没有明显的规律。(3)大冶湖底泥砷、汞含量及空间分布特征:1)砷、汞含量特征:大冶湖底泥所有采样点中,总砷、总汞含量的变化范围分别为48～2812、0.1～6.7 mg·kg-1,所有采样点的砷和44%采样点的汞超过土壤环境质量三级标准。此结果表明大冶湖底泥受到砷的严重污染,在下一步底泥用于矿山植被恢复中,要关注砷污染问题。2)砷、汞空间分布特征:随着经度的增加,总砷含量先急剧下降后趋于稳定,随着纬度的增加,没有明显的变化规律。随着经度的增加,总汞含量总体呈下降的趋势,在东经115度之后,几乎保持不变,随着纬度的增加,没有明显的规律性,在北纬30.11度和30.12度之间含量相对较高。(4)大冶湖底泥养分、重金属及砷、汞相关性分析:养分之间除了总钾跟有机质、碱解氮、总氮、速效磷、总磷和速效钾跟有机质无显著相关性外,其余各所测养分指标之间均呈显著的正相关。总铜与总钾,有效铜与碱解氮、总氮、速效磷,铅与总氮、总钾、总磷,镉与有机质之间具有显著的相关性。汞与有机质、氮和磷,砷与总钾、总磷,铅与铜,砷、汞与铜、铅、镉间存在显著相关性。总之,从养分含量来看,大冶湖底泥可用于矿山复垦的土壤基质,但要注重适当提高速效钾的含量;从污染物来看,对重金属的去除和稳定化是关键性问题。同时,需要结合污染物与养分以及污染物相互之间关系,对底泥进行综合处理,以便进行资源化利用,这样既能够促进矿山植被恢复,又能够促进湖泊治理及底泥综合运用。