矿区农田土壤重金属分布特征与污染风险研究

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1、2014年11月农业机械学报第45卷第11期doi:10．6041/j．issn．1000-1298．2014．11．026*矿区农田土壤重金属分布特征与污染风险研究庞妍同延安梁连友侯廷渝高义民(西北农林科技大学资源环境学院，陕西杨凌712100)摘要:对渭北旱原矿区130个农田土壤样品的Cd、Cr、Cu、Pb、Zn含量进行了测定，结果显示，Cd、Cu、Pb平均含量均高于陕西省土壤背景值，而Cr和Zn含量低于背景值。利用地统计方法得到的土壤重金属含量分布图显示，土壤各重金属含量由西向东呈下降趋势，水泥厂周边土壤重金属含量

2、最高。相关性分析和主成分分析结果表明，5种重金属之间呈极显著正相关，说明其存在较高的同源性或复合关系。第1主成分主要由Cd构成，且主要反映了人为活动的影响，而第2主成分中的Cr所占负荷最高，体现了成土母质的作用，Cu、Pb和Zn含量受人为活动和成土母质共同影响。分别利用污染负荷指数(PLI)法和潜在生态危害指数(PEＲ)法对研究区域土壤污染风险进行了评价，评价结果为煤矿区呈无污染或轻微到中度污染，水泥厂区土壤呈中度污染水平，单一元素污染程度由高到低依次为Cd、Pb、Cu、Cr、Zn。关键词:矿区农田重金属污染负荷指数潜在

3、生态危害指数中图分类号:X825文献标识码:A文章编号:1000-1298(2014)11-0165-07金属污染风险，但是针对该区土壤重金属污染现状引言的研究少有报道。因此，对当地土壤重金属污染水煤矿开采和水泥生产可能带来重金属污染风平做出评价，并分析污染特征和来源是急需解决的［1－4］险。有研究显示，煤矿开采产生的酸性废水中问题。本文以渭北旱原矿区农田为例，分析矿区土重金属含量很高，并会对周围土壤和水体造成污染。壤重金属分布特征、污染范围和污染源，并分别采用［5］王丽等对神木3个煤矿区土壤重金属污染情况进污染负荷指数

4、法和潜在生态危害指数法对土壤重金行了研究，结果表明3个煤矿周围土壤中重金属元属污染水平进行综合评价，用当地土壤背景值作为素污染程度基本一致，从大到小依次为Cd、Ni、Cr、评价标准，以期得到更为准确的评价结果，为矿区农［6］Mn、Cu。张锂等对兰州不同年限煤矿土壤测定田环境保护和重金属污染防治提供依据。后，发现矿区土壤重金属呈现一定的富集，其中Cd1材料与方法呈显著污染;Pb、Zn呈中度污染。可见长期的矿业开采活动可造成周围土壤重金属累积性污染。另1.1采样区域概况外，以石灰石煅烧生产水泥的过程中重金属逸放率采样区域为陕

5、西省渭北旱原煤矿和石灰石矿［7－8］可达63%～90%。水泥厂排放的灰分和废渣区，包括陕西省渭南市和铜川市的多个县级行政区中含有Cd、Cr、Cu、Pb和Zn等重金属，并会随风和域，地处黄土高原沟壑区，年降水量550～730mm，雨水降落到远方，水泥厂周围表层及下层土壤的重属半湿润易旱区，大陆性季风气候，盛行风向为西北［9－12］金属含量高于对照区，受到不同程度的污染。风，土壤类型以黄绵土为主，土壤呈碱性。本试验采由此可见，水泥厂是Pb、Zn、Cd、Cr等重金属的重要样点如图1所示，以渭北旱原地区主要的大型煤矿［13］污染

6、源，并对周围居民造成健康威胁。和水泥厂等工矿企业为中心，由近及远扩散布点，采渭北旱原位于陕西省关中平原向陕北黄土高原样点主要设置在海拔高度800～1400m的苹果园、过渡地带，由于煤炭和石灰石资源丰富，该区成为陕玉米地等农田中。西省重要的煤炭和水泥生产区，同时，该区还分布着1.2样品采集及处理大量农田，这就为当地土壤和农作物生产带来了重本试验利用全球定位系统(GPS)确定农田采样收稿日期:2014-03-02修回日期:2014-04-12*公益性行业(农业)科研专项资助项目(201203045)作者简介:庞妍，博士生，主

7、要从事土壤重金属修复、施肥与环境研究，E-mail:py1986-11-10@163．com通讯作者:同延安，教授，博士生导师，主要从事土壤化学、施肥与环境和农业生态研究，E-mail:tongyanan@nwsuaf．edu．cn166农业机械学报2014年riskindex，PEＲ)法进行土壤污染风险评价，并以陕西省土壤背景值作为参比值。污染负荷指数是由Tomlinson于1980年提出的，由评价区域所包含的多种重金属成分共同构成。该方法不仅可以反映单个采样点的重金属污染程度，而且可以对某一区域的土壤污染状况进行评［

8、19－21］价。某一点的污染负荷指数计算公式为mP=槡Cf1Cf2Cf3…Cfm(1)其中Cfi=Ci/C0i(i=1，2，…，m)图1采样点分布图式中Cfi———重金属i的污染系数Fig．1ElevationmapandsamplingsitesinstudyareaCi———土壤重金属i的测定值点，共确定130个