探析長期污灌農(nóng)田土壤重金屬污染與潛在環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評價(jià).doc

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1、探析長期污灌農(nóng)田土壤重金屬污染與潛在環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)［摘要］中國是世界公認(rèn)的13個(gè)貧水國之一，同時(shí)也是水污染較為嚴(yán)重的國家。為緩解農(nóng)業(yè)用水，引污水灌溉農(nóng)田在我國北方缺水地區(qū)非常普遍。污灌不僅能顯著提高土壤肥力、促進(jìn)糧食生產(chǎn)，還能有效緩解農(nóng)業(yè)用水緊張，解決城市污水排放等問題。但與此同時(shí)，伴隨污灌，也造成各種重金屬元素在土壤中富集，通過土壤-作物系統(tǒng)中遷移和食物鏈傳輸，對人體健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅。為促進(jìn)區(qū)域生態(tài)環(huán)境建設(shè)和保障農(nóng)產(chǎn)品安全，眾多學(xué)者圍繞污灌區(qū)土壤重金屬環(huán)境容量、重金屬在土壤-作物系統(tǒng)中賦存形態(tài)及遷移轉(zhuǎn)化、土壤生物及上覆植被重金屬污染響應(yīng)、

2、土壤重金屬復(fù)合污染評價(jià)等方面開展了一系列研究，并取得豐碩成果。但相比較而言，針對我國西北干旱半干旱地區(qū)開展污灌農(nóng)叩土壤重金屬潛在壞境風(fēng)險(xiǎn)的研究則相對較少。為此，木文以某市典型污灌區(qū)為研究對象，系統(tǒng)分析長期污灌條件下土壤重金屬As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn的含量及富集狀況，并采用內(nèi)梅羅指數(shù)法和Hakanson潛在生態(tài)危害指數(shù)法對該區(qū)土壤重金屬污染現(xiàn)狀與潛在環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評價(jià)，旨在為西北地區(qū)污灌農(nóng)田土壤重金屬污染防治、區(qū)域環(huán)境保護(hù)，以及土地利用結(jié)構(gòu)調(diào)整提供必要理論及決策依據(jù)。［關(guān)鍵詞］污水灌溉土壤重金屬污染評價(jià)潛在環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)［

3、中圖分類號(hào)］F407.1［文獻(xiàn)碼］B［文章編號(hào)］1000-405X(2015)-7-356-31材料與方法1.1研究區(qū)概況及數(shù)據(jù)采集研究區(qū)位于該市西北郊洼惠渠灌區(qū)，面積14.27km2,介于北緯34。18?34。20z,東經(jīng)108。20’?108。50z之間，屬暖溫帶半干旱大陸季風(fēng)性氣候，年均氣溫13.4°C,平均降水量580.17mm,全年盛行東北風(fēng)和西南風(fēng);該區(qū)地勢平坦，海拔380?385in,成土母質(zhì)為沖積性次生黃土，土層深厚，質(zhì)地勻細(xì)，以黃綿土(按屮國土壤系統(tǒng)分類為石灰干潤雛形土，CalcaricUsticCambosols)為主

4、,土壤養(yǎng)分含量較高。本研究經(jīng)多次實(shí)地走訪、查閱相關(guān)資料，在當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶協(xié)助下確定農(nóng)田污灌年限及離灌渠距離，于2010年5月小麥?zhǔn)斋@前，按隨機(jī)均勻布點(diǎn)方式采集農(nóng)田土壤樣品52份。在每個(gè)樣點(diǎn)周圍5mX5m正方形范圍內(nèi)設(shè)置6~28個(gè)樣詁采集點(diǎn)，在每個(gè)采集點(diǎn)用塑料鏟取表層土壤(0~20cm)0.5kg,均勻混合后取2kg裝袋帶回，并用GPS記錄正方形中心位置為該采樣點(diǎn)坐標(biāo)，樣點(diǎn)分布見圖E采集土樣在室內(nèi)陰涼處自然風(fēng)干，撿出石塊、根須等異物，用木棒、瑪瑙研缽等工具磨碎后過100目尼龍網(wǎng)篩，裝瓶備用。土壤重金屬含量(As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、卩b

5、、Zn)參照國家土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB15618-1995)進(jìn)行測定，并在測試過程屮加入標(biāo)準(zhǔn)土壤樣品(GSS17和GSS19)進(jìn)行質(zhì)量控制，分析過程所用試劑為優(yōu)級純;土壤pH值按土水比1：2.5比例混合、攪拌、靜置，pH計(jì)測定。1?2數(shù)據(jù)處理在木研究中，對土壤重金屬數(shù)據(jù)整理和描述統(tǒng)計(jì)用Excel2010完成,統(tǒng)計(jì)分析用SPSS19.0軟件完成，研究區(qū)及樣點(diǎn)分布圖用ArcGIS9.3.1軟件完成。2結(jié)果與討論2.1土壤重金屬含量及富集狀況表1為研究區(qū)污灌農(nóng)田土壤重金屬描述統(tǒng)計(jì)結(jié)果。8種土壤重金屬平均含量分別為As9.88mg?kg-l.Cd

6、1.45mg?kg-l>Cr8&41mg?kg-l>Cu52.24mg?kg-KHg1.38mg?kg-KNi34.14mg?kg-l>Pb55.01mg?kg-l和Zn151.16mg?kg-lo經(jīng)與當(dāng)?shù)乇尘爸当容^發(fā)現(xiàn)，Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn7種元素的平均含量均高于自然背景水平，其中Cd、Cu、Hg和Zn的富集比例達(dá)到100%,Cr、Ni和Pb的樣品富集個(gè)數(shù)也分別有43、42和51個(gè);在8種土壤元素中，僅有As的平均含量略低于背景水平;按富集比例排序?yàn)镃d=Cu=Hg=Zn>Pb>Cr>Ni>A

7、s,前7種元素在表層土壤中已呈現(xiàn)不同程度累積，僅有As保持相對清潔。此外，通過比較各元素富集倍數(shù)還發(fā)現(xiàn)，土壤Hg和Cd的平均含量分別達(dá)到本地區(qū)背景含量的10倍和5倍，表明該區(qū)由于長期污水灌溉，L1導(dǎo)致農(nóng)田土壤Hg、Cd元索的顯著富集，應(yīng)引起農(nóng)業(yè)環(huán)境部門重視。在地球環(huán)境化學(xué)中，土壤元素的累積通常伴隨變異性的增強(qiáng)。因此，作為反映環(huán)境變量總體波動(dòng)特征的參數(shù)變異系數(shù)，在一定程度上可用于表征各元素的累積狀況。由表1可知，8種土壤重金屬變異系數(shù)介于10%?90%之間，Cd的變異系數(shù)最大，為85.84%,其次為Zn和Hg,分別為64.29%和61.68

8、%,As的變異系數(shù)最小，僅為12.86%。土壤重金屬按其變異系數(shù)大小可排序?yàn)镃d>Zn>Ilg>Cu>Cr>Pb>Ni>Aso其中,Ni和As的變異系