城市表层土壤重金属空间分布特性及影响因素-论文.pdf

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1、第31卷第3期晋中学院学报Vo1I31No．32014年6月JournalofJinzhongUniversityJun．2014城市表层土壤重金属空间分布特性及影响因素李春明(晋中学院信息技术与工程学院，山西晋中030600)摘要：本研究以土壤中八种重金属含量为依据，通过相关分析、聚类分析、主成分分析和地统计分析等方法，分析了重金属空间分布特性及影响因素．研究结果表明：该城市Hg污染严重，平均含量为299．7(ng／．重金属As、Cd、Cu、Ni、Pb、Zn呈现出强空间相关性，cr、Hg为中等空间相关性．Pb—zn—cd、cr—Ni．c

2、u之间都有显著的相关性；As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn变异以人为因素影响为主，而t-Ig的变异与土壤母质、地形的关系较大．关键词：主成分分析；聚类分析；重金属污染中图分类号：0212．2文献标志码：A文章编号：1673-1808(2014)03-0024-04随着工业化、现代化、城市化的发展，环境污染尤其土壤的重金属污染问题愈来愈受到人们的广泛关注．重金属污染范围广、持续时间长、容易富集、缓慢致病、污染隐蔽、危害人体健康且不易被微生物降解等特点，决定了其在污染和危害环境中的特殊性．因此，土壤重金属污染研究便成为环境污染防治的一项

3、最基础性的工作．近年来，我国对于城市污水排放的环境影响评价、潮滩沉积物重金属元素的空间分布特征等研究有了相当进展，研究结果表明：造成重金属含量较高的主要因素包括：人类活动、城市工业废水及生活污水排放、城市生活垃圾、采矿及汽车尾气和工业粉尘干湿沉降等]．人类活动尤其是燃煤、工业锅炉、石油冶炼等排放的气体，导致大气中Hg含量增加，含Hg气体通过大气沉降等进入土壤，使土壤中Hg大量富集[4]．长期用生活污水和工业污水灌溉农田必然导致土壤中重金属富集[5-63．城市生活垃圾(电池、油漆、塑料、电子产品等)也是土壤中重金属的主要来源．本文以某城市城

4、区土壤重金属为例，采用相关分析、聚类分析、主成分分析和地统计分析等方法，研究土壤中重金属的污染空间变异规律，分析重金属空间分布特性及影响因素，从而为该地区土壤重金属污染防治和土壤环境质量评价提供科学依据．1材料与方法1．1城区的划分按照功能划分，城区一般可分为生活区、工业区、山区、主干道路区及公园绿地区等，分别记为功能区1、功能区2⋯⋯功能区5，不同区域的环境受人类活动影响的程度不同．1．2采样与分析根据城区分布情况采集土壤样点．土壤采样方案为规则分层抽样法，共采集土壤样品319个．将该城区戈U分为间距1km左右的网格子区域，每1km设为

5、1个采样点，并用GPS记录采样点的位置．根据采样点的位置、海拔高度及其所属功能区，先对数据进行预处理，把单位由m化为km并把坐标值取整近似处理，然后用MATLAB对数据插值拟合并绘制出城区的平面分布图(图1)．在每个采样点对表层土010cm深度进行取样编号．为防止样品污染，在采样、样品保存和样品处理过程中，避免与金属器皿直接接触．土样在室内风干、磨碎，过100目尼龙网筛．应用专门仪器测试分析，获得了每个样本所含的8种重金属cr、Ni、cu、zn、As、cd、Pb和Hg化学元素的浓度数据．同时按照2km的间距在那些远离人群及工业活动的自然区

6、[收稿日期]2014—03-27[作者简介]李春明(1955-)，男，山西武乡人，晋中学院信息技术与工程学院，实验员·24·李春明城市表层土壤重金属空间分布特性及影响因素(弓№表2城区中重金属的相关系数NiPb10．2547010．289900．660330．3828340．520070．298120．30678910．246890．431170．4242920．387330．195830．4363690．493651由表2中的相关系数，再结合聚类分析方法对各种重金属元素进行分类(图2)，结果表明，可将金属元素分为四类：Cr、Cu、Ni聚

7、为一类，Ph、cd、zn聚为一类，As、Hg各为一类．其中Hg、As元素污染最为严重．Hg常温下为液态、具有挥发性的特性决定了其主要由大气传播；根据高斯扩散模型，Hg在土壤中的浓度距污染源的位置大致成正态分布；工厂废气与汽车尾气中都含有Hg，所以其污染最严重．As污染主要来源于煤炭燃烧排放含砷气体以及工业生产中含砷的废水、废渣和废气．区土壤元素质量分数较高与地球化学成因影响有关．其次，第二类元素污染最为严重，可初步判定为是由工矿企业在产品生产过程中排放的金属废弃物所引起，另外机动车排放的尾气、轮胎与地面磨擦也是zn污染的一个重要途径．第一

8、类元素的污染则主要是由于生活垃圾的堆积、机械制造业和金属加工业等废料、汽车尾气夹杂的重金属所引起．通过对主成分分析，可以进一步确定污染源以及自然和人为因素对土壤重金属含量的影响．特征值的大小反