土壤中重金属的来源资料集

1、土壤中重金属的来源 : 固体废物的堆积、大气沉降、污水灌溉、农业生产、金属矿山土坡另外，重庆市属于酸雨重污染区， 随着土壤酸度的增加， 重金属离子的溶解 度逐渐增大， 高浓度的有毒重金属元素便会沉降和积累在表土层， 致酸离子会与 土壤胶体吸附的重金属离子 (盐基离子) 发生交换， 造成土壤中被固定的重金属 发生淋溶，使得土壤中重金属含量增加。 现有研究发现，土壤中过量的重金属主要来自于污水灌溉、 化肥农药的大量使用、 城市垃圾与污泥农用堆肥等。造成土壤重金属污染的原因可归纳为以下三方面。(l) 降尘影响降尘量年平均约 252t/km ，(1990) ，降尘中含有的重金属比土壤 背景值高 2.1

2、9一128.9 倍，成为土壤重金属的主要来源。 化肥影响化肥年用量达到97.1又10 t(1990),化肥中含有一定量的重金 属，大量施用化肥，使重金属积累，带来污染。(3) 渣肥影响施用未经无害化处理的渣肥，重金属含量增加56.2 一279.9%。综上所述， 环境系统已受到不同程度的污染， 影响最为普遍的是细菌， 非金 属元素硫 . 重金属中的汞以及铁、锰等元素 。城市土壤是城市生态系统的重要组成部分， 与自然土壤相比， 它既继承了原 有自然土壤的某些特征， 又具有独特的成土环境与成土过程， 表现出特殊的养分 循环和生物学特征。城市土壤定义为具有由城市产生的物质的混合、 填充、埋藏和污染而形

3、成的， 厚度大于的人为表层的土壤。 对于城市生态系统来说， 城市土壤是城市生态系统 的主要组成部分之一， 具有重要的生态、 环境和经济功能， 也是城市污染物的源 和汇。土壤重金属污染与工业活动、 汽车尾气的排放密切有关， 城市表土和道路灰 尘的重金属可作为城市大气污染的指示。土壤重金属污染物主要有汞、锅、铅、铜、铬、镍、铁、锰、锌等，砷虽不 属于重金属， 但因其行为与来源以及危害都与重金属相似， 故通常将砷也列入重 金属类进行讨论。 土壤重金属污染是指人类活动将重金属输入十壤中， 引起土壤 重金属含量明显高于背景含量，并造成生态环境质量恶化的现象。重金属污染是土壤污染最重要的一个方面。 随着城

4、市化进程加快， 各种业污 染物的出现是土壤重金属污染的主要原因。 重金属具有难降解、 易积累、毒性大 和隐蔽性、长期性、不可逆性等特点，不仅恶化了城市土壤生态环境，而且通过 地面扬尘、地表径流、污染的地下水、 食物链等途径严重危害城市居民的身体健 康，因此城市土壤重金属研究日益受到重视城市土壤重金属污染则主要来源于家庭活动、 废弃物处理、 交通运输、 金属 矿开采和冶炼、制造业、加工业、发电厂、肥料场等外源污染。其中，矿物加工 和冶炼、电镀、塑料、电池、化工等行业是排放重金属的主要工业源， 它们以“三 废”形式不断向城市土壤排放重金属， 在某些工厂企业周围的土壤， 含量甚至高 达眺。城市交通运

5、输则是城市土壤重金属污染的另一个重要来源， 汽车尾气排放、 轮胎添加剂中的重金属元素均可影响到土壤中的含量， 且这些元素的积累量都与 交通流量有关洲。城市土壤中重金属主要来源于工业生产废水、废弃物以及汽车尾气的排放， 这也决定了重金属在城市土壤中的空间分布规律。 城市内不同的。几地利用方式， 对土壤中的重金属含量有着显著影响， 而相同土地利用方式下的土壤重金属污染 状况则表现出明显的同一性 。总体来说， 城市土壤中重金属含量要明显高于郊区 及远离城卜的农田土壤的含量，城市土壤是郊区土壤重金属污染的源。由调查中得知 , 引用污水灌溉是重金属污染的主要原因南岸区和沙坪坝区蔬菜地的地形地貌主要为山地

6、和丘陵地 , 没有直接用于灌溉的清洁水源 , 它们的 主要灌溉水为池塘和地下水 , 因此部分蔬菜地引用城市污水进行灌溉。大气粉尘的污染是蔬菜地重金属污染的另一个重要原因 调查中发现在蔬 菜地附近存在的主要工业污染源有水泥厂、钢铁厂、农药厂、电镀厂和皮革厂。垃圾肥带进 人们长期以来有蔬菜地施用垃圾肥的习惯 , 使重金属随垃圾肥 进入土壤。气源重金属微粒是农田重金属污染的途径之一，它的构成主要是金属飘尘， 不仅来自未经处理的工业废气排放，还来自生活能源燃煤的废气排放。固体废弃物污染 : 含有较高重金属的固体废弃物或矿砂堆积也是农业环境中 的重金属污染源。3 结果与讨论 综合以上分析，城郊土壤重金属

7、含量特征表现 为：（1）城市郊区表层土壤由于其特殊的位置和功能， 容易受到污染。土壤中的 Pb、Cd、 Cr、Cu、Ni、Zn、As 和 Hg 8 大重金属均有外源物质的进入。测试样点单项污 染指数 Hg 达污染级，综合污染指数平均值 1.7 ，属于 轻度污染级。污染级污染样点占 52.38%。（2）工业点源污染是主要原因之一。工厂周围的 土壤重金属单项污染指数和综合污染指数较非工厂 周围污染明显要高。城市居民的生活垃圾，工业污染 物输送到城市郊区较多，城市工厂大都建在城郊，因 而对于城市郊区工业污染物是重要的污染源，不容忽 视。（3）不同利用方式对土壤重金属的含量有着重要的影响。比较菜地和水

8、田这两种城郊农业主要土地利 用方式，菜地的 8 大土壤重金属单项污染质数和综合 污染指数均高于水田。农业投入的物质数量和种类以 及农业利用的集约程度是造成菜地土壤重金属含量 高的主要原因。菜地本身其农业利用强度高于水田， 而对于城市郊区蔬菜的需求量更大，同时在经济利益 的驱使，蔬菜种植多，农业投入和强度大，而且对于反 季节的大棚蔬菜的种植也增加，农业投入和强度更 大，有机肥的大量施用，猪粪等农家肥的不合理施用 都会造成土壤重金属含量的增加。 综上所述：城郊表层土壤由于其特殊功能和位 置，其容易受到污染，污染主要原因为工业点源污染、 农业物质的投入、农业集约利用程度和强度的影响。 因此，保护城郊

9、土壤、保证土壤资源可持续利用需从 工业污染点源的控制、农业物质投入控制、农业集约 利用程度和土壤资源保护相协调的几个方面着手，如 控制工厂排污之前需对污物净化，城郊生活垃圾统一 处理、农家肥、有机肥使用前需对其进行必要处理，农 业利用强度需结合土壤保护等措施。郑州市郊区土壤重金属污染的空间分布 克里格插值法【 8l 是对区域变量进行无偏最佳估值 的一种可靠方法，采用软件ArcGIS中普通克里格方法 (Ordinary Kriging)，对研究区域土壤重金属单因子指数值和内梅罗综合指数进行捅值，并按照污染评价指数 等级进行重新分类，结果如图 2所示。由图可以看出，郑州市土壤中Cc在西部已经超 出

10、警戒线范围，有向北发展的趋势，但整体上尚没有 引起明显的危害。Hg在郑州市北郊超出背景值的二级 标准，达轻污染，部分甚至达到中度污染，Hg亏染最为严重的是惠济区的老鸦陈村，已有很多研究 9-12 】表明此 地H0亏染较为严重，其来源主要有污水灌溉和喷洒 农药。Pb的污染比较普遍，属于轻度污染，是另一潜在 的污染源，尤其是老鸦陈及毛庄附近的 Pb污染最为 严重，但Pb在土壤中和植物体中迁移性较差，在土壤 中易被固定；全区As的指数值除靠近城市的1个样 点超出I以外，其余均在I以下，远低于背景值，As可 能存在点源污染，即由于城市附近某些工厂的排放的“三废”，致使土壤中近郊As的含量有所提高。Cr

11、单因 子指数绝大部分地区都高于 3，属于重度污染， cr 来源 主要为工业废水，管城区姚庄附近 Cr含量最高，也是 因为附近工厂较多，而且Cr在土壤中主要以C,形态 存在，土壤胶体对Cp有强烈的吸附作用，较快地被吸 附固定积累在表层，很少向下移动，因而造成土壤 Cr 含量增加的主要原因。同样由于Cr的单因子指数极高贡献率和铅的单 因子指数较高贡献率，使得全区综合污染指数均超出 背景值，达到轻污染以上的程度，即全区的西南部处 于中度污染，其它大部分处于重度污染，严重污染的 将近占全区面积的一半。1. 2 重金属含量分析 土壤中重金属含量委托国土资源部长春地质矿 产资源监督检测中心测试分析。用 A

12、DVANT 'XP +型 X射线荧光光谱仪采用 X荧光光谱法(XRF)测定土 壤中的Cu、Cr、Zn和Pb，用AFS 230E型原子荧光光 度仪采用原子荧光光度法 (AFS)测定土壤中的As和 Hg,用M6型石墨炉原子吸收光谱仪采用石墨炉原子 吸收光谱法(GF AAS)测定土壤中的Cd。分析方法 均按照中国地质调查局地质调查技术标准 (DD2005- 01)规定经过准确度和精密度检验 ,分析方法的准确 度和精密度均达到规范要求。样品分析采用国家标 准物质(GSS系列)进行准确度和精密度质量监控，监 控结果表明分析结果准确可靠。各元素测试对数偏 差厶lgC均小于0. 05;报岀率为100

13、%;抽取10%的样 品进行重复性检验，相对双差RD小于10% ,分析合 格率均达到 %。同时 ,测试分析数据均通过实验 室经 M 认证。为更好地对长春市城区表层土壤重 金属污染来源进行解析 ,同时测定了 M 、 O3、 O、 Fe2O3、 MgO 。1. 3 主成分分析方法 ( PCA) 主成分分析法 ( PCA) 是用来研究多个变量的相 关性的一种多元统计分析方法 ,它在较少损失原始变 量数据信息的前提下 , 用少量的因子代替原始变量 , 达到对原始变量分类的目的 ,用以揭示原始变量之间 的内在联系 ,把庞杂的原始数据按成因上的联系进行 归类,由果及因地归纳岀几条比较客观的成因线索,提供逻辑

14、推理方向 ,以导岀正确的成因结论 ,其原理 和算法可参考有关文献 3 。本文运用 SPSS11. 0统计 软件包进行主成分分析 ,为消除变量之间在数量级和 量纲上的差异 ,以使各类变量处于同等地位 , 采用 Z 分数法(Z Socre)对重金属含量数据进行标准化 ，标准 化后的变量 , 满足其平均值为 0, 标准差为 1 。基于相 关系数矩阵进行主成分的提取，采用PCA法进行主因 子的提取。为使主成分变量更容易得到解释 ,采用方 差极大正交旋转法 (VARIMAX normalized rotation) 对 因子载荷矩阵进行旋转 ,使得各变量在同一主成分上 载荷的平方向最大与最小两极最大限度地分化开来 , 也就是要使得每个主成分只在少数变量上集中着较 大的因子载荷 ,而在其余变量上的因子载荷为零或接 近为零。2 结果及讨论2. 1 长春市城区表层土壤重金属质量分数长春市城区表层土壤重金属元素质量分数分析 结果如表 1 所示。从表中可知 , 城区表层土壤中 w (As) 、 w (Hg) 、 w (Cr) 、 w ( Cu) 、 w ( Zn) 、 w ( Cd) 及 w ( Pb)变化范围较大，达平均值的