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汉源铅锌矿区土壤重金属空间变异及其污染风险评价

毛竹  
【摘要】: 本研究选取四川汉源县富泉铅锌矿山为研究区域,通过对重金属污染土壤的调查与分析其空间变异的特征;采用内梅罗指数、概率克里格和序贯指示(协同)模拟相结合的方法作出土壤重金属污染风险评价,并对当地土壤污染修复治理提出合理的对策与建议。研究结果分述如下: (1)研究区土壤中三种重金属元素的含量差异变化较大,全Cd平均含量为10.92±12.22 mg kg~(-1),有效Cd的平均含量为1.47±1.39 mg kg~(-1);全Pb的平均含量为657.92±1031.87 mg kg~(-1),有效Pb的平均含量为102.04±89.75 mg kg~(-1);全Zn的平均含量为1549.06±1915.55 mg kg~(-1),有效Zn的平均含量为80.02±59.95 mg kg~(-1)。与国家土壤环境质量标准(GB/T 15618—1995)(二级)相比,全量Cd、Pb和Zn的平均含量均超过了国家标准。其中,Cd的最大值超出了约98倍,Pb的最大值超出了约14倍,Zn的最大值超出了约31倍,重金属污染十分严重;而有效态含量则普遍偏低。 (2)矿山开采的过程中导致的空间变异对土壤3种重金属全量的影响顺序依次为Zn>Pb>Cd,Cd、Pb和Zn主要变异方向在东北-西南方向。3种元素含量呈团状分布;高值区主要集中在矿山尾矿堆积的区域,其次为临近矿山下靠近公路的农田土壤部分,在西北方向,3种重金属元素的全量含量相对于其他地区普遍偏低。 (3)矿山开采的过程中导致的空间变异对土壤3种重金属有效量的影响顺序依次为Zn>Pb>Cd。三种元素的有效态含量呈条带状分布,变异主要发生在西北—东南方向,由西北向东南逐渐递减。高值区主要集中在矿山的西北方向,而低值区主要位于矿山的东南方向。 (4)从各重金属元素之间的相关性表明,3种重金属元素全量之间以及有效量含量之间达到极显著正相关关系;从三种重金属全量及有效量与土壤理化性质相关性分析表明,土壤Cd、Pb和Zn的全量含量与土壤理化性质并没有较强的相关性,有效态重金属与土壤pH有着一定的负相关性,其中,有效Cd和有效Pb与土壤pH达到了显著负相关水平。有效Cd含量与土壤粘粒达到了显著正相关水平。 (5)通过对研究区土壤重金属单因子污染评价结果表明,三种全量重金属元素污染顺序为Cd>Zn>Pb,对有效量而言,有效Cd的污染较为严重,有效Pb与有效Zn含量对研究区没有造成污染。通过对研究区土壤重金属综合污染评价结果表明,土壤重金属全量综合污染指数和重金属有效态综合污染指数分别为69.77和9.48,均达到重度污染的等级。 (6)通过基于概率克里格的土壤重金属污染风险评价结果表明,三种重金属全量的超标概率主要从东北向西南,呈条带状和团状逐渐递减;三种重金属有效态的超标概率从研究区西北向东南呈条带状逐渐递减。 (7)通过基于序贯指示模拟土壤重金属全量的污染风险不确定性评价结果表明,超标高概率的区域大致为研究区的东北部以及中部偏南,而概率相对较低的区域位于研究区的西北部以及南部;通过基于序贯指示协同模拟土壤重金属有效态的污染风险不确定性评价结果表明,三者超标概率最大值位于研究区西部、西偏北以及西偏南的地区,而超标概率相对较低的区域位于东北部。 (8)针对汉源汉源富泉铅锌矿区土壤重金属污染现状,应该减少或切断重金属污染源,针对土壤的修复治理采用植被修复为主,以达到经济有效的污染治理目的。


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