貴州草海菜地表層土壤重金屬污染特征及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

趙斌 ，朱四喜 *，楊秀琴 ，吳云杰 ，湯茜 ，顧金峰

1. 貴州民族大學(xué)喀斯特濕地生態(tài)研究中心，貴州 貴陽(yáng) 550025；2. 貴州民族大學(xué)生態(tài)環(huán)境工程學(xué)院，貴州 貴陽(yáng) 550025

土壤是人類賴以生存和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要資源，也是各種污染物的源與庫(kù)（何林華等，2016）。隨工業(yè)“三廢”（廢渣、廢水和廢氣）的大量排放，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中大量肥料、農(nóng)藥的施用等，土壤中污染物含量累積（張晶晶等，2017；鄒素敏等，2017；沈根祥等，2006），土壤吸收代謝作用受到抑制，降低了土壤的養(yǎng)肥供應(yīng)，導(dǎo)致農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量和品質(zhì)下降（李翔等，2016）。重金屬具有難降解性、強(qiáng)毒性、隱蔽性和“三致”效應(yīng)（致突變、致癌和致畸）等特點(diǎn)（韓培培等，2016；姜瑢等，2017）。土壤中的重金屬易被植物吸收和富集，通過(guò)食物鏈威脅人體健康（胡國(guó)成等，2015；李紅軍等，2017）。土壤重金屬污染也是當(dāng)前的環(huán)境問(wèn)題之一（熊秋林等，2017），有關(guān)重金屬在不同介質(zhì)、土壤、水、沉積物、空氣和植物中的分布及評(píng)價(jià)引起了國(guó)內(nèi)外研究者的廣泛關(guān)注，如楊皓等（2016）、方明等（2013）和朱四喜等（2014）已對(duì)土壤、沉積物和植物等不同介質(zhì)中的重金屬進(jìn)行研究；Benhaddya et al.（2014）對(duì)土壤中重金屬污染空間分布特征進(jìn)行研究，Charlesworth et al.（1999）對(duì)土壤中重金屬的存在形態(tài)進(jìn)行研究等。對(duì)重金屬污染的研究已經(jīng)成為土壤學(xué)、環(huán)境學(xué)等多學(xué)科的研究熱點(diǎn)之一，重金屬在沉積物和耕地中的分布也受到許多研究者的關(guān)注，土壤重金屬污染是土壤污染的一個(gè)重大環(huán)境問(wèn)題之一（熊秋林等，2017）。

草海是貴州最大的天然淡水湖，不僅是典型的高原濕地生態(tài)系統(tǒng)，也是重要的國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)。草海緊接威寧縣城，而縣城產(chǎn)生的污水常年無(wú)序排放，周圍居民產(chǎn)生的生活垃圾亂堆放，以及農(nóng)藥、化肥的大量使用，長(zhǎng)期的土法煉鋅等，導(dǎo)致草海周邊土壤環(huán)境污染日益嚴(yán)重。草海湖盆四周土壤主要用于種植蔬菜，是威寧重要的蔬菜基地，并以草海湖水為有機(jī)肥灌溉水。目前，對(duì)草海的研究工作集中在生物多樣性、地球化學(xué)過(guò)程和沉積物、耕地重金屬污染研究等方面（林紹霞等，2012；張清海等，2013；丁玉娟等，2013），而針對(duì)草海周邊菜地重金屬污染的研究鮮見(jiàn)報(bào)道。因此，以貴州草海周邊菜地表層土壤為研究對(duì)象，探討其重金屬含量分布特征、污染來(lái)源，對(duì)其進(jìn)行重金屬生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，旨在為草海周邊蔬菜食用安全及生產(chǎn)地土壤污染綜合防治和濕地土地資源保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。

圖1 草海周邊菜地土壤樣品采集點(diǎn)Fig.1 Soil sampling sites in the vegetable fields around Caohai

1 研究區(qū)域概況

草海位于貴州省西北邊緣威寧縣縣城西南隅（26°49′～26°53N、104°10′～104°18′E），其平均海拔約2171.7 m，年均降雨量約為950.9 mm，年均日照時(shí)數(shù)約為1805.4 h，年均氣溫約為10.5 ℃，屬于亞熱帶高原季風(fēng)氣候，是以黑頸鶴（Grus nigricollis）為代表的候鳥越冬棲息地。草海盆地呈現(xiàn)西、東、南三面較高地勢(shì)，自草海湖心向北逐漸降低，是第四紀(jì)時(shí)燕山運(yùn)動(dòng)形成的經(jīng)過(guò)不斷發(fā)育、演變而成為高原湖泊（林樹基等，1987）。草海水位隨季節(jié)降雨量發(fā)生變化，水源補(bǔ)給靠泉水的短小河流和降水，屬于長(zhǎng)江水系。該保護(hù)區(qū)內(nèi)主要農(nóng)作物為馬鈴薯 Solanum tuberosum、金豆 Fortunella venosa等，區(qū)域內(nèi)種植制度為馬鈴薯-玉米 Zea mays、玉米-金豆套種（朱超等，2014）。以草海湖水為有機(jī)肥灌溉水的同時(shí)，草海蔬菜基地還通過(guò)施用復(fù)合肥、過(guò)磷酸鈣、氮肥和鉀肥等提高農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量，由于肥料中含有Zn、Cu、Cr等重金屬元素，長(zhǎng)期施肥會(huì)加劇土壤污染。此外，草海周邊曾經(jīng)出現(xiàn)土法煉鋅，煉鋅活動(dòng)有300多年的歷史，長(zhǎng)期煉鋅產(chǎn)生的廢渣、廢水對(duì)草海湖區(qū)生態(tài)環(huán)境造成了影響（張家春等，2014）。

2 材料與方法

2.1 樣品采集與測(cè)定

在草海周邊蔬菜基地中選擇 8個(gè)菜地采樣點(diǎn)（圖1），即海子（S1）、劉家巷（S2）、朱家灣（S3）、白家嘴（S4）、胡葉林（S5）、羊關(guān)山（S6）、江家灣（S7）和草海西碼頭（S8）。每個(gè)采樣點(diǎn)使用GPS進(jìn)行定位后，在面積為50 m×50 m的菜地中采用梅花五點(diǎn)法布點(diǎn)，5次重復(fù)，共采集土壤樣品40個(gè)。采集0～20 cm表層菜地土壤，去除碎石、植物殘茬后裝入 12號(hào)自封袋中帶回實(shí)驗(yàn)室，自然風(fēng)干，瑪瑙研缽研磨過(guò)100目篩以備分析。使用萬(wàn)分之一電子天平取0.200 g樣品于微波消解罐中，加1 mL超純水潤(rùn)濕之后，加入8 mL硝酸、2 mL鹽酸和2 mL氫氟酸（試劑均為分析純）消解，冷卻后轉(zhuǎn)移至25 mL帶塞試管中，加入 0.5 mL高氯酸，放在控溫170 ℃電容器中加熱至樣品呈灰白色或黃色乳膠狀，再加入1 mL鹽酸，用超純水定容，每個(gè)樣品均3次重復(fù)。用原子吸收分光光度計(jì)（型號(hào)為Perkin Elmer AAnalyst 800）測(cè)定Pb、Cr、Cu、Zn和Ni含量，用原子熒光光度計(jì)（型號(hào)為AFS-930）測(cè)定As含量（王敏等，2013；林俊杰等，2011）。

2.2 土壤重金屬環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)方法

采用單因子污染指數(shù)和內(nèi)羅梅污染指數(shù)相結(jié)合方法對(duì)草海周邊菜地表層土壤中6種重金屬進(jìn)行污染評(píng)價(jià)（張勇，2001）。各指數(shù)值計(jì)算公式如下：

單項(xiàng)污染指數(shù)：

內(nèi)羅梅污染指數(shù)：

式（1）中，Pi表示重金屬元素i的單因子污染指數(shù)；Ci表示重金屬元素 i的實(shí)際測(cè)量值（mg?kg-1）；Si表示重金屬元素 i的參比值（mg?kg-1）。

式（2）中，PN表示重金屬元素 i的內(nèi)羅梅數(shù)污染指數(shù)；Pimax表示重金屬元素i的單因子污染指數(shù)最大值；Piavg表示重金屬元素i的單因子污染指數(shù)平均值。土壤重金屬單因子污染指數(shù)和綜合污染指數(shù)分級(jí)具體見(jiàn)表1。

2.3 土壤重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

潛在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法主要用于評(píng)價(jià)土壤重金屬對(duì)環(huán)境存在的風(fēng)險(xiǎn)，采用Hakanson（1980）提出的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法，具體公式如下：

潛在生態(tài)危害系數(shù)：

潛在綜合風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)：

式（4）中，RI為潛在綜合風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，值是 n種重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)之和。土壤重金屬潛在生態(tài)危害系數(shù)（）、危害指數(shù)與潛在生態(tài)危害程度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)表2。

2.4 數(shù)據(jù)處理

運(yùn)用Microsoft Office Excel 2010和SPSS 23.0對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，對(duì)異常值進(jìn)行 Mean±3S.D.檢驗(yàn)，剔除大于或小于該范圍的數(shù)據(jù)（秦魚生等，2013）。采用Pearson相關(guān)系數(shù)法進(jìn)行6種重金屬的相關(guān)性分析，數(shù)據(jù)表示為均值±標(biāo)準(zhǔn)差（Mean±SD）；運(yùn)用CAD 2007和Origin 8.0軟件作圖。

表1 土壤重金屬單因子污染指數(shù)（Pi）和綜合污染指數(shù)（PN）分級(jí)Table1 Grade standards of single factor pollution index (Pi) and comprehensive pollution index (PN) of heavy metals in soils

表2 土壤重金屬潛在生態(tài)危害系數(shù)（）、危害指數(shù)（RI）與潛在生態(tài)危害程度分級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)Table2 Grade standards of potential ecological risk coefficients (),Risk indices (RI) and Potential ecological risk degree of heavy metals in soils

表2 土壤重金屬潛在生態(tài)危害系數(shù)（）、危害指數(shù)（RI）與潛在生態(tài)危害程度分級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)Table2 Grade standards of potential ecological risk coefficients (),Risk indices (RI) and Potential ecological risk degree of heavy metals in soils

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表3 草海周邊菜地表層土壤重金屬含量描述統(tǒng)計(jì)Table3 Description statistics of heavy metal concentrations in the vegetable field surface soils around Caohai

3 結(jié)果與分析

3.1 草海周邊菜地表層土壤重金屬含量

草海周邊菜地表層土壤 6種重金屬的平均含量表現(xiàn)為 Zn＞Cr＞Pb＞Ni＞Cu＞As。Zn 的含量分布范圍為 91～234 mg?kg-1，Cr 為 54～120 mg?kg-1，Pb 為37～178 mg?kg-1，Ni為 29～66 mg?kg-1，Cu 為 16～47 mg?kg-1，As為 8.7～55 mg?kg-1（表 3），表明不同重金屬元素之間存在差異。土壤中重金屬元素的變異系數(shù)大小，可表明其空間變異程度（王美青等，2002）。按照土壤性質(zhì)的變異系數(shù)，可以把土壤變異程度分為小變異（0%～15%）、中等變異（16%～35%）和高度變異（≥36%）（Cao et al.，2004）。由表3可知，重金屬Pb的變異系數(shù)最大，其值為 55.94%，為高度變異；As的變異系數(shù)次之，高于36%亦為高度變異；而Cr、Zn、Cu、Ni的變異系數(shù)均在 15%～35%內(nèi)，分別為15.94%、24.05%、27.97%、19.39%，均為中等變異。與貴州省土壤重金屬背景值比較，草海濕地生態(tài)系統(tǒng)中菜地表層土壤重金屬存在部分超標(biāo)現(xiàn)象，本研究中Zn、Pb、Ni、As含量均超標(biāo)，最大的是Pb，達(dá)到79.49%，其次是Zn，為59.86%，而As和Ni分別為22.89%、16.98%。Cu和Cr的含量低于貴州省土壤重金屬標(biāo)準(zhǔn)值，分別較之低13.28%、16.97%。說(shuō)明該研究區(qū)域土壤受到重金屬Zn、Pb、As和 Ni的復(fù)合污染。Zn、Cu、Cr、Cu、Ni和As均低于《國(guó)家土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB15618—1995）中的Ⅱ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值，分別較標(biāo)準(zhǔn)值低46.98%、72.25%、53.94%、78.76%、23.83%、1.68%。

圖2 草海周邊菜地表層土壤重金屬元素含量頻數(shù)分布Fig.2 Frequency histograms of heavy mental concentrations of the vegetable field surface soils around Caohai

3.2 草海周邊菜地表層土壤重金屬含量頻數(shù)分布

由圖 2可知，草海周邊菜地表層土壤中 Zn、Cr、Ni含量服從正態(tài)分布，Zn含量主要分布在120～180 mg?kg-1內(nèi)，而 Cr、Ni分別在 90～100 mg?kg-1和40～50 mg?kg 內(nèi)；Cu、Pb和As含量服從偏正態(tài)分布，Cu、Pb和 As含量分別集中在20～30、25～50、10～30 mg?kg-1內(nèi)。偏度和峰度能夠反映重金屬含量分布特征，Zn、Cr、Ni的偏度和峰度都在-1～1內(nèi)（表3），進(jìn)一步驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)Zn、Cr、Ni含量服從正態(tài)分布；Pb的偏度和峰度均大于1，As的偏度大于1，則表明Pb和As服從偏正態(tài)分布。同時(shí)，結(jié)合菜地表層土壤中重金屬 Zn、Cr、Ni、Cu、Pb和 As變異系數(shù)的大小，更加明確了6種重金屬含量的空間分布特征。

3.3 草海周邊菜地表層土壤重金屬污染評(píng)價(jià)

草海周邊菜地表層土壤6種重金屬單因子污染指數(shù)大小排序?yàn)?Pb＞Zn＞As＞Ni＞Cr＞Cu（表 4），其中Pb、Zn污染指數(shù)值均大于1，處于輕度污染（表1），其余4種重金屬的單因子指數(shù)值小于1，污染等級(jí)為清潔。6種重金屬的單因子污染指數(shù)的最大值與最小值相差較大，其中，As最大，約為6倍。Zn、Cu、Cr、Pb、Ni、As的綜合污染指數(shù)分別為1.30、0.80、0.70、2.50、0.97和1.40（表4），污染等級(jí)有警戒線、輕污染和中等污染（表1），其中，Cu、Cr、Ni處于警戒線，Zn和 As處于輕污染，Pb處于中等污染。綜合兩種污染指數(shù)，菜地土壤中Pb、Zn和 As已經(jīng)受到不同程度污染，Cu、Cr和Ni污染處于警戒線范圍。

表4 草海周邊菜地表層土壤中重金屬污單因子和綜合污染指數(shù)Table4 The single factor pollution index and comprehensive pollution index of heavy metals in the vegetable fields surface soil around Caohai

3.4 草海周邊菜地表層土壤重金屬生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

草海周邊菜地表層土壤中6種重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)表明，菜地土壤中重金屬元素潛在生態(tài)危害系數(shù)均值大小順序?yàn)椋篜b（8.97）＞Ni（5.85）＞Cu（4.34）＞Cr（1.93）＞Zn（1.60）＞As（1.23）（表 5），并且6種重金屬元素潛在生態(tài)危害系數(shù)值都低于輕微的生態(tài)危害系數(shù)下限（=40）（表 2）。草海菜地土壤中Zn、Cr等6種重金屬的危害指數(shù)為23.92，也小于輕微的生態(tài)危害下限（RI=150），說(shuō)明草海周邊菜地土壤的潛在生態(tài)危害較輕。

3.5 草海周邊菜地表層土壤重金屬元素相關(guān)分析

土壤中重金屬來(lái)源途徑不盡相同，且相關(guān)性分析是推測(cè)各重金屬元素之間同源性的重要依據(jù)，可根據(jù)相關(guān)顯著性水平判斷重金屬來(lái)源。重金屬元素之間相關(guān)性越顯著，各重金屬含量的來(lái)源越相近，說(shuō)明可能具有相同污染源或者存在復(fù)合污染（肖思思等，2007）。由表6可知，Zn與Cu間呈極顯著正相關(guān)性（P＜0.01），Zn與 Ni間顯著正相關(guān)性（P＜0.05），說(shuō)明Zn與Cu和Ni來(lái)源可能相同。Cu與Pb呈顯著正相關(guān)性，但Cr、Ni、As間均無(wú)顯著相關(guān)性（P＞0.05），其相關(guān)系數(shù)分別為-0.157、0.328、0.072。Cr與 Pb相關(guān)系數(shù)為-0.411，達(dá)到顯著負(fù)相關(guān)水平而與Ni呈顯著正相關(guān)。Ni與As的相關(guān)系數(shù)為0.354，呈顯著正相關(guān)性。因此，Zn與Cu、Ni，Cu與Pb，Cr與Pb、Ni，Ni與As間分別具有同源性，存在復(fù)合污染。

表5 草海周邊菜地表層土壤重金屬潛在生態(tài)危害系數(shù)（）和危害指數(shù)（RI）Table5 The potential ecological risk coefficients () and risk indices(RI) of heavy metals in the vegetable field surface soils around Caohai

表5 草海周邊菜地表層土壤重金屬潛在生態(tài)危害系數(shù)（）和危害指數(shù)（RI）Table5 The potential ecological risk coefficients () and risk indices(RI) of heavy metals in the vegetable field surface soils around Caohai

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表6 草海周邊菜地表層土壤重金屬元素Pearson相關(guān)系數(shù)矩陣Table6 Correlation matrix of the heavy metal elements in the vegetable field surface soils around Caohai

3.6 草海周邊菜地表層土壤重金屬含量主成分分析

對(duì)草海周邊菜地表層土壤中6種重金屬含量進(jìn)行主成分分析可知，初始特征值大于1的有3個(gè)，且前3個(gè)主成分的累積方差貢獻(xiàn)率達(dá)到76.070%，說(shuō)明3個(gè)主成分能反映菜地6種重金屬76.07%的信息（表7）。矩陣旋轉(zhuǎn)之前提取的3個(gè)主成分的特征值均大于1，旋轉(zhuǎn)后3個(gè)主成分的特征值亦都大于1，此時(shí) 3個(gè)主成分成分的累積方差貢獻(xiàn)率亦達(dá)到76.070%。

分析可知，初級(jí)矩陣因子 1（F1）中 Zn、Cr表現(xiàn)出較高的因子負(fù)荷（主成分），因子2（F2）中Pb和As的也較高，因子3（F3）中Ni的因子負(fù)荷為 0.503，其余 5種重金屬元素的因子負(fù)荷（主成分）相對(duì)較低（表8）。對(duì)初級(jí)矩陣進(jìn)行轉(zhuǎn)矩之后，因子 F1包含 Zn、As及部分 Cr、Pb，F(xiàn)2包含 Cr以及部分Zn，F(xiàn)3包含Cu及部分Zn。故因子1（F1）包含 Zn、As，因子 2（F2）包含 Cr、Pb，因子 3（F3）包含Cu。

表7 草海周邊菜地表層土壤重金屬含量的主成分分析Table7 The principal component analysis of the heavy metals in the vegetable field surface soils around Caohai

表8 草海周邊菜地表層土壤重金屬含量主成分分析的成分矩陣Table8 The component matrix of the principal component analysis of the heavy metals in the vegetable field surface soils around Caohai

表9 不同有機(jī)肥中含重金屬含量Table9 The concentrations of heavy metal in different kinds of organic fertilizers mg?kg-1

4 討論

草海周邊菜地表層土壤Zn、Cu、Cr、Pb、Ni和As含量均低于《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB15618—1995）Ⅱ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值。與貴州省土壤重金屬背景值相比，其中Zn、Pb、Ni、As偏高，可能是長(zhǎng)期施肥所致。已有調(diào)查統(tǒng)計(jì)，草海周邊化肥施用量達(dá)1543.58 t，污染負(fù)荷比重占19.72%，周邊農(nóng)戶氮、磷、鉀肥施用總量達(dá) 0.15 kg?m-2，已從單純的偏施氮肥轉(zhuǎn)向以施用復(fù)合肥為主，并配施有機(jī)肥（于健龍等，2015）。對(duì)有機(jī)肥和化肥的組成成分進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)豬糞、牛糞、秸稈廢棄物等含較高的重金屬成分（表9），同時(shí)氮肥、鉀肥、磷肥及復(fù)合肥均含少量的重金屬成分（表10）（王起超等，2004；陳景春等，2017；劉榮樂(lè)等，2005）。草海周邊擁有豐富的礦產(chǎn)資源（如孔家溝煤礦），煤礦產(chǎn)生的礦渣、廢水排放也會(huì)引起草海菜地土壤中Zn、Pb的含量升高（李喬等，2017；于銳等，2017）。草海周邊耕地方式由現(xiàn)在的小型機(jī)器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的牛耕，以及農(nóng)產(chǎn)品以交通運(yùn)輸為主，機(jī)器尾氣排放，車輛車輪磨損等是導(dǎo)致菜地土壤中Zn、Pb含量升高的原因（Luo et al.，2009；徐婷等，2015）。

重金屬元素的變異系數(shù)能夠反映元素受到人為因素干擾的程度和空間分布情況，變異系數(shù)越大，表明受到的干擾因素越多、空間分布越不均勻（曹會(huì)聰?shù)龋?007）。Pb、As的變異系數(shù)較大，分別達(dá)到55.90%和44.10%，這2種元素的空間分布較散，表明Pb和As可能存在點(diǎn)源污染，可能來(lái)自威寧縣城的加油站、汽車修理廠等。而 Zn、Cr、Ni的變異系數(shù)都低于30%，這3種元素空間分布相對(duì)均勻，可能與母質(zhì)形成因素有關(guān)，但在一定程度上存在人為因素影響（戴彬等，2015）。Zn、Cr、Ni含量服從正態(tài)分布，而Cu、Pb、As含量服從偏正態(tài)分布，這與重金屬變異系數(shù)的空間分布相一致。Zn與 Cu間呈極顯著相關(guān)（P＜0.01），說(shuō)明其污染源相同的可能性較大，可能來(lái)源于電焊廠、化肥和鋼鐵加工廠等（李飛等，2014）。Zn與 Ni、Cu與Pb、Cr與 Ni、Ni與 As間均呈顯著相關(guān)（P＜0.05），說(shuō)明存在復(fù)合污染，可能來(lái)自縣城醫(yī)院、學(xué)校、集貿(mào)市場(chǎng)的垃圾、廢水排放。

據(jù)土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)方法，草海周邊菜地表層土壤Zn、Pb的單因子污染指數(shù)大于1，該菜地表層土壤受到Zn、Pb污染，可能是由于上世紀(jì)90年代長(zhǎng)期進(jìn)行的不合理的土法煉鋅所致（丁玉娟等，2013）。綜合污染指數(shù)顯示草海菜地表層土壤中Cu、Cr、Ni均處于警戒線，Zn、As處于輕污染，Pb處于中等污染。潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)危害指數(shù)為 23.97（小于150），表明草海菜地表層土壤存在輕微的生態(tài)危害。原因是草海周邊居民在冬季以燒煤供暖，導(dǎo)致土壤中Pb含量增加（Chen et al.，2005），此外還來(lái)源于農(nóng)藥施用、游船電鍍、禽畜飼料添加劑等（高軍等，2008）。

主成分分析法常被用于土壤重金屬含量的分析，能夠起到簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)的作用，而且能反映原數(shù)據(jù)的大部分信息，有利于掌握土壤重金屬污染的主要矛盾（王彬武等，2014）。初級(jí)矩陣因子中因子 3（F3）不夠直觀，通過(guò)旋轉(zhuǎn)之后，因子1（F1）包含Zn、As，因子 2（F2）包含 Cr、Pb，因子 3（F3）包含Cu。重金屬元素Cu受到地質(zhì)的控制（胡正峰等，2015），故 Cu作為“自然源因子”，這可能與草海濕地生態(tài)系統(tǒng)中土壤本底值有關(guān)（王林泉等，2017）。Zn 在因子 1（F1）上和 Pb、As在因子 2（F2）上有較高的載荷水平，由于因子 1（F1）和因子 2（F2）主要受到人類活動(dòng)控制（王茜等，2017；李一蒙等，2015），所以重金屬Zn、As、Cr、Pb為“外源性因子”。

表10 不同種類化肥中重金屬的含量Table10 The concentrations of heavy metals in different kinds of chemistry fertilizers mg?kg-1

5 結(jié)論

對(duì)草海周邊菜地表層土壤中Zn、Cr、Pb、Ni、Cu、As重金屬元素含量高低順序?yàn)?Zn＞Cr＞Pb＞Ni＞Cu＞As，均值分別為 159.06、92.11、63.72、45.74、24.58 mg?kg-1。6種重金屬元素含量都低于《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB15618—1995）Ⅱ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值，但Zn、Cr、Pb、Ni含量高于貴州土壤重金屬背景值。在空間分布上，Zn、Cr、Ni屬于中等變異，服從正態(tài)分布；Cu屬中等變異，As、Pb屬高度變異，服從偏正態(tài)分布。菜地表層土壤中，Zn與Cu、Cu與Pb、Ni與As、Pb和Ni與Cr間分別具有共同污染源。根據(jù)污染指數(shù)分析結(jié)果，土壤中 Cu、Cr、Ni和As為輕污染，而Zn、Pb為中等污染，6種重金屬的危害指數(shù)（RI）值為 23.92，表明菜地土壤存在輕微的生態(tài)危害。因子1（F1）包含Zn、As，因子2（F2）包含Cr、Pb，因子3（F3）包含Cu，其中因子 1（F1）、因子 2（F2）代表農(nóng)業(yè)、工業(yè)、礦產(chǎn)、生活垃圾污染，為外源因子；因子 3（F3）代表土壤母質(zhì)的形成，為自然因子。因此，草海周邊菜地表層土壤重金屬污染可能主要來(lái)源于農(nóng)業(yè)、工業(yè)、礦產(chǎn)和生活垃圾等。

致謝：在土壤采集與土樣指標(biāo)測(cè)定過(guò)程中，得到貴州民族大學(xué)生態(tài)環(huán)境工程學(xué)院的部分老師、2014級(jí)環(huán)境科學(xué)與工程專業(yè)的同學(xué)、2014級(jí)和2015級(jí)環(huán)境生態(tài)工程專業(yè)的同學(xué)的幫助與支持，在此表示感謝！

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（3）進(jìn)行光纖纖芯調(diào)換，將保護(hù)通道有故障的纖芯段調(diào)換為空閑的或者業(yè)務(wù)重要性不高的且滿足衰耗要求的纖芯段。調(diào)換后OTDR測(cè)試，故障點(diǎn)消除后，流程轉(zhuǎn)入第（1）步再次測(cè)試光鏈路。

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