鎖黃倉濕地公園土壤重金屬“Pb”“As”“Mn”的分布特征及其污染評價

張明意 李倩 王碩 吳云杰

摘? 要：該文以貴州威寧鎖黃倉國家濕地公園林地、草地、耕地和沼澤地土壤為研究對象，通過測定土壤中重金屬鉛（Pb）、砷（As）和錳（Mn）的含量，并采用單因子污染指數(shù)法、內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法評估鎖黃倉濕地不同土地利用方式下的土壤環(huán)境質(zhì)量狀況，以揭示鎖黃倉土壤Pb、As和Mn的分布特征及污染狀況。結(jié)果表明，從研究區(qū)域整體分析，元素Pb、As和Mn在4種土地利用方式中分布不均勻，其元素含量都存在差異，元素Pb和Mn含量都在沼澤地中最高、林地最低，而元素As在林地中最高、沼澤地最低;通過單因子污染評價和內(nèi)梅羅綜合污染評價得，威寧鎖黃倉整體的土壤狀況不佳，下游土壤受污染情況嚴(yán)重，鎖黃倉下游土壤重金屬污染的治理已迫在眉睫。

關(guān)鍵詞：不同土地利用? 土壤污染? 重金屬? 分布特征? 綜合評價

中圖分類號：TU986.52 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2020）01（a）-0073-02

近年來我國的工業(yè)和農(nóng)業(yè)發(fā)展迅速，導(dǎo)致土壤遭受重金屬污染[1]。土壤重金屬污染具有易富集、難遷移、潛伏期長且高毒性等諸多不利于土壤環(huán)境質(zhì)量的特性[2]。有害的重金屬元素在土壤中不斷累積會對土壤中的植物系統(tǒng)造成毒害作用，致使土壤退化，甚至破壞土壤的生態(tài)平衡，然而土壤中的重金屬污染物質(zhì)有著非常廣泛的來源，且水體、固廢、大氣等都能夠成為重金屬進(jìn)入土壤的途徑，給土壤環(huán)境帶來巨大壓力[3]。因而，當(dāng)前眾多國內(nèi)外學(xué)者都著重于研究土壤中不同重金屬元素的污染問題，其研究對于修復(fù)已經(jīng)污染的土壤以及防預(yù)重金屬污染有著重要意義。

1? 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

鎖黃倉是湖泊型濕地，公園總規(guī)劃面積為244.67hm2，濕地率達(dá)到31.3%。鎖黃倉地處云貴高原，是暖溫帶高原季風(fēng)性氣候，該地日照時間長、夏季氣溫低、涼爽、冬季微冷、冬季和春季降水少，優(yōu)越的氣候條件、豐富的資源、種類繁多的具有代表性與利用價值生物等讓鎖黃倉成為保護(hù)草海、供眾多鳥類棲息的重要功能區(qū)。

1.2 樣品采集與處理

在實(shí)驗(yàn)區(qū)范圍內(nèi)，選取林地、草地、耕地和沼澤地4種主要土地利用類型，沿上游、中游和下游分別設(shè)置樣地，采集土壤樣品。據(jù)說實(shí)際情況，林地布設(shè)8個采樣區(qū)，草地、耕地和沼澤地布設(shè)9個采樣區(qū)，共35個采樣區(qū)，去除土壤表面的枯枝落葉及石子等雜物，以隨機(jī)采樣的方式在每個采樣區(qū)布設(shè)采樣點(diǎn)（土壤表層土0～20cm），多個采樣點(diǎn)混合為一個樣品，裝至密封袋中帶回實(shí)驗(yàn)室，置于通風(fēng)處，經(jīng)自然風(fēng)干后研磨，過100目尼龍篩（0.15mm），待測。

1.3 土壤重金屬污染評價方法

1.3.1 單因子污染指數(shù)法

單因子污染指數(shù)法是將實(shí)驗(yàn)的實(shí)測值與所測定重金屬元素的國家安全標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較，判斷環(huán)境質(zhì)量的一種方法。其計算公式為：

（1）

式中：Pi為土壤重金屬元素i的單因子污染指數(shù);Ci為元素i的測定值mg/kg;Si為元素i的標(biāo)準(zhǔn)值。

1.3.2 內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法

內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法能夠反映所測的各個重金屬元素在整個研究區(qū)域土壤中的污染情況，是用來評價土壤重金屬污染使用最為廣泛的綜合方法。公式為：

（2）

式中：PN為研究區(qū)的綜合污染指數(shù);Paver為單項(xiàng)污染指數(shù)的算術(shù)平均值;Pmax為研究區(qū)中的重金屬污染物質(zhì)的單因子指數(shù)最大值。

2? 結(jié)果與分析

2.1 不同土地利用方式重金屬Pb、As和Mn的分布特征

2.1.1 不同土地利用方式下重金屬Pb的分布特征

Pb的含量在4種土地類型中都表現(xiàn)出由上游至下游逐步遞增的規(guī)律，且其含量在上游林地土壤中最低，下游沼澤地土壤中最高。從不同土地類型來看，Pb含量在沼澤地土壤中差異不顯著（P>0.05），在林地土壤中，上游和下游林地間有顯著差異（P<0.05）;草地和耕地土壤中，都表現(xiàn)為下游分別與上游、中游間差異顯著（P<0.05），說明Pb在草地和耕地中大體分布不均勻。

2.1.2 不同土地利用方式下重金屬As的分布特征

元素As含量均超過了背景值20mg/kg。元素As在林地土壤、草地土壤、耕地土壤和沼澤地土壤中含量均值分別為36.31mg/kg、31.92mg/kg、32.74mg/kg和28.19mg/kg，在下游林地土壤中達(dá)到最高。

2.1.3 不同土地利用方式下重金屬M(fèi)n的分布特征

元素Mn在林地土壤、草地土壤、耕地土壤和沼澤地土壤中含量均不超過土壤Mn背景值，僅在下游的草地和耕地中表現(xiàn)為接近背景值，可判斷研究區(qū)暫未受重金屬M(fèi)n污染。林地和沼澤地土壤中Mn含量差異不顯著（P>0.05），分布均勻，在草地和耕地中分布不均勻，但上游耕地和中游耕地內(nèi)部Mn含量分布均勻。

2.2 不同土地利用方式下土壤重金屬的相關(guān)性分析

林地土壤中重金屬元素Pb、As和Mn之間無顯著相關(guān)性;在草地和耕地土壤中元素Pb與Mn之間都表現(xiàn)出顯著相關(guān)性（P<0.05），相關(guān)性系數(shù)分別為0.773和0.801;在沼澤地土壤中元素As和Mn之間表現(xiàn)出顯著相關(guān)性（P<0.05），其相關(guān)性系數(shù)為0.79。

3? 討論

3.1 不同土地利用方式對元素Pb含量的影響

因受人為因素的干擾程度不同，不同土地利用方式下Pb的累積存在差異，元素Pb在4種土地利用方式中含量由高到低表現(xiàn)為沼澤地>耕地≈草地>林地。另外，研究區(qū)草地大多為退耕還草，因此耕地和草地土壤中元素Pb含量相近，并且，雖然高于林地，但其含量還是低于沼澤地土壤，因?yàn)楦刂凶魑锏氖斋@、草地中動物的采食能夠帶走土壤中的一部分元素Pb，而該地區(qū)沼澤地中的植物對元素Pb不敏感，造成Pb的大量累積。

3.2 不同土地利用方式對元素As含量的影響

與貴州土壤重金屬元素As的背景值相比，元素As含量在4種土地利用方式中均有不同程度的升高，累積現(xiàn)象顯著，4種土地類型中元素As含量由高到低表現(xiàn)為林地>耕地≈草地>沼澤地，沼澤地土壤中含量最低。林地土壤中含量最高。

3.3 不同土地利用方式對元素Mn含量的影響

元素Mn在不同土地利用方式中含量由高到低表現(xiàn)為沼澤地>草地>耕地>林地，沼澤地土壤中元素Mn含量最高，其原因可能為林地、草地以及耕地中的元素Mn隨著降水等因素遷移到沼澤地，受到沼澤地中濕地植物的攔截作用累積于沼澤地土壤中，導(dǎo)致其含量偏高。

4? 結(jié)語

通過單因子污染評價和內(nèi)梅羅綜合污染評價總結(jié)出，威寧鎖黃倉整體的土壤狀況不佳，其中上游土壤尚清潔，但應(yīng)開始警戒，中游有部分土壤受到輕度污染，應(yīng)加強(qiáng)管理并著手治理，而下游土壤受污染情況嚴(yán)重，鎖黃倉下游土壤重金屬污染的治理已迫在眉睫。

參考文獻(xiàn)

[1] 周智全，張玉歌，徐歡歡，等.化學(xué)淋洗修復(fù)重金屬污染土壤研究進(jìn)展[J].綠色科技，2016（24）：12-15.

[2] 李玉超，余濤，楊忠芳，等.遼寧盤錦市農(nóng)田土壤重金屬元素時空變化研究[J].現(xiàn)代地質(zhì)，2016，30（6）：1294-1302.

[3] 張兆永，吉力力·阿不都外力，姜逢清.博爾塔拉河河水、表層底泥及河岸土壤重金屬的污染和潛在危害評價[J].環(huán)境科學(xué)，2015，36（7）：2422-2429.