杭州灣不同圍墾年限農(nóng)田土壤重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)分析

辛福萌 呂笑非 徐琳雅 李昊澤 楊瑜周 張玉楠 江夢(mèng)穎 戚可欣

摘要 以杭州灣濱海圍墾濕地為研究對(duì)象，采用空間代時(shí)間的方法對(duì)不同圍墾年限（50、100、300、500、700、1 000、2 000年）的農(nóng)田土壤重金屬鉻（Cr）、鎘（Cd）、鉛（Pb）、鋅（Zn）、銅（Cu）、鎳（Ni）含量及分布特征進(jìn)行分析，并應(yīng)用地累積指數(shù)（Igeo）法、內(nèi)梅羅（Nemoro）指數(shù)法進(jìn)行土壤污染評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，重金屬含量在不同圍墾年限農(nóng)田土壤中的變化趨勢(shì)相似，隨著圍墾年限的增加而呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。土壤重金屬含量與土壤pH、電導(dǎo)率、總磷含量呈負(fù)相關(guān)，與總碳、總氮含量呈正相關(guān);各重金屬元素之間也呈現(xiàn)出一定的相關(guān)性?？缍乳L(zhǎng)達(dá)2 000年的圍墾時(shí)間梯度更準(zhǔn)確地揭示了土壤理化性質(zhì)及重金屬變化規(guī)律，為促進(jìn)杭州灣濱海濕地農(nóng)田高效可持續(xù)發(fā)展利用、把握杭州大灣區(qū)建設(shè)整體污染狀況、實(shí)現(xiàn)對(duì)圍墾灘涂的安全利用提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞 濱海濕地;圍墾年限;重金屬污染;地累積指數(shù);內(nèi)梅羅指數(shù);相關(guān)性分析

中圖分類號(hào) X 131;X 53? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

文章編號(hào) 0517-6611（2022）03-0059-06

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.03.016

Risk Analysis of Heavy Metal Pollution in Farmland Soil with Different Reclamation Years in Hangzhou Bay

XIN Fu-meng1， L Xiao-fei1，2，3，4，XU Lin-ya3，4 et al

（1.College of Quality & Safety Engineering， China Jiliang University， Hangzhou，Zhejiang 310018;2.Key Laboratory of Soil Environment and Pollution Remediation，Nanjing Institute of Soil Science， Chinese Academy of Sciences， Nanjing，Jiangsu 210008;3.Institute of Soil Water Resources and Environment， Zhejiang University， Hangzhou，Zhejiang 310058;4.Zhejiang Provincial Key Laboratory of Agricultural Resources and Environment， Hangzhou，Zhejiang 310058）

Abstract Taking the Hangzhou Bay Coastal Reclamation Wetland as the research object，the method of space to replace time was used to analyze the content and distribution characteristics of heavy metals Cr， Cd， Pb， Zn， Cu and Ni in farmland soils of different reclamation years（50，100，300，500，700，1 000，2 000）.The results showed that the change trend of heavy metal content in farmland soils of different reclamation years was similar， and showed an upward trend with the increase of reclamation years.Soil heavy metal content was negatively correlated with soil pH， EC and TP content， and positively correlated with total carbon and TN content;there was also a certain correlation between heavy metal elements.The 2 000-year-long reclamation time gradient more accurately revealed the physical and chemical properties of the soil and the law of heavy metal changes， in order to provide reference for promoting the efficient and sustainable use of coastal wetlands， grasping the overall pollution status of the region and realizing the safe use of reclamation wetlands.

Key words Coastal wetlands;Reclamation years;Heavy metal pollution;Geoaccumulation index;Nemoro index;Correlation analysis

基金項(xiàng)目 浙江省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（LQ20C030006，LD19D060001）;中國(guó)科學(xué)院土壤環(huán)境與污染修復(fù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（南京土壤研究所）2020年度開(kāi)放基金項(xiàng)目（SEPR2020-11）;中國(guó)科學(xué)院海岸帶環(huán)境過(guò)程與生態(tài)修復(fù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（煙臺(tái)海岸帶研究所）開(kāi)放基金項(xiàng)目（2020KFJJ08）;浙江省農(nóng)業(yè)綠色生物制造核心菌種改良重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放課題（2020KFKT07）;國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（202010356040）;中國(guó)計(jì)量大學(xué)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目（XL2020069）。

作者簡(jiǎn)介 辛福萌（1999—），女，江西贛州人，從事土壤重金屬污染和濕地微生物研究。通信作者，副教授，博士，碩士生導(dǎo)師，從事濱海濕地土壤研究。

收稿日期 2021-05-11;修回日期 2021-06-25

重金屬污染問(wèn)題隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展和人類活動(dòng)的強(qiáng)烈干擾日益嚴(yán)重，探尋其來(lái)源，解決污染問(wèn)題已迫在眉睫，不容忽視[1-3]。近年來(lái)，由于沿海大開(kāi)發(fā)導(dǎo)致的工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快，人為干擾活動(dòng)的加劇以及經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，工業(yè)、農(nóng)業(yè)向自然界的排污增多使得土壤重金屬含量明顯升高[4-7]。據(jù)估算，全世界每年排放到環(huán)境中的鎘（Cd）、汞（Hg）、鉛（Pb）、銅（Cu）、鎳（Ni）分別約為1.0×106、1 500、5×106、3.4×106、1.0×106 t[8]。土壤中重金屬的來(lái)源及其污染程度受人類活動(dòng)影響較大，灘涂濕地土壤受鎘、鋅、鎳等重金屬污染十分嚴(yán)重，給灘涂圍墾帶來(lái)了嚴(yán)重的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)[9-10]。重金屬污染很難因自然退化過(guò)程發(fā)生遷移和降解，更有可能在沉積物和土壤中產(chǎn)生長(zhǎng)時(shí)間的積累，其具備隱蔽性、長(zhǎng)期性、不可逆性等特點(diǎn)[11-12]，其經(jīng)由污水灌溉、大氣沉降、污泥農(nóng)用等途徑進(jìn)入土壤，再通過(guò)食物鏈的放大效應(yīng)而產(chǎn)生富集作用，進(jìn)而可以在生物體內(nèi)產(chǎn)生積累對(duì)生命健康產(chǎn)生潛在的危害[13-15]，已引起人們的廣泛關(guān)注[16]。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外一些學(xué)者對(duì)各種不同場(chǎng)地的重金屬污染進(jìn)行了分析并開(kāi)展風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。如段嘉欣等[17]采用地累積指數(shù)（Igeo）方法對(duì)四川宜賓市富硒酸化水稻土的重金屬污染程度進(jìn)行表征，發(fā)現(xiàn)土壤中鉻和鎳幾乎沒(méi)有污染，砷、銅、鋅、鉛、汞為無(wú)污染—輕度污染，鎘屬于中度—強(qiáng)度污染;潘存慶等[18]在金川區(qū)某土壤重金屬污染的調(diào)查中采用內(nèi)梅羅（Nemoro）綜合指數(shù)法，發(fā)現(xiàn)調(diào)查區(qū)土壤銅、鎳、鎘和砷存在環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)重金屬污染評(píng)價(jià)可以充分了解土壤的污染現(xiàn)狀以及風(fēng)險(xiǎn)程度，為保育土壤質(zhì)量、維持濱海濕地生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展和土壤環(huán)境重金屬污染的防治提供理論支持和科學(xué)依據(jù)。

作為我國(guó)海陸交錯(cuò)帶生態(tài)系統(tǒng)的南北分界線，杭州灣的生態(tài)安全對(duì)我國(guó)東南沿海的可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要[19]。杭州灣濱海濕地是我國(guó)重要濕地之一，也是我國(guó)濱海濕地的南北過(guò)渡帶，其生物多樣性豐富且具有重要的生態(tài)系統(tǒng)和生物多樣性保護(hù)作用;同時(shí)對(duì)滬、杭、甬城市群的水質(zhì)凈化和生態(tài)安全具有極其重要的意義。杭州灣南岸具有很長(zhǎng)的濱海濕地改造歷史，圍塘造田歷史悠久，是我國(guó)農(nóng)業(yè)種植等人類生產(chǎn)活動(dòng)影響最劇烈的區(qū)域之一。同時(shí)，作為我國(guó)經(jīng)濟(jì)最為發(fā)達(dá)的區(qū)域之一，杭州灣海洋開(kāi)發(fā)活動(dòng)極為頻繁，近幾年來(lái)，浙江省千里高標(biāo)準(zhǔn)海塘的建設(shè)工程、杭州灣跨海大橋工程以及杭州灣新城建設(shè)工程等的實(shí)施都已經(jīng)或正在對(duì)杭州灣海岸帶產(chǎn)生重大影響，為城市建設(shè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展拓展了道路。但濱海濕地圍墾導(dǎo)致長(zhǎng)期的生態(tài)破壞，其嚴(yán)重破壞了沿海生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，有研究表明，土地圍墾創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)效益無(wú)法補(bǔ)償生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的損失[20]。濱海濕地改造雖然帶來(lái)了可觀的經(jīng)濟(jì)利益，但是由于工農(nóng)業(yè)的發(fā)展和人類活動(dòng)的影響，土壤重金屬含量發(fā)生改變導(dǎo)致土壤質(zhì)量產(chǎn)生影響[21]。因此，為探尋圍墾年限是否對(duì)土壤重金屬含量有影響，可設(shè)置長(zhǎng)跨度的圍墾時(shí)間梯度，對(duì)不同圍墾年限的農(nóng)田土壤開(kāi)展杭州灣濱海濕地區(qū)域土壤重金屬含量的研究，對(duì)于促進(jìn)杭州灣濱海濕地農(nóng)田高效可持續(xù)利用、把握區(qū)域整體污染狀況、改善污染防治措施、實(shí)現(xiàn)生態(tài)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益的平衡具有重要意義。該研究在杭州灣南岸設(shè)置了跨度長(zhǎng)達(dá)2 000年的圍墾時(shí)間梯度，對(duì)不同圍墾年限的農(nóng)田土壤中鉻（Cr）、鎘（Cd）、鉛（Pb）、鋅（Zn）、銅（Cu）、鎳（Ni）等重金屬含量及變化趨勢(shì)進(jìn)行分析，并運(yùn)用地積累指數(shù)法和內(nèi)梅羅指數(shù)法進(jìn)行重金屬污染評(píng)價(jià)、重金屬相關(guān)性分析，以此調(diào)查評(píng)估杭州灣南岸區(qū)域內(nèi)農(nóng)田土壤重金屬的污染狀況。該研究可以更好地揭示理化因子與重金屬含量存在的關(guān)系，為杭州灣圍墾農(nóng)田土壤合理利用和可持續(xù)發(fā)展提供思路方法，為濱海圍墾區(qū)域土壤重金屬污染研究提供更多的案例依據(jù)，為即將用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的濱海灘涂資源以及現(xiàn)有土地利用狀況的發(fā)展方向提供指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況 杭州灣位于浙江省東部，形狀為喇叭口形狀，是延伸的河口海灣，其西面與錢(qián)塘江接壤、東部延伸至東海。該區(qū)域內(nèi)氣候?yàn)楸眮啛釒ШＱ笮约撅L(fēng)氣候，年平均氣溫為16 ℃，年平均降水量為1 273 mm，日照時(shí)數(shù)為2 038 h，無(wú)霜期為244 d。研究區(qū)選在杭州灣南岸的慈溪三北灘涂濕地核心地塊（圖1）。

1.2 樣品采集 根據(jù)資料收集以及現(xiàn)場(chǎng)勘踏，以空間代時(shí)間的方法沿著杭州灣南岸海岸線方向由北向南選擇7處不同圍墾年代的農(nóng)田土壤作為采樣點(diǎn)（圖1和表1）。根據(jù)圍墾歷史分別采集圍墾50、100、300、500、700、1 000和2 000年樣點(diǎn)。對(duì)每一個(gè)取樣點(diǎn)隨機(jī)布設(shè)3個(gè)樣方（5 m×5 m），且樣方間隔不小于10 m，每個(gè)樣方按照梅花型取5個(gè)土壤樣品（0～20 cm）混合為一個(gè)樣。土壤樣品采集后放入聚乙烯袋中，密封以避免樣品被破壞或被污染。樣品經(jīng)冷凍干燥儀凍干、研磨、過(guò)篩（2 mm）后，密封冷藏保存。

1.3 分析方法

1.3.1 樣品分析。通過(guò)測(cè)定土壤理化因子（pH、含鹽量、碳、氮、磷）含量和重金屬（Cd、Cu、Zn、Pb、Ni、Cr）含量進(jìn)行土壤質(zhì)量分析及重金屬污染分析[19]。土壤pH和電導(dǎo)率分別用pH儀和電導(dǎo)儀測(cè)定。土壤總碳、總氮測(cè)定：取過(guò)100目篩的風(fēng)干土壤100 mg左右，用元素分析儀（Vario Micro cube，德國(guó)Elmentar）測(cè)定土壤中總碳、總氮的百分含量。土壤全磷測(cè)定：采用硫酸-高氯酸消煮，鉬銻抗比色法。土壤重金屬含量測(cè)定：先用鹽酸-硝酸-氫氟酸-高氯酸消解提取土壤重金屬全量，再用于測(cè)定Cd、Cu、Zn、Pb、Ni、Cr，其中Cd、Cu、Zn、Pb、Ni先用硝酸-高氯酸消解，再選用原子吸收分光光度計(jì)進(jìn)行測(cè)定，采用原子吸收法;Cr則選用火焰原子吸收分光光度法進(jìn)行測(cè)定。

1.3.2 重金屬污染評(píng)價(jià)。

1.3.2.1 地累積指數(shù)（Igeo）法。

地累積指數(shù)是一種反映沉積物中重金屬富集程度的常用定量指標(biāo)。該指數(shù)不僅考慮了人為污染因素和環(huán)境地球化學(xué)背景值，還特別考慮到自然成巖作用對(duì)背景值的影響，被廣泛應(yīng)用于重金屬（大氣沉降、土壤和現(xiàn)代沉積物）的污染評(píng)價(jià)。其表達(dá)公式如下：

Igeo=log2CnαBn（1）

式中，Cn為樣品中元素n的濃度;Bn為背景濃度;α為修正指數(shù)，通常取1.5。地累積指數(shù)污染程度可分為7級(jí)，污染程度由無(wú)至極強(qiáng)，Igeo<0表示無(wú)污染，0≤Igeo<1表示輕度污染，1≤Igeo<2表示中度污染，2≤Igeo<3表示中度污染—強(qiáng)度污染。在該研究中，選用浙江省土壤地球化學(xué)基準(zhǔn)值與環(huán)境背景值（濱海相）作為地累積的參比標(biāo)準(zhǔn)（Bn值），分別為Cr 92.3 mg/kg、Ni 40 mg/kg、Cu 28.4 mg/kg、Zn 92.4 mg/kg、Cd 0.111 mg/kg、Pb 26.4 mg/kg[22]。

1.3.2.2 內(nèi)梅羅（Nemoro） 指數(shù)法。內(nèi)梅羅指數(shù)法是目前國(guó)內(nèi)外綜合污染指數(shù)計(jì)算的最常用的方法之一。其表達(dá)公式如下：

Pi=Ci/Si（2）

P綜=（Pi）2+P2imax2（3）

式中，Pi為i重金屬元素的污染指數(shù);Ci為重金屬含量實(shí)測(cè)值;Si為土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)值[以《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 15618—2018）為標(biāo)準(zhǔn)];P綜是采樣點(diǎn)的綜合污染指數(shù);Pimax為i采樣點(diǎn)重金屬污染物單項(xiàng)污染指數(shù)中的最大值;Pi為單因子指數(shù)平均值。P綜數(shù)值越大，土壤受污染程度越嚴(yán)重。土壤分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2。

1.4 數(shù)據(jù)處理 利用Microsoft Excel 軟件進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)檢驗(yàn)，進(jìn)行農(nóng)田土壤理化特征及重金屬污染變化規(guī)律分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤理化性質(zhì)變化 從表3可以看出，農(nóng)田土壤的pH從圍墾50年到圍墾2 000年由弱堿變成弱酸。圍墾300年到圍墾700年的樣地pH差異極顯著（P<0.01）。前人對(duì)圍墾土壤理化性質(zhì)的各類相關(guān)研究表明，灘涂圍墾后土壤pH整體呈現(xiàn)下降，其原因可能是在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)時(shí)投入的化學(xué)氮肥具有致酸效果導(dǎo)致的[23]。農(nóng)田土壤的電導(dǎo)率（EC）總體也會(huì)呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，其原因可能是圍墾后降雨和灌溉帶走了土壤中的鹽分[24-25]。圍墾過(guò)程中，農(nóng)田土壤中的總磷和有效磷的含量持續(xù)降低;總碳、總氮含量在圍墾前期（圍墾500年）波動(dòng)較大，到了圍墾700年的農(nóng)田土壤總碳、總氮含量都較高且變化較穩(wěn)定，可能與土壤的利用方式相關(guān)。長(zhǎng)跨度的圍墾時(shí)間梯度展現(xiàn)了在2 000年圍墾過(guò)程中土壤理化性質(zhì)發(fā)生的改變，揭示了在長(zhǎng)時(shí)間尺度內(nèi)圍墾農(nóng)田土壤理化性質(zhì)的變化規(guī)律，為增強(qiáng)土壤肥力、改良土壤利用方式和管理方法提供思路。

2.2 重金屬含量及變化規(guī)律 從圖2可以看出，全量Cr、Cu、Cd含量變化相似，均在圍墾300年的農(nóng)田土壤中含量最低，在圍墾700年的農(nóng)田土壤中含量最高;Cd含量在圍墾500～700年的農(nóng)田土壤增加極顯著（P<0.01），Cu含量在圍墾1 000～2 000年的農(nóng)田土壤下降顯著（P<0.05）。全量Ni含量除了圍墾50～100年的農(nóng)田土壤變化與全量Cr、Cu、Cd含量不同，其余年限變化相似。全量Pb、Zn含量變化相似，均在圍墾300年的農(nóng)田土壤含量最低，在圍墾1 000年的農(nóng)田土壤含量最高。研究表明，土壤重金屬含量受大型排污口、圍墾、大型工程設(shè)施、近海養(yǎng)殖等污染源的影響[26]。在長(zhǎng)達(dá)2 000年圍墾時(shí)間梯度的圍墾過(guò)程中全量重金屬含量發(fā)生的改變，揭示了在長(zhǎng)時(shí)間尺度內(nèi)圍墾農(nóng)田土壤重金屬含量的變化規(guī)律，結(jié)合杭州灣區(qū)域周圍產(chǎn)業(yè)的布局（表1）有利于平衡產(chǎn)業(yè)發(fā)展創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)環(huán)境受到的破壞，并探尋重金屬污染的可能來(lái)源。全量重金屬含量可能與產(chǎn)業(yè)布局相關(guān)，重金屬元素含量上升，可能是因?yàn)榻ㄔO(shè)生產(chǎn)過(guò)程中重金屬污染土壤，土壤腐殖質(zhì)中的部分官能團(tuán)在螯合物形成過(guò)程中將重金屬離子積累在土壤中。

從圖3可以看出，大部分有效態(tài)重金屬的含量總體呈現(xiàn)隨著圍墾年限的增加而升高的趨勢(shì)，其中有效態(tài)Cr在圍墾300～500年的農(nóng)田土壤增加顯著（P<0.05）;有效態(tài)Cu在圍墾300～500年的農(nóng)田土壤增加顯著（P<0.05），700～1 000年增加極顯著（P<0.01）;有效態(tài)Cd在圍墾50～700年的農(nóng)田土壤增加顯著（P<0.05）。長(zhǎng)跨度的圍墾時(shí)間梯度展現(xiàn)了在長(zhǎng)期圍墾過(guò)程中土壤有效態(tài)重金屬含量的改變，揭示了在長(zhǎng)時(shí)間尺度內(nèi)有效態(tài)重金屬含量的變化規(guī)律。土壤中有效態(tài)重金屬含量不僅與土壤中全量重金屬含量相關(guān)，還與重金屬在土壤環(huán)境中的行為相關(guān)，研究表明，土壤理化性質(zhì)的改變會(huì)直接影響重金屬在土壤環(huán)境中的行為[27-29]。該研究同樣顯示有效態(tài)重金屬含量與土壤理化因子含量（表3）的變化相關(guān)。另外，有效態(tài)重金屬也可能會(huì)被土壤生物吸收或遷移，從而含量存在波動(dòng)。長(zhǎng)達(dá)2 000年的圍墾時(shí)間梯度更有利于探尋土壤理化因子與有效態(tài)重金屬含量的相關(guān)性，為修復(fù)土壤和減少有效態(tài)重金屬含量提供依據(jù)。

2.3 重金屬污染分析評(píng)價(jià) 地累積指數(shù)指出（表4），杭州灣濱海圍墾濕地農(nóng)田土壤中Cd污染在圍墾100、700和2 000年區(qū)域存在輕度污染。根據(jù)內(nèi)梅羅指數(shù)法計(jì)算出的重金屬污染指數(shù)（表5）可以發(fā)現(xiàn)，大部分重金屬在圍墾過(guò)程中污染等級(jí)為安全（P<0.7），Cu在圍墾700年時(shí)污染指數(shù)達(dá)0.704，到達(dá)警戒線水平。計(jì)算土壤綜合污染指數(shù)（P綜）發(fā)現(xiàn)，水稻土在圍墾過(guò)程中污染等級(jí)保持安全。通過(guò)2種評(píng)價(jià)方法得出，目前杭州灣圍墾濕地土壤中重金屬污染程度較低，但是仍存在潛在風(fēng)險(xiǎn)，說(shuō)明在今后土地利用過(guò)程中需要密切關(guān)注土壤的重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)。

2.4 相關(guān)性分析

從表6～7可以看出，土壤中重金屬含量與土壤理化因子含量之間以及土壤重金屬含量之間都存在一定相關(guān)性，但相關(guān)系數(shù)大小有一定差異。大部分重金屬含量與土壤中的鹽分、總磷含量呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)，與土壤中的總碳、總氮含量呈現(xiàn)正相關(guān);全量Cu與全量Zn相關(guān)系數(shù)達(dá)0.906，呈顯著正相關(guān)（P<0.05）;全量Ni與全量Cr相關(guān)系數(shù)達(dá)0.907，呈顯著正相關(guān)（P<0.05）;有效態(tài)Cd與pH相關(guān)系數(shù)達(dá)-0.951，呈顯著負(fù)相關(guān)（P<0.05）;有效態(tài)Cu與有效態(tài)Pb相關(guān)系數(shù)達(dá)0.986，呈顯著正相關(guān)（P<0.05）。

各重金屬元素全量與總氮含量之間有不同程度的正相關(guān)，全量Pb、Cd元素與總氮含量呈顯著正相關(guān)（P<0.05），全量Cr、Cu、Zn元素與總氮含量呈一定程度正相關(guān)。表明重金屬與總氮具有相似的來(lái)源或地球化學(xué)過(guò)程。一般認(rèn)為氮主要來(lái)源于陸源碎屑顆粒的輸送，因此可以認(rèn)為陸源輸送對(duì)重金屬元素含量有重要影響。各重金屬元素有效態(tài)與有機(jī)碳含量之間有不同程度的正相關(guān)，表明有機(jī)碳含量的升高可促進(jìn)重金屬Cr、Cd、Pb、Zn、Cu、Ni在沉積物中的蓄積作用。

長(zhǎng)達(dá)2 000年的圍墾時(shí)間梯度能更好地揭示重金屬含量與土壤理化因子的相關(guān)性，其相關(guān)性分析結(jié)果與趙一鳴等[30-31]的研究結(jié)果相似，土壤理化性質(zhì)會(huì)影響重金屬結(jié)合形態(tài)，且影響程度較大。重金屬參與土壤中氧化還原、離子交換、專性吸附和溶解平衡等一系列反應(yīng)，其形態(tài)、生物有效性也發(fā)生變化。因此，這些重金屬元素的生物有效性也受土壤pH、鹽分、土壤中碳氮磷等元素含量變化的影響。土壤中重金屬的釋放特性與重金屬的賦存狀態(tài)存在較為密切的相關(guān)，例如土壤中絕大多數(shù)重金屬的可溶性受土壤pH控制。土壤pH降低可導(dǎo)致溶解、釋放碳酸鹽和氫氧化物結(jié)合態(tài)重金屬，同時(shí)也趨于增加釋放吸附態(tài)重金屬。土壤理化性質(zhì)的變化會(huì)引起土壤重金屬結(jié)合形態(tài)的改變，使得已受污染的土壤具有較好的修復(fù)潛力，因此可以通過(guò)調(diào)控土壤理化因子達(dá)到降低土壤重金屬含量的目的，恢復(fù)和保護(hù)受污染土壤的生態(tài)功能。長(zhǎng)跨度的圍墾時(shí)間梯度展現(xiàn)了在2 000年圍墾過(guò)程中土壤理化性質(zhì)的改變影響重金屬含量的變化，揭示了在長(zhǎng)時(shí)間尺度內(nèi)兩者的相關(guān)性及變化規(guī)律，為削減土壤重金屬含量和修復(fù)土壤提供方向。

3 結(jié)論與討論

（1）在跨度長(zhǎng)達(dá)2 000年的圍墾時(shí)間梯度，隨著圍墾年限的增加，杭州灣濱海濕地農(nóng)田土壤理化性質(zhì)發(fā)生改變，土壤重金屬含量總體呈現(xiàn)增加趨勢(shì)。較長(zhǎng)的時(shí)間梯度重現(xiàn)了長(zhǎng)時(shí)間圍墾過(guò)程中土壤理化性質(zhì)及重金屬變化規(guī)律，更好地揭示了理化因子與重金屬含量存在的相關(guān)性，為探索杭州灣圍墾農(nóng)田土壤生態(tài)恢復(fù)方法提供了數(shù)據(jù)支撐和科學(xué)依據(jù)，對(duì)于指導(dǎo)圍墾農(nóng)田土壤的生產(chǎn)布局和結(jié)構(gòu)調(diào)整具有重要意義。

（2）地累積指數(shù)法、內(nèi)梅羅指數(shù)法進(jìn)行重金屬污染評(píng)價(jià)，結(jié)果表明不同重金屬含量在不同圍墾年限農(nóng)田土壤中的變化相似，隨著圍墾年限的增加而呈現(xiàn)出上升趨勢(shì)，偶有出現(xiàn)輕污染的情況，其污染來(lái)源與工業(yè)發(fā)展息息相關(guān)，存在潛在的風(fēng)險(xiǎn)，須引起高度重視。就我國(guó)出臺(tái)的《土壤污染防治行動(dòng)計(jì)劃》（簡(jiǎn)稱《土十條》）展開(kāi)土壤防治工作，制定安全高效的修復(fù)方案并實(shí)現(xiàn)重金屬污染有效減排和土壤生態(tài)恢復(fù)，在今后的土地利用過(guò)程中也需要密切關(guān)注土壤的重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)，避免造成環(huán)境和人類健康的巨大風(fēng)險(xiǎn)。

（3）土壤重金屬含量與土壤pH、電導(dǎo)率及營(yíng)養(yǎng)元素含量等環(huán)境因子之間存在密切的相關(guān)關(guān)系，可以通過(guò)調(diào)控環(huán)境因子達(dá)到削減土壤重金屬含量的目的，采取相應(yīng)的監(jiān)測(cè)手段并且對(duì)受污染土壤進(jìn)行修復(fù)，減少重金屬元素被植物或其他生物吸收，從而進(jìn)入食物鏈影響人類生命健康。同時(shí)為濱海圍墾區(qū)域土壤重金屬污染研究提供更多的案例依據(jù)，為即將用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的濱海灘涂資源以及現(xiàn)有土地利用狀況的發(fā)展方向提供指導(dǎo)，為后期針對(duì)性地調(diào)控農(nóng)田土壤肥力、保育土壤質(zhì)量、維持濱海濕地生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)。

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