農(nóng)村閑置宅基地復(fù)墾土壤重金屬溯源與利用分區(qū)

夏沙沙，夏 可，楊 帆，尹 炳，鄒宏光，張世文*

(1. 安徽理工大學(xué)地球與環(huán)境學(xué)院, 安徽 淮南 232000; 2. 河海大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院, 江蘇 南京 210000;3. 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部耕地質(zhì)量監(jiān)測(cè)保護(hù)中心, 北京 100125)

我國(guó)作為世界上第一人口大國(guó)，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人地矛盾日益加劇，建設(shè)用地的需求量逐年增加。如何協(xié)調(diào)耕地的利用與基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)用地的需求，是擺在當(dāng)前的一大難題，國(guó)土資發(fā)〔2014〕18號(hào)文件指出，要充分認(rèn)識(shí)耕地保護(hù)的重要性，毫不動(dòng)搖地堅(jiān)守18億畝耕地的保護(hù)紅線[1]。農(nóng)民異地或搬遷致使很多農(nóng)村宅基地被閑置，導(dǎo)致土地資源的浪費(fèi)。國(guó)土資源部出臺(tái)的“城鄉(xiāng)建設(shè)用地增減掛鉤”就明確指出農(nóng)村宅基地可作為解決建設(shè)用地緊張的重要途徑。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)目前宅基地共有2億畝，不同地區(qū)閑置的比例也有所差異[2]；文獻(xiàn)[3-4]通過全國(guó)多地實(shí)地調(diào)研與資料分析發(fā)現(xiàn)，全國(guó)閑置宅基地比率在10%～15%左右。我國(guó)農(nóng)村宅基地復(fù)墾始于20世紀(jì)50年代，眾多學(xué)者專家在此方面進(jìn)行了大量研究，文獻(xiàn)[5]探討了農(nóng)村閑置宅基地與農(nóng)房收儲(chǔ)的制度構(gòu)建，認(rèn)為其制度構(gòu)建應(yīng)解決好制度規(guī)定、收儲(chǔ)機(jī)構(gòu)、收儲(chǔ)資金、收儲(chǔ)補(bǔ)償、收儲(chǔ)程序、監(jiān)督檢查等環(huán)節(jié)，尤其是注重收儲(chǔ)后的再利用，才能推進(jìn)閑置宅基地與農(nóng)房收儲(chǔ)的順利進(jìn)行；文獻(xiàn)[6]利用文獻(xiàn)研究法，檢索了在中國(guó)學(xué)術(shù)期刊網(wǎng)絡(luò)出版總庫(kù)1990～2019a之間有關(guān)宅基地復(fù)墾發(fā)表的文獻(xiàn)，結(jié)果表明我國(guó)村莊復(fù)墾研究主要分為村莊復(fù)墾過程與技術(shù)、村莊復(fù)墾評(píng)價(jià)和村莊復(fù)墾公共社會(huì)問題，認(rèn)為未來農(nóng)村復(fù)墾不僅需要開展基礎(chǔ)理論和技術(shù)工藝研究，還要準(zhǔn)確認(rèn)識(shí)不同區(qū)域農(nóng)村復(fù)墾土地的生產(chǎn)力差異機(jī)制及培肥措施；文獻(xiàn)[7]以福建省晉江市為研究對(duì)象，探討了經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)宅基地有償退出的運(yùn)行機(jī)制、模式比較與路徑優(yōu)化，發(fā)現(xiàn)該處農(nóng)村宅基地有償退出模式主要包括資產(chǎn)置換、指標(biāo)置換和貨幣補(bǔ)償，并且針對(duì)當(dāng)前工作面臨的困境主要包括農(nóng)戶退出意愿低、基層治理體制效能較為不足、宅基地盤活利用難度大等，提出了以鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略目標(biāo)為導(dǎo)向，從功能拓展、鄉(xiāng)村規(guī)劃、分類推進(jìn)、文化彰顯、基層治理五個(gè)維度設(shè)計(jì)出宅基地退出的優(yōu)化路徑方法。

土壤耕性評(píng)價(jià)是土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)，近年來在土地整理、復(fù)墾方面的研究也頗多，文獻(xiàn)[8]以成都平原宅基地復(fù)墾土壤為研究對(duì)象，設(shè)置了8個(gè)處理對(duì)照組，選擇了10個(gè)指標(biāo)作為綜合評(píng)價(jià)，研究表明秸稈、菌渣、豬糞3種農(nóng)業(yè)廢棄物與化肥配施處理下宅基地復(fù)墾土壤的物理性狀得到改善，并且推薦高量菌渣還田為最優(yōu)培肥方案;文獻(xiàn)[9]探究了廢棄宅基地復(fù)墾為楊樹林地在不同管理措施下的土壤粒徑分布，認(rèn)為灌溉和施肥灌溉模式可使宅基地復(fù)墾為楊樹林地的土壤質(zhì)地得到較好的改善，并且土壤體積分形維數(shù)可作為土壤質(zhì)地量變化的衡量指標(biāo)。宅基地復(fù)墾雖說盤活了存量，增加了耕地面積，促進(jìn)了土地資源的利用率，但受人類生活影響及閑置宅基地復(fù)墾方式的影響，宅基地部分復(fù)墾土壤中重金屬存在超標(biāo)現(xiàn)象，無法作為高標(biāo)準(zhǔn)或者正常耕地來使用。

目前我國(guó)在宅基地復(fù)墾方面的研究處于起步階段，相關(guān)研究較少，且大多集中于復(fù)墾政策、管理模式和土地整治等方面，而在農(nóng)村閑置宅基地復(fù)墾土壤重金屬污染來源和安全利用分區(qū)考慮較少。對(duì)農(nóng)村閑置宅基地復(fù)墾土壤重金屬污染來源和安全利用分區(qū)進(jìn)行研究，能夠?qū)?fù)墾土壤重金屬污染問題有一個(gè)綜合的了解，對(duì)閑置宅基地復(fù)墾的合理利用、作物增產(chǎn)等研究有著重要的意義。綜上，為促進(jìn)我國(guó)農(nóng)村閑置宅基地復(fù)墾工作精準(zhǔn)實(shí)施，實(shí)現(xiàn)耕地占補(bǔ)平衡，拓展農(nóng)業(yè)發(fā)展空間，加快新農(nóng)村建設(shè)步伐，本試驗(yàn)以安徽省山區(qū)、山區(qū)-平原過渡帶和平原地區(qū)典型農(nóng)村閑置宅基地復(fù)墾土壤為研究對(duì)象，采用內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法、潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法以及多元統(tǒng)計(jì)分析法，分析不同地形地貌農(nóng)村閑置宅基地復(fù)墾土壤重金屬現(xiàn)狀、污染來源，并提出土壤安全利用分區(qū)與管控策略，以期為科學(xué)指導(dǎo)農(nóng)村閑置宅基地復(fù)墾工作提供技術(shù)支撐和實(shí)踐參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于安徽省境內(nèi)，屬暖溫帶與亞熱帶過渡地區(qū)，四季分明，區(qū)內(nèi)地形種類較多，涵蓋平原、臺(tái)地、丘陵和山地等?？紤]不同地形地貌的農(nóng)村閑置宅基地存在差異，為此本研究分別選取山區(qū)、山區(qū)-平原過渡帶和平原3類不同的農(nóng)村閑置宅基地復(fù)墾區(qū)域(見圖1)。其中山區(qū)截至2019a 4月，全縣自愿退出宅基地4萬余戶，騰退復(fù)墾宅基地4.7萬畝，新增耕地面積3.8萬畝。山區(qū)-平原過渡帶城鄉(xiāng)建設(shè)用地增減掛鉤項(xiàng)目實(shí)施規(guī)模1.23萬畝，其中已有24個(gè)批次驗(yàn)收，新增耕地0.86萬畝。平原研究區(qū)截至2019a 4月，共驗(yàn)收了28個(gè)項(xiàng)目批次，新增耕地面積1.05萬畝。

圖1 研究區(qū)概況圖

1.2 樣品采集及數(shù)據(jù)獲取

土壤樣品主要來源于野外采集，不同區(qū)域其土壤類型有所不同，山區(qū)以壤土為主，平原區(qū)以砂土為主，山區(qū)-平原過度帶以粘土為主。考慮到復(fù)墾閑置宅基地分布零散、單宗面積較小的特征，根據(jù)其地形地貌差異，及其復(fù)墾方向、工程措施不同，利用遙感，結(jié)合實(shí)地調(diào)研，遴選復(fù)墾技術(shù)較成熟，且復(fù)墾時(shí)長(zhǎng)不低于1a的復(fù)墾地塊，由南向北共布設(shè)10個(gè)點(diǎn)，其中山區(qū)3個(gè)、山區(qū)-平原4個(gè)、平原3個(gè)。土壤采集深度為0～20cm，為使所采集土壤樣本能夠充分代表所采鄰近區(qū)域，采用5點(diǎn)采樣法，以布設(shè)點(diǎn)為中心向周圍再輻射4個(gè)分樣點(diǎn)后進(jìn)行混合然后將其均勻劃分為4份，隨機(jī)選取其中1份為最終的樣本集。由于所采土壤樣本要進(jìn)行重金屬含量測(cè)試，故在采樣過程中均使用不銹鋼制品，并且挑除石塊、根莖等較大雜物。同時(shí)利用手持GPS設(shè)備精確獲取采樣點(diǎn)位置信息，并在標(biāo)簽上注明采樣編號(hào)、地點(diǎn)、采樣人員等詳細(xì)信息。野外樣本采集完成后將其帶回室內(nèi)，選擇通風(fēng)且無陽(yáng)光直射的實(shí)驗(yàn)室，將樣本均勻平鋪在牛皮紙上以進(jìn)行自然風(fēng)干。

待土壤樣品完全風(fēng)干后，將其研磨并過2mm孔徑尼龍網(wǎng)，按四分法隨機(jī)選取其中1份作為最終測(cè)試樣本。土壤pH值測(cè)定采用電位法，重金屬Cd、Pb、Cr含量測(cè)定采用電感耦合等離子質(zhì)譜法(XSeriesII、賽默飛世爾科技公司，德國(guó))，Hg、As采用原子熒光光譜法(AFS-8220、北京吉天儀器有限公司、中國(guó))，Ni、Zn采用火焰原子吸收分光光度法(PE900H、珀金埃爾默儀器有限公司、美國(guó))。樣本測(cè)試過程中嚴(yán)格按照國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和測(cè)試流程進(jìn)行，減少誤差，確保實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

1.3 研究方法

1)內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法 單因子污染指數(shù)法是通過評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)某一項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行單項(xiàng)評(píng)價(jià)的方法，其計(jì)算簡(jiǎn)便，可以清晰地判斷出被評(píng)價(jià)指標(biāo)與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)之間的比值關(guān)系，判斷出主要污染因子及污染現(xiàn)狀公式(1)。而公式(2)(內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù))集合了單因子污染指數(shù)法的優(yōu)點(diǎn)，能夠從整體角度評(píng)判研究區(qū)內(nèi)土壤重金屬的污染狀況，并能夠突出高含量污染元素對(duì)環(huán)境的影響[10]，其評(píng)價(jià)更加全面。

(1)

(2)

式中：Pi為復(fù)墾土壤中污染物i的環(huán)境質(zhì)量指數(shù)；Ci為污染物i的實(shí)測(cè)濃度，Si為污染物i的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，Piave和Pimax分別是平均單項(xiàng)污染指數(shù)和最大單項(xiàng)污染指數(shù)。

本文參照前人研究結(jié)果并結(jié)合研究區(qū)的實(shí)際情況[11]，將內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)劃分為5個(gè)等級(jí)，依次為清潔(Pn≤0.7)、尚清潔(0.73)。

(3)

(4)

2 重金屬污染評(píng)價(jià)與來源分析

2.1 閑置宅基地復(fù)墾土壤重金屬含量特征

為獲悉土壤樣本的描述性統(tǒng)計(jì)特征，利用SPSS軟件作如下分析(見表1)。

表1 土壤重金屬描述性統(tǒng)計(jì) mg·kg-1

從表1可以看出， 不同地形的農(nóng)村閑置宅基地復(fù)墾土壤的重金屬元素含量存在差異， 山區(qū)總體略高于山區(qū)-平原過渡帶和平原， 以Zn、 Cr和Pb最為明顯，其平均值分別為116、91.0和42.0mg/kg；山區(qū)-平原過渡帶和平原區(qū)除Hg外，其他重金屬元素平均值都較為接近，表明這兩種地形其重金屬分布具有一定相似性。不同地形復(fù)墾土壤中的大部分重金屬均超出安徽省背景值，尤其山區(qū)更為明顯，表明山區(qū)復(fù)墾土壤較其他兩種地形來說重金屬更易出現(xiàn)富集情況；此外Hg和As兩種重金屬，在3種地形中均超出當(dāng)?shù)乇尘爸禂?shù)倍，說明在宅基地復(fù)墾中以這兩種重金屬最為突出；以土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)作為參考值，除As外，不同地形復(fù)墾土壤中重金屬元素濃度均未超過其參考值，均處于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)。變異系數(shù)(Coefficient of Variation，CV)反映出了數(shù)據(jù)的離散程度，一般認(rèn)為CV在0%～15%內(nèi)屬于低變異，16%～35%內(nèi)屬于中變異，大于36%屬于高變異[17]；山區(qū)、山區(qū)-平原過渡帶和平原區(qū)其變異系數(shù)分別處于2.16%～52.4%，7.71%～31.9%和1.01%～21.7%，整體來說以低變異和中變異為主；其次山區(qū)變異系數(shù)要高于山區(qū)-平原過渡帶和平原區(qū)，且Hg、Cr和Cd在不同地形中較其他重金屬元素來說其變異系數(shù)程度高，表明在空間上分布不均，易受外界因素干擾。研究區(qū)復(fù)墾土壤為已種植農(nóng)作物區(qū)域，為保護(hù)人體健康，應(yīng)對(duì)Hg和As高富集情況進(jìn)一步探究。

2.2 閑置宅基地復(fù)墾土壤重金屬污染評(píng)價(jià)

為探究不同地形閑置宅基地復(fù)墾土壤中重金屬的污染情況，采用內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法和潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法對(duì)復(fù)墾區(qū)土壤重金屬進(jìn)行綜合評(píng)判，如圖2所示。

圖2 土壤重金屬污染評(píng)價(jià)

從內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法劃分結(jié)果來看(見圖2a)，除As元素外，其他重金屬元素Pn值均小于1，屬于清潔狀態(tài)。As在3種地形中的Pn值分別為1.1、1.39和1.59，越往平原地帶其Pn值越高，均屬于輕度污染。這應(yīng)當(dāng)引起相關(guān)部門的重視并及時(shí)追溯問題來源，采取管控措施，避免后期對(duì)人體健康產(chǎn)生影響。

圖2(b)為潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法的劃分結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)不同地形的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)分布存在相似性。山區(qū)復(fù)墾土壤重金屬元素的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)由高到低依次為Hg>Cd>As>Pb>Ni>Cr>Zn，Hg處于極強(qiáng)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)水平，其余重金屬元素均為輕微生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)水平。山區(qū)-平原過渡帶與平原區(qū)復(fù)墾土壤重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)分布趨勢(shì)相同，由高到低依次為Hg>As>Cd>Ni>Pb>Cr>Zn，Hg處于很強(qiáng)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)水平，As處于中等生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)水平外，其余重金屬元素均處于輕微生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)水平。 從RI分級(jí)來看， 不同地形的RI指數(shù)系數(shù)均大于260，且山區(qū)>山區(qū)-平原>平原，處于很強(qiáng)生態(tài)危害水平，這是由于Hg的單項(xiàng)潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)較高所導(dǎo)致。若不考慮Hg元素，3種地形的RI值分別為18.96、15.74和14.99，數(shù)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于輕微生態(tài)危害級(jí)別的最大極限。此外不同地形Hg元素的平均濃度與當(dāng)?shù)乇尘爸档谋壤骄导s為6.42，表明Hg元素是研究區(qū)潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)因素的主要因子，是綜合潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)的主導(dǎo)者。

2.3 閑置宅基地復(fù)墾土壤重金屬溯源分析

土壤重金屬來源的有效解析是重金屬污染控制的基礎(chǔ)，由于重金屬在土壤系統(tǒng)中遷移轉(zhuǎn)化過程復(fù)雜多樣，且不同重金屬傳輸路徑不一，導(dǎo)致定量分析土壤中重金屬來源存在較大困難。目前相關(guān)分析和主成分分析等方法能有效辨識(shí)土壤重金屬自然和人為來源[18-19]，也可反映數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)，其帶有的相互驗(yàn)證能提高源解析的客觀性[20]。

1)復(fù)墾土壤重金屬相關(guān)性分析 相關(guān)性分析指對(duì)多個(gè)變量元素進(jìn)行分析，用來衡量變量因素之間的相關(guān)程度[21]。不同種類土壤重金屬之間的相關(guān)性可以作為判別重金屬是否具有共同來源的依據(jù)，通常認(rèn)為有顯著正相關(guān)關(guān)系的重金屬具有相似的來源。為了解宅基地復(fù)墾土壤重金屬源特征，利用R語(yǔ)言編程平臺(tái)進(jìn)行土壤重金屬含量間的相關(guān)性分析并繪制相關(guān)系數(shù)圖(見圖3)。

圖3顯示研究區(qū)土壤重金屬Pb-Zn、 Cr-Zn和Cr-Cd呈極顯著正相關(guān)， 且相關(guān)系數(shù)分別達(dá)到0.92、 0.97和0.98；Cd-Zn和Cr-Pb為顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.91和0.83，表明Pb、Zn、Cr與Cd之間可能有相似的來源。As與其他幾種金屬元素之間相關(guān)性均不明顯，推測(cè)As相比于其他元素來源或有不同。研究區(qū)為人類活動(dòng)頻繁的農(nóng)村居民區(qū)，人類各項(xiàng)活動(dòng)均會(huì)影響表層土壤重金屬含量，各成分之間的關(guān)聯(lián)及來源需進(jìn)一步驗(yàn)證。

注：*表示0.05水平上顯著相關(guān)；**表示0.01水平上極顯著相關(guān)

2)復(fù)墾土壤重金屬主成分分析 土壤重金屬主要來源于成土母質(zhì)和人為污染等因素[22]，其中人為污染輸入主要通過大氣沉降、污水灌溉等路徑進(jìn)入土壤，進(jìn)而對(duì)土壤環(huán)境產(chǎn)生較大影響。主成分分析可有效判別土壤中重金屬元素的來源[23]，為進(jìn)一步探究農(nóng)村閑置宅基地復(fù)墾土壤重金屬來源，故對(duì)其開展主成分分析，結(jié)果如表2所示。

表2 土壤重金屬元素主成分載荷

從表2中可知，當(dāng)提取到2個(gè)主成分后，其累積貢獻(xiàn)率為92.3%，表明這兩個(gè)成分就可以有效解釋7種重金屬的信息。PC1主要反映了Zn、Cr、Pb和Cd的成分信息，載荷系數(shù)分別為0.99、0.97、0.88和0.94。相關(guān)研究表明汽車尾氣排放、橡膠輪胎磨損、瀝青或水泥路面磨損等是產(chǎn)生Cd的主要原因[24]，山區(qū)臨近高鐵連接線、新江路快速通道和東環(huán)路改造項(xiàng)目，受交通運(yùn)輸影響較大，因此認(rèn)為Cd主要來源于交通運(yùn)輸排放；相關(guān)性分析結(jié)果顯示Pb-Zn、Cr-Zn和Cr-Cd呈極顯著正相關(guān)，表明Pb、Zn、Cr與Cd之間可能有相似的來源，因此認(rèn)為Pb、Zn、Cr與交通運(yùn)輸排放有極大關(guān)系。PC2中Hg的載荷系數(shù)為0.96，表明PC2主要解釋Hg的成分信息；上述潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)指出Hg處于極強(qiáng)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)水平，并且處于中等變異程度；山區(qū)-平原過渡帶采集樣點(diǎn)原先為農(nóng)場(chǎng)，有研究表明Hg是飼料中的常用添加劑，家禽和牲畜的糞便以及人類生活產(chǎn)生的垃圾、污水、污泥中可能含有較高的重金屬淋溶下滲至土壤中造成土壤Hg含量值較高[25]，研究區(qū)為農(nóng)村宅基地復(fù)墾地塊，長(zhǎng)期受到人為活動(dòng)影響，因此認(rèn)為這是導(dǎo)致Hg含量較高的主要原因，同時(shí)也給Cr、Pb、Zn帶來了一定的影響。As在PC1中的荷載系數(shù)為-0.83，這與上述重金屬相關(guān)性分析結(jié)果類似，判斷As與它們的來源可能不同。砷及其化合物具有毒性，常用于制作殺蟲劑、消毒液、殺菌劑[26]，隨著這些物品的使用，砷可以通過溶質(zhì)運(yùn)移及排水等途徑流入到土壤中，另外有些砷化合物被用來制造油漆、墻紙和陶瓷等，尤其在這種宅基地特殊背景下，這些都是造成砷含量較高的主要原因。

3 復(fù)墾土壤安全利用分區(qū)

對(duì)復(fù)墾土壤進(jìn)行安全利用分區(qū)能夠有效示例預(yù)警程度，促進(jìn)土壤改良和整治的步伐，對(duì)保護(hù)土地資源和確定土地利用方向有著重要意義。綜合上述分析，結(jié)合內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法和潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，并參考前人研究[27-28]，制定本研究區(qū)閑置宅基地復(fù)墾土壤安全利用分區(qū)，如表3所示。

表3 安全利用分區(qū)劃分標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)表3的劃分方案，結(jié)合內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)和潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果，將研究區(qū)進(jìn)行安全利用分區(qū)，如表4所示。從劃分結(jié)果來看，研究區(qū)復(fù)墾土壤主要為低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)(III級(jí))和中風(fēng)險(xiǎn)區(qū)(IV級(jí))；低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要分布在山區(qū)以及臨近山區(qū)的山區(qū)-平原過渡帶，中風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要分布在平原以及臨近平原的山區(qū)-平原過渡帶。研究區(qū)安全利用分區(qū)的污染程度和風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)呈現(xiàn)“兩極分化”的狀態(tài)。經(jīng)分區(qū)統(tǒng)計(jì)分析和實(shí)地走訪調(diào)研，對(duì)低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)和中風(fēng)險(xiǎn)區(qū)進(jìn)行了重點(diǎn)分析，發(fā)現(xiàn)研究區(qū)主要富集元素為重金屬As、Hg和Cd，有研究顯示As和Hg除了與上述分析的原因相關(guān)外，還與研究區(qū)域地形地貌、水文環(huán)境等自然背景有關(guān)[29]。

表4 閑置宅基地復(fù)墾安全利用分區(qū)與管控對(duì)策

研究區(qū)不同地形復(fù)墾土壤安全分區(qū)等級(jí)均較低，根據(jù)研究區(qū)安全利用分區(qū)等級(jí)的特征，結(jié)合不同分區(qū)內(nèi)主要土壤重金屬富集元素，因地制宜提出土地分區(qū)利用及合理化管控策略。對(duì)于山區(qū)中風(fēng)險(xiǎn)區(qū)應(yīng)首先調(diào)節(jié)土壤pH值，及時(shí)進(jìn)行土壤有效修復(fù)，關(guān)注交通干線運(yùn)輸產(chǎn)生的重金屬污染， 加強(qiáng)管理與執(zhí)法力度，防止汽車尾氣亂排濫放造成污染加劇。平原低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)復(fù)墾區(qū)域面積較廣，且集中連片，應(yīng)進(jìn)行長(zhǎng)期綜合監(jiān)控，包括監(jiān)測(cè)農(nóng)田灌溉用水質(zhì)量、大氣環(huán)境等； 推廣先進(jìn)的種植工藝、并嚴(yán)格把控化肥農(nóng)藥的投入使用，適度優(yōu)化使該區(qū)域土地狀態(tài)緩慢過渡至安全狀態(tài)[30]。 山區(qū)-平原地形條件復(fù)雜不一， 對(duì)于靠近山區(qū)的中風(fēng)險(xiǎn)區(qū)應(yīng)加強(qiáng)預(yù)警提示，及時(shí)采取措施， 進(jìn)行土壤修復(fù)，靠近平原的低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)應(yīng)長(zhǎng)期進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測(cè)；復(fù)墾方向?yàn)樗锏膽?yīng)盡量減少污水灌溉， 控制As集聚，并且關(guān)注農(nóng)場(chǎng)禽畜糞便堆積產(chǎn)生的重金屬Hg集聚情況， 防止風(fēng)險(xiǎn)升級(jí)。

4 結(jié)論

分析典型農(nóng)村閑置宅基地不同地形復(fù)墾土壤重金屬(Hg、Zn、As、Cr、Pb、Cd、Ni)的含量特征，采用內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法、潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法以及多元統(tǒng)計(jì)分析方法對(duì)土壤重金屬元素進(jìn)行了污染評(píng)價(jià)和溯源解析，并提出了安全利用分區(qū)和管控策略，得出如下主要結(jié)論：

(1)不同地形閑置宅基地復(fù)墾土壤重金屬含量存在差異，其重金屬含量與地勢(shì)成正比，地勢(shì)越高其重金屬含量也相應(yīng)較高。以研究區(qū)所在省份重金屬背景值為標(biāo)準(zhǔn)值，大部分重金屬均超過背景值，尤其是Hg和As兩種重金屬，在不同地形中均超過背景值數(shù)倍；以土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)篩選值為標(biāo)準(zhǔn)，不同地形復(fù)墾土壤中除As外，其他重金屬元素均在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)；

(2)內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)結(jié)果顯示，不同地形復(fù)墾土壤中As元素的Pn值均>1，存在輕微污染， 其污染指數(shù)從高到低依次為平原(Pn=1.59)>山區(qū)-平原(Pn=1.39)>山區(qū)(Pn=1.1)。潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)結(jié)果顯示：首先，不同地形的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)分布存在相似性，Hg均處于很強(qiáng)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)水平以上，山區(qū)-平原過渡帶中As處于中等生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)水平，其余重金屬均處于輕微生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)水平；其次，不同地形中RI值均在260以上，若不考慮Hg元素，3種地形RI值遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于輕微生態(tài)危害級(jí)別的最大極限，表明Hg元素是綜合潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)的主導(dǎo)因子；

(3)在研究區(qū)調(diào)研資料基礎(chǔ)上，綜合多元統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果，研究區(qū)Zn、Cr、Pb和Cd含量受交通運(yùn)輸影響較大；Hg和As受人為活動(dòng)影響較大，可能來源于人類活動(dòng)產(chǎn)生的廢水、廢渣，以及禽畜產(chǎn)生的糞便堆積，滲至土壤中造成土壤污染；

(4)安全利用分析結(jié)果顯示，研究區(qū)整體處于III級(jí)低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)和IV級(jí)中風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，應(yīng)分別采取綜合監(jiān)控和預(yù)警防控措施，進(jìn)行明晰污染主體、減少源頭污染影響、優(yōu)化農(nóng)藝措施、進(jìn)行土壤修復(fù)等不同層級(jí)的安全利用管控策略。

綜上所述，本文所開展的研究可為農(nóng)村閑置宅基地復(fù)墾技術(shù)提供理論依據(jù)和實(shí)踐參考。但要指出的是，本文采用了多元統(tǒng)計(jì)方法并結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)對(duì)重金屬溯源進(jìn)行了分析，由于受到相關(guān)條件限制還存在著一些不足之處，在下一步工作和未來的研究中將針對(duì)此問題進(jìn)行更詳細(xì)的剖析。