日照市土壤重金属来源解析及环境风险评价_吕建树.pdf

第67 卷第7 期 地 理 学 报 Vol.67, No.7 2012 年7 月 ACTA GEOGRAPHICA SINICA July, 2012 日照市土壤重金属来源解析及环境风险评价 1, 2 2 3 4 2 2 吕建树 , 张祖陆 , 刘 洋 , 代杰瑞 , 王 学 , 王茂香 (1. 南京大学海岸与海岛开发教育部重点实验室，南京 210093 ； 2. 山东师范大学人口·资源与环境学院，济南250014 ； 3. 南京大学环境学院污染控制与资源化研究国家重点实验室，南京 2100464; 4. 山东省地质调查院，济南250013 ) 摘要：选择日照市的东港区和岚山区为研究区，采集了445 个0~20 cm 表层土壤样品，并测定 了10种重金属元素的含量；采用多元统计和地统计分析，揭示了研究区土壤重金属污染的主 要来源以及与土地利用、成土母质之间的关系，绘制了重金属的环境风险概率的空间分布 图。结果表明：①As 、Co、Cr 和Cu 的平均值低于山东省东部地区土壤背景值，Cd、Hg 、 Mn 、Ni 、Pb 和Zn 的平均值高于背景值，尤其是Cd、Hg 的含量分别为背景值的1.85 和1.38 倍，土壤中重金属累积较为明显。② 10种元素可被辩识出4 个主成分(PCs) ，PC 1 (Co、Cr、 Mn 、Ni 和Zn) 和PC3 (As、Cu) 为自然源因子，PC2 (Cd、Pb) 为工农业及交通源因子，PC4 (Hg) 为工业源因子；其中Pb 、Zn 在PC 1和PC3 上均有较大载荷，受地质背景和人类活动的共 同控制。③ Cd、Hg 含量在不同的覆被类型有显著差异，在城镇建设用地的含量最高；Co、 Cr、Cu、Mn 和Ni 在花岗岩和变质岩母质的含量高，与冲积与海积物母质有较大差异。④ 来 自于同一主成分的元素及元素组合的环境风险空间格局与相应主成分插值结果基本一致，所 有重金属综合环境风险的高值区在西部和东部呈点状分布，主要是由西部的高地质背景和东 部的强烈人为干扰的综合作用造成的。 关键词：重金属风险；多元统计；指示克里格；重金属来源解析；日照市 1 引言 随着工农业的快速发展，土壤重金属污染已经成为威胁区域生态系统健康的重要因 [1] 素 。目前，土壤重金属研究已经成为地理科学、土壤科学和环境科学的研究热点之一， 是评价区域环境质量的重要指标。土壤性质的主要影响因素是自然地质背景和人类活动， [2] 而其中重金属污染的主要驱动因素则是人类活动 ，如汽车尾气排放、工业污染、化肥和 农药的施用，以及来源于灰尘和气溶胶等大气颗粒物的沉降。重金属直接影响土壤的物理 和化学性质，抑制土壤微生物活动，阻碍营养盐的有效供给；同时，也可以通过人类吸入 灰尘和摄取食物，进而威胁人类健康。另外，土壤中的重金属不会因自然退化过程发生迁 移和降解，而是有可能在土壤中产生长时间的积累。因此，有必要进行土壤重金属污染的 来源识别和环境风险研究，为土壤修复和制定有效的管理措施提供参考。 多元统计和地统计方法已经广泛应用于土壤和沉积物元素的来源辨识、空间变异模 型、空间分布及危害风险图的制作。相关分析、主成分分析和聚类分析是确定重金属自然 和人为来源的经典方法，可以简化数据，用综合指标代替一类相关性较高的数据，从而反 收稿日期：2012-03-05; 修订日期：2012-04-15 基金项目：国家自然科学基金项目; 山东省自然科学基金项目(Y2008E 13) [Foundation: National Natural Science Foundation of China, No Natural Science Foundation of Shandong Provin