武漢市土壤重金屬空間分布研究

李健平 楊明正

（武漢大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院 湖北武漢 430079）

1 前言

土壤圈是覆蓋于地球陸地表面和淺水域底部的土壤所構(gòu)成的一種連續(xù)體或覆蓋層，是一個物理，化學(xué)，生物反應(yīng)聚集的地帶[1]。土壤中的重金屬污染通過在土壤圈中的物理化學(xué)過程，影響整個生態(tài)系統(tǒng)[2]。土壤中的重金屬主要有兩個來源：（1）土壤背景值，即原始巖石結(jié)構(gòu)中所聚集的重金屬。（2）人為的污染，即人類在生產(chǎn)生活過程中所產(chǎn)生的重金屬在土壤中的聚集。通過近幾十年的研究和調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在全球范圍內(nèi)，人為因素對土壤中的重金屬含量起了主導(dǎo)作用[3]，因此土壤重金屬污染倍受關(guān)注。

2 實驗與分析

2.1 研究區(qū)域

研究區(qū)域位于武漢江北地區(qū)，研究區(qū)域經(jīng)濟快速發(fā)展的同時也帶來了環(huán)境的污染，本文著眼于研究區(qū)土壤重金屬污染狀況進行研究。

2.2 描述性分析

統(tǒng)計結(jié)果顯示，As，Cr，Cu，Ni，Pb，Zn的平均含量均超過武漢市土壤重金屬背景值，Cu超過背景值的97%，Pb超過背景值的194%，Zn超過背景值的224%。結(jié)合峰度與偏度，可以看出Cu，Zn，Pb有聚集的趨勢。

2.3 空間分析

對于武漢市研究區(qū)重金屬的分布模型的擬合，先利用ARCGIS工具中的地統(tǒng)計分析模塊對研究區(qū)土壤中各重金屬進行模擬擬合。通過ARCGIS工具中的地統(tǒng)計分析模塊中交叉驗證的結(jié)果，即根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)平均值預(yù)測誤差越接近于0，標(biāo)準(zhǔn)均方根預(yù)測誤差越接近于1的判定標(biāo)準(zhǔn)選擇最優(yōu)空間分布模型，為之后進行分析提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。結(jié)果如下表1所示。

表1 研究區(qū)土壤重金屬半變異函數(shù)模型

以結(jié)構(gòu)性因素的角度來分析，由于塊金值與基臺值的比值大小可以反映系統(tǒng)變量的空間相關(guān)性程度，具體標(biāo)準(zhǔn)：塊金值/基臺值＜25%,該系統(tǒng)變量具有強烈的空間相關(guān)性；塊金值/基臺值在25%~75%之間，該系統(tǒng)變量具有中等空間相關(guān)性；塊金值/基臺值＞75%，該系統(tǒng)變量的空間相關(guān)性比較弱。從上表可以看出Cr、Cu和Pb的重金屬分布具有中等的空間相關(guān)性，說明這兩種重金屬的分布是由客觀因素與主觀因素共同作用所導(dǎo)致。As和Zn的塊金值/基臺值＞75%，說明這兩種重金屬的分布與空間相關(guān)性的聯(lián)系較弱，主要受人為干預(yù)影響，例如工業(yè)的廢渣、廢氣、廢水等。Ni元素的塊金值/基臺值＜25%，說明該重金屬的分布主要受自然因素的影響，例如土壤母質(zhì)，當(dāng)?shù)氐牡匦?，地下礦物等因素。插值結(jié)果如圖1。

圖1

3 結(jié)語

研究區(qū)域土壤重金屬元素，As，Cr，Cu，Ni，Pb，Zn均超過武漢市土壤重金屬背景值，Cu，Zn，Pb有明顯聚集的趨勢且超標(biāo)嚴(yán)重，As和Zn主要由人為因素污染造成。

[1]周生路，廖富強，吳紹華，等.宜興典型農(nóng)用地土壤剖面重金屬元素含量研究[J].科學(xué)通報，2008，53（增刊）：153-161.

[2]劉勇，岳玲玲，李晉昌.太原市土壤重金屬污染及其潛在生態(tài)風(fēng)險評價[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2011，31（6）：1285-1293.