基于ARCGIS技术下的农田土壤重金属分布特征研究——以华县为例 胡明
【摘 要】以华县农田土壤为研究对象,按照地理信息要求,布点采样,分析了表层土壤中5种重金属的含量.通过ARCGIS9.3软件,利用空间插值的方法对当地土壤重金属分布情况进行研究.研究结果表明,华县的华州镇与柳州镇都受到不同程度的重金属污染,其中莲花寺受到的污染最为严重.必须采取修复措施,加强对该地区污染的防治工作,避免对人体健康造成危害.%In order to study the soil distribution characteristics of heavy mental in Huaxian, sampling and analysis the content of the 5 kinds of heavy mental in surface sediments.Through the ARCGIS9.3 software, using the Spatial interpolation for local soil heavy metals distribution case studies.The results show, in the totally study process, that Huazhou region and Iiuzhou town area has been suffered pollution in different degree, while the Lian-hua Temple area is worst.Thus, appropriate measures should be adopted to strengthen the prevention and control of pollution in the region and avoid the harm to human health. 【期刊名称】《科学技术与工程》
【年(卷),期】2013(013)003
【总页数】4页(P826-829)
【关键词】华县;土壤重金属;空间分布特征
【作 者】胡明
【作者单位】渭南师范学院化学与生命科学学院,渭南714000
【正文语种】中 文
【中图分类】X53
农田土壤重金属污染状况、污染机理及其修复是当今土壤科学和环境科学所面临的主要研究课题，直接关系到人们的身体健康与社会稳定发展，倍受各级政府的关注。农田土壤污染因素很多，在自然条件下土壤中重金属含量高低受到成土母质以及生物残落物的影响。除此以外。在现代社会背景下，土壤处在自然环境的中心位置，承纳着来自工业、农业以及与生活污水、固体废弃物、农药化肥、大气降尘及其酸雨等多方面的约90%的污染物［1
ttl］。农田土壤中重金属含量的高低直接会影响到农产品质量安全。有专家估计，全国大约有20%的粮食、34%的农畜产品和56%的蔬菜存在质量安全问题，危及着人们的身体健康［2］。关中灌区由于受到工业的发展，河流的重金属污染也相对比较严重。根据汪新生，等［3］等的研究结果，陕西省工业重金属排放中2007年六价铬、铅、镉主要排放到渭河流域。而所研究区的农业灌溉方式主要是以河流的大水漫灌方式进行。对关中灌区土壤污染状况已有学者们进行过卓有成效地研究，郑国璋［4］以背景值为指标，对于关中地区宝鸡峡灌区、交口灌区、洛惠东灌区农业土壤中Cd、As、Cr、Pb等重金属元素的污染程度进行过研究，得出关中灌区土重金属综合累积程度依次为交口灌区、宝鸡峡灌区、洛惠东灌区，灌区农田土壤重金属Pb的累积程度普遍较高，分析主要是由于长期污水灌溉所致。易秀等人［5］对泾惠灌区土壤中 Hg、Cd、Cr、Pb、As、Cu、Zn等7种重金属含量做了研究，发现部分点属于轻度污染、部分点位属于中度污染。现以关中华县北部沿公路且以渭河水为水源进行长期灌溉的农田土壤为研究对象，其土壤承受着汽车尾气的污染和渭河水质的影响，因为渭河水在陕西境内流经宝鸡、咸阳、西安和渭南等城市，污染较为严重。探明在灌溉水质与汽车尾气复合污染情况下，农田土壤中重金属的累积与空间分布状况，企图为农产品的质量安全及其土壤管理提供科学依据。大家投
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1 研究区概况
华县位于秦岭北麓的东部、渭河南岸，受秦岭洪积物的影响，地势南高北低，属暖温带半湿润气候区，年平均气温13.3℃ ，降水量583.4 mm，无霜期283 d［6］。主要粮食作物为小麦、玉米，一年两料，灌溉水源地为渭河水。
实验研究区选取了华县北部的华州镇、莲花寺镇和柳州镇3个乡镇为研究区域，西距渭南市20 km，东距华县县城约5 km，郑西高铁、老310国道从研究区通过，总面积约63 km2。
图1 研究区区位
2 研究方法
scaler2.1 样品采集
在研究区域内供选取了23个采样地块，采样点布局详见图1，每个地块设置15个重复，采集耕层0～20 cm的土壤样并充分混合，用四分法取500 g样品放入聚乙烯塑料袋，将样品带回室内风干。
2.2 样品处理
将采集的土壤样品在室内风干，当土样处于潮湿状态时，尽可能将其捏碎，剔除枯枝落叶、根茎、石子、动物残体等杂质，待完全风干后，用木棒碾碎通过2 mm筛孔，测定土样的pH值;再将每个样品取出100 g左右，用玛瑙研钵研磨至全部过100目尼龙筛，供测定土样的有机质和重金属的含量用。
2.3 样品分析与评价
Pb、Cu的测定:称取(1—2)g样品于光滑瓷坩埚中灼烧(1—2)h后，用、高氯酸分解，制备成5%的盐酸溶液，再利用原子吸收分光光度计测定。Pb、Cu用原子吸收背景校正测定。
Rb、Sr和 Zr的测定:称取(4—5)g样品，直接用固体粉样进行测定。Rb、Zr采用仪器中子活化分析法;Sr采用等离子发射光谱法［7］。
利用ARCGIS9.3地统计分析模块，通过克里克差值获取研究区域土壤重金属的空间分布图。
3 结果与分析
刘晓洪3.2 土壤重金属分布情况
对 Pb、Cu、Rb、Sr和 Zr等元素进行单因子污染指数的空间分析，可以很清楚地获知每个重金属元素在研究区域内的空间分布情况，可以全面地获得研究区表层土壤重金属的污染情况，将对当地的农田土壤重金属污染物的控制和修复提供准确的信息。
从图2，Pb的污染空间分析图可以看出，Pb的含量在研究区的中部与西部华州和莲花寺地区比东部柳枝地区的含量要高。从表2知，陕西地区的Pb的背景值是21.40 mg/kg，而从图2中可以看出研究区各个区愈Pb的值均大于背景值，说明研究区土壤已经受到了Pb重金属的污染，特别是华州和莲花寺地区污染比较严重。
图2 Pb的污染空间分析图
图3 Cu的污染空间分析图
从图3，Cu的含量空间分析图可以清楚的看出，在研究区内Cu的含量都比背景值19.8 mg/k
g要大，且研究区的各个点的含量值相差不大，即Cu元素在研究区的分布比较均匀。因此，研究区同样受到了Cu重金属的污染，且每个地区的污染程度大致相当。
从图4Zr的空间分析图可以看出，在整个研究区的范围内，Zr元素在西部和东部地区的含量值比较高，均超过了背景值174 mg/kg，其他大部分地区都低于这个值。因此，该元素中部及偏西部地区的约15km2受到Zr污染严重。
图4 Zr污染空间分析图
图5 Rb污染空间分析图
图5是Rb元素的空间分析图，该元素的背景值是104 mg/kg，从整个研究区范围来看，只有中部少数地区的Rb含量值稍微高出了背景值，其余的地区都低于背景值。因此，在研究区内并没有受到Rb重金属的污染。
图6 Sr污染空间分析图
波纹钢管从图6可以看出，Sr元素的空间分析图跟Rb元素的情况较为相似，Sr元素的背景值是557
mg/kg，整个研究区的含量值都低于背景值，即也就是在研究区内未受到Sr重金属的污染，但在中部的莲花寺镇及东南部的柳枝镇地区Sr含量相对较高。
综上，对 Pb、Cu、Rb、Sr和Zr元素的污染空间分析后可以看出:在研究区各个地区受到了不同程度的重金属污染，西部的华州镇地区和中部的莲花寺镇地区都受到了一定程度的Pb和Cu重金属的污染，东部的柳枝镇地区只是受到了轻微的Zr重金属的污染。因此，中部地区的莲花寺镇地区的污染最严重，华州镇和柳州镇次之，这应该受到当地有关部门的重视，尽快采取一些必要的措施来防止重金属的进一步污染，避免对人体健康造成危害。
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