湖南省某铅锌冶炼区土壤重金属空间分布特征与剖面分析

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在土壤环境污染问题日益严重的大环境下,研究工业企业用地土壤重金属的空间分布规律、分析污染程度,进而有针对性地采取风险管控措施和治理措施,对于土壤资源的持续利用,区域社会经济持续发展具有积极影响。本文以湖南省典型冶炼区为研究对象,对土壤重金属Cd、Pb、As、Zn、Hg、Cu、Ni进行分析,利用Arc GIS和反距离加权插值法(IDW)对重金属空间分布趋势和空间分布特征进行分析,结合单因子指数法、内梅罗综合污染指数法、地累积污染指数法进行污染评价,利用改进的潜在生态评价法对土壤重金属的潜在生态风险进行评价,并对重污染元素着重进行剖面分析和污染评价,得到如下主要研究结论:(1)研究区7种元素均属于强变异,表明受人为影响较大。Ni元素无超筛选值点位,其余6种重金属元素超筛选值率依次为As(63.03%)>Pb(42.99%)>Cd(41.04%)>Zn(22.05%)>Hg(7.69%)>Cu(0.97%),其中As的超筛选值率最高为63.03%,Cd、As、Pb三种元素超筛选值和超管制值点位较多。(2)研究区7种重金属出现不同程度的污染。单因子指数评价结果显示As、Pb、Cd处于重度污染;Zn、Hg、Cu、Ni处于安全水平。内梅罗综合污染指数表明本研究区域64.02%土壤点位处于污染状态,35.98%点位处于安全状态,污染程度以重度为主。地累积指数评价表明Cd、Pb、As、Zn、Hg、Cu、Ni累积污染严重,污染比例均在85%以上,Ni元素富集程度较轻。潜在生态风险评价结果显示整体点位仍以轻微风险为主,Cd、As是风险的主要来源。(3)研究区表层土壤重金属空间特征表明:Pb、Cu、Zn、Hg四种元素空间分布格局基本一致,整体呈现东北和西南高,东南和西北低;Cd元素含量整体呈现西高东低;As元素含量高值区主要集中在东北和西南区域,东南和西北区域含量相对较低;Ni元素整体含量较低且低于筛选值,大部分区域高于湖南省背景值。研究区内企业污染存在区域差异,A、B、F企业主要受Cd、Pb、As污染;C企业存在Cd、Pb、As和Hg污染;D企业存在Pb、As和Cu污染,E企业存在Pb、As污染;G企业存在As污染。重金属含量较高的区域主要是生产车间、固废储存区或处置区、废水治理区,在长期的生产过程中,可能由于固废处置不当、粉尘沉降、雨水冲刷、废水池防渗工作不到位等综合因素导致。(4)研究区土壤重金属元素剖面分布规律:Cd元素在剖面上随着深度的增加而含量降低,第一层出现高值的区域在第二层含量有所降低,高值区范围逐步缩小,到第三层土壤整体含量较低。Pb元素主要富集在第二层,该层B企业和F企业Pb元素出现超管制值集中区。As元素主要富集在第三层,该层G企业As元素出现较大面积超管制值集中区,因此,该区域应加强风险管控措施,防止污染进一步向下扩散从而污染地下水。(5)垂直方向污染评价结果显示:该区域Cd、Pb两种元素整体随着深度的增加含量降低,污染点位也减少,且到第三层(3-6m)基本上无污染。As污染较为严重,第一层(0-1m)污染点位占总样本的比例为58.24%、第二层(1-3m)59.26%、第三层(3-6m)41.33%,呈现从地表核心高值区向四周与深层迁移扩散趋势。
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