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图 4 插值结果分省平均值与各省份背景值的差值分布,除土壤 Cr 外其他 4 种重金属的插值结果均明显高于背景值,说明中国农田土壤均遭受到不同程度不同重金属的富集. 其中 Pb 和 Cd 在全国范围内均高于各省土壤重金属含量背景值,说明 Pb 和Cr 在全国范围普遍存在人为引入的重金属富集. 图5 表示各省份重金属平均含量超过背景值部分与背景值的比率. 其中广西、四川、辽宁和云南 Pb 超过背景值比较高,其超出背景值部分分别达到了背景值的 1. 33,1. 42,1. 59 和 1. 91 倍; 而 Cd 含量则超过背景值更高,除上海、江苏、贵州和山西,其他省份 Cd 含量超出背景值部分均达到了背景值的 1 倍以上,其中西藏、广西达到 10 倍以上,辽宁达到23. 02 倍. 土壤 Cu 含量除山西、山东,Zn 除西藏外,全国其他区域均高于背景值. 吉林、辽宁和广东 Cu 超出背景值部分均达到背景值的1 倍以上,广东达到2. 92 倍,Zn 在四川、云南和广东超出背景值部分均达到背景值 1 倍以上,广东超出 2. 22 倍. Cr在全国区域基本不超标,只有福建省土壤 Cr 平均值超出背景值 2. 80 倍.
我国西南部地区 Pb 的富集更为严重,而 Cd 在全国均有一定的富集,但南部地区较为明显,其中Pb 最高超出背景值 77. 69 mg˙kg-1 ,超出云南省背景值 1. 91 倍,Cd 最高超出背景值 2. 49 mg˙kg-1,超出辽宁省背景值 23. 02 倍. 农田土壤 Zn 在中国南部污染严重,最高超出背景值139. 12 mg˙kg-1 ,超出云南省背 景 值 1. 55 倍,Cu 最 高 超 出 49. 70mg˙kg-1 ,超出广东省背景值 2. 92 倍.
讨 论
以上全国土壤重金属的分布现状,我国农田土壤重金属含量空间分异特征明显,Pb、Cd、Cu 和 Zn的含量均明显高于背景值,表明不同程度地受到人为活动干扰.
各地区成土母质的差异,背景值的不同是造成我国土壤重金属含量在空间上分布差异的初始原因. 同时由于经济的区域发展差异以及不同地区发展模式及产业类型造成土壤重金属含量在空间上后期累计程度不同,从而导致土壤重金属含量在空间上分布差异.
土壤重金属含量的增加主要是由于人为活动的影响造成的,如重工业或者矿区的开发等都会使大量的重金属流入表层土壤,导致该区域土壤中重金属含量剧增. 另外有研究表明,据估计在农用土壤每年的 Cu、Zn 和 Cd 总含量中农业活动造成的比重分别为79. 6%、56%和63%; 而对于 Pb 和 Cr 则来自于与工业过程有关的大气沉降,比重分别为 85%和 43% . 例如,Cd 的分布在几个地区出现高值点,说明人类活动的影响严重,四川、湖南、湖北、江苏和广东等地均出现 Cd 分布高值点,致使这几个省的 Cd 的平均含量增高. 辽宁地区自改革以来一直是我国的重工业基地和钢铁产量大省,所受重工业的影响是其土壤重金属污染的主要原因. 在我国西南地区出现土壤重金属的高值分布,不仅由于其原始较高背景值分布,同时西南地区,如四川盆地、云贵地区和两广地区,更是由于重工业发展和人类活动等造成土壤重金属的富集.
土壤所含的重金属可以通过多种途径进入水体,还可以以扬尘为载体在全球范围内传播. 所以针对我国土壤的重金属污染状况,人们应该采取多种措施,综合防止和治理土壤的重金属污染. 首先,防止重金属富集的加剧,在重金属富集严重的区域,应向多产业方向发展,取缔具有重金属严重污染能力的工厂,发展服务业等其他无或较低重金属污染的产业. 同时应用高新科技技术减少重金属流入土壤等环境,将废液废渣中的重金属进行收集再利用.其次,提高人们对重金属污染的认识,完善我国土壤环境质量标准体系,健全法律法规,从各个方面将重金属污染的防治工作做到位.
本研究主要采用查阅文献数据,采集到有限的农田土壤样本重金属数据,通过分析插值得到中国地区农田土壤重金属的空间分布. 其中在中国东部地区由于研究比较多,所以样本点较多且集中,而在中国西部地区由于相关的研究较少,样本点数据也较少. 这在某种程度上给结果造成一定的影响,如西藏地区,样本点稀少,在插值分析时受到西南云贵和四川的重金属高值分布的影响,使其土壤重金属含量整体偏高. 在查阅的文献研究中,多是将农田土壤受到重金属污染明显的地区作为研究区,所以在本研究中所得到的结果不可避免地会偏高.
结 论
通过对 5 种重金属的插值空间分布分析,我国土壤重金属含量较高,且各区域重金属含量分布存在较大差异. 重金属背景值在区域上的差异是造成地区重金属含量差异的初始原因,人类活动引入的土壤重金属是重金属富集的主要原因. 中国区域农田土壤 Pb、Cd、Cu 和 Zn 的含量均有不同程度的富集. 通过与背景值的比较,Cd 的富集最为严重,其次是 Pb,超标现象在全国普遍存在. Pb 和 Zn 的富集在云南省达到最高,均是超出其背景值最高的省份,但是 Zn 超出背景值倍数最高的是广东省. Cd超出背景值最高的是辽宁省,同时是 Cd 超出背景值倍数最高的省份. 广东省 Cu 的富集最严重,是Cu 含量超其背景值最高的省份. 总体上看,中国西南部地区土壤重金属富集值较高,其次是两广和辽宁地区. 各区域土壤重金属的富集程度与类型受到当地农业活动和工业发展等的影响,如重金属含量高的省份地区,东北的辽宁,西南的四川、云贵地区等重金属的污染受到重工业的影响严重.
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