武漢市土壤重金屬空間分布研究

李健平 楊明正

（武漢大學資源與環境科學學院 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成的一種連續體或覆蓋層，是一個物理，化學，生物反應聚集的地帶[1]。土壤中的重金屬污染通過在土壤圈中的物理化學過程，影響整個生態系統[2]。土壤中的重金屬主要有兩個來源：（1）土壤背景值，即原始巖石結構中所聚集的重金屬。（2）人為的污染，即人類在生產生活過程中所產生的重金屬在土壤中的聚集。通過近幾十年的研究和調查發現，在全球范圍內，人為因素對土壤中的重金屬含量起了主導作用[3]，因此土壤重金屬污染倍受關注。

2 實驗與分析

2.1 研究區域

研究區域位于武漢江北地區，研究區域經濟快速發展的同時也帶來了環境的污染，本文著眼于研究區土壤重金屬污染狀況進行研究。

2.2 描述性分析

統計結果顯示，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

對于武漢市研究區重金屬的分布模型的擬合，先利用ARCGIS工具中的地統計分析模塊對研究區土壤中各重金屬進行模擬擬合。通過ARCGIS工具中的地統計分析模塊中交叉驗證的結果，即根據標準平均值預測誤差越接近于0，標準均方根預測誤差越接近于1的判定標準選擇最優空間分布模型，為之后進行分析提供準確的數據。結果如下表1所示。

表1 研究區土壤重金屬半變異函數模型

以結構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變量的空間相關性程度，具體標準：塊金值/基臺值＜25%,該系統變量具有強烈的空間相關性；塊金值/基臺值在25%~75%之間，該系統變量具有中等空間相關性；塊金值/基臺值＞75%，該系統變量的空間相關性比較弱。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性的聯系較弱，主要受人為干預影響，例如工業的廢渣、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，當地的地形，地下礦物等因素。插值結果如圖1。

圖1

3 結語

研究區域土壤重金屬元素，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嚴重，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.宜興典型農用地土壤剖面重金屬元素含量研究[J].科學通報，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風險評價[J].環境科學學報，2011，31（6）：1285-1293.