快速城市化地區(qū)土壤Cr含量空間分布特征及潛在污染評價(jià)

周云娟 馮芙蓉 林秋麗

摘 要：該文以我國東部沿海地區(qū)某快速城市化區(qū)域?yàn)檠芯繉ο螅Y(jié)合GIS空間分析方法，分析了該區(qū)域土壤Cr的空間分布特征及潛在污染。結(jié)果表明，研究區(qū)土壤Cr含量呈現(xiàn)出自東北區(qū)域到西南區(qū)域逐漸減小的趨勢;土壤Cr含量較高的區(qū)域主要位于研究區(qū)的北部，南部區(qū)域和中部區(qū)域的土壤Cr含量較低。潛在污染評價(jià)結(jié)果顯示，26個(gè)采樣點(diǎn)土壤Cr單項(xiàng)污染指數(shù)范圍在0.065～0.213，表明研究區(qū)土壤未受到Cr污染。研究結(jié)果可以為快速城市化區(qū)域的土壤環(huán)境污染防控提供參考。

關(guān)鍵詞：土壤重金屬;地理信息系統(tǒng);空間分布;污染評價(jià)

中圖分類號 S151.9文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A文章編號 1007-7731（2021）08-0116-03

Abstract： This paper takes a rapidly urbanized area in the eastern coastal area of China as the research object，and analyzes the spatial distribution characteristics and potential pollution assessment of soil Cr by GIS spatial analysis method. The results showed that the content of soil Cr in the study area showed a decreasing trend from the northeast to the southwest.The area with higher soil Cr content is mainly located in the north of the study area， and the soil Cr content in the southern and central regions is low. The results of potential pollution assessment showed that the single pollution index of soil Cr at the 26 sampling points ranged from 0.065 to 0.213， indicating that the soil in the study area was not polluted by Cr.The research results can provide a certain reference for the prevention and control of soil environmental pollution in rapidly urbanized areas.

Key words： Soil heavy metals; Geographical information system; spatial distribution; Pollution assessment

土壤不僅是人類生存的物質(zhì)基礎(chǔ)和社會經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要資源，也是構(gòu)成人類生態(tài)環(huán)境的重要部分[1-3]。隨著城市化、工業(yè)化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，土壤環(huán)境污染問題也越來越突出[3-4]。土壤重金屬空間分布特征及污染評價(jià)是防治土壤環(huán)境污染的前提。國內(nèi)外學(xué)者一直以來非常重視重金屬污染問題，已開展了一系列的相關(guān)研究[5-11]。例如，張昌盛等基于關(guān)中盆地表土重金屬樣品實(shí)測數(shù)據(jù)，利用普通克里金空間插值方法，研究了關(guān)中盆地表土重金屬空間分布特征[7]。陳云飛等利用地統(tǒng)計(jì)學(xué)、GIS技術(shù)、空間分析等研究分析了新疆于田縣綠洲區(qū)土壤Hg、As、Cu、Ni、Zn等重金屬含量和空間分布特征[9]。徐光輝等研究分析了四平市城郊蔬菜地土壤中Hg、Pb、Cd、As和Cu的含量特征及潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)和健康風(fēng)險(xiǎn)，結(jié)果表明，Hg、Pb、Cd、As和Cu在表層土壤中存在明顯的富集，且處于中等生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)水平，但不存在健康風(fēng)險(xiǎn)[10]。陳毛華等研究分析了阜陽市城郊菜地土壤中Ni、Zn、Pb、Cu等含量，并利用單因子污染指數(shù)法、地累積指數(shù)法等方法評價(jià)了Ni、Zn、Pb、Cu等重金屬的污染狀況[11]。安吉等研究分析了成都-溫江梯度帶綠地表層Zn、Cu和Pb的空間分布特征，結(jié)果表明，Zn、Cu和Pb平均含量均未超過國家二級標(biāo)準(zhǔn)，但存在5個(gè)土樣Cu含量超過國家二級標(biāo)準(zhǔn)[12]。

綜上，目前對土壤重金屬空間分布特征及污染評價(jià)研究成果豐富，也有學(xué)者開展了Cr分布特征及污染評價(jià)[13]。Cr是我國重點(diǎn)防控重金屬污染物，對人體健康危害很大，也是世界衛(wèi)生組織確定的強(qiáng)致癌物[14]，但目前對快速城市化地區(qū)的鉻（Cr）空間分布特征及污染評價(jià)的研究偏少。為此，本研究以我國東部沿海地區(qū)某快速城市化區(qū)域?yàn)閷ο?，結(jié)合GIS空間分析方法，分析該區(qū)域土壤Cr的空間分布特征及潛在污染，以期為東部沿海快速城市化區(qū)域的土壤環(huán)境污染防控提供參考。

1 材料與方法

1.1 土壤采集與分析 研究區(qū)位于我國東部沿海城市化進(jìn)程較快的城郊地區(qū)。于2015年11月和12月采用四分法在該研究區(qū)選取1.0kg的土壤表層土（0～20cm）混合均勻，共采集到26個(gè)土壤Cr樣品。土壤樣品經(jīng)自然風(fēng)干，磨細(xì)過2mm塑料篩，密封裝袋保存供測試分析，采用火焰原子吸收法測定土壤樣品的Cr。利用SPSS20軟件分析土壤樣品Cr的描述特征，利用ArcGIS10.2制作土壤樣品Cr空間分布圖，采樣數(shù)據(jù)分布如圖1所示。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤Cr含量空間分布特征 基于ArcGIS10.2軟件，利用反距離加權(quán)插值法進(jìn)行了研究區(qū)土壤Cr的插值計(jì)算，其結(jié)果見圖2。由圖2可知，研究區(qū)土壤Cr含量空間分布不均勻?？傮w上，土壤Cr含量呈現(xiàn)出從研究區(qū)的東北區(qū)域到西南區(qū)域逐漸減小的趨勢。土壤Cr含量較高的區(qū)域主要位于研究區(qū)的北部，南部區(qū)域和中部區(qū)域的土壤Cr含量較低。土壤Cr含量最高值位于研究區(qū)北部區(qū)域，最低值出現(xiàn)在研究區(qū)中部區(qū)域。空間插值后的結(jié)果顯示，研究區(qū)土壤最大值為63.710mg/kg，最小值為19.453mg/kg。

2.2 土壤Cr含量及潛在污染評價(jià) 基于處理后的土壤Cr數(shù)據(jù)，利用SPSS20軟件獲得了研究區(qū)土壤Cr含量統(tǒng)計(jì)特征，結(jié)果見表1。由表1可知，研究區(qū)26個(gè)土壤樣品中土壤Cr含量的最大值、平均值均遠(yuǎn)小于國家二級標(biāo)準(zhǔn)。偏度表示概率分布密度曲線相對于平均值不對稱程度的特征數(shù)，而峰度描述采樣數(shù)據(jù)分布形態(tài)的陡緩程度[19]。變異系數(shù)體現(xiàn)了采樣數(shù)據(jù)集的差異程度或離散程度的指標(biāo)，數(shù)據(jù)越大表示離散度越高，反之，表示離散度越小[20-21]。土壤Cr的變異系數(shù)為0.24，呈現(xiàn)中等變異性，說明研究區(qū)內(nèi)土壤Cr含量區(qū)域性整體差異不大。

基于《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)》（GB15618—2018），利用公式（3）計(jì)算研究區(qū)土壤Cr單項(xiàng)污染指數(shù)。研究結(jié)果顯示，26個(gè)采樣點(diǎn)土壤Cr單項(xiàng)污染指數(shù)范圍在0.065～0.213，平均值為0.130，平均值和最大值都遠(yuǎn)小于1，表明研究區(qū)土壤未受到Cr污染。

3 結(jié)論

本研究利用GIS空間分析方法分析了我國東部沿海地區(qū)某快速城市化區(qū)域土壤Cr的空間分布特征及潛在污染，結(jié)果表明，土壤Cr含量空間分布不均勻，呈現(xiàn)出自東北區(qū)域到西南區(qū)域逐漸減小的趨勢。潛在污染評價(jià)結(jié)果表明，研究區(qū)土壤未受到Cr污染。研究結(jié)果可以為快速城市化區(qū)域的土壤環(huán)境污染防控提供參考。

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（責(zé)編：張宏民）