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随着工、农业生产的迅猛发展,生活污水排放、污水灌溉、农药和化肥大量施用等各种人类活动造成了土壤退化、环境污染和健康威胁等严重问题。近年来发生多起“重金属污染”事件,重金属在耕地环境中虽然是微量却是剧毒,在农耕土中易积累,给人类健康带来很大风险。故了解农耕土中重金属的含量、重金属在人体的潜在风险这些问题对重金属的源头控制有一定的指导意义。土壤中氯是营养元素,然而有机污染物中绝大多数有机氯化合物具有“三致特性”,故检测土壤中氯素的含量、有机卤素化合物所占的比例、熟悉营养成分和污染特性的氯素的迁移是至关重要的。 本研究以龙门山中段地区四川省遂宁、广汉、德阳、成都、都江堰、绵阳和龙门山南段区域雅安七个城市的13个取样点的农耕土为研究对象,利用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)检测不同农耕土壤中重金属的含量,研究了土壤中重金属之间的相关性,通过生态风险评估检验不同重金属的风险性。 分别对采样区土样进行六个粒径(>4000μm,2000-4000μm,1000-2000μm,250-1000μm,53-250μm和<53μm)分筛,以分筛土样和全土为研究对象,借助于国家实验室北京同步辐射 XANES,分析土样中氯素的种态和含量的分布特征,研究土样氯素中的污染状况、分布规律,明确污染物的来源和迁移规律;分析土样不同粒径中氯素之间的相关性、氯素和重金属的相关性,为研究重金属和氯素在土样中的活动提供了基础依据,为研究龙门山中段区域有机氯农药问题上提供有机氯和无机氯的对比。主要研究结果归纳如下: (1)测定了全土中重金属的含量,和全国土样标准对比分析,重金属镉含量超标最严重;其次是铜、锌,铅超标较小;铬、镍和砷浓度最低,均无超标。 (2)农耕土中重金属间均呈现显著正相关,即重金属间具有相同来源的可能性很大。在P<0.01水平上,重金属Ni和Cr、Ni和Cu及Cr和Cu之间均呈现极显著相关性,相关性系数R分别为0.859,0.778,0.730;Cu和Zn的相关性系数最大,即R=0.936,P<0.01。 (3)对土样进行单个重金属的污染系数 Cf结果分析:所有耕地中重金属 Cd的污染系数Cf>1,区域均受到人为污染,其余重金属Cf≤1不同地区污染程度不同,污染系数不同。 (4)对土样进行单个重金属的潜在生态风险系数 Eir和多金属总生态风险程度RI分析,结果表明:除Cd的Er>40外,其余重金属的潜在生态系数处于Er<40的状态;所有采样点均受到 Cd不同程度的污染,其中都江堰和德阳黄许的镉生态风险程度最高。通过分析Cd的RI值得出:Cd是导致生态风险最主要的影响因子,大部分采样区域都超过了中等水平。 (5)土样在六个粒径中含量的分布:总体趋势是含量随着粒径的减小而减小,其中最小粒径<53μm含量所占总量的比例最小为3.28%,而大粒径(>4000μm)的含量最高,平均值达31.38%,最大含量是最小含量平均值的10倍。 (6)全土粒径中,总氯浓度最大值是江油龙凤镇的90.37 ppm,总氯浓度最小值位于蒙顶山36.69 ppm,平均值是70.30 ppm,低于我国非盐渍化土壤的含氯量100 ppm,不存在“缺氯”现象,所有采样点的含氯总量均高于全国平均水平24.5 ppm,。 (7)13个采样点中,无机氯在采样点(除遂宁三家镇、雅安名山区槐溪坝外)总氯中的贡献率最高,是土壤中氯素的主要表现形态。无机氯的比例范围是44.8%-84.6%。有机氯的浓度范围是12.55-44.65 ppm,有机氯对总氯的贡献率为15.4%-51.2%,芳香氯为有机氯的主要存在形态。 (8)氯素的种态比例分布结果表明:农耕土的不同粒径和全土中,无机氯占总氯含量的比例是最高,即无机氯是氯素的主要表现形式。61.53%的采样点脂肪氯比例大于芳香氯,23.08%采样区域中芳香氯大于脂肪氯;全部采样点的15.39%部分粒径脂肪氯占优势,部分芳香氯占优势。 (9)农耕土无机氯和有机氯之间有一定的相关性,其中最大粒径处无机氯和芳香氯在P<0.05水平上有弱负相关性,相关性系数R=-0.469。其余粒径在P>0.05水平上,均无相关性。分析结果表明:在>4000μm农耕土的无机氯和芳香氯来源可能为腐蚀的微生物体及芳香性化合物最终成无机盐。 (10)农耕土中,氯素和重金属的含量有一定的相关性,在P<0.05内,全土壤中无机氯含量和重金属Pb含量有很弱的负相关性R=-0.539。相关性说明:无机氯离子对于重金属在土壤中的活动有一定的影响。