基于环境地球化学基线的合肥地区土壤重金属元素的空间分布及污染评价

重金属元素污染是破坏土壤环境的重要因素，并直接或间接危害到人体健康。本文选用合肥地区两个具有代表性的地区大兴镇、义城镇，开展了基于环境地球化学基线的土壤重金属元素的空间分布及污染评价研究。环境地球化学基线是进行环境污染状况分析的基础。采用标准化方法、统计分析方法确定了合肥地区重金属元素的环境地球化学基线，基于分形方法确定了合肥地区土壤重金属元素的异常下限，将环境地球化学基线与背景值、异常下限进行了比较。 研究结果表明，大兴地区土壤元素空间变异规律为：块金值与基台值的比值[C0／（C0+C）]Cu＞Hg＞Cd＞Pb＞As＞Zn，Cu元素的块金值与基台值的比值大于75％，属于弱空间相关，其余5种元素块金值与基台值的比值均在25％～75％之间，属于中等程度的空间相关。义城地区土壤元素空间变异规律为：块金值与基台值的比值[C0／（C0+C）]Cd＞Hg＞Zn＞As＞Pb＞Cu，Cd、Hg元素的块金值与基台值的比值大于75％，属于弱空间相关，其余4种元素块金值与基台值的比值均在25％～75％之间，属于中等程度的空间相关。 比较了克里格法、径向基函数法、反距离加权法插值的结果，并确定了每个元素选择了最佳的插值方法：大兴地区，Cu（克里格），Pb（径向基），Zn（径向基），Cd（克里格），As（克里格），Hg（径向基）；义城地区，Cu（克里格），Pb（径向基），Zn（反距离加权），Cd（径向基），As（克里格），Hg（径向基）。 地质累积指数方法是评价土壤及沉积物中重金属认为污染的有效方法之一，地质累积指数越大，遭受的污染越严重。大兴地区地质累积指数平均略大于0，该区各元素的污染级别大多为1级和2级，属无污染和轻微污染，仅个别元素和个别样点为3级、4级和5级，为中度污染和强污染。各元素污染级别的大小顺序为Zn＞Pb＞As＞Cu＞Cd＞Hg；义城地区的地质累积指数平均小于0，表明该区上述元素在土壤表层富集贫化不明显。该区各元素的污染级别大多为1级和2级，属无污染和轻微污染，仅个别元素和个别样点为3级和4级，为中度污染和强污染。各元素污染级别的大小顺序为Zn＞Cu＞Cd＞Pb＞As＞Hg。 合肥地区大兴镇的六种重金属元素的富集因子均大于1，说明该地区受到的人为影响比较大，义城镇Zn、Cd、Hg的富集因子略高于1，受到了人为影响。其他三种元素的富集因子均小于（等于）1，没有受到人为因素的影响，表明该区土壤重金属浓度受人为影响较弱，无污染或污染较弱。 污染负荷指数法分析表明：在大兴地区，在钢铁厂、化工厂、焦化厂、客运站、砖瓦厂、食品厂、石灰厂和造纸厂附近出现了强污染。在义城地区，在养殖场、水厂、巢湖附近出现了轻微污染，其他地区无污染。 土壤剖面重金属元素的分布规律是：Hg、Cd纵向迁移的能力相对较弱，在0～20cm的土壤表层明显富集，并随着深度增加而含量降低。As纵向迁移的能力相对较强，随着深度增加而含量增加。Cu、Zn纵向迁移的能力相对较强，在某一剖面深度出现富集。Pb在整个剖面其含量变化不大。 不同功能区的重金属污染特征表明：工业区的典型代表大兴镇污染明显高于农业养殖区的典型代表义城镇。从污染元素的组合特征可见，大兴地区污染元素的组合可以分为两组一组为Cu-Zn-Cd-Pb-As，一组为Hg；义城地区污染元素的组合可以分为分为三组（图8-2）：一组为Cu-Pb-Zn-As，一组为Cd，一组为Hg。 此外，在大兴地区，Cu、Zn具有爆发缓变型地球灾害的可能。