丹江口水库新增淹没区农田土壤重金属源解析

韩培培,谢 俭,王 剑,强小燕,艾 蕾*,史志华



丹江口水库新增淹没区农田土壤重金属源解析

韩培培1,谢 俭2,王 剑1,强小燕1,艾 蕾1*,史志华1

(1.华中农业大学资源与环境学院,湖北 武汉 430070；2.十堰市科技学校,湖北 十堰 442000)

丹江口水库是南水北调中线工程水源地,研究新增淹没区农田土壤重金属分布、富集特征并解析其来源,对水库的水质安全保障具有重要意义.通过测定新增淹没区169个农田土壤样品中8种重金属(Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn、As、Mn)含量,对土壤重金属污染状况进行了分析.结果表明:Cr的平均含量(45.11mg/kg)均低于库区土壤环境背景值,而Cd的平均含量(1.04mg/kg)均高于背景值;除Cu外,Cd、Cr、Ni、Pb、Zn和As在丹库的空间变异性较强,变异系数分别为0.58、0.72、0.58、0.74、0.35、1.12;Cd和As是丹江口水库新增淹没区的主要污染元素,其中Cd的富集系数高达10.3,中度以上污染区为86.6%,As中度及以上污染区为2.6%;新增淹没区农田土壤重金属来源主要为自然源(Cr、Cu、Ni、Pb、Zn、Mn)、农业源(As)、工业和生活源(Cd),贡献率分别为44.7%、15.9%和15.4%.

重金属；土壤；富集特征；源解析；丹江口水库

重金属污染物难以降解,潜伏期长,毒害性大,在土壤中富集不仅会抑制土壤吸收代谢作用和降低土壤养分供应,而且影响农产品产量和品质,能通过食物链途径直接危害人类健康[1-5].土壤重金属富集和迁移引起的水环境质量恶化,一直是环境科学领域研究的热点问题[6-8].丹江口水库是我国最大的饮用水源保护区,也是跨流域水资源配置战略工程—南水北调中线工程的水源地,保障水库水质安全是工程顺利实施的关键[9].丹江口水库大坝加高工程完建后,库周157~ 170m高程之间范围将成为水库新增淹没区,淹没农田面积达173.3km2.水淹后农田土壤中重金属及其它污染物经由土壤—水界面迁移交换进入水体,影响水质安全[10].为保证丹江口水库发挥持久的社会和经济效益,建立库区良好的生态环境,对新增淹没区农田土壤的重金属组成、富集特征以及污染来源的分析显得尤为必要.

目前,丹江口水库新增淹没区的研究主要针对农田土壤重金属生态危害评价[11],对于农田土壤重金属的富集特征及来源还有待明确.本文以丹江口水库新增淹没区的旱地、水田和园地3种土地利用类型的农田土壤为研究对象,将野外调查与室内分析相结合,采用富集因子法和多元统计分析,对水库蓄水前Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn和As等危害较大的重金属元素进行了富集特征评价和来源解析,旨在为水淹后农田土壤对水库水质的潜在影响以及土壤重金属含量与水文特征变化之间的关系研究提供基础数据,同时对丹江口库区的生态恢复治理也具有指导意义.

1 材料与方法

1.1 研究区概况

丹江口水库位于我国中部汉江和丹江交汇处,由湖北境内的汉库和河南境内的丹库构成(图1).库区属于典型的北亚热带季风气候,年平均气温为15~16℃,多年平均降雨量约为1000mm,超过80%的降雨集中发生在季风季节的6~10月[12].库区土壤以黄棕壤为主,还包括石灰土、水稻土、紫色土等类型.水库大坝加高蓄水后新增淹没区域307.7km2[13],淹没影响涉及河南、湖北两省6个区县的40个乡镇.新增淹没区作为水陆连接的交错带,水文条件和生境状况复杂,农田土壤重金属成为潜在污染源[14].

1.2 样品采集

基于丹江口库区地形、土壤、土地利用、水文情势等实际状况,依据典型代表和均匀分布原则,围绕库周新增淹没区23个乡镇(丹库11个、汉库12个)随机布设1km´1km调查单元采集土壤样品.按照《农田土壤环境质量监测技术规范》(NY/T395-2000)[15],在每个调查单元中利用手持GPS确定点位,采用“S”形路线布点采集0~20cm深度的表层混合土样,共计169个,采样点均匀分布于新增淹没区,其中农田土地利用类型包括旱地123个、水田21个、园地25个,采样点分布见图1.所有土壤样品带回实验室于室温下自然风干,剔除碎石固体物、植物残留物等杂质,过100目尼龙筛后作为土壤重金属分析备用.

1.3 测试分析

土壤重金属含量依据国家土壤环境质量标准(GB 15618—1995)[16]测定,土壤样品采用HF- HNO3微波法消煮后,利用美国瓦里安公司生产的VISTA-MPX型等离子发射光谱仪测定Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn和Mn含量,采用北京吉天仪器公司生产的AFS-8220型原子荧光光度计测定As含量,每批样品均做空白处理,每个样品之间设计3次重复.为了保证样品分析的精确度,使用国家标准土壤样品(GSS-1)进行校验,测量结果均在允许误差范围(<5%)内.

1.4 数据处理

1.4.1 重金属污染评价富集因子法不仅能根据富集系数判断重金属污染程度,还能定量判定人为源与自然源的贡献水平[17-19].选择合适的参比元素对样品中元素进行标准化处理,以消除环境介质、采样及制样等过程中的差异对元素浓度的影响.参比元素具有含量丰富,化学性质稳定,不受人为因素影响等特性,常用的参比元素有Ca、Mn、Al、Sc等[20-23].Mn在研究区含量为556.90mg/kg,其地球化学性质稳定且低于库区土壤背景值.因此,选择Mn为参比元素.富集因子的计算公式[20]如下所示:

EF=[(C/Mn)sample]/[(B/Mn)background] (1)

式中:EF为土壤重金属的富集系数;为重金属元素在土壤中的所测浓度;Mn为参比元素在土壤中的所测浓度;B为重金属在背景环境中的浓度;Mn为参比元素在背景环境中的浓度.根据Sutherland[24],按富集因子大小可以将重金属污染分为5个级别(表1).

表1 富集系数分级表[21] Table 1 The grades of enrichment factor[21]

本文综合考虑丹江口水库新增淹没区在河南、湖北两省的区域面积,由于新增淹没区大部分区域处于河南省境内,因此选择河南省土壤环境背景值[25]作为库区土壤背景值:Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn、As和Mn含量分别为0.065、63.20、20.00、27.40、22.30、62.50、9.80和567.00mg/kg.为确保评价结果的真实性,土壤重金属的富集程度采用库区土壤环境背景值为参照标准.

1.4.2 多元统计分析在进行数据统计分析之前,需要对数据进行正态分布检验.正态分布检验采用Kolmogorov-Smirnov正态性检验方法[(-)> 0.05],检验结果见表2.采用相关分析、因子分析、聚类分析等多元统计方法对农田土壤重金属进行源解析.土壤重金属间存在一定的相关性,对其进行相关性分析有助于探讨土壤重金属的来源[26].因子分析通过降维的方法把具有复杂关系的变量归结为数量较少的几个综合因子,提出多个变量之间的因果关系,在土壤重金属源解析中充当定性分析的角色[23].聚类分析中的数据采用Z-Scores法进行标准化,按欧式距离平方聚类,聚类结果能形象地反映土壤元素间的相似性,可以有效地揭示土壤重金属复合污染特征及污染物的来源[27].所有数据统计分析均在SPSS 21.0软件中完成.

表2 土壤重金属含量统计分析(n=169) Table 2 Descriptive statistical summary of heavy metal content in soils (n=169)

2 结果与讨论

2.1 土壤重金属含量分布特征

表2和表3为丹江口水库新增淹没区农田土壤重金属含量.与库区土壤环境背景值相比,新增淹没区的Cr含量均低于背景值,而Cd含量均高于背景值.Cd含量偏高可能与水库周边工业废水排放及移民搬迁遗留垃圾处理不当等造成的污染负荷输入有关[26],此外水库的防洪、灌溉、发电、养殖、旅游等功能受人为干扰较大,也易引起Cd富集.如官厅水库Cd富集区主要集中在洋河及桑干河流域,其富集主要为生活及工业废水排放引起[28];三峡库区消落区土壤重金属Cd富集主要是上游工业发展引起的[24].新增淹没区Cu、Ni、Pb、Zn、As含量与背景值相差不大,除Cu外,4种重金属元素含量均表现为丹库高于汉库,出现此现象的主要原因是丹库较汉库地势平坦,人口密集,经济相对发达,强烈的人为活动对重金属的富集现象表现得更为明显.除Cu外,6种重金属含量在空间上均表现为丹库高于汉库,而且在丹库的空间变异性较强,此结果与王剑等[11]对丹江口水库新增淹没区农田土壤重金属空间分布格局的研究结果基本一致.Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn和As的变异系数范围为0.35~1.18,其中As的变异系数最大,为1.18.As含量在整体上表现为淅川县高于丹江口市,其富集主要集中在淅川的老城镇、盛湾镇等区域,这可能与沿岸农田的污水灌溉、农药化肥施用等农业生产活动有关,此外该区域的盛湾电站和宋庄码头也有可能引起As含量的增加[11].整体而言,淅川县的农田土壤重金属含量高于丹江口市,其中重金属含量高的区域主要集中在淅川县的盛湾镇和老城镇,该区域经济发展较快,工业发达,如矿业开采、宋庄码头和盛湾变电站等的存在会对Cd、As等重金属的富集产生潜在风险[26].同时,此区域人口密度大,地势较为平缓,适合农业生产,因此农业生产过程中农药化肥的大量施用、污水灌溉等极有可能带来土壤重金属的富集.

2.2 土壤重金属富集水平

丹江口水库新增淹没区农田土壤重金属富集系数见图2.Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn和As的平均富集系数分别为10.3、0.5、1.3、1.2、1.1、1.3和1.3.大部分重金属元素的富集系数接近1,表现出强烈的自然源属性,其中Cd的富集系数大于10,说明研究区Cd富集除了来自于自然源物质外,受人为活动如生活污染、工业生产过程中污染物排放等影响更大.Suresh等[28]对印度Veeranam湖泊沉积物中重金属进行风险评价得出了相似的结论,他们认为采矿产业、农业生产活动、工业生产中污染物排放和周边居民生活垃圾是引起Cd超标的重要原因;刘丽琼等[10]、王铁宇等[29]分别对三峡库区消落区和官厅水库库周土壤重金属的研究结果均表明Cd风险较大主要由工业污染物排放造成.综上可见,在人为活动的干扰下Cd已成为主要的生态风险因子且来源复杂,应引起相关部门的高度重视,加强防控.

富集因子评价结果(表4)显示,整个研究区Cr、Cu、Zn、Pb、Ni的无污染至轻微污染区均大于85.0%,As中度及以上污染区为16.9%,Cd中度以上污染区为86.6%,新增淹没区Cd富集最严重,是丹江口水库主要污染元素,其次为As.与相同数据来源的重金属生态评价结果对比[11],研究区均表现为Cd污染较严重,王剑采用地质累积指数法的评价结果显示Cd中度以上污染区为80.0%,As中度及以上污染区为2.6%.评价结果的差异可能是因为富集因子法侧重于评价人为污染源的影响,而地质累积指数侧重于反映自然地质背景的影响.张雷等[31]采用地质累积指数法对三峡澎溪河回水区消落带岸边土壤重金属评价的结果显示Cd为偏重度污染,其来源主要与农业生产活动有关,而As的潜在风险较小.张芬等[30]在青山水库表层土壤重金属的研究中发现,由工业化与城镇化的快速发展所带来的As污染程度最高.结果表明各水库表层沉积物或周边土壤重金属受人为活动的影响较大,因此在对重金属进行富集特征评价的基础上,有必要对重金属的来源进行解析.

表4 重金属在不同污染级别所占百分比(%) Table 4 The percentage of heavy metals in different pollution levels (%)

2.3 土壤重金属来源解析

2.3.1 土壤重金属间的相关分析新增淹没区农田土壤重金属间的相关分析结果表明(表5),丹江口水库新增淹没区农田土壤多种重金属元素间存在相关性.Cr、Cu、Ni、Pb、Zn的相关系数范围是0.448~0.763,均达到极显著正相关水平(<0.01),As与总磷间的相关系数为0.191,相关性达显著水平(<0.05),而Cd与其他6种重金属相关性弱,均未达到显著水平.

2.3.2 土壤重金属的因子分析在因子分析前,首先进行KMO和Bartlett球形检验,检验结果分别为0.74>0.7、337.91(df=21,<0.01),表明7种重金属之间具有较强的线性相关关系,因子分析有效[32].因子分析结果见表6,前3个因子能反映7种重金属总方差的76.1%,可以解释重金属来源的绝大部分信息.因子1为Cr、Cu、Zn、Pb、Ni,其方差贡献率为44.7%.因子2为As,方差贡献率为15.9%.因子3为Cd,方差贡献率为15.4%.

表5 土壤重金属及与土壤性质相关性分析 Table 5 Coefficient correlation between the heavy metals and soil properties

注:*表示在0.05水平显著相关;**表示在0.01水平显著相关(=169).

表6 丹江口库区新增淹没区农田土壤重金属元素提取的因子负荷 Table 6 Varimax rotated factor loading soil heavy metals of farmland soil in the new submerged area

2.3.3 土壤重金属的聚类分析丹江口水库新增淹没区农田土壤重金属聚类分析结果如图3所示.聚类分析结果与因子分析结果(表5)一致,以聚类距离15为临界值对新增淹没区农田土壤重金属进行分类,其分类结果可分为3类:第一类是Cd,第二类是As,第三类是Cr、Ni、Cu、Pb和Zn.

2.3.4 土壤重金属来源分析综合以上相关分析、因子分析和聚类分析结果,可将丹江口水库新增淹没区农田土壤中的7种重金属来源分为3种类别:

自然源输入.Cr、Cu、Zn、Pb之间具有很强的地球化学关系[33].将Cr、Cu、Ni、Pb、Zn作为“自然因子”:一方面5种重金属中Cr含量低于库区土壤环境背景值,Cu、Ni、Pb、Zn含量与库区背景值相差不大,其EF值均小于1.5,且研究区85.0%的样点为无污染至轻微污染程度;另一方面在重金属的相关分析中,5种重金属元素之间呈极显著相关(<0.01),Pb、Cu和Zn均属于亲铜族元素,在土壤中具有相似的地球化学行为[31];5种重金属在聚类分析中属于同一类(第3类),分析表明Cr、Cu、Ni、Pb和Zn受人为活动影响较小,推断5种重金属的主要来源为自然源输入[32].

农业生产活动的影响.由表可5知,As与总磷呈显著正相关(<0.01),磷肥中含有微量的As,是土壤As的重要来源之一,施用磷肥可增加As含量[34],新增淹没区As含量高出库区土壤环境背景值2.84mg/kg,在中度及以上污染程度的样点占16.9%.As的含量在空间分布上表现为淅川县高于丹江口市,淅川县的农业生产所占比重较高,耕地面积大,农业面源污染相对突出.由此推测As富集极可能与农药及化肥施用、耕作方式不合理和污水灌溉有关[35-38].

工业及生活垃圾的影响.Cd平均含量为库区土壤环境背景值的16倍[11],其富集较为明显,中度以上污染区的比例为86.6%.新增淹没区Cd含量表现为淅川县高于丹江口市,其中三官殿镇Cd含量最低为0.04mg/kg,该区域人口数量较少,经济发展较缓慢,而Cd含量较高的区域主要集中在九重镇、盛湾镇、老城镇和香花镇等,该研究区多有郊区或农村分布,Cd的污染极可能与丹江口小流域涵盖的农村范围大、人口密集有关[39].移民搬迁后遗留的大量生产生活垃圾、工厂旧址等清理不彻底,经过下雨冲刷及地表径流排放到附近的农田土壤中;同时河南省钨矿、库区周边盛湾电站和宋庄码头的存在,极有可能引起Cd富集.

3 结论

3.1 与库区土壤环境背景值相比,新增淹没区的Cr含量均低于库区背景值,而Cd含量均高于库区背景值;除Cu外,Cd、Cr、Ni、Pb、Zn和As的含量在空间上均表现为丹库高于汉库,而且6种重金属在丹库的空间变异性较强.

3.2 富集因子法评价结果表明,新增淹没区Cr、Cu、Zn、Pb、Ni的无污染至轻微污染区均大于85%.Cd和As的富集系数分别为10.3和1.3,Cd中度以上污染区高达86.6%,As中度及以上污染区达16.9%,Cd和As的富集是该研究区域的突出问题.

3.3 丹江口水库新增淹没区农田土壤重金属主要来源于自然源、农业生产活动和工业及生活垃圾,贡献率分别为44.7%,15.9%和15.4%.其中Cr、Cu、Ni、Pb和Zn这5种重金属元素来源相似,受人为活动影响小,主要为自然源输入;Cd和As受人为活动影响较大,其中As主要来源于农业生产活动,Cd富集主要受工业及生活垃圾影响.

[1] 刘 成,邵世光,范成新,等.巢湖重污染汇流湾区沉积物重金属污染特征及风险评价 [J]. 中国环境科学, 2014,34(4):1031- 1037.

[2] 陈春霄,姜 霞,战玉柱,等.太湖表层沉积物中重金属形态分布及其潜在生态风险分析 [J]. 中国环境科学, 2011,31(11): 1842-1848.

[3] Rodrigues S M, Cruz N, Coelho C, et al. Risk assessment for Cd, Cu, Pb and Zn in urban soils: Chemical availability as the central concept [J]. Environmental Pollution, 2013,183:234-242.

[4] Varol M, Şen B. Assessment of nutrient and heavy metal contamination in surface water and sediments of the upper Tigris River, Turkey [J]. Catena, 2012,92:1-10.

[5] 董騄睿,胡文友,黄 标,等.基于正定矩阵因子分析模型的城郊农田土壤重金属源解析 [J]. 中国环境科学, 2015,35(7):2103- 2111.

[6] 张兆永,吉力力,姜逢清,等.天山地表水重金属的赋存特征和来源分析 [J]. 中国环境科学, 2012,32(10):1799-1806.

[7] 李 磊,平仙隐,王云龙,等.长江口及邻近海域沉积物中重金属研究—时空分布及污染分析 [J]. 中国环境科学, 2013,32(12): 2245-2252.

[8] 李良忠,杨 彦,蔡慧敏,等.太湖流域某农业活动区农田土壤重金属污染的风险评价 [J]. 中国环境科学, 2013,33(S1):60- 65(S1):60-65.

[9] 刘瑞雪,詹 娟,史志华,等.丹江口水库消落带土壤种子库与地上植被和环境的关系 [J]. 应用生态学报, 2013,24(3):801-808.

[10] 刘丽琼,魏世强,江 韬.三峡库区消落带土壤重金属分布特征及潜在风险评价 [J]. 中国环境科学, 2011,31(7):1204-1211.

[11] 王 剑,尹 炜,强小燕,等.丹江口水库新增淹没区农田土壤重金属生态危害评价 [J]. 环境科学研究, 2015,28(4):568-574.

[12] 王 剑,尹 炜,赵晓琳,等.丹江口水库新增淹没区农田土壤潜在风险评估 [J]. 中国环境科学, 2015,35(1):157-164.

[13] 佘加平,武 俐,赵同谦,等.丹江口水库淅川淹没区土壤中汞和砷的赋存特征及生态风险评价 [J]. 农业环境科学学报, 2013(1):111-117.

[14] 尹 炜.南水北调中线工程水源地生态环境保护研究 [J]. 人民长江, 2014,45(15):18-21.

[15] NY/Y 395-2000 农田土壤环境质量监测技术规范 [S].

[16] 中国环境保护部. GB 15618—1995土壤环境质量标准 [S].

[17] Zoller W H, Gladney E S, Duce R A. Atmospheric concentrations and sources of trace metals at the South Pole [J]. Science, 1974,183(4121):198-200.

[18] Massas I, Ehaliotis C, Kalivas D, et al. Concentrations and availability indicators of soil heavy metals; the case of children’s playgrounds in the city of Athens (Greece) [J]. Water, Air, and Soil Pollution, 2010,212(1-4):51-63.

[19] Luo W, Lu Y, Zhang Y, et al. Watershed-scale assessment of arsenic and metal contamination in the surface soils surrounding Miyun Reservoir, Beijing, China [J]. Journal of Environmental Management, 2010,91(12):2599-2607.

[20] Loska K, Wiechuła D, Korus I. Metal contamination of farming soils affected by industry [J]. Environment International, 2004, 30(2):159-165.

[21] Loska K, Cebula J, Pelczar J, et al. Use of enrichment, and contamination factors together with geoaccumulation indexes to evaluate the content of Cd, Cu, and Ni in the Rybnik water reservoir in Poland [J]. Water, Air, and Soil Pollution, 1997, 93(1-4):347-365.

[22] Zhang W, Feng H, Chang J, et al. Heavy metal contamination in surface sediments of Yangtze River intertidal zone: an assessment from different indexes [J]. Environmental Pollution, 2009,157(5): 1533-1543.

[23] Cui B, Zhu M, Jiang Y, et al. Identification of the sources of metals and arsenic in river sediments by multivariate analysis and geochemical approaches [J]. Journal of Soils and Sediments, 2014, 14(8):1456-1468.

[24] Sutherland R A. Bed sediment-associated trace metals in an urban stream, Oahu, Hawaii [J]. Environmental Geology, 2000, 39(6):611-627.

[25] 邵丰收,周皓韵.河南省主要元素的土壤环境背景值 [J]. 河南农业, 1998(10):29.

[26] 张 雷,秦延文,郑丙辉,等.丹江口水库迁建区土壤重金属分布及污染评价 [J]. 环境科学, 2013,34(1):108-115.

[27] 叶 琛,李思悦,张全发.三峡库区消落区表层土壤重金属污染评价及源解析 [J]. 中国生态农业学报, 2011,19(1):146-149.

[28] Suresh G, Sutharsan P, Ramasamy V, et al. Assessment of spatial distribution and potential ecological risk of the heavy metals in relation to granulometric contents of Veeranam lake sediments, India [J]. Ecotoxicology and Environmental Safety, 2012,84:117- 124.

[29] 王铁宇,罗维,吕永龙,等.官厅水库周边土壤重金属空间变异特征及风险分析 [J]. 环境科学, 2007,28(2):225-231.

[30] 张 芬,杨长明,潘睿捷.青山水库表层沉积物重金属污染特征及生态风险评价 [J]. 应用生态学报, 2013,24(9):2625-2630.

[31] 张 雷,秦延文,赵艳明,等.三峡澎溪河回水区消落带岸边土壤重金属污染分布特征 [J]. 环境科学学报, 2012,32(12):3021- 3029.

[32] Ye C, Li S, Zhang Y, et al. Assessing heavy metal pollution in the water level fluctuation zone of China’s Three Gorges Reservoir using geochemical and soil microbial approaches [J]. Environmental Monitoring and Assessment, 2013,185(1):231- 240.

[33] 王鸣宇,张 雷,秦延文,等.湘江表层沉积物重金属的赋存形态及其环境影响因子分析 [J]. 环境科学学报, 2011,31(11): 2447-2458.

[34] 耿志席,刘小虎,李莲芳,等.磷肥施用对土壤中砷生物有效性的影响 [J]. 农业环境科学学报, 2009,28(11):2338-2342.

[35] 姜世英,韩 鹏,贾振邦,等.南水北调中线丹江口库区农业面源污染PSR评价与基于GIS的空间特征分析 [J]. 农业环境科学学报, 2010,29(11):2153-2162.

[36] 宋 伟,陈百明,刘 琳.中国耕地土壤重金属污染概况 [J]. 水土保持研究, 2013,20(2):293-298.

[37] 杨胜科,王文科,张 威,等.砷污染生态效应及水土体系中砷的治理对策研究 [J]. 地球科学与环境学报, 2004,26(3):69-73.

[38] 雷凌明,喻大松,陈玉鹏,等.陕西泾惠渠灌区土壤重金属空间分布特征及来源 [J]. 农业工程学报, 2014,30(6):88-96.

[39] 雷 沛,张 洪,单保庆.丹江口水库典型库湾及支流沉积物重金属污染分析及生态风险评价 [J]. 长江流域资源与环境, 2013,22(1):110-116.

* 责任作者, 讲师, ailei@webmail.hzau.edu.cn

Source apportionment of heavy metals in farmland soil from new submerged area in Danjiangkou Reservoir

HAN Pei-pei1, Xie Jian2, WANG Jian1, QIANG Xiao-yan1, AI Lei1*, SHI Zhi-hua1

(1.College of Resources and Environment, Huazhong Agricultural University, Wuhan 430070, China；2.Shiyan Science and Technology School, Shiyan 442000, China). China Environmental Science, 2016,36(8)：2437~2443

The Danjiangkou reservoir is the water source for the Middle Route Project under the South-to-North WaterTransfer Scheme. Heavy metal pollution assessment in the new submerged area is critical for water conservation. Therefore, it is essential to assess heavy metal pollution in the new submerged area. In this study, we determined the contents of heavy metals (Cd, Cr, Cu, Ni, Pb, Zn, As, Mn), in which 169soil samples of the new submerged area were collected, and we analyzed the source and enrichment of heavy metals using enrichment factor and multivariate statistical analysis. The concentration of Cr(45.11mg/kg)was lower than the background value of the reservoir area, while the concentration of Cd(1.04mg/kg)was higher than the background value within the sampling area. The spatial analysis showed that the concentrations of Cd, Cr, Ni, Pb, Zn and As (except for Cu) in the Dan River Reservoir were higher than the Han River Reservoir, the coefficient of variation were 0.58, 0.72, 0.58, 0.74, 0.35 and 1.12, respectively. Cd and As were the dominant contaminated element of the new submerged area in the Danjiangkou reservoir. The enrichment factor value of Cd was 10.3, and the area moderately contaminated or above of Cd and As occupied 86.6 percent and 2.6 percent, respectively. The results revealed that As, Ni, Cu, Pb and Cr were the main input of natural sources, whereas the agricultural production activities, industrial production activities and domestic waste were the sources of the accumulation of As and Cd.

heavy metal；soil；enrichment factor；source apportionment；Danjiangkou Reservoir

X53

A

1000-6923(2016)08-2437-07

韩培培(1990-),女,山东聊城人,华中农业大学硕士研究生,主要研究方向为水土保持与生态修复.

2016-01-14

国家杰出青年科学基金项目(41525003)