快速城市化地区土壤Cr含量空间分布特征及潜在污染评价

2021-06-15周云娟冯芙蓉林秋丽

安徽农学通报 2021年8期

周云娟冯芙蓉林秋丽

摘要：该文以我国东部沿海地区某快速城市化区域为研究对象，结合GIS空间分析方法，分析了该区域土壤Cr的空间分布特征及潜在污染。结果表明，研究区土壤Cr含量呈现出自东北区域到西南区域逐渐减小的趋势;土壤Cr含量较高的区域主要位于研究区的北部，南部区域和中部区域的土壤Cr含量较低。潜在污染评价结果显示，26个采样点土壤Cr单项污染指数范围在0.065～0.213，表明研究区土壤未受到Cr污染。研究结果可以为快速城市化区域的土壤环境污染防控提供参考。

关键词：土壤重金属;地理信息系统;空间分布;污染评价

中图分类号 S151.9文献标识码 A文章编号 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

土壤不仅是人类生存的物质基础和社会经济可持续发展的重要资源，也是构成人类生态环境的重要部分[1-3]。随着城市化、工业化进程的不断推进，土壤环境污染问题也越来越突出[3-4]。土壤重金属空间分布特征及污染评价是防治土壤环境污染的前提。国内外学者一直以来非常重视重金属污染问题，已开展了一系列的相关研究[5-11]。例如，张昌盛等基于关中盆地表土重金属样品实测数据，利用普通克里金空间插值方法，研究了关中盆地表土重金属空间分布特征[7]。陈云飞等利用地统计学、GIS技术、空间分析等研究分析了新疆于田县绿洲区土壤Hg、As、Cu、Ni、Zn等重金属含量和空间分布特征[9]。徐光辉等研究分析了四平市城郊蔬菜地土壤中Hg、Pb、Cd、As和Cu的含量特征及潜在生态风险和健康风险，结果表明，Hg、Pb、Cd、As和Cu在表层土壤中存在明显的富集，且处于中等生態风险水平，但不存在健康风险[10]。陈毛华等研究分析了阜阳市城郊菜地土壤中Ni、Zn、Pb、Cu等含量，并利用单因子污染指数法、地累积指数法等方法评价了Ni、Zn、Pb、Cu等重金属的污染状况[11]。安吉等研究分析了成都-温江梯度带绿地表层Zn、Cu和Pb的空间分布特征，结果表明，Zn、Cu和Pb平均含量均未超过国家二级标准，但存在5个土样Cu含量超过国家二级标准[12]。

综上，目前对土壤重金属空间分布特征及污染评价研究成果丰富，也有学者开展了Cr分布特征及污染评价[13]。Cr是我国重点防控重金属污染物，对人体健康危害很大，也是世界卫生组织确定的强致癌物[14]，但目前对快速城市化地区的铬（Cr）空间分布特征及污染评价的研究偏少。为此，本研究以我国东部沿海地区某快速城市化区域为对象，结合GIS空间分析方法，分析该区域土壤Cr的空间分布特征及潜在污染，以期为东部沿海快速城市化区域的土壤环境污染防控提供参考。

1 材料与方法

1.1 土壤采集与分析研究区位于我国东部沿海城市化进程较快的城郊地区。于2015年11月和12月采用四分法在该研究区选取1.0kg的土壤表层土（0～20cm）混合均匀，共采集到26个土壤Cr样品。土壤样品经自然风干，磨细过2mm塑料筛，密封装袋保存供测试分析，采用火焰原子吸收法测定土壤样品的Cr。利用SPSS20软件分析土壤样品Cr的描述特征，利用ArcGIS10.2制作土壤样品Cr空间分布图，采样数据分布如图1所示。

2 结果与分析

2.1 土壤Cr含量空间分布特征基于ArcGIS10.2软件，利用反距离加权插值法进行了研究区土壤Cr的插值计算，其结果见图2。由图2可知，研究区土壤Cr含量空间分布不均匀。总体上，土壤Cr含量呈现出从研究区的东北区域到西南区域逐渐减小的趋势。土壤Cr含量较高的区域主要位于研究区的北部，南部区域和中部区域的土壤Cr含量较低。土壤Cr含量最高值位于研究区北部区域，最低值出现在研究区中部区域。空间插值后的结果显示，研究区土壤最大值为63.710mg/kg，最小值为19.453mg/kg。

2.2 土壤Cr含量及潜在污染評价基于处理后的土壤Cr数据，利用SPSS20软件获得了研究区土壤Cr含量统计特征，结果见表1。由表1可知，研究区26个土壤样品中土壤Cr含量的最大值、平均值均远小于国家二级标准。偏度表示概率分布密度曲线相对于平均值不对称程度的特征数，而峰度描述采样数据分布形态的陡缓程度[19]。变异系数体现了采样数据集的差异程度或离散程度的指标，数据越大表示离散度越高，反之，表示离散度越小[20-21]。土壤Cr的变异系数为0.24，呈现中等变异性，说明研究区内土壤Cr含量区域性整体差异不大。

基于《土壤环境质量标准农用地土壤污染风险管控标准》（GB15618—2018），利用公式（3）计算研究区土壤Cr单项污染指数。研究结果显示，26个采样点土壤Cr单项污染指数范围在0.065～0.213，平均值为0.130，平均值和最大值都远小于1，表明研究区土壤未受到Cr污染。

3 结论

本研究利用GIS空间分析方法分析了我国东部沿海地区某快速城市化区域土壤Cr的空间分布特征及潜在污染，结果表明，土壤Cr含量空间分布不均匀，呈现出自东北区域到西南区域逐渐减小的趋势。潜在污染评价结果表明，研究区土壤未受到Cr污染。研究结果可以为快速城市化区域的土壤环境污染防控提供参考。

参考文献

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