海南岛西部地区砖红壤中重金属元素含量及其分布特征
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安徽农业科学 , Journal of Anhui Agri. Sci. 2010, 38 ( 6) : 3072 - 3074
责任编辑 李菲菲 责任校对 卢瑶
海南岛西部地区砖红壤中重金属元素含量及其分布特征
王军广 ,赵志忠 3 ,赵广孺 ,张忠伟 (海南师范大学地理与旅游学院 ,海南海口 571158)
作者简介 王军广 (1982 - ) ,男 ,河北邯郸人 ,硕士研究生 ,研究方向 : 热带海岛地表过程与环境评价 。 3 通讯作者 。
收稿日期 2009211216
1. 2 土壤类型及分布 前人曾对研究区内土壤类型及其分 布特征进行过深入的研究 [9 - 12] 。总体说来 ,研究区内的土壤 发育较成熟 ,并可分为黄壤、砖黄壤、砖红壤、赤红壤、燥红土 五大类型。其中 ,此次研究对象砖红壤是研究区内最主要的 地带性土壤类型 ,其地表的出露面积占 63. 85% ,主要分布于 阶地、台地及海拔 400 m 以下的低丘地带 ,按其成土母质特 征又可分为玄武岩砖红壤 、浅海沉积物砖红壤 、花岗岩砖红 壤 、砂页岩砖红壤 ,其中后两者分布较广 [13] 。 2 样品采集与研究方法
土壤是人类赖以生存和可持续发展的基础 ,随着社会现 代化和生产的发展 ,土壤污染问题日益严重 ,引起人们的广 泛关注 。在环境科学中常见的重金属有汞 、镉 、镍 、铬 、矾 、 砷、硒、铁、锰、铜、锌、铅等 ,其中有相当一部分重金属是生物 所必需的微量元素 ,另有一些重金属则表现为环境污染物 , 目前 ,研究较多的是镉、铅、铜、锌和汞。在农业生产上 ,重金 属污染不仅使土壤肥力下降 ,还致使生产出的农产品质量不 符合生态学安全的要求 ,危害人畜健康 ,因而具有很大的危 害性 [ 1 - 6 ] 。
海南岛的地貌形态表现为一中间高耸 、四周低平的穹状 窿起 ,研究区位于穹窿的西南部 ,地貌组合类型包括山地、丘 陵与平原。区内的光热条件优越 ,气候属热带季风气候 ,由 于地处背风坡 ,区内年降雨量较小且降水集中、夏季多暴雨。
基金项目 海南省自然科学基金项目 (40879 ) ;教育部留学回国人员科 研启动基金资助项目 ; 海南师范大学“遥感与地理信息系 统 ”重点学科联合资助项目 。
Con ten t and D istr ibution Character istics of Heavy M eta ls Elem en ts in La tosol in W est Ha inan Island W ANG Jun2guang et a l ( College of Geography and Tourism, Hainan Normal University, Haikou, Hainan 571158) Abstract Taking the west areas of Hainan island as research area, and using on2site samp ling and laboratory analysis testing methods, the content and the distribution characteristics of heavy metals in soil were studied. The results indicated that the content range of heavy metal ele2 ments in both eluvial horizons and illuvial horizons had a positive correlation with the content range in parent material horizons. HMEs in both eluvial horizons and illuvial horizons were associated with the heavy metal elements in parent material horizons. A lthough only a little amount of trace elements had undergone vertical m igration in the latosol p rofiles, the contents of trace elements and their spatial variation can be changed. Trace elements in the soils such as A s , Cd , Pb can be enriched in the lower layers of the latosol p rofiles because of the influence of human’s activities. Key words Latosol; Soil heavy metals; Spatial distribution; Hainan Island
表 1 海南岛西部地区各砖红壤剖面的重金属元素平均含量及与其他土壤的对比 Table 1 The con ten t com par ison of heavy m eta ls between d ifferen t la tosol prof iles in the west of Ha inan Island and other so ils of Ch ina
Cr 2. 68 27. 37 40. 21 206. 30 27. 22 64. 60 61. 00 100. 00
Ni 3. 21 12. 60 9. 08 31. 12 18. 86 27. 60 26. 90 40. 00
Cu 25. 20 40. 99 36. 02 38. 67 33. 73 20. 00 22. 60 20. 00
因此近年来 ,人们在重视土壤中重金属元素含量的横向 变化研究的同时 ,也对土壤中重金属元素含量的垂向变化研 究予以了高度重视 。笔者选择海南岛西部地区占地面积最 大、发育典型的砖红壤作为研究对象 ,探讨区内砖红壤中重 金属元素的分布特征 ,在此基础上分析不同剖面重金属元素 含量的变化特点及其形成机理 。 1 研究区概况 1. 1 研究区地质背景与自然地理特征 研究区位于海南岛 西部 ,包括乐东县、昌江县及儋州市、白沙县、五指山市的部 分地区。该区地处东西向王五 - 文教断裂带以南 ,系华南褶 皱系五指山褶皱隆起带的西侧部分 ,研究区内广泛发育中元 古代、古生代、中生代、新生代地层及海西 - 印支期、燕山期 花岗岩 [ 7 - 8 ] 。
该研究主要选择海南岛西部地区砖红壤发育较好的 5 个剖面进行研究 ,其中 3个剖面分别采集了淀积层 (B 层 ) 、 母质层 (C层 )土壤样品 , 2个剖面则采集了淋溶层 (A 层 ) 、 淀积层 (B 层 ) 、母质层 (C层 ) 3层土壤样品 ;同一层位采集 多个样品进行充分混合 ,得到的土样在室内经自然晾干 →人 工压碎 →砾石及动植物残体剔除 →混匀 →碾磨 →过筛 ( 200 目 )等步骤的处理后 ,选取 20 g用于 Cr 、N i 、Cu 、Zn 、A s、Cd、 Pb等元素的含量测定。土壤重金属元素成分分析采用 ICP2 MS方法进行 ,全部分析项目由中国科学院地球化学研究所 资源与环境测试分析中心完成 。 3 重金属元素的空间分布特征 3. 1 重金属元素的组成特征 笔者对海南岛西部 5个砖红 壤剖面土壤样品的重金属平均含量进行分析并与其他土壤 中重金属的平均含量进行对比。由表 1可以发现 ,研究区内 重金属分布存在以下规律 : ①这 5个砖红壤剖面的 Cu 、Zn 、 Cd 、Pb 4重金属元素的平均含量普遍高于中国南方砖红壤 的平均值 ,同时 ,除 Zn外 ,其他 3种元素的含量还超过世界 土壤平均值。在各剖面中 , Cd含量高于中国南方砖红壤和 中国土壤平均值的 2倍以上 ,但低于全球土壤平均值。②除 了儋州那大的 Cr、N i外 ,其他剖面的这 2种重金属元素都低 于中国南方砖红壤和中国土壤的平均值。 ③不同母质的土 壤重金属元素含量也存在一定差别 ,砂页岩砖红壤中的 Cr、
摘要 以海南岛西部砖红壤地区为研究区域 ,采用现场采样及室内分析测试方法 ,对土壤重金属含量及分布特征进行研究。结果发现 , 重金属元素在淋溶层和淀积层的含量与母质层含量具有一定的正相关关系 , 土壤重金属分布在总体上受成土母质层制约。受区内自 然条件影响 ,区内土壤微量元素的垂向迁移能力相对较弱 ,而人类的工业活动、农业活动也可导致少量 A s、Cd、Pb 等有害外源微量元素 进入土壤并趋向于在土壤的浅层富集 。 关键词 砖红壤元素 ;土壤重金属 ;空间分布 ;海南岛 中图分类号 S151. 9 文献标识码 A 文章编号 0517 - 6611 (2010) 06 - 03072 - 03
Zn 44. 82 97. 74 89. 05 48. 75 143. 57 39. 60 74. 20 50. 00
As 4. 24 13. 53 8. 76 6. 99 5. 52 6. 70 11. 20 5. 00
Cd 0. 16 0. 37 0. 22 0. 21 0. 16 0. 058 0. 097 0. 50
由此可以看出 ,区内砖红壤中重金属元素的平均含量与
中国南方砖红壤平均值存在明显的差异 ,而且不同剖面、不 同母质砖红壤之间 ,其元素组成也存在明显的区别。结合重 金属元素的形态特征 ,可以认为土壤母质是决定区内土壤重 金属元素分布的重要因素之一 [15] 。 3. 2 重金属元素的垂直分异特征 不同剖面不同层位之间 重金属元素的含量比见表 2。根据表 2即可作出不同剖面上 下层位微量元素的变化趋势图 ,见图 1、2、3。
3073
Cu、A s、Cd、Pb等重金属元素含量普遍高于花岗岩砖红壤中 的含量 。同 一 母 质的 土 壤 重 金 属 元 素 含 量 也 存 在 一 定 差 别 [14] ,五指山庄花岗岩砖红壤中重金属元素平均含量普遍 高于昌江车站。④五指山庄 Zn元素、儋州那大 Cr元素和乐 光农场 Pb元素明显高于其他剖面南方砖红壤和中国土壤中 该元素的平均含量 。
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
38卷 6期 王军广等 海南岛西部地区砖红壤中重金属元素含量及其分布特征
mg/ kg
采样地点
土壤类型
重金属元素 Heavy metals elements
Samp ling sites 昌江车站 乐东卫校 乐光农场 儋州那大 五指山庄 其他
Soil types 花岗岩砖红壤 砂页岩砖红壤 砂页岩砖红壤 砂页岩砖红壤 花岗岩砖红壤 中国南方砖红壤 [12 ] 中国土壤 [ 12 ] 全球土壤 [ 12 ]
采样地点
层 /层
Cr
Ni
Cu
Zn
As
Cd
Pb
Байду номын сангаас
Samp ling sites
Layer/ layer
昌江车站
B /C
7. 64
2. 80
1. 15
3. 18
2. 74
3. 11
2. 14
乐东卫校
B /C
0. 55
0. 87
0. 84
0. 98
0. 82
1. 42
Pb 45. 72 75. 45 109. 10 91. 50 53. 70 28. 70 26. 00 10. 00
表 2 海南岛西部地区砖红壤剖面的重金属元素垂向分异特征
Table 2 Vertica l d istr ibution fea tures of heavy m eta l elem en ts in the la tosol prof iles in the west of Ha inan Island
责任编辑 李菲菲 责任校对 卢瑶
海南岛西部地区砖红壤中重金属元素含量及其分布特征
王军广 ,赵志忠 3 ,赵广孺 ,张忠伟 (海南师范大学地理与旅游学院 ,海南海口 571158)
作者简介 王军广 (1982 - ) ,男 ,河北邯郸人 ,硕士研究生 ,研究方向 : 热带海岛地表过程与环境评价 。 3 通讯作者 。
收稿日期 2009211216
1. 2 土壤类型及分布 前人曾对研究区内土壤类型及其分 布特征进行过深入的研究 [9 - 12] 。总体说来 ,研究区内的土壤 发育较成熟 ,并可分为黄壤、砖黄壤、砖红壤、赤红壤、燥红土 五大类型。其中 ,此次研究对象砖红壤是研究区内最主要的 地带性土壤类型 ,其地表的出露面积占 63. 85% ,主要分布于 阶地、台地及海拔 400 m 以下的低丘地带 ,按其成土母质特 征又可分为玄武岩砖红壤 、浅海沉积物砖红壤 、花岗岩砖红 壤 、砂页岩砖红壤 ,其中后两者分布较广 [13] 。 2 样品采集与研究方法
土壤是人类赖以生存和可持续发展的基础 ,随着社会现 代化和生产的发展 ,土壤污染问题日益严重 ,引起人们的广 泛关注 。在环境科学中常见的重金属有汞 、镉 、镍 、铬 、矾 、 砷、硒、铁、锰、铜、锌、铅等 ,其中有相当一部分重金属是生物 所必需的微量元素 ,另有一些重金属则表现为环境污染物 , 目前 ,研究较多的是镉、铅、铜、锌和汞。在农业生产上 ,重金 属污染不仅使土壤肥力下降 ,还致使生产出的农产品质量不 符合生态学安全的要求 ,危害人畜健康 ,因而具有很大的危 害性 [ 1 - 6 ] 。
海南岛的地貌形态表现为一中间高耸 、四周低平的穹状 窿起 ,研究区位于穹窿的西南部 ,地貌组合类型包括山地、丘 陵与平原。区内的光热条件优越 ,气候属热带季风气候 ,由 于地处背风坡 ,区内年降雨量较小且降水集中、夏季多暴雨。
基金项目 海南省自然科学基金项目 (40879 ) ;教育部留学回国人员科 研启动基金资助项目 ; 海南师范大学“遥感与地理信息系 统 ”重点学科联合资助项目 。
Con ten t and D istr ibution Character istics of Heavy M eta ls Elem en ts in La tosol in W est Ha inan Island W ANG Jun2guang et a l ( College of Geography and Tourism, Hainan Normal University, Haikou, Hainan 571158) Abstract Taking the west areas of Hainan island as research area, and using on2site samp ling and laboratory analysis testing methods, the content and the distribution characteristics of heavy metals in soil were studied. The results indicated that the content range of heavy metal ele2 ments in both eluvial horizons and illuvial horizons had a positive correlation with the content range in parent material horizons. HMEs in both eluvial horizons and illuvial horizons were associated with the heavy metal elements in parent material horizons. A lthough only a little amount of trace elements had undergone vertical m igration in the latosol p rofiles, the contents of trace elements and their spatial variation can be changed. Trace elements in the soils such as A s , Cd , Pb can be enriched in the lower layers of the latosol p rofiles because of the influence of human’s activities. Key words Latosol; Soil heavy metals; Spatial distribution; Hainan Island
表 1 海南岛西部地区各砖红壤剖面的重金属元素平均含量及与其他土壤的对比 Table 1 The con ten t com par ison of heavy m eta ls between d ifferen t la tosol prof iles in the west of Ha inan Island and other so ils of Ch ina
Cr 2. 68 27. 37 40. 21 206. 30 27. 22 64. 60 61. 00 100. 00
Ni 3. 21 12. 60 9. 08 31. 12 18. 86 27. 60 26. 90 40. 00
Cu 25. 20 40. 99 36. 02 38. 67 33. 73 20. 00 22. 60 20. 00
因此近年来 ,人们在重视土壤中重金属元素含量的横向 变化研究的同时 ,也对土壤中重金属元素含量的垂向变化研 究予以了高度重视 。笔者选择海南岛西部地区占地面积最 大、发育典型的砖红壤作为研究对象 ,探讨区内砖红壤中重 金属元素的分布特征 ,在此基础上分析不同剖面重金属元素 含量的变化特点及其形成机理 。 1 研究区概况 1. 1 研究区地质背景与自然地理特征 研究区位于海南岛 西部 ,包括乐东县、昌江县及儋州市、白沙县、五指山市的部 分地区。该区地处东西向王五 - 文教断裂带以南 ,系华南褶 皱系五指山褶皱隆起带的西侧部分 ,研究区内广泛发育中元 古代、古生代、中生代、新生代地层及海西 - 印支期、燕山期 花岗岩 [ 7 - 8 ] 。
该研究主要选择海南岛西部地区砖红壤发育较好的 5 个剖面进行研究 ,其中 3个剖面分别采集了淀积层 (B 层 ) 、 母质层 (C层 )土壤样品 , 2个剖面则采集了淋溶层 (A 层 ) 、 淀积层 (B 层 ) 、母质层 (C层 ) 3层土壤样品 ;同一层位采集 多个样品进行充分混合 ,得到的土样在室内经自然晾干 →人 工压碎 →砾石及动植物残体剔除 →混匀 →碾磨 →过筛 ( 200 目 )等步骤的处理后 ,选取 20 g用于 Cr 、N i 、Cu 、Zn 、A s、Cd、 Pb等元素的含量测定。土壤重金属元素成分分析采用 ICP2 MS方法进行 ,全部分析项目由中国科学院地球化学研究所 资源与环境测试分析中心完成 。 3 重金属元素的空间分布特征 3. 1 重金属元素的组成特征 笔者对海南岛西部 5个砖红 壤剖面土壤样品的重金属平均含量进行分析并与其他土壤 中重金属的平均含量进行对比。由表 1可以发现 ,研究区内 重金属分布存在以下规律 : ①这 5个砖红壤剖面的 Cu 、Zn 、 Cd 、Pb 4重金属元素的平均含量普遍高于中国南方砖红壤 的平均值 ,同时 ,除 Zn外 ,其他 3种元素的含量还超过世界 土壤平均值。在各剖面中 , Cd含量高于中国南方砖红壤和 中国土壤平均值的 2倍以上 ,但低于全球土壤平均值。②除 了儋州那大的 Cr、N i外 ,其他剖面的这 2种重金属元素都低 于中国南方砖红壤和中国土壤的平均值。 ③不同母质的土 壤重金属元素含量也存在一定差别 ,砂页岩砖红壤中的 Cr、
摘要 以海南岛西部砖红壤地区为研究区域 ,采用现场采样及室内分析测试方法 ,对土壤重金属含量及分布特征进行研究。结果发现 , 重金属元素在淋溶层和淀积层的含量与母质层含量具有一定的正相关关系 , 土壤重金属分布在总体上受成土母质层制约。受区内自 然条件影响 ,区内土壤微量元素的垂向迁移能力相对较弱 ,而人类的工业活动、农业活动也可导致少量 A s、Cd、Pb 等有害外源微量元素 进入土壤并趋向于在土壤的浅层富集 。 关键词 砖红壤元素 ;土壤重金属 ;空间分布 ;海南岛 中图分类号 S151. 9 文献标识码 A 文章编号 0517 - 6611 (2010) 06 - 03072 - 03
Zn 44. 82 97. 74 89. 05 48. 75 143. 57 39. 60 74. 20 50. 00
As 4. 24 13. 53 8. 76 6. 99 5. 52 6. 70 11. 20 5. 00
Cd 0. 16 0. 37 0. 22 0. 21 0. 16 0. 058 0. 097 0. 50
由此可以看出 ,区内砖红壤中重金属元素的平均含量与
中国南方砖红壤平均值存在明显的差异 ,而且不同剖面、不 同母质砖红壤之间 ,其元素组成也存在明显的区别。结合重 金属元素的形态特征 ,可以认为土壤母质是决定区内土壤重 金属元素分布的重要因素之一 [15] 。 3. 2 重金属元素的垂直分异特征 不同剖面不同层位之间 重金属元素的含量比见表 2。根据表 2即可作出不同剖面上 下层位微量元素的变化趋势图 ,见图 1、2、3。
3073
Cu、A s、Cd、Pb等重金属元素含量普遍高于花岗岩砖红壤中 的含量 。同 一 母 质的 土 壤 重 金 属 元 素 含 量 也 存 在 一 定 差 别 [14] ,五指山庄花岗岩砖红壤中重金属元素平均含量普遍 高于昌江车站。④五指山庄 Zn元素、儋州那大 Cr元素和乐 光农场 Pb元素明显高于其他剖面南方砖红壤和中国土壤中 该元素的平均含量 。
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
38卷 6期 王军广等 海南岛西部地区砖红壤中重金属元素含量及其分布特征
mg/ kg
采样地点
土壤类型
重金属元素 Heavy metals elements
Samp ling sites 昌江车站 乐东卫校 乐光农场 儋州那大 五指山庄 其他
Soil types 花岗岩砖红壤 砂页岩砖红壤 砂页岩砖红壤 砂页岩砖红壤 花岗岩砖红壤 中国南方砖红壤 [12 ] 中国土壤 [ 12 ] 全球土壤 [ 12 ]
采样地点
层 /层
Cr
Ni
Cu
Zn
As
Cd
Pb
Байду номын сангаас
Samp ling sites
Layer/ layer
昌江车站
B /C
7. 64
2. 80
1. 15
3. 18
2. 74
3. 11
2. 14
乐东卫校
B /C
0. 55
0. 87
0. 84
0. 98
0. 82
1. 42
Pb 45. 72 75. 45 109. 10 91. 50 53. 70 28. 70 26. 00 10. 00
表 2 海南岛西部地区砖红壤剖面的重金属元素垂向分异特征
Table 2 Vertica l d istr ibution fea tures of heavy m eta l elem en ts in the la tosol prof iles in the west of Ha inan Island