北京市大兴区土壤重金属含量的空间分布特征

子体光谱仪 ( 美国 T JA2IRIS) 测定 .
2 数据处理
+ 本研究数据处理采用地统计学软件 GS ( 513) 进行处理 ,图形采用 ArcView GIS 312 软件进 行绘制 .
3 结果与分析 311 土壤重金属元素的统计特征值
由表 1 的偏度和峰度系数可知 , 重金属元素 Cu 、 Pb 、 As 、 Se 和 Co 服从正态分布 , Zn 、 Ni 和 Hg 服从对数正态分布 ,而 Cr 和 Cd 既不服从正态分布 ,也不服从对数正态分布 . [10 ] 大兴区土壤重金属累积量除 As 和 Se 外 ,其余重金属平均含量均高于该区的背景含量 ,
cm 耕层土样混合 ,按四分法取分析样品 115 kg. 采样
图1 取样点分布图
Fig. 1 Sampling locations
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时间为 2000 年 5 月底 6 月初 . 113 分析项目与测定方法 土样经风干后过 0125 mm 的尼龙网筛 ,As 和 Hg 用王水水浴加热消解
[9 ]
Agricultural University , Beijing 100094) Abstract :Seventy surface soil samples were collected from an area of 1039 km2 in Daxing county of Beijing and analyzed for concentrations of Cu ,Zn ,Pb ,Cr ,Cd ,Ni ,As ,Se ,Hg and Co. The results of statistical analysis indicated that the concentrations of soil heavy metals all exceeded their background levels , except for As and Se. Only Cd concentration exceeded the critical value of national soil quality standard in some re2 gions. The result of semivariance analysis showed that the metal concentrations were correlated in a given spatial range. Kriging method was applied to estimate the unobserved points and their distribution maps were obtained , which indicated that the soil heavy metal concentrations had a close relationship with soil texture and organic matter contents. The accumulation of soil heavy metals in Daxing county was mainly due to irrigation with water from Liangshuihe , Xinfenghe and Fenghe rivers that have been contaminated with wastewater and sewage. Therefore , some effective countermeasures should be adopted to control wastewater discharge from some factories along those rivers and the discharge should fully meet the national standards. Keywords :soil ; heavy metal ; semivariance ; spatial variability Resources and Environmental Sciences , China
第 24 卷第 3 期 2004 年 5 月
环 境 科 学 学 报
ACTA SCIENTIAE CIRCUMSTANTIAE
Vol. 24 ,No. 3 May ,2004
文章编号 :025322468 (2004) 0320463206 中图分类号 :X53 文献标识码 :A
北京市大兴区土壤重金属含量的空间分布特征
胡克林 ,张凤荣 ,吕贻忠 ,王 茹 ,徐 艳 ( 中国农业大学资源与环境学院 ,北京 100094)
摘要 : 在面积为 1039 km2 的北京市大兴区布设了 70 个取样点 ,测定了其表层土壤重金属 Cu 、 Zn 、 Pb 、 Cr 、 Cd 、 Ni 、 As 、 Se 、 Hg 和 Co 的含量 . 统计结果表明 ,除 As 和 Se 外 ,其它重金属平均含量均高于其背景含量 . 只有个别地方 Cd 的含量超过了国家二级标 准限值 ,而其余重金属含量均没有超过其二级标准 . 通过半方差函数分析 , 发现 10 种重金属元素在一定范围内均存在空间 相关性 . 采用 Kriging 最优内插法得到了表层土壤重金属含量的空间分布图 , 发现土壤重金属含量与土壤质地和有机质含量 关系密切 . 目前大兴区土壤重金属的主要来源是污灌 ,特别是来自凉水河 、 新凤河和凤河的污水 , 应重点对这些河流周围的 排污企业进行治理 ,严格执行达标排放 . 关键词 : 土壤 ; 重金属 ; 半方差函数 ; 空间变异
,Se 用 HNO3 2HClO4 2HF 熔融 ,
3 者均用原子荧光光谱仪 ( 海光 AFS2230) 测定 ; 其它重金属用通常所说的” 四酸熔样” , 即王水 再加 HClO4 、 HF 熔融 ,Cd 用等离子体质谱仪 ICP2MS ( 美国 T JA2CxCell ) 测定 ,其余重金属用等离
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胡克林等 : 北京市大兴区土壤重金属含量的空间分布特征
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尤其是 Cu 、 Zn 、 Pb 平均含量分别达到 26108 ,61118 和 18181 mg・ kg , 远高于其背景含量 8166 , - 1 40137 和 9112 mg・ kg . 说明随着大气降尘 、 施肥和局部污灌时间的推移 ,土壤中重金属的累积 [4 ] 量呈逐渐增加的趋势 . As 和 Se 的平均含量均低于其背景含量 ,这与朱桂珍 最近的调查结果 [11 ] 相同 ,导致 As 和 Se 含量下降的一个原因可能是作物和瓜果蔬菜的吸收 ,而其来源又很少 . (G 10 种重金属元素中 ,只有个别地方 Cd 的含量超过了国家 《土壤环境质量标准》 B156182 - 1 1995) 二级标准限值 016 mg・ kg ,而其余土壤重金属含量均没有超过其二级标准 . 从变异系数来看 ,大兴区土壤 10 种重金属元素的变异系数均不大 , 除 Co 的变异系数在 011 以下属于弱变异强度外 ,其余土壤重金属元素的变异系数范围为 0111～0145 , 均属于中等 变异强度 . 在置信水平为 95 % ,且精度为均值的 10 %的情况下 ,得到了各重金属元素的合理取样数 目 ( 见表 1) . 其中合理取样数目最多的是 Hg ,需 80 个 ,其次是 Cd 、 Se 和 Cu ,分别需 60 、 43 和 40 个 ,其余重金属元素的合理取样数目均在 20 个以下 ,说明在大兴区取 70 个样点基本上能代表 该区土壤重金属元素的含量分布状况 .
表1 大兴区土壤重金属元素统计特征值
Table 1 The statistical feature of concentrations of soil heavy metals in Daxing county
项目
Cu Zn Pb Cr Cd NБайду номын сангаас As Se Hg Co
分布 类型
N lgN N
城市是人类活动最密集的地区 ,其土壤环境质量与人类健康息息相关 ,随着城市化进程及 [1 ] 工业的迅速发展 ,城市土壤重金属污染状况已日趋严重 . 而位于城市周边的郊区 , 是城乡间 的过渡带 ,近年来大量的城市垃圾和城区工厂的 “三废” 不断地被转移到其周边环境 ,给当地土 [2 ] 壤环境质量带来了许多不良影响 ,已经越来越受到人们的关注 . 已有一些研究者对北京近郊区土壤重金属含量进行了研究 ,但这些研究大多集中在东南 郊和污灌区 ,其研究的空间尺度较小 , 研究范围着重于污染源相对比较清楚的某些局部地 [4 ] [5 ,6 ] 区 ,虽然也有一些较大尺度的研究 ,但研究对象仅限于少数几种土壤重金属 ,很少有人对 北京市郊区土壤重金属含量及其污染状况做过全面 、 系统的研究 . 地质统计学方法是一种最优的空间插值方法 ,已被广泛地应用到具有区域化变量特征的
收稿日期 :2003205215 ; 修订日期 :2003210206 基金项目 : 国家自然科学基金项目 (49871005) ; 国家重点基础研究发展规划项目 ( G1999011810) 资助
) ,男 ,副教授 ( 博士) , hukel @cau. edu. cn 作者简介 : 胡克林 (1971 —
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偏度 系数
- 0124 0171 0165 - 1158 1167 0116 - 0112 0136 0120 0109
最小值 最大值 峰度 -1 系数 Π (mg・ (mg・ kg ) Π kg - 1 ) 3132 5170 45160
3189 3188 4165 11155 2129 2157 3134 2125 2150 46180 14130 29150 01013 18120 4131 01026 01031 9160 96180 25150 84140 01767 29190 11154 01187 01198 1318
1 研究区概况和实验方案 111 研究区概况
大兴区位于北京市城南 ,永定河下游东岸 ,属于华北平原的一部分 ,总的地势自西北向东 南略倾斜 ,海拔高程在 15～45 m 之间 ,坡度在 018 ‰ ～110 ‰ 左右 ; 全区成土母质为永定河冲积 物 ,土壤类型为潮土 . 流经该区的河流主要有永定河 、 凉水河 、 新凤河 、 凤河 、 大小龙河和天堂河 ( 见图 1) . 但目前除凉水河 、 新凤河 、 凤河 ( 均为过境污水河) 外 ,其它河流基本上都干枯无水 , 目前该区地下水埋深年平均为 10 m 左右 . 该区土地总面积 1039 km ,经度 116° 13′ ～116° 43′ E ,纬度 39° 26′ ～39° 51′ N , 属暖温带半湿润季风气候 , 年均温 1115 ℃, 年平均降雨量 56819 mm , 雨热同季 , 但季节分配不均 ,7612 %雨水集中在夏季 . 既适合于 冬小麦等喜凉作物生长 ,又适于水稻 、 花生等喜温作 物生长 ,是北京市重要的粮 、 菜、 瓜、 果生产基地 . 112 采样方案 本次取样采用 GPS 定位 , 样点布局考虑了土地 利用方式和土壤类型 , 全区共布设了 70 个样点 ( 图 1) . 每一样点在直径 100 m 范围内选择 3～5 个 0～20
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土壤学 、 环境科学和生态学等领域 . 本文以地处北京市南郊的大兴区作为研究对象 ,应用地 质统计学的方法对其表层土壤 10 种重金属含量的空间分布特征进行分析 ,旨在查明该区土壤 重金属的主要来源 ,为该区的土壤环境质量评价和土壤污染综合防治提供科学依据 .
Spatial distribution of concentrations of soil heavy metals in Daxing coun2 ty , Beijing
HU Kelin ,ZHANG Fengrong ,L Β Y izhong ,WANG Ru ,XU Yan (College of