喀什市土壤重金屬空間分布特征

張文河，韋良煥，莫治新

（喀什大學(xué)化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，新疆 喀什 844000）

人類活動(dòng)對(duì)土壤重金屬含量的影響日益顯著，灌淤土是荒漠地區(qū)農(nóng)耕土壤的一個(gè)獨(dú)立體系。烏魯木齊市周邊一些灌溉區(qū)通過城市污水回用進(jìn)行灌溉和綠化，灌溉區(qū)用污水灌溉農(nóng)作物，土壤受到重金屬Cu、Zn、Ni、Cr、Pb的輕度污染。土壤重金屬污染的基本規(guī)律表現(xiàn)為不同深度的土壤重金屬種類和濃度是不同的。已有研究表明，0～20 cm深度的土層中，As、Cd、Ni、Pb和Zn等重金屬的污染程度主要受到人為因素的影響。煤礦區(qū)土壤中，Cr污染比較嚴(yán)重，隨著監(jiān)測(cè)點(diǎn)與礦區(qū)的距離增大，其所受到的污染程度逐漸減弱。

喀什市受城市工業(yè)、交通和農(nóng)業(yè)發(fā)展的影響，多種重金屬在土壤中產(chǎn)生了積累，土壤中Cd、Cr、Ni和Pb平均含量均超出原有土壤含量，Cd呈現(xiàn)中度污染，Cr、Ni和Pb呈現(xiàn)輕度污染。本研究在喀什市設(shè)置6個(gè)采樣點(diǎn)（乃則爾巴格鎮(zhèn)、浩罕鄉(xiāng)、七里橋、遠(yuǎn)方市場(chǎng)、人民公園、夏馬勒巴格鎮(zhèn)），測(cè)定土壤重金屬Cu、Zn、Pb和Cr的含量，分析喀什市土壤重金屬污染空間分布特征，為農(nóng)田土壤合理利用及重金屬污染預(yù)防提供參考。

1 研究區(qū)概況

喀什市位于新疆維吾爾自治區(qū)西南部，坐落在喀什噶爾三角洲中上部，地理位置為71.83°E～76.33°E、39.41°N～40.27°N。荒漠和半荒漠的生態(tài)環(huán)境發(fā)育了以棕漠土、棕鈣土、綠洲黃土以及綠洲灌淤土等為主的地帶性和非地帶性土壤。采樣點(diǎn)的地形圖如圖1所示，橫坐標(biāo)為經(jīng)度，縱坐標(biāo)為緯度，垂直方向坐標(biāo)為海拔。圖中黑色小三角代表采樣點(diǎn)。1號(hào)采樣點(diǎn)為乃則爾巴格鎮(zhèn)，2號(hào)采樣點(diǎn)為浩浫鄉(xiāng)，3號(hào)采樣點(diǎn)為七里橋，4號(hào)采樣點(diǎn)為遠(yuǎn)方市場(chǎng)，5號(hào)采樣點(diǎn)為人民公園，6號(hào)采樣點(diǎn)為夏馬勒巴格鎮(zhèn)。

圖1 研究區(qū)地形及采樣點(diǎn)分布

2 土壤重金屬元素分布特點(diǎn)

2.1 銅、鋅元素分布特點(diǎn)

研究區(qū)土壤重金屬銅、鋅含量等值線分布如圖2所示，兩種元素含量的高值區(qū)都集中在4號(hào)采樣點(diǎn)（遠(yuǎn)方市場(chǎng)）附近，低值區(qū)分布在3號(hào)采樣點(diǎn)（七里橋）和6號(hào)采樣點(diǎn)（夏馬勒巴格鎮(zhèn)）附近。土壤中Cu和Zn的交互作用使兩種元素等值線分布呈現(xiàn)很不規(guī)則的特點(diǎn)。圖2顯示，這兩種元素的含量等值線分布疏密相間，證實(shí)其空間分布存在同源性，兩者在土壤中的變化規(guī)律基本相同。研究表明，這兩種元素在土壤中表現(xiàn)出相同的化學(xué)性質(zhì)，分布規(guī)律呈現(xiàn)一致性。

圖2 土壤重金屬銅含量等值線和鋅含量等值線的分布

2.2 鉛、鉻元素分布特點(diǎn)

研究發(fā)現(xiàn)，重金屬Pb與Cr含量等值線分布比較均勻，變化幅度平緩，表明影響它們含量的因素比較單一。但含量等值線所示規(guī)律表明，Pb、Cr重金屬含量等值線變化規(guī)律不一致，影響它們?cè)谕寥乐蟹植嫉囊蛩夭煌耆嗤?/p>

土壤Pb含量以4號(hào)采樣點(diǎn)（遠(yuǎn)方市場(chǎng)）為中心逐漸向周邊減小。土地利用類型和分區(qū)差異分析表明，商業(yè)區(qū)人流、物流量比較大，人類活動(dòng)干擾比較強(qiáng)烈；工業(yè)區(qū)理化反應(yīng)活動(dòng)強(qiáng)烈，農(nóng)業(yè)區(qū)和林業(yè)區(qū)農(nóng)藥、化肥用量大。通常，工業(yè)區(qū)和商業(yè)區(qū)的鉛污染比較嚴(yán)重，而農(nóng)業(yè)區(qū)和林業(yè)區(qū)的鉛污染較輕。土壤中的鉛元素具有特殊理化性質(zhì)，尤其是工業(yè)發(fā)展對(duì)鉛的自然循環(huán)干擾增大，通常認(rèn)為它主要來源于人為排放，即鉛污染主要來自各種工業(yè)中鉛金屬的使用和汽車尾氣的排放。

土壤中重金屬Cr主要來源于交通運(yùn)輸和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。一是運(yùn)輸行業(yè)產(chǎn)生大量廢氣和粉塵，二是農(nóng)田施用污泥、煤泥和化肥。研究表明，鉻污染在空間分布上表現(xiàn)出很強(qiáng)的隨機(jī)性。6號(hào)采樣點(diǎn)（夏馬勒巴格鎮(zhèn)）土壤Cr含量達(dá)到最低值，土壤Cr含量以該采樣點(diǎn)為中心向四周遞減，分析表明，這些元素來源于當(dāng)?shù)氐某赏聊纲|(zhì)。

2.3 土壤重金屬含量檢測(cè)結(jié)果分析

喀什市6個(gè)采樣點(diǎn)土壤重金屬含量檢測(cè)結(jié)果如表1所示。檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，土壤重金屬Cu、Zn含量變化幅度較大，變異系數(shù)也較大，表明二者在空間分布上存在顯著差異，圖2也證實(shí)了這一點(diǎn)。土壤重金屬Cr、Pb含量變化幅度較小，變異系數(shù)小于15%。檢測(cè)結(jié)果表明，喀什市各采樣點(diǎn)土壤重金屬含量有一定差異，但沒有超過相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)限值。

表1 各采樣點(diǎn)土壤重金屬含量平均值

3 結(jié)論

由于金屬性質(zhì)的相近性及土壤源地的同源性，Cu和Zn在土壤中的含量等值線高值區(qū)均是人民公園，其以此為中心向周圍遞減。兩種元素的土壤含量等值線分布疏密規(guī)律相似，曲線變化呈現(xiàn)一致性，表明兩種元素的來源呈現(xiàn)多樣性。Cu和Zn含量等值線變化的主要影響因素是周圍車流量和物流量大、經(jīng)濟(jì)發(fā)展使經(jīng)濟(jì)活動(dòng)強(qiáng)度增大、植被覆蓋率低等。從地球化學(xué)角度來看，重金屬在土壤中的抗結(jié)性常使多種重金屬共同污染一個(gè)地區(qū)的土壤。Pb和Cr在土壤中的含量等值線整體差異較大，說明這兩種元素沒有同源性。但是，它們?cè)谕寥乐械淖兓荻炔淮螅砻髌鋪碓闯尸F(xiàn)單一性。Pb的污染源主要是工業(yè)生產(chǎn)和交通運(yùn)輸，鉛污染比較嚴(yán)重的是4號(hào)采樣點(diǎn)（遠(yuǎn)方市場(chǎng)）；Cr的污染源主要是交通運(yùn)輸和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，鉻污染比較嚴(yán)重的是6號(hào)采樣點(diǎn)（夏馬勒巴格鎮(zhèn)）。