皖江城市带土壤重金属含量变化特征及其环境容量研究

论文摘要

皖江城市带是安徽省重要的经济发展区之一，是长三角产业发展共生圈的重要组成部分。本研究在皖江城市带各地区共布设了32个采样点，每个样点上分别采集了A层和C层土样，并测定了土样理化性质及Cu、Cd、Pb、Zn、As、Cr、Hg、Ni八种重金属元素含量。论文初步研究了皖江城市带土壤重金属含量特征、垂直分布以及地域差异等，分析了近20年来皖江城市带土壤重金属含量变化趋势，计算了皖江城市带各地区土壤重金属环境容量。研究结果有助于为当地土壤环境质量评价、重金属总量控制及政府产业决策提供科学依据。主要的研究内容与结果如下：1.测定了皖江城市带表层土壤pH值、有机质含量和阳离子交换量。结果表明：该区域土壤pH值范围4.33～7.64，有机质含量范围0.19%～4.59%，阳离子交换量范围6.63～24.75cmol/kg。2.研究了皖江城市带表层土壤重金属的总体含量特征。结果表明：除Cu、Cd、Ni外，其余元素含量都低于国家土壤二级标准。其中，Cu超标样点2个，最大超标倍数2.8倍，位于安庆枞阳，含量为137.50mg/kg；Cd超标样点2个，最大超标倍数1.3倍，位于芜湖峨桥，含量为0.38mg/kg；Ni超标样点3个，最大超标倍数1.8倍，位于安庆太湖，含量为70.30mg/kg。3.研究了皖江城市带土壤重金属的垂直分布情况。结果表明：除Cd和Hg在土壤A层中富集明显，Ni在土壤C层中含量较高外，其余元素A/C比值都接近于1，这些元素在土壤中的含量分布比较均匀，大致处于输入与输出平衡状态。4.分析了皖江城市带土壤重金属的地域差异特征。结果表明：以皖江城市带表层土壤重金属含量均值为参比，芜湖市土壤Pb、Zn、As、Cr、Hg、Ni含量高，马鞍山市土壤Cd、Cr、Ni含量高，铜陵市土壤As、Cr含量高，池州市土壤Zn含量高，巢湖和宣城市土壤Hg含量高，舒城县土壤Cu、Zn、Ni含量高，其余城市土壤中各重金属元素含量都在均值附近波动。5.研究了皖江城市带土壤重金属含量近20年来的变化趋势。结果表明：以安徽省“七五”土壤均值作为参比，皖江城市带土壤中少数重金属元素含量有所下降，如Pb、Zn、As；其余绝大部分元素含量都升高了，其中Hg含量增加高达87.5%。以“七五”各城市土壤重金属背景值作为参比，Cu元素在滁州市土壤中变化幅度最大，是20年前含量的2.58倍；Cd元素在宣城市土壤中变幅最大，是20年前的2.52倍；Pb元素在宣城市土壤中含量是20年前的1.39倍，在铜陵市土壤中含量则只有20年前的0.49倍；Zn元素在合肥和滁州市土壤中变幅较大，其中合肥市土壤Zn含量是20年前的0.44倍，滁州市土壤Zn含量是20年前的2.12倍；As元素在铜陵市土壤中含量是20年前的2.05倍，而在安庆和滁州市土壤中的含量分别只有20年前的0.55倍和0.40倍；Cr元素在合肥、铜陵、滁州、舒城各市土壤中含量有所下降，在其余城市土壤中含量都有一定程度的上升；Hg元素在巢湖和舒城市土壤中含量分别是20年前的2.50倍和2.60倍，在马鞍山市土壤中含量只有20年前的0.59倍；Ni元素在除舒城以外的其余各市土壤中含量都有所上升。6.计算了皖江城市带各地区土壤重金属环境容量。结果表明：皖江城市带土壤重金属动态年容量是静态年容量的6.6～131倍。该城市带土壤重金属元素平均动态年容量的大小顺序依次为：Pb＞Cr＞Zn＞Cu＞Ni＞As＞Hg＞Cd。Pb的环境容量最大，其最大值为62.79852kg/hm~2·a；而Hg、Cd的动态年容量都只有0.075kg/hm~2·a左右。在实际应用中，取平均动态年容量的最小值作为皖江城市带土壤中各重金属元素每年在每公顷土地上的最大输入控制量，依次为Pb：62.5kg/hm~2·a，Cr：62.5kg/hm~2·a，Zn：50kg/hm~2·a，Cu：12.5kg/hm~2·a，Ni：10kg/hm~2·a，As：7.5kg/hm~2·a，Hg：0.075kg/hm~2·a，Cd：0.075kg/hm~2·a。7.初步分析了皖江城市带土壤重金属含量变化原因及其控制对策。工业生产规模的不断扩大，矿产开采活动的日渐频繁是造成皖江城市带土壤重金属含量变化的主要原因。在进行产业规划和调控时，沿江城市Hg、Cd相关产业应有计划地加以限制，而皖南地区的Pb、Cr、Zn、Cu产业还具有一定的发展空间。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 文献综述
• 1 土壤重金属元素背景值研究及其意义
• 2 土壤环境容量研究进展
• 1 引言
• 1.1 研究目的及意义
• 1.2 研究目标
• 1.3 主要研究内容
• 1.4 研究技术路线
• 2 研究区域概况与研究方法
• 2.1 皖江城市带概况
• 2.1.1 自然环境概况
• 2.1.2 社会经济发展状况
• 2.2 材料与方法
• 2.2.1 土壤样品采集与制备
• 2.2.2 样品测试及分析
• 2.2.3 土壤重金属污染综合评价
• 2.2.4 数据处理
• 3 结果与分析
• 3.1 皖江城市带土壤重金属含量特征
• 3.1.1 皖江城市带土壤理化性质
• 3.1.2 皖江城市带土壤重金属的总体含量
• 3.1.3 皖江城市带土壤重金属环境质量综合评价
• 3.1.4 皖江城市带土壤重金属的垂直分异
• 3.1.5 皖江城市带土壤重金属的地域差异
• 3.2 皖江城市带土壤重金属含量变化趋势分析
• 3.2.1 皖江城市带整体土壤重金属含量变化
• 3.2.2 皖江城市带各地区土壤重金属含量变化
• 3.3 皖江城市带各地区土壤重金属环境容量
• 3.3.1 皖江城市带各地区土壤重金属静态环境容量
• 3.3.2 皖江城市带各地区土壤重金属动态环境容量
• 3.3.3 土壤重金属静态环境容量和动态环境容量的比较
• 4 讨论
• 4.1 皖江城市带土壤污染成因分析
• 4.2 土壤污染控制对策与建议
• 5 结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介
• 发表论文