陕西省扶风和岐山县城附近土壤重金属含量与污染研究

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土壤重金属污染严重威胁生态环境和人体健康,对其研究具有重要的科学和实际意义。为了查明陕西省扶风和岐山县城附近土壤重金属含量与规律,并为土壤重金属的污染防治提供科学依据,本文对扶风县城附近的麦地、苹果林地、菜地和扶风与岐山县城附近的3个近2.5m深的全新世黄土-古土壤剖面土样进行了研究。利用pH计、电导率仪、磁化率仪、激光粒度仪对196个土壤样品的pH值、电导率值、粒度组成、磁化率进行了测定。利用X-Ray荧光光谱仪对196个土壤样品的常量元素和重金属元素含量进行了分析。依据实验数据,研究了该区域土壤的重金属含量水平、分布特征、来源及与其物理性质之间的相关性,同时利用单因子指数法、内梅罗综合污染指数法和潜在生态风险指数法对研究区域土壤重金属的污染状况进行了综合评价。经研究,获得如下结论:(1)扶风3种不同利用类型的土壤表层常量元素含量的总平均值大小依次为Si>Al>Ca>Fe>K>Mg>Na。扶风与岐山县的3个黄土-古土壤剖面的Al2O3、SiO2、K2O、Fe2034种氧化物均在S0层位含量最高,CaO含量均在L1层位含量最高。(2)扶风3种不同利用类型的土壤表层重金属含量表明,3种样地的As、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn 6种重金属元素含量没有超出我国土壤重金属环境二级标准限值,符合我国农业土壤标准。其中Cu、Pb、Zn 3种重金属元素在扶风菜地土壤的含量超出了一级标准自然背景值。As、Pb在扶风苹果林地土壤的含量和小部分Ni、Pb、As在麦地的含量超出了我国土壤环境质量标准的自然背景值。(3)在3m厚的黄土-古土壤剖面中,重金属含量在全新世黄土(L0)、全新世古土壤(S0)、马兰黄土(L1)中呈现出有规律的变化,重金属含量总体上表现为全新世古土壤(S0)>全新世黄土(L0)>马兰黄土(L1)。(4)研究地区除了土壤表层受到了重金属的轻度污染之外,3个厚约2.5m黄土-古土壤剖面中下部也受到了来自自然源的重金属富集和轻度污染。(5)以陕西省土壤背景值为参比的扶风表层土壤单因子污染指数评价结果整体表现为Mn、Co、Cu、As、Pb污染指数较高,Ni、Cr、Zn次之,其中Cu和Zn在菜地中的单因子污染指数最高,大于在苹果林地和麦地的单因子污染指数。内梅罗综合污染指数的大小依次为菜地>苹果林地>麦地,但均属于轻度污染。潜在生态风险指数评价结果为菜地>苹果林地>麦地,均在低污染等级范围之内。(6)扶风3种不同利用类型农地土壤表层中的8种重金属元素来源可分为2种:第1种为As、Cr、Mn、Ni,主要为来自土壤本身物质的自然来源。第2种为Cu、Zn、Co、Pb,主要为来自化肥施用和汽车交通污染排放气体等人为来源。3个厚约2.5m黄土-古土壤剖面中下部的重金属元素主要为自然来源。(7)3个厚2.5m的黄土-古土壤的CIA与Na/K比,黏粒和磁化率共同表明,在古土壤S0发育时期,气候较温暖湿润,化学风化成壤作用强,形成的黏粒多,较温湿的气候导致了该层古土壤重金属富集较多。在黄土 L1发育时期,气候较干冷,化学风化与成壤作用较弱,形成的黏粒少,较干冷的气候造成了该黄土层重金属含量较低。
摘要第3-5页
Abstract第5-6页
第1章 绪论第10-16页
    1.1 选题背景及研究意义第10-11页
    1.2 国内外土壤重金属污染研究进展第11-14页
        1.2.1 土壤重金属的污染研究现状第11-12页
        1.2.2 土壤重金属的来源第12-13页
        1.2.3 土壤重金属污染的危害第13-14页
    1.3 研究内容及技术路线第14-16页
        1.3.1 研究内容第14-15页
        1.3.2 技术路线第15-16页
第2章 研究区概况与研究方法第16-20页
    2.1 研究区概况第16-17页
    2.2 研究方法第17-20页
        2.2.1 样品采集与前处理第17页
        2.2.2 样品的分析与测定第17-20页
第3章 扶风与岐山地区不同利用类型土壤的物理性质第20-30页
    3.1 土壤pH值第20-21页
    3.2 土壤电导率第21页
    3.3 土壤磁化率第21-24页
        3.3.1 扶风3种类型表层土壤磁化率第22-23页
        3.3.2 黄土-古土壤剖面磁化率第23-24页
    3.4 土壤粒度组成第24-30页
        3.4.1 黄土-古土壤剖面土壤粒度成分第24-27页
        3.4.2 扶风3种类型样地表层土壤粒度成分第27-30页
第4章 黄土-古土壤剖面中的元素含量与风化程度第30-48页
    4.1 黄土-古土壤剖面中常量元素含量第30-36页
        4.1.1 扶风—1剖面常量元素含量变化第31-33页
        4.1.2 岐山剖面常量元素含量变化第33-34页
        4.1.3 扶风—2剖面常量元素含量变化第34-36页
    4.2 黄土-古土壤剖面重金属元素含量第36-43页
        4.2.1 扶风—1剖面重金属含量第37-39页
        4.2.2 岐山剖面重金属含量第39-41页
        4.2.3 扶风—2剖面重金属含量第41-43页
    4.3 黄土-古土壤化学风化强度分析第43-48页
        4.3.1 扶风—1剖面化学风化强度分析第43-44页
        4.3.2 岐山剖面化学风化强度分析第44-45页
        4.3.3 扶风—2剖面化学风化强度分析第45-48页
第5章 扶风表层土壤元素含量及分布特征第48-58页
    5.1 表层土壤常量元素含量第48-49页
    5.2 表层土壤重金属含量第49-58页
        5.2.1 As元素含量与分布特征第50-51页
        5.2.2 Co元素含量第51-52页
        5.2.3 Cr元素含量与分布特征第52页
        5.2.4 Cu元素含量与分布特征第52-53页
        5.2.5 Mn元素含量第53-54页
        5.2.6 Ni元素含量与分布特征第54-55页
        5.2.7 Pb元素含量与分布特征第55-56页
        5.2.8 Zn元素含量与分布特征第56-58页
第6章 土壤重金属污染评价第58-68页
    6.1 土壤重金属污染评价方法第58-59页
    6.2 黄土-古土壤剖面重金属污染评价第59-64页
        6.2.1 扶风—1剖面的重金属污染评价第59-61页
        6.2.2 岐山剖面的重金污染评价第61-63页
        6.2.3 扶风—2剖面的重金属污染评价第63-64页
    6.3 扶风3种类型表层土壤重金属污染评价第64-68页
        6.3.1 菜地土壤污染评价第64-65页
        6.3.2 苹果林地土壤污染评价第65-66页
        6.3.3 麦地土壤污染评价第66-68页
第7章 讨论第68-74页
    7.1 黄土-古土壤理化性质对重金属元素富集的影响第68-69页
    7.2 3种不同类型表层土壤重金属来源分析第69-71页
    7.3 黄土-古土壤剖面重金属含量垂向差异原因分析第71页
    7.4 黏土吸附重金属的危害性第71-74页
第8章 结论与展望第74-76页
    8.1 结论第74-75页
    8.2 不足与展望第75-76页
参考文献第76-84页
致谢第84-86页
攻读硕士学位期间研究成果第86页
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