贵州水城县南开乡耕地土壤元素地球化学特征及潜在生态效应

贵州水城县南开乡耕地土壤元素地球化学特征及潜在生态效应

论文摘要

本文以六盘水市水城县南开乡耕地土壤为研究对象,研究该区耕地土壤元素地球化学特征及潜在生态效应。研究内容主要包括:表层土壤养分元素地球化学特征;表层土壤重金属元素地球化学特征;土壤重金属污染评价。研究方法:运用ICP-MS分析耕地养分元素和重金属元素组成,分别绘制养分元素地球化学图和重金属元素地球化学图,通过对地球化学图的解译,揭示土壤养分元素及重金属元素地球化学特征;采用因子分析法、聚类分析法对重金属元素含量进行多元统计分析,探讨研究区内表层土壤重金属的来源问题。采用单因子指数、内梅罗综合指数法和地累积指数法对研究区土壤环境质量进行评价,同时采用Hakanson提出的潜在生态危害指数法对土壤重金属的潜在生态危害进行评价,并对其产生的生态环境效应进行研究。通过上述研究,得出以下主要结论:1.研究区土壤pH的平均值为6.36,变化范围为4.53-8.26,从空间分布来看,研究区土壤整体以酸性和中性土壤为主,局部地带为弱碱性土壤。土壤有机质平均含量为6.45%,变化区间为2.11-12.42%,从空间分布图可以看出,有机质空间分布不均匀,高值区主要分布在研究区北部和西南片区,低值区分布较分散,广泛分布在研究区。2.土壤微量元素Se、Ge、Zn、B与有机碳极显著(p<0.01)相关,且Se、Ge、Zn与有机碳线性回归为正相关,B与有机碳之间存在极显著负相关性,土壤微量元素Mo与有机碳显著(p<0.05)相关,且线性回归为正相关;土壤微量元素Mn与有机碳线性拟合关系不显著(p>0.05)。土壤微量元素Se、Ge、Zn、Mn、B与pH之间极显著(p<0.01)相关,线性回归均呈负相关;土壤微量元素Mo与pH线性拟合关系不显著(p>0.05)。3.研究区表层土壤重金属元素As、Cd、Cr、Hg、Pb、Cu、Ni和Zn的平均含量分别为15.78 mg/kg、0.92 mg/kg、142.38 mg/kg、0.08 mg/kg、33.97 mg/kg、100.62 mg/kg、62.12 mg/kg和137.30 mg/kg;与贵州省土壤背景值比较,其中重金属元素Cd、Cr、Cu、Ni和Zn的平均含量明显高于贵州省土壤背景值,而As、Hg和Pb元素的平均含量低于背景值;变异系数分别为0.57、0.34、0.26、0.45、0.31、0.66、0.25、0.20,均为中等变异。4.应用SPSS软件,进行元素相关性分析、聚类分析和主成分分析,将Cd、Pb、Zn、Hg、Cr、Ni、Cu 7种重金属元素和有害元素As源进行分类。按元素在土壤中相似的地球化学过程,将其来源划分为3类:F1为Cd、Pb、Zn元素组合,累计方差贡献率37.255%,其平均含量高于贵州省土壤背景值,并且相关性最好,相关系数达到0.76以上,空间分布特征一致,在居民区附近的含量高,除继承成土母岩外,此类元素的分布特征受人类活动的影响较大,F1定义为人为因素;F2是As、Hg、Cr、Ni组合,累计方差贡献率24.305%,此类元素主要受成土母岩等自然因素的影响,将其定义为自然因素;F3为Cu元素,累积方差贡献率达到18.243%。推断大气沉降为影响Cu分布的主要因素,F3定义为大气沉降。聚类分析的结果与因子分析结果一致。5.研究区表层土壤重金属污染状况评价结果表明,主要污染元素为Cd和Cu,分别达到中度和轻度污染级别,其余6种重金属属于较清洁无污染。潜在生态危害评价结果显示,该研究区土壤重金属的潜在生态风险较高,多种重金属的综合潜在生态危害指数(RI)均值为146.95,属于中等生态危害,其中Cd和Hg对RI的贡献率相对较大,分别为37.09%和32.09%。研究表明Cd对生态系统的危害最大,因此,该区域内表层土壤Cd的生态风险应受到重点关注。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  •   1.1 选题依据及研究意义
  •   1.2 研究内容
  •   1.3 研究方法
  •   1.4 研究现状
  •     1.4.1 国外研究现状
  •     1.4.2 国内研究进展
  •   1.5 主要研究成果
  • 第2章 研究区概况
  •   2.1 自然地理概况
  •   2.2 气候水系
  •   2.3 地形地貌与地质概况
  •   2.4 土壤类型及土地利用现状
  • 第3章 样品采集与分析方法
  •   3.1 样品采集
  •   3.2 样品分析方法
  • 第4章 表层土壤养分元素地球化学特征
  •   4.1 表层土壤养分理化指标特征
  •     4.1.1 pH值分布特征
  •     4.1.2 有机质分布特征
  •   4.2 表层土壤养分元素分布特征
  •     4.2.1 N、P、K元素地球化学特征
  •     4.2.2 微量元素地球化学特征
  •   4.3 表层土壤微量元素相关性分析
  •     4.3.1 土壤微量元素与有机碳的一元线性相关分析
  •     4.3.2 土壤微量元素与pH的一元线性相关分析
  •   4.4 本章小结
  • 第5章 表层土壤重金属元素地球化学特征
  •   5.1 As和重金属元素含量特征
  •     5.1.1 表层土壤中元素含量特征参数
  •     5.1.2 表层土壤As和重金属元素含量统计
  •   5.2 As和重金属元素空间分布特征
  •   5.3 土壤As和重金属元素来源解析
  •     5.3.1 因子分析
  •     5.3.2 聚类分析
  •   5.4 本章小结
  • 第6章 土壤重金属污染评价
  •   6.1 指数法评价
  •     6.1.1 污染指数的统计分析
  •     6.1.2 污染状况分析
  •   6.2 地累积指数法评价
  •     6.2.1 地累积指数的统计分析
  •     6.2.2 污染状况分析
  •   6.3 潜在生态危害指数法评价
  •     6.3.1 潜在生态危害系数和潜在危害指数的统计分析
  •     6.3.2 污染状况分析
  •   6.4 本章小结
  • 结论
  • 致谢
  • 参考文献
  • 攻读学位期间取得学术成果
  • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 陈江

    导师: 何明友

    关键词: 耕地土壤,有机质,重金属元素,地球化学特征,生态效应评价

    来源: 成都理工大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑,农业科技

    专业: 地质学,环境科学与资源利用,农业基础科学,农艺学

    单位: 成都理工大学

    分类号: S153.6;X53;P595

    DOI: 10.26986/d.cnki.gcdlc.2019.000160

    总页数: 96

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