臧 亮, 張貴軍, 張 慧, 朱永明

(河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 國(guó)土資源學(xué)院, 河北 保定071001)

黃驊市土壤重金屬空間變異特征及污染評(píng)價(jià)

臧 亮, 張貴軍, 張 慧, 朱永明

(河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 國(guó)土資源學(xué)院, 河北 保定071001)

為研究工業(yè)和經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展對(duì)環(huán)渤海濱海生態(tài)脆弱區(qū)土壤質(zhì)量的影響，以黃驊市為研究區(qū)，利用地統(tǒng)計(jì)學(xué)方法對(duì)黃驊市表層土壤中的Pb，Hg，Cd，Cr，As，Cu，Zn，Ni共8種重金屬空間分布特點(diǎn)和污染狀況進(jìn)行了分析。結(jié)果表明：(1) Pb，Cd，Cu元素樣點(diǎn)平均含量超過(guò)河北省土壤背景值，其他元素含量平均值均未超過(guò)，所有元素含量平均值都在國(guó)家土壤質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的范圍內(nèi)。(2) 根據(jù)變異函數(shù)擬合發(fā)現(xiàn)，Pb，Hg，Cd，Cr，As，Cu共6種元素?cái)M合于指數(shù)模型，Zn，Ni兩種元素?cái)M合于球狀模型；Pb，Cd，Zn基底效應(yīng)值為25%～75%，空間自相關(guān)程度一般，其空間分布格局受到一定外界干擾。其他元素基底效應(yīng)值均在25%以下，空間自相關(guān)性比較強(qiáng)，空間分布格局受外部影響相對(duì)較小。(3) 根據(jù)克里格內(nèi)插預(yù)測(cè)發(fā)現(xiàn)，Pb，Cd，Cu整體含量高，區(qū)域離散分布；Cr，Zn，Ni整體含量低，連續(xù)集中分布；As元素成島狀分布，分布集中于幾個(gè)區(qū)域；Hg成散點(diǎn)狀分布于黃驊全縣。(4) 通過(guò)計(jì)算內(nèi)梅羅污染指數(shù)可知，黃驊市土壤內(nèi)梅羅污染指數(shù)大部分處于1.0～2.0，屬于輕度污染狀態(tài)；呂橋鎮(zhèn)中部和齊家務(wù)鄉(xiāng)西部污染指數(shù)最高，屬于污染最嚴(yán)重的地區(qū)。工業(yè)生產(chǎn)和地質(zhì)環(huán)境是影響土壤重金屬元素空間分布的主要原因。

土壤; 空間分布; 半變異函數(shù); 重金屬污染; 黃驊市

土壤是人們生活生產(chǎn)必不可少的自然資源，土壤環(huán)境的生態(tài)安全是資源環(huán)境安全的重要環(huán)節(jié)。但是隨著城市化和工業(yè)化進(jìn)程的高速發(fā)展，重金屬元素被大量釋放到土壤中，使得土壤中重金屬含量急劇增加[1]。據(jù)統(tǒng)計(jì)我國(guó)有30%～40%的農(nóng)田受到了重金屬污染[2]，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)安全、糧食安全和食品安全構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。目前土壤重金屬污染日益受到人們的關(guān)注，黃驊作為環(huán)渤海經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃中重要的增長(zhǎng)極和隆起帶，近幾年經(jīng)濟(jì)發(fā)展勢(shì)頭良好，尤其是模具生產(chǎn)、汽車(chē)產(chǎn)業(yè)、石油化工等重工業(yè)發(fā)展十分迅速，這一方面有利于提高黃驊綜合經(jīng)濟(jì)實(shí)力和人民生活水平，另一方面也對(duì)黃驊的自然資源環(huán)境帶來(lái)了嚴(yán)重的破壞，由于地理位置和地質(zhì)條件的原因，黃驊市的生態(tài)環(huán)境本就十分脆弱，加之以重工業(yè)污染帶來(lái)的沉重負(fù)擔(dān)，會(huì)嚴(yán)重威脅黃驊市的生態(tài)安全。而且土壤重金屬污染通過(guò)種植作物會(huì)進(jìn)入動(dòng)物體內(nèi)累積，威脅人類(lèi)和動(dòng)物的健康安全。因此本文選取黃驊作為研究區(qū)，重點(diǎn)研究黃驊土壤重金屬空間分布特征并對(duì)其污染狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)，為區(qū)域土地資源可持續(xù)利用、工業(yè)產(chǎn)業(yè)布局、生態(tài)紅線劃定提供依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

黃驊市地處河北省東南部地區(qū)，位于38°09′—38°39′N(xiāo)，117°05′—117°49′E，東臨渤海，北倚天津，屬于滄州濱海平原，地勢(shì)低平，海拔3～5 m，屬于暖溫帶半濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，具有明顯的海洋氣候特征，平均年降水量625 mm，年平均蒸發(fā)量1 908 mm。黃驊市受海洋影響，地下水礦化度高，淡水資源匱乏，土壤鹽漬化現(xiàn)象明顯。在第四紀(jì)沉積相中，黃驊市主要是全新統(tǒng)沖積海積相，南大港北部屬于全新統(tǒng)湖積相。黃驊東南部的黃驊港是國(guó)家跨世紀(jì)工程——神華工程的龍頭項(xiàng)目，是我國(guó)環(huán)渤海地區(qū)的重要港口，年吞吐量達(dá)到上億噸，有河北省東出西聯(lián)的出?？诤蜆蝾^堡之稱。

2 樣品采集與數(shù)據(jù)處理

2.1 樣品采集與測(cè)定方法

為了全面真實(shí)測(cè)定黃驊全市土壤重金屬含量分布情況，根據(jù)黃驊市土地利用狀況，2013年在全市均勻布置539個(gè)采樣點(diǎn)，采樣位置利用GPS定位記錄經(jīng)緯度，其中南大港鎮(zhèn)30個(gè)，齊家務(wù)鄉(xiāng)33個(gè)，呂橋鎮(zhèn)43個(gè)，驊西街道70個(gè)，官莊鄉(xiāng)25個(gè)，羊三木鄉(xiāng)17個(gè)，驊中街道67個(gè)，騰莊子50個(gè)，羊二莊回族鄉(xiāng)70個(gè)，黃驊鎮(zhèn)36個(gè)，驊東街道26個(gè)，舊城鎮(zhèn)37個(gè)，常郭鄉(xiāng)35個(gè)，土壤采樣深度為0—20 cm，收集土壤樣品后經(jīng)風(fēng)干、研磨、過(guò)篩后進(jìn)行各重金屬含量As和Hg的含量檢測(cè)。王水水浴加熱消解后采用氰化物發(fā)生—原子熒光光譜法(AFS)測(cè)定[3]；Cu，Zn，Ni的含量采用硝酸—高氯酸—?dú)浞崧?lián)合消煮，原子吸收分光光度法測(cè)定[4]；Pb，Cd的含量采用硝酸—高氯酸—?dú)浞崧?lián)合消煮，石墨爐原子吸收分光光度法測(cè)定[5]；Cr的含量采用硫酸—?dú)浞帷呗人崧?lián)合消煮，火焰原子吸收分光光度法測(cè)定。

2.2 數(shù)據(jù)處理

根據(jù)測(cè)定的各樣點(diǎn)元素含量數(shù)據(jù)，首先去除異常值，然后利SPSS 18統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)樣點(diǎn)數(shù)據(jù)的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差等統(tǒng)計(jì)特征進(jìn)行分析計(jì)算。利用半變異函數(shù)模型研究樣點(diǎn)數(shù)據(jù)空間分布特點(diǎn)，根據(jù)不同的分布特點(diǎn)尋找最適宜的模型進(jìn)行擬合，半變異函數(shù)的計(jì)算和擬合用GS+for Windows軟件進(jìn)行。各元素的空間分布模擬利用ArcGIS 10.0平臺(tái)的地統(tǒng)計(jì)分析工具中的Kriging插值法獲取。土壤污染評(píng)價(jià)方法采用內(nèi)梅羅指數(shù)法，包括單因子評(píng)價(jià)和綜合評(píng)價(jià)[6]。

半變異函數(shù)是區(qū)域化變量在抽樣間隔下樣本方差的數(shù)學(xué)期望，并且只在最大間隔1/2以內(nèi)才有意義[7]，在數(shù)據(jù)符合二階平穩(wěn)假設(shè)和本征假設(shè)的情況下，半變異函數(shù)理論公式如下：

式中：h表示步長(zhǎng)，是樣點(diǎn)的空間距離；N(h)為步長(zhǎng)是h時(shí)的樣點(diǎn)數(shù)；Z(xi)和Z(xi+h)為區(qū)域變量在位置xi和xi+h的實(shí)測(cè)值。在進(jìn)行半變異函數(shù)模擬中有三個(gè)重要參數(shù)，分別為塊金值、基臺(tái)值和變程。當(dāng)h=0時(shí)，y(h)=C0稱為塊金值。當(dāng)隨著h的增大，半變異函數(shù)趨于一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)，y(h)=(C0+C1)稱為基臺(tái)值，C1為結(jié)構(gòu)方差。y(h)達(dá)到基臺(tái)值的間隔距離a稱為變程。

2.3 土壤污染評(píng)價(jià)方法

本文采用內(nèi)梅羅指數(shù)測(cè)算土壤污染程度，內(nèi)梅羅指數(shù)兼顧了單因子污染指數(shù)的平均值和最大值，可以突出污染較重污染物的作用[8-10]，計(jì)算公式如下：

Pi=Ci/Si

3 結(jié)果與分析

3.1 土壤重金屬統(tǒng)計(jì)特征分析

根據(jù)表1可知，Pb，Cd，Cu元素平均值略高于河北省土壤背景值，樣點(diǎn)超標(biāo)率分別為64.50%，99.63%，57.14%。其他元素平均值接近河北省土壤背景值，有少量樣本值超出河北土壤背景值。與國(guó)家土壤質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)相比，各元素平均值均未超過(guò)國(guó)家土壤質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，說(shuō)明黃驊市8種元素的含量基本不會(huì)對(duì)植物生長(zhǎng)和人體安全構(gòu)成威脅。但是這并不能說(shuō)明黃驊市土壤重金屬未造成累積和污染。8種元素變異

系數(shù)均處于0.1～1的范圍內(nèi)，屬于中等變異，Hg元素的變異系數(shù)最大為0.46，Pb元素的變異系數(shù)最小為0.13。說(shuō)明整體分布上Hg的樣點(diǎn)數(shù)據(jù)呈現(xiàn)更強(qiáng)的離散特性，數(shù)據(jù)波動(dòng)性更強(qiáng)。Pb則表現(xiàn)的比較平穩(wěn)，數(shù)據(jù)連續(xù)性好。

表1 樣點(diǎn)統(tǒng)計(jì)分析

3.2 土壤重金屬空間結(jié)構(gòu)分析

半變異函數(shù)是地統(tǒng)計(jì)學(xué)中的重要工具，可以同時(shí)描述區(qū)域化變量的隨機(jī)性和結(jié)構(gòu)性，可以很好地描述變量的空間特征。進(jìn)行地統(tǒng)計(jì)分析前需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查和處理，以保證結(jié)果的準(zhǔn)確性。半變異函數(shù)一般要求數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布，消除比例效應(yīng)產(chǎn)生的影響[11]。利用SPSS 18統(tǒng)計(jì)軟件中的K-S法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行正態(tài)分布檢驗(yàn)，結(jié)果顯示8種元素顯著性均低于0.05不符合正態(tài)分布必須對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，在對(duì)比Square-Root，log等轉(zhuǎn)換結(jié)果的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)經(jīng)Log轉(zhuǎn)化后數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布。

利用GS+for windows地統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行模型擬合，計(jì)算主要模型參數(shù)。根據(jù)決定系數(shù)最大和殘差最小為原則選取最優(yōu)擬合模型，結(jié)果見(jiàn)表2。Pb，Hg，Cd，Cr，As，Cu這6種元素?cái)M合于指數(shù)模型，Zn，Ni兩種元素?cái)M合于球狀模型，8種元素?cái)M合殘差均遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于0.1，決定系數(shù)除Hg元素較低0.6外，均達(dá)到了0.8，說(shuō)明各理論模型精度均符合要求。

表2 半變異函數(shù)理論模型及參數(shù)

半變異函數(shù)的塊金值是由測(cè)定誤差和小于采樣尺度的非連續(xù)性變異共同引起的，屬于隨機(jī)性變異?；_(tái)值是系統(tǒng)或系統(tǒng)屬性中最大的變異，是結(jié)構(gòu)性變異和隨機(jī)性變異之和?；仔?yīng)是塊金值和基臺(tái)值之比，可以反映變量的空間自相關(guān)程度[12]。當(dāng)自然因素主導(dǎo)變量的空間變異時(shí)，變量的空間自相關(guān)程度高，對(duì)應(yīng)的基底效應(yīng)值低，當(dāng)人為因素主導(dǎo)變量的空間變異時(shí)，變量的空間自相關(guān)程度低，對(duì)應(yīng)的基底效應(yīng)值高[13-14]。根據(jù)Cambardena等提出的區(qū)域變量空間相關(guān)程度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，基底效應(yīng)值小于25%時(shí)表明空間自相關(guān)強(qiáng)烈；基底效應(yīng)值在25%和75%之間時(shí)，表明變量空間自相關(guān)程度一般；當(dāng)基底效應(yīng)值大于75%時(shí)，變量的空間自相關(guān)很弱，以隨機(jī)性為主。由表2可知，Pb，Cd，Zn基底效應(yīng)值在25%到75%之間，空間自相關(guān)程度一般，表明其空間分布格局受到外界干擾，使得原有的空間分布格局發(fā)生一些改變。其他元素基底效應(yīng)值均在25%以下，空間自相關(guān)性比較強(qiáng)，表明其空間分布格局受人類(lèi)活動(dòng)影響相對(duì)較小。

變程表明了空間自相關(guān)的范圍大小，在變程范圍內(nèi)變量有空間自相關(guān)性，反之則不存在。根據(jù)表2可知黃驊市8種元素的變程從大到小依次為Cu>Pb>Cr>Zn>Ni>Cd>As>Hg，其中Cu，Pb，Cr的變程相對(duì)較大為93 960.00 m，77 910.00 m，72 030.00 m，說(shuō)明這些元素在較大的空間范圍內(nèi)都具有很強(qiáng)的空間相關(guān)性，Hg和As變程較小為4 440.00 m，8 430.00 m，只在相對(duì)較小的空間范圍內(nèi)存在自相關(guān)性。

3.3 土壤重金屬空間分布特征

為了模擬出各元素的空間分布狀況，運(yùn)用ArcGIS 10.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行普通克里格插值模擬，模擬參數(shù)根據(jù)空間結(jié)構(gòu)分析結(jié)果進(jìn)行修改，然后進(jìn)行交叉檢驗(yàn)，交叉檢驗(yàn)結(jié)果主要參數(shù)見(jiàn)表3。當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)平均值接近于0，均方根較小，平均標(biāo)準(zhǔn)誤差接近于均方根且標(biāo)準(zhǔn)均方根接近于1的時(shí)候認(rèn)為可以通過(guò)交叉檢驗(yàn)，說(shuō)明克里格插值效果較好[7]。根據(jù)表3可知，8種重金屬元素都可以通過(guò)交叉檢驗(yàn)，表明上文計(jì)算的相關(guān)參數(shù)和模型可以很好地預(yù)測(cè)空間變量的分布特征，得到各元素的空間預(yù)測(cè)圖見(jiàn)圖1。

根據(jù)圖1可以發(fā)現(xiàn)黃驊市8種重金屬元素總體上呈現(xiàn)東北地區(qū)高，西南地區(qū)低的趨勢(shì)。Pb，Cd，Cr，Cu，Zn，Ni這6種重金屬元素在空間分布具有一定的相似性，其中Pb，Cd，Cu整體含量高，區(qū)域離散分布，Cr，Zn，Ni整體含量低，連續(xù)集中分布。As元素成島狀分布，分布集中于幾個(gè)區(qū)域，Hg元素成散點(diǎn)狀分布。

表3 各元素預(yù)測(cè)結(jié)果誤差分析

Pb，Cd，Cu，Cr，Zn，Ni，As這7種元素的高值區(qū)主要分布在呂橋鎮(zhèn)中部、南大港北部、驊中街道中部和齊家務(wù)鄉(xiāng)西部。主要原因可能是由于呂橋鎮(zhèn)一直以來(lái)都是黃驊最重要的工業(yè)聚集區(qū)，主要產(chǎn)業(yè)包括石油化工、精細(xì)化工等高污染行業(yè)，而且呂橋鎮(zhèn)地區(qū)整體地勢(shì)低洼，容易造成重金屬元素的富集；南大港北部地區(qū)在第四紀(jì)沉積相中屬于湖積相，在地球化學(xué)演變中處于元素富集區(qū)，多種重金屬元素在此累積，因此造成多種重金屬元素含量普遍偏高，同時(shí)南大港是大港油田和渤海石油的重要工作區(qū)，石油生產(chǎn)及交通運(yùn)輸過(guò)程會(huì)造成土壤重金屬元素的累積；驊中街道雖然并非工業(yè)重鎮(zhèn)，但是驊中街道中部也有著大片工業(yè)產(chǎn)業(yè)區(qū)，很容易對(duì)周?chē)寥喇a(chǎn)生污染，齊家務(wù)鄉(xiāng)本身并沒(méi)有高污染的重工業(yè)基地，但是與其毗鄰的青縣金牛鎮(zhèn)是有著發(fā)達(dá)的鋼鐵工業(yè)，因此齊家務(wù)鄉(xiāng)與金牛鎮(zhèn)接壤地區(qū)的土壤中顯示出了重金屬元素的較高含量。工業(yè)生產(chǎn)不僅造成了工業(yè)區(qū)周?chē)寥乐兄亟饘僭睾康睦鄯e，而且通過(guò)地下水、河流、交通等向周?chē)鷶U(kuò)散，對(duì)周?chē)貐^(qū)的土壤造成污染，尤其是在污染地下水和地表水的情況下，對(duì)人們的飲水安全、糧食安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。

Hg元素與其他元素不同，成散點(diǎn)狀分布于黃驊全縣，向四周擴(kuò)散現(xiàn)象并不明顯，只有少數(shù)幾個(gè)點(diǎn)狀區(qū)域含量超過(guò)河北省背景值，空間變異性強(qiáng)，連續(xù)性差，根據(jù)其平均值低，變異性高的特點(diǎn)可知黃驊縣整體Hg含量應(yīng)該處于較低水平，而局部高值區(qū)原因是部分地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)化使用了含汞元素的化肥農(nóng)藥，但是使用面積較小，造成小規(guī)模地區(qū)的土壤Hg含量較高，但是相對(duì)而言對(duì)黃驊縣整體影響較小，遠(yuǎn)不及工業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)的污染嚴(yán)重。

3.4 土壤重金屬污染評(píng)價(jià)

根據(jù)內(nèi)梅羅指數(shù)計(jì)算公式得到各重金屬元素的單因素污染指數(shù)和綜合污染指數(shù)，并根據(jù)綜合污染指數(shù)進(jìn)行分級(jí)見(jiàn)表5。

圖1 各重金屬元素分布預(yù)測(cè)

進(jìn)一步利用ArcGIS對(duì)黃驊市土壤重金屬綜合污染指數(shù)進(jìn)行Kriging插值，模擬其空間分布，得到黃驊綜合污染指數(shù)分布預(yù)測(cè)圖。由表4，表5可以看出，黃驊單一元素污染指數(shù)排序?yàn)镃d>Cu>Pb>Cr>Zn>Ni>As>Hg。Cd，Cu，Pb對(duì)黃驊土壤重金屬污染貢獻(xiàn)率最高，土壤污染復(fù)合指數(shù)平均值達(dá)到了1.41，處于輕度污染的樣點(diǎn)比例達(dá)到了98.14%，處于警戒水平的樣點(diǎn)比例為0.56%，還有1.30%的樣點(diǎn)處于中度污染水平。根據(jù)圖2可知黃驊市土壤重金屬綜合污染指數(shù)范圍在0.81～2.29之間全部處于警戒、輕度污染和中度污染水平，污染最嚴(yán)重的地區(qū)位于呂橋鎮(zhèn)和齊家務(wù)鄉(xiāng)，西北地區(qū)污染水平較高，西南地區(qū)污染水平較低，但是已經(jīng)不存在完全安全的地區(qū)，總體狀況不容樂(lè)觀，雖然并沒(méi)有出現(xiàn)嚴(yán)重的污染現(xiàn)象，但是全市整體已經(jīng)處于污染狀況，需要及時(shí)采取措施防止污染進(jìn)一步惡化。

表4 污染指數(shù)描述性統(tǒng)計(jì)

表5 綜合污染指數(shù)分級(jí)

圖2土壤重金屬綜合污染指數(shù)分布預(yù)測(cè)

4 結(jié) 論

(1) 黃驊市土壤8種重金屬元素中，只有Pb，Cd，Cu樣點(diǎn)平均含量超過(guò)河北省土壤背景值，其他元素平均值均未超過(guò)，所有元素平均值都在國(guó)家土壤質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的范圍內(nèi)，因此目前來(lái)看黃驊市土壤重金屬含量對(duì)于植物生長(zhǎng)和人類(lèi)健康還不構(gòu)成危害，但是并不表示土壤重金屬未產(chǎn)生累積污染。

(2) 黃驊市土壤Pb，Hg，Cd，Cr，As，Cu這6種元素?cái)M合于指數(shù)模型，Zn，Ni兩種元素?cái)M合于球狀模型。Pb，Cd，Zn這3種元素空間分布格局受到外界干擾，使得原有的空間分布格局發(fā)生一些改變。其他元素空間分布格局受非自然影響相對(duì)較小。

(3) 在黃驊市土壤重金屬元素的空間分布預(yù)測(cè)圖中，Pb，Cd，Cu整體含量高，區(qū)域離散分布，Cr，Zn，Ni整體含量低，連續(xù)集中分布。As元素成島狀分布，分布集中于幾個(gè)區(qū)域，Hg成散點(diǎn)狀分布于黃驊全縣。工業(yè)生產(chǎn)和地質(zhì)環(huán)境是影響重金屬元素空間分布的主要原因。黃驊市土壤屬于輕度污染狀態(tài)，污

染最嚴(yán)重的地區(qū)是呂橋鎮(zhèn)中部和齊家務(wù)鄉(xiāng)西部。

[1] 鐘巧,王勇輝,焦黎.夏爾希里地區(qū)土壤重金屬含量特征及空間變異分析[J].水土保持研究,2016,23(3):360-365.

[2] 陳惠芳,李艷,吳豪翔,等.富陽(yáng)市不同類(lèi)型農(nóng)田土壤重金屬變異特征及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[J].生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學(xué)報(bào),2013,29(2):164-169.

[3] 王本偉.長(zhǎng)江中下游典型地區(qū)土壤:水稻系統(tǒng)重金屬累計(jì)狀況及影響因素分析[D].南京:南京農(nóng)業(yè)大學(xué),2012.

[4] 景麗潔,馬甲.火焰原子吸收分光光度法測(cè)定污染土壤中5種重金屬[J].中國(guó)土壤與肥料,2009,20(2):74-77.

[5] 楊亞鴿,崔立強(qiáng),全桂香.原子吸收光譜法測(cè)定污染土壤中鉛和鎘的形態(tài)[J].光譜實(shí)驗(yàn)室,2013,30(2):991-994.

[6] 曲衍波.基于GIS的山區(qū)縣域土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)與土地利用優(yōu)化調(diào)控研究[D].山東泰安:山東農(nóng)業(yè)大學(xué),2008.

[7] 徐建華.現(xiàn)代地理學(xué)中的數(shù)學(xué)方法[M].北京:高等教育出版社,2002.

[8] 陳宗娟,張倩,張強(qiáng),等.天津東南部某區(qū)域不同土地利用方式下土壤重金屬的累積特征[J].生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學(xué)報(bào),2015,31(2):166-173.

[9] 周生路.土地評(píng)價(jià)學(xué)[M].南京:東南大學(xué)出版社,2006.

[10] 喻鵬,馬騰,唐仲華,等.江漢—洞庭平原農(nóng)業(yè)土壤重金屬綜合評(píng)價(jià)[J].江蘇大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2015,36(5):550-556.

[11] 莊騰飛,柳云龍,章立佳,等.上海城郊土壤重金屬含量的空間變異與分布特征:以上海市閔行區(qū)為例[J].長(zhǎng)江流域資源與環(huán)境,2012,21(Z1):99-104.

[12] 許文強(qiáng),羅格平,陳曦,等.天山北坡綠洲土壤有機(jī)碳和養(yǎng)分時(shí)空變異特征[J].地理研究,2006,25(6):1013-1021.

[13] 張敏.基于GIS和地統(tǒng)計(jì)學(xué)的土壤養(yǎng)分空間變異研究[D].鄭州:河南農(nóng)業(yè)大學(xué),2010.

[14] 劉愛(ài)利,王培法丁園圓,等.地統(tǒng)計(jì)學(xué)概論[M].北京:科學(xué)出版社,2012.

AssessmentonSpatialVariabilityandPollutionoftheHeavyMetalinSoilofHuanghuaCity

ZANG Liang, ZHANG Guijun, ZHANG Hui, ZHU Yongming

(CollegeofLandandResources,AgriculturalUniversityofHebei,Baoding,Hebei071001,China)

To study the influences of the industrial and high-speed economic development on the soil quality in the ecologically fragile zones of Bohai Sea coast, we took Huanghua as the study area to analyze the spatial distribution and contamination situation of Pb, Hg, Cd, Cr, As, Cu, Zn and Ni, through geostatistical method. The results show that the average contents of Pb, Cd, Cu in the samples exceed the background values in Hebei Province, the other elements contents do not exceed the average value, and the average contents of all elements fall into the scope of the national soil quality secondary standards. According to variogram fitting, it is found that six elements of Pb, Hg, Cd, Cr, As, Cu fit to exponential model, and Zn, Ni fit to the spherical model. The basal effects of Pb, Cd, and Zn are between 75% and 25%, and the spatial autocorrelation is general, and the spatial distribution pattern is disturbed by the external environment. Other element matrix effect values are less than 25%, their spatial autocorrelation levels are higher, and the outside environment makes a small influence on their spatial autocorrelation. According to Nemerow pollution index and Kriging interpolation prediction it is found that the contents of Pb, Cd, Cu are high and discretely distribute in the region, the contents of Pb, Cd, Cu are low and continuously distribute in the region. The As as an island continuously distributes in several regions; and the Hg element distributes in Huanghua County as scattered dots. By calculating the Nemerow pollution index, the pollution indexes of soil in Huanghua City are mostly between 2.0 and 1.0, which is slightly polluted; the center of the town of Lvqiao and the western part of the town of Qijiawu belong to the most polluted areas, whose pollution indexes are highest. Industrial production and the geological environment are the main reasons for heavy metal element spatial distribution.

soil; spatial distribution pattern; semi variation function; heavy metal pollution; Huanghua City

2016-07-06

：2016-08-16

河北省社會(huì)科學(xué)基金項(xiàng)目“河北省城鄉(xiāng)一體化進(jìn)程中耕地資源安全評(píng)價(jià)及保護(hù)機(jī)制創(chuàng)新研究”(HB14GL040)

臧亮(1990—),男,河北涿州人,碩士研究生,研究方向:土地估價(jià)。E-mail:541284192@qq.com

朱永明(1969—),男,黑龍江綏化人,副教授,研究方向:土地資源利用與規(guī)劃。E-mail:zhyming2005@126.com

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：A

：1005-3409(2017)05-0337-06