阿吉古麗·馬木提 麥麥提吐?tīng)栠d·艾則孜# 買(mǎi)托合提·阿那依提 艾尼瓦爾·買(mǎi)買(mǎi)提

(1.新疆師范大學(xué)地理科學(xué)與旅游學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830054;2.新疆大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830046)

基于地理信息系統(tǒng)技術(shù)的新疆焉耆綠洲農(nóng)田土壤重金屬污染評(píng)價(jià)和潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警*

阿吉古麗·馬木提1麥麥提吐?tīng)栠d·艾則孜1#買(mǎi)托合提·阿那依提1艾尼瓦爾·買(mǎi)買(mǎi)提2

(1.新疆師范大學(xué)地理科學(xué)與旅游學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830054;2.新疆大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830046)

在新疆焉耆綠洲采集農(nóng)田土壤，測(cè)定As、Cd、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb和Zn等8種重金屬的含量?；诘乩硇畔⑾到y(tǒng)(GIS)技術(shù)，并采用污染負(fù)荷指數(shù)(IPL)、潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)(IR)和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警指數(shù)(IER)對(duì)焉耆綠洲農(nóng)田土壤重金屬污染狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，焉耆綠洲農(nóng)田土壤Cd是《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB15618—1995)二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限值(0.60mg/kg)的10.13倍。Cd、Cr、Ni、Pb和Zn分別是新疆灌耕土背景值的50.67、1.40、1.33、2.63、4.92倍。農(nóng)田土壤Cd和Zn呈現(xiàn)重度污染，Pb為中度污染，Cr和Ni為輕度污染，Cu為輕微污染，As與Mn為無(wú)污染。重金屬I(mǎi)PL平均值為2.00，呈現(xiàn)輕度污染。重金屬I(mǎi)R平均值為318.38，屬于較強(qiáng)風(fēng)險(xiǎn)。重金屬I(mǎi)ER平均值為4.83，屬于中度預(yù)警。重金屬I(mǎi)PL、IR與IER空間分布均呈現(xiàn)明顯的地帶性分布格局。Cd是污染水平與生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)最高的重金屬，表明焉耆綠洲農(nóng)田土壤Cd污染風(fēng)險(xiǎn)必須給予關(guān)注。

農(nóng)田 重金屬污染 生態(tài)風(fēng)險(xiǎn) 預(yù)警 焉耆綠洲

土壤是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)資源。重金屬是土壤中具有潛在危害的重要污染物，也是影響農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全的主要污染物[1]。重金屬由于具有潛伏性強(qiáng)、遷移速率慢、環(huán)境效應(yīng)復(fù)雜等特點(diǎn)，不斷積累會(huì)導(dǎo)致土壤理化性質(zhì)惡化，阻礙農(nóng)作物正常生長(zhǎng)；還會(huì)通過(guò)生態(tài)系統(tǒng)間的循環(huán)對(duì)農(nóng)作物質(zhì)量安全、土壤環(huán)境安全以及人類健康產(chǎn)生嚴(yán)重威脅，從而成為科學(xué)界關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題[2-4],[5]2964-2965。

近年來(lái)，隨著我國(guó)農(nóng)業(yè)集約化與工農(nóng)業(yè)迅速發(fā)展，農(nóng)田土壤重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)日益加劇，已成為主要生態(tài)環(huán)境問(wèn)題之一[6]。我國(guó)土壤污染類型以重金屬污染為主，耕地土壤污染超標(biāo)率達(dá)19.4%[7]，受重金屬As、Cr、Cd、Hg和Pb污染的耕地總面積約2×107hm2，每年因重金屬污染而損失的糧食約1×107t[8]。

農(nóng)田土壤重金屬污染評(píng)價(jià)與潛在風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警評(píng)估是農(nóng)田土壤污染防治的重要基礎(chǔ)。HAKANSON[9]提出的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法和RAPANT等[10]提出的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警指數(shù)法是重金屬危害評(píng)價(jià)、預(yù)警中應(yīng)用最廣的方法。蔡立梅等[11]采用地理信息系統(tǒng)(GIS)技術(shù)對(duì)東莞農(nóng)田土壤中重金屬的空間分布和來(lái)源及潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了分析。柴世偉等[12]的研究表明，廣州郊區(qū)耕地土壤中Cd的污染程度較高。陳志凡等[13]基于GIS技術(shù)，采用反距離加權(quán)(IDW)插值法，分析河南某城鄉(xiāng)交錯(cuò)區(qū)農(nóng)田土壤重金屬空間變異特征，并結(jié)合Tessier形態(tài)提取法分析了重金屬主要來(lái)源，研究表明，化肥能對(duì)土壤中重金屬的空間差異產(chǎn)生一定影響。CAI等[14]分析了惠州農(nóng)田土壤污染狀況，并采用多元統(tǒng)計(jì)分析討論了重金屬主要來(lái)源，研究表明，惠州農(nóng)田土壤Cd、Zn、Pb與As污染較重，且Cd、Zn與As主要受到農(nóng)業(yè)活動(dòng)的影響。CHAI等[15]采用潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法分析了吉林白城—松原地區(qū)草地土壤重金屬污染的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，研究表明，Cd對(duì)土壤重金屬污染生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的影響較大。這些研究大多集中于我國(guó)東部和中部地區(qū)，而關(guān)于西北干旱區(qū)綠洲農(nóng)田土壤重金屬污染危害方面的研究較少。本研究以新疆典型綠洲——焉耆綠洲(焉耆縣灌區(qū))為研究區(qū)，測(cè)定農(nóng)田土壤中As、Cd、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb和Zn等8種重金屬的含量，基于GIS技術(shù)，采用地統(tǒng)計(jì)法、污染負(fù)荷指數(shù)法、潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法以及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警指數(shù)法，對(duì)焉耆綠洲農(nóng)田土壤重金屬污染及其潛在危害進(jìn)行評(píng)估，以期為焉耆綠洲農(nóng)田土壤環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警和農(nóng)田土壤環(huán)境安全提供科學(xué)參考。

1 研究區(qū)概況

新疆焉耆綠洲(86°10′E～86°44′E，41°52′N～42°10′N)位于新疆焉耆盆地腹部，東南與博湖相鄰，南與庫(kù)爾勒接界，東北與和碩毗連，北與和靜接壤，總面積約786 km2(見(jiàn)圖1)，是新疆綠洲經(jīng)濟(jì)發(fā)展的核心示范區(qū)之一，也是新疆番茄與辣椒的重要產(chǎn)地。

研究區(qū)包括4鄉(xiāng)(北大渠鄉(xiāng)、五號(hào)渠鄉(xiāng)、查汗采開(kāi)鄉(xiāng)、包爾海鄉(xiāng))、4鎮(zhèn)(焉耆鎮(zhèn)、七個(gè)星鎮(zhèn)、永寧鎮(zhèn)、四十里城子鎮(zhèn))和3個(gè)農(nóng)牧場(chǎng)(王家莊牧場(chǎng)、蘇海良種場(chǎng)和豐達(dá)試驗(yàn)場(chǎng))。研究區(qū)屬于溫帶大陸性干旱荒漠氣候，海拔1 050～1 450 m，多年平均降水量約68 mm，多年平均蒸發(fā)量約2 500 mm，多年平均氣溫約8.8 ℃。因受博斯騰湖水域的調(diào)節(jié)，冷熱變化不劇烈。日照時(shí)間長(zhǎng)，熱量較豐富，≥10 ℃積溫約3 700 ℃，農(nóng)作物生長(zhǎng)期為4—9月。研究區(qū)土壤主要為灌耕草甸土、灌耕棕漠土、灌耕沼澤土、灌漠土、灌耕石質(zhì)土、灌耕風(fēng)沙土、鹽土等土壤類型。自然植被以蘆葦(Phragmitescommunis)、紅柳(Tamarixramosissima)、駱駝刺(Alhagisparsifolia)和香蒲(Typhaorientalis)為主。農(nóng)作物主要以辣椒、番茄、小麥、棉花和玉米為主[16]。

圖1 研究區(qū)位置及采樣點(diǎn)分布Fig.1 The location of study area and sampling points

2 材料與方法

2.1 土壤樣品采集與測(cè)定

2016年5月在焉耆綠洲進(jìn)行農(nóng)田表層(0～20 cm)土壤樣品采樣。采樣過(guò)程參照《農(nóng)田土壤環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》(NY/T 395—2012)[17]，通過(guò)網(wǎng)格法并結(jié)合遙感、GIS和全球定位系統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行采樣點(diǎn)布設(shè)，共設(shè)立53個(gè)采樣點(diǎn)(見(jiàn)圖1)，采樣間距為3 km×3 km。每個(gè)采樣點(diǎn)以梅花形布設(shè)5個(gè)子樣點(diǎn)，每個(gè)子樣點(diǎn)采集表層土壤0.2 kg左右，將其充分混合后裝入自封塑料袋內(nèi)。所有土壤樣品均在室溫下風(fēng)干，用塑料棒碾碎，充分混合后用瑪瑙研缽進(jìn)一步研磨，通過(guò)0.15 mm尼龍篩混勻后備用。

實(shí)驗(yàn)所用的藥品均為優(yōu)級(jí)純，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中所有玻璃器皿、消解罐等在使用前先用50%(體積分?jǐn)?shù))HNO3浸泡24 h，用去離子水洗滌干凈。用于測(cè)定Cd、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb和Zn等7種重金屬的土壤樣品需進(jìn)行以下處理：稱取過(guò)篩后的土壤樣品0.5 g，置于聚四氟乙烯坩鍋中，用少量超純水潤(rùn)濕后加入2 mL HCl和10 mL HNO3封嚴(yán)并過(guò)夜；土壤樣品在電熱板上以150～250 ℃加熱，然后依次加入5 mL HNO3、5 mL HF和5 mL HClO4，放置于電熱板上消解至大量白煙冒出且水分近干，土壤樣品冷卻呈晶體狀后用去離子水定容至50 mL；用注射器吸取5 mL消解液，轉(zhuǎn)移至10 mL離心管中冷藏待測(cè)。用于測(cè)定As的土壤樣品需要進(jìn)行以下處理：稱取已過(guò)篩的土壤樣品0.2～1.0 g于50 mL具塞比色管中，加少許超純水潤(rùn)濕，加入10 mL王水(HNO3、HCl、去離子水體積比為3∶1∶4)，加塞搖勻；于沸水浴中消解2 h，消解過(guò)程中需多次搖晃；消解后冷卻至室溫，用去離子水稀釋至刻度，搖勻后放置；吸取一定量的消解液于50 mL比色管中，加入3 mL HCl、5 mL CH4N2S、5 mL C6H8O6，用去離子水稀釋至刻度，搖勻放置，取上清液待測(cè)。

重金屬含量委托新疆大學(xué)理化測(cè)試中心測(cè)定，測(cè)定過(guò)程參照《土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》(HJ/T 166—2004)[18]。Cd、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb和Zn采用火焰原子吸收光譜儀(Agilent 200AA)測(cè)定，As采用原子熒光光度計(jì)(PF-7)測(cè)定。每批土壤樣品做3次空白樣和平行樣，取平均值。測(cè)定過(guò)程中加入國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)土壤參比物質(zhì)GSS-5進(jìn)行質(zhì)量控制，各重金屬的回收率均在允許范圍內(nèi)。

2.2 污染評(píng)價(jià)方法

以新疆灌耕土背景值[19]為評(píng)價(jià)依據(jù)，采用單因子污染指數(shù)法和污染負(fù)荷指數(shù)法對(duì)焉耆綠洲農(nóng)田土壤重金屬污染進(jìn)行評(píng)價(jià)。以《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 15618—1995)[20]中的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(pH>7.5)為評(píng)價(jià)依據(jù)，采用潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法評(píng)價(jià)焉耆綠洲農(nóng)田土壤重金屬潛在危害；同時(shí)，采用生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警指數(shù)法對(duì)研究區(qū)農(nóng)田土壤生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)警評(píng)估，為研究區(qū)農(nóng)田土壤重金屬污染生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)可能出現(xiàn)的危機(jī)建立警報(bào)。單因子污染指數(shù)(ICF)、污染負(fù)荷指數(shù)(IPL)、潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)(IR)以及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警指數(shù)(IER)的計(jì)算方法可參考文獻(xiàn)[5]、[7]、[9]和[21]。污染等級(jí)劃分：ICF≤0.7或IPL≤0.7為無(wú)污染；0.73.0或IPL>3.0為重度污染。潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分：IR≤150為輕微風(fēng)險(xiǎn)；1501 200為極強(qiáng)風(fēng)險(xiǎn)。生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警等級(jí)劃分：IER≤0為安全；05為重度預(yù)警。

2.3 地統(tǒng)計(jì)法

地統(tǒng)計(jì)法是借助半變異函數(shù)，研究既具有結(jié)構(gòu)性又具有隨機(jī)性，或具有空間依賴性的自然現(xiàn)象的一種方法[22]，已廣泛應(yīng)用于農(nóng)田土壤重金屬含量、污染與生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)空間分布格局的研究[5]2965-2966,[23]。本研究首先利用GS+ 9.0確定ICF、IPL、IR以及IER的半變異函數(shù)理論模型及其相關(guān)參數(shù)，然后利用ArcGIS 10.3，選擇克里金最優(yōu)內(nèi)插法，對(duì)未采樣區(qū)域的取值進(jìn)行估計(jì)，最終生成研究區(qū)土壤重金屬污染及潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)空間分布圖。

3 結(jié)果與討論

3.1 重金屬含量統(tǒng)計(jì)分析

焉耆綠洲農(nóng)田土壤中重金屬含量統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果如表1所示。

由表1可以看出，研究區(qū)農(nóng)田土壤As、Cd、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb和Zn分別為0.52～17.42、4.00～11.10、33.79～87.22、15.91～74.12、363.10～620.50、26.18～47.94、1.98～72.28、39.30～323.70 mg/kg，波動(dòng)均較大。As、Cd、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb和Zn的平均值分別為5.23、6.08、55.58、30.57、474.10、35.19、35.46、82.70 mg/kg。Cd的平均值為GB 15618—1995二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限值10.13倍；As、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn的平均值均符合GB 15618—1995二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。As、Cu和Mn的平均值未超出新疆灌耕土背景值，Cd、Cr、Ni、Pb和Zn的平均值分別為新疆灌耕土背景值的50.67、1.40、1.33、2.63、4.92倍。As、Pb和Zn的變異系數(shù)分別為0.68、0.69、0.52，變異較明顯，表明As、Pb和Zn可能受某些局部污染源的影響。Cu的變異系數(shù)為0.29，屬于中等變異，表明人為因素對(duì)Cu積累的影響可能較大。Cd、Cr、Mn、Ni的變異系數(shù)均小于0.25，呈現(xiàn)弱變異，表明自然因素可能是主要的影響因素。此外，研究區(qū)土壤pH最小值為8.02，最大值為9.18，平均值為8.68，呈現(xiàn)弱堿性，其變異系數(shù)為0.03，表明土壤pH分布均勻。

表1 焉耆綠洲土壤重金屬統(tǒng)計(jì)結(jié)果

表2 不同污染等級(jí)采樣點(diǎn)比例

圖2 研究區(qū)農(nóng)田土壤部分重金屬的ICF和IPL空間分布格局Fig.2 Spatial distribution of part of ICF and IPL of farmland soil heavy metal in study area

3.2 重金屬污染的空間分布格局

焉耆綠洲農(nóng)田土壤各重金屬I(mǎi)CF平均值大小順序?yàn)椋篊d(51.73)>Zn(5.17)>Pb(2.57)>Cr(1.39)>Ni(1.36)>Cu(0.87)>Mn(0.70)>As(0.62)。Cd和Zn屬于重度污染，Pb屬于中度污染，Cr和Ni屬于輕度污染，Cu屬于輕微污染，As與Mn屬于無(wú)污染。從各重金屬不同污染等級(jí)采樣點(diǎn)數(shù)比例來(lái)看(見(jiàn)表2)，大部分采樣點(diǎn)Zn均屬于重度污染，其比例為97.83%。所有采樣點(diǎn)Cd均屬于重度污染，表明Cd是研究區(qū)農(nóng)田土壤最主要的污染因子。大部分采樣點(diǎn)Cr和Ni屬于輕度污染，其比例分別為91.30%、97.83%。大多數(shù)采樣點(diǎn)Mn屬于無(wú)污染，其比例為73.91%。焉耆綠洲農(nóng)田土壤重金屬I(mǎi)PL為1.34～2.78，平均值為2.00，屬于輕度污染。所有采樣點(diǎn)中，屬于輕度污染和中度污染的采樣點(diǎn)分別占43.48%、56.52%。

基于GIS技術(shù)，并結(jié)合克里金最優(yōu)內(nèi)插法，可以得到焉耆綠洲農(nóng)田土壤重金屬I(mǎi)CF和IPL的空間分布格局。Cd和Zn在空間分布上均表現(xiàn)為中度污染，而Cr和Ni均表現(xiàn)為輕度污染。由圖2(a)至圖2(d)可以看出，As在研究區(qū)東南部(四十里城子鎮(zhèn))出現(xiàn)小范圍的輕度污染區(qū)，其余大部分區(qū)域表現(xiàn)為無(wú)污染； Cu在研究區(qū)西北部(查汗采開(kāi)鄉(xiāng))表現(xiàn)為輕度污染，其余大部分區(qū)域表現(xiàn)為輕微污染；Mn呈現(xiàn)無(wú)污染和輕微污染，污染程度總體較低；Pb在研究區(qū)東南部(永寧鎮(zhèn))和西南部(七個(gè)星鎮(zhèn)和包爾海鄉(xiāng))出現(xiàn)重度污染。IPL呈現(xiàn)明顯的地帶性分布規(guī)律，研究區(qū)的東北部(北大渠鄉(xiāng)、焉耆鎮(zhèn))和北部呈現(xiàn)輕度污染，其他區(qū)域表現(xiàn)為中度污染(見(jiàn)圖2(e))。由于IPL突出體現(xiàn)ICF最大的重金屬對(duì)土壤污染的影響，因此Cd的ICF在IPL中占據(jù)了較大的比重，其他重金屬對(duì)農(nóng)田土壤的影響被弱化。

3.3 潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

在計(jì)算IR前，對(duì)各重金屬的單項(xiàng)潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)(IE)先進(jìn)行了計(jì)算，焉耆綠洲農(nóng)田土壤重金屬I(mǎi)E的平均值大小順序?yàn)椋篊d(310.37)>Ni(2.99)>As(2.24)>Cu(1.56)>Pb(0.50)>Cr(0.44)>Zn(0.28)。As、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn的IE均小于40，處于輕微風(fēng)險(xiǎn)。Cd的IE偏高，處于極強(qiáng)風(fēng)險(xiǎn)，表明Cd是研究區(qū)最主要的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)因子。焉耆綠洲農(nóng)田土壤重金屬I(mǎi)R為210.76～566.44，平均值為318.38。從IR的空間分布格局看(見(jiàn)圖3)，IR呈現(xiàn)明顯的地帶性分布規(guī)律，中等風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要分布于研究區(qū)北部(焉耆縣、北大渠鄉(xiāng)與查汗采開(kāi)鄉(xiāng))，南部呈現(xiàn)較強(qiáng)風(fēng)險(xiǎn)。

圖3 研究區(qū)農(nóng)田土壤重金屬I(mǎi)R空間分布格局Fig.3 Spatial distribution of IR of farmland soil heavy metal in study area

3.4 生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警評(píng)估

焉耆綠洲農(nóng)田土壤重金屬生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警源于潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，但更突出對(duì)生態(tài)系統(tǒng)可能存在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的警示[24]。結(jié)合GIS技術(shù)，進(jìn)行焉耆綠洲農(nóng)田土壤重金屬污染生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警評(píng)估。分析結(jié)果表明，焉耆綠洲農(nóng)田土壤重金屬I(mǎi)ER為1.44～13.64，平均值為4.83，屬于中度預(yù)警。處于輕度預(yù)警、中度預(yù)警和重度預(yù)警的采樣點(diǎn)分別占22.64%、45.28%、32.08%。從IER的空間分布格局來(lái)看(見(jiàn)圖4)，IER空間分布同樣呈現(xiàn)明顯的地帶性分布規(guī)律，研究區(qū)南部處于重度預(yù)警，北部處于輕度預(yù)警和中度預(yù)警，且以中度預(yù)警為主。

圖4 研究區(qū)農(nóng)田土壤重金屬I(mǎi)ER空間分布格局Fig.4 Spatial distribution of IER of farmland soil heavy metals in study area

4 結(jié) 論

(1) 焉耆綠洲農(nóng)田土壤Cd和Zn屬于重度污染，Pb屬于中度污染，Cr和Ni屬于輕度污染，Cu屬于輕微污染，As與Mn屬于無(wú)污染。農(nóng)田土壤重金屬總體呈現(xiàn)輕度污染，東北部和北部為輕度污染，其他區(qū)域?yàn)橹卸任廴尽?/p>

(2) 焉耆綠洲農(nóng)田土壤Cd處于極強(qiáng)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)水平，是最主要的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)因子。重金屬I(mǎi)R平均值為318.38，呈現(xiàn)較強(qiáng)風(fēng)險(xiǎn)。中等風(fēng)險(xiǎn)區(qū)分布于焉耆綠洲北部，較強(qiáng)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)分布于焉耆綠洲南部。重金屬I(mǎi)ER平均值為4.83，屬于中度預(yù)警。焉耆綠洲南部處于重度預(yù)警，北部處于輕度預(yù)警和中度預(yù)警，且以中度預(yù)警為主。

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GIStechnology-basedresearchontheheavymetalpollutionevaluationandecologicalriskwarningassessmentoffarmlandsoilsinKarashaharoasis,Xinjiang

AjigulMamut1,MamattursunEziz1,MattohtiAnayit1,AnwarMohammad2.

(1.CollegeofGeographicalScienceandTourism,XinjiangNormalUniversity,UrumqiXinjiang830054;2.CollegeofChemistryandChemicalEngineering,XinjiangUniversity,UrumqiXinjiang830046)

Farmland soil samples were collected from Karashahar oasis,Xinjiang,and the contents of 8 heavy metal elements (As,Cd,Cr,Cu,Mn,Ni,Pb and Zn) were determined. The heavy metal of farmland soils in Karashahar oasis were analyzed based on geographic information system (GIS) technology,pollution load index (IPL),potential ecological risk index (IR) and ecological risk warning index (IER). Results indicated that the average contents of Cd in farmland soils of Karashahar oasis was 10.13 times of the Grade Ⅱ standard value (0.60 mg/kg) of “Environmental quality standard for soil” (GB 15618-1995),whereas the average contents of Cd,Cr,Ni,Pb and Zn were 50.67,1.40,1.33,2.63 and 4.92 times of the background values for irrigation soil in Xinjiang,respectively. For farmland soils,Cd and Zn were in heavy pollution level,with Pb in moderate pollution level,Cr and Ni in light pollution level,Cu in slight pollution and As and Mn in no pollution level. The average value ofIPLfor heavy metals in farmland soil was 2.00,which showed a light pollution level. The average value ofIRwas 318.38,indicating a strong ecological risk situation. The average value ofIERwas 4.83,implying a moderate warning situation. The spatial distribution ofIPL,IRandIERshowed obvious zonal distribution patterns. Cd was a heavy metal element with the highest level of pollution and ecological risk. Therefore,the pollution risk of Cd should be a major concern during the process of agricultural production in Karashahar oasis.

farmland; heavy metal pollution; ecological risk; warning; Karashahar oasis

阿吉古麗·馬木提，女，1990年生，碩士研究生，研究方向?yàn)楦珊祬^(qū)土壤環(huán)境安全。#

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*國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(No.41561073、No.41361002)；新疆杰出青年科技人才培養(yǎng)項(xiàng)目(No.qn2015jq003)。

10.15985/j.cnki.1001-3865.2017.06.016

2016-12-15)