于銳，王洋，王晨旭，王其存，崔政武

中國(guó)科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所，吉林 長(zhǎng)春 130102

榆樹市玉米種植區(qū)黑土重金屬污染狀況及來源淺析

于銳，王洋*，王晨旭，王其存，崔政武

中國(guó)科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所，吉林 長(zhǎng)春 130102

為明晰農(nóng)田黑土重金屬含量狀況以及污染來源，選擇黑土區(qū)連續(xù)多年種植玉米的榆樹市為研究區(qū)，原位采集196個(gè)土壤樣品，采用火焰-石墨爐原子吸收分光光度計(jì)對(duì)土壤中5種重金屬含量進(jìn)行分析測(cè)定，并采用相關(guān)分析和主成分分析法進(jìn)行污染來源解析。結(jié)果表明，土壤中Cd、Cr、Cu、Zn、Pb質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均值分別為(0.119±0.08)、(56.51±9.10)、(19.21±3.42)、(70.58±14.57)和(34.42±7.85) mg·kg-1；土壤中Cd、Cr、Cu、Zn、Pb含量超過相應(yīng)的黑土背景值的點(diǎn)位百分比分別為69.9%、36.7%、26.5%、82.1%、84.2%；土壤中Cd和Zn含量超過相應(yīng)的土壤環(huán)境質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的點(diǎn)位百分比分別為6.6%和0.5%；與成土母質(zhì)相對(duì)比，富集系數(shù)為：Pb (1.56)＞Cr (1.29)＞Zn (1.24)＞Cd (1.20)＞Cu (1.16)；與中國(guó)第二次土壤普查數(shù)據(jù)對(duì)比，土壤Pb、Cd、Zn平均含量分別增加48.1%、8.2%、5.1%；土壤Cr和Cu含量變化較小。相關(guān)分析表明，土壤Cu和Cr含量呈極顯著正相關(guān)（r2=0.369，P＜0.01），土壤Pb和Zn含量呈極顯著正相關(guān)（r2=0.333，P＜0.01），表明土壤Cu和Cr可能有相同的污染來源，Pb和Zn污染來源相似。主成分分析表明，3個(gè)主成分（PC）可解釋總方差的79.13%。PC1解釋總方差的29.33%，主要包括Zn和Pb，土壤中Pb和Zn污染主要來源于燃煤、大氣干濕沉降物和化肥施加；PC2解釋總方差的26.81%，包括Cr和Cu，土壤中Cr和Cu主要受成土母質(zhì)控制；PC3解釋總方差的23.00%，包括Cd，而土壤Cd富集可能來源于磷肥?？傮w而言，榆樹市玉米種植區(qū)黑土重金屬污染較輕，但Cd有超標(biāo)現(xiàn)象，應(yīng)引起重視。

重金屬；黑土；空間分布；污染來源；多元統(tǒng)計(jì)

近年來，隨著中國(guó)工業(yè)化和城市化進(jìn)程的快速發(fā)展，農(nóng)田土壤重金屬污染日趨嚴(yán)重。土壤中重金屬可通過食物鏈進(jìn)入人體，危害人體健康，造成神經(jīng)系統(tǒng)、消化系統(tǒng)紊亂，并有致癌風(fēng)險(xiǎn)（Hang et al.，2009；Huang et al.，2007；Lu et al.，2012；Zhuang et al.，2009；Maas et al.，2010）。因此，探究農(nóng)田土壤重金屬含量狀況及污染來源，對(duì)降低農(nóng)產(chǎn)品重金屬污染，提高作物品質(zhì)，保障人群飲食安全有重要意義。

中國(guó)東北地區(qū)的黑土帶是世界三大黑土帶之一，黑土自然肥力高，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的活躍區(qū)，對(duì)國(guó)家糧食安全有巨大的保障和調(diào)控作用。榆樹市位于吉林省黑土區(qū)中部，是中國(guó)重要的商品糧生產(chǎn)基地，面積4712.49 km2，人口127萬。近30多年來，玉米一直是該區(qū)主要種植作物。2013年，榆樹市玉米播種面積達(dá) 293961 hm2，產(chǎn)量為2270906 t（吉林省統(tǒng)計(jì)局，2014）。榆樹市玉米產(chǎn)量連續(xù) 10年全國(guó)排名第一，被譽(yù)為“天下糧倉(cāng)”。然而，在人們無節(jié)制地追求糧食產(chǎn)量目標(biāo)的驅(qū)動(dòng)下，大量化肥、農(nóng)藥被施入農(nóng)田土壤。據(jù)吉林省統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)，吉林省農(nóng)田土壤施肥量由 1985年的 3.9810 kg?km-2?a-1升高到 2013年的 6.4027 kg?km-2?a-1。2013年榆樹化肥施入量為 309652 t（吉林省統(tǒng)計(jì)局，2014）。已有研究證實(shí)，大量含Cd、Pb、Zn的農(nóng)資（化肥、農(nóng)藥等）持續(xù)輸入，將造成農(nóng)田土壤重金屬嚴(yán)重超標(biāo)，致使土壤生態(tài)系統(tǒng)遭到嚴(yán)重污染，導(dǎo)致農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)下降，威脅人體健康，制約農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展（白玲玉等，2010；Carbonell et al.，2011；劉榮樂等，2005；魯如坤等，1992）。近年來，榆樹市工業(yè)化和城市化發(fā)展迅猛，由此產(chǎn)生的污泥、廢氣、廢水、大氣干濕沉降物可能會(huì)進(jìn)入農(nóng)田系統(tǒng)，造成重金屬污染（Carbonell et al.，2011；Luo et al.，2009；Niu et al.，2013；Sun et al.，2010）。目前，關(guān)于農(nóng)田土壤重金屬研究較多，但對(duì)多年持續(xù)種植玉米農(nóng)田土壤重金屬含量狀況及污染來源的研究還不夠深入。

本文在多年玉米種植區(qū)黑土Cd、Cr、Cu、Zn、Pb 5種重金屬空間分布特征及污染狀況研究基礎(chǔ)上，采用主成分分析和相關(guān)分析法對(duì)土壤重金屬污染來源進(jìn)行了解析，以期為黑土區(qū)農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地環(huán)境保護(hù)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

榆樹市位于吉林省，屬于中溫帶大陸性季風(fēng)氣候，冬季寒冷漫長(zhǎng)，夏季溫暖短暫。年平均氣溫4.2 ℃，無霜期144 d；年均降水量580 mm；土壤類型主要為黑土，約占全市面積90%。

1.2 土壤樣點(diǎn)布設(shè)與采集

在榆樹市范圍內(nèi)25個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)周邊采集土壤樣品。按風(fēng)向在各鄉(xiāng)鎮(zhèn)布設(shè)采樣點(diǎn)，主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槲髂?東北方向，上風(fēng)向?yàn)槲髂?，設(shè)1個(gè)點(diǎn)；下風(fēng)向?yàn)闁|北，設(shè)3個(gè)點(diǎn)；側(cè)風(fēng)向?yàn)楸毕蚧驏|向，分別設(shè)2個(gè)點(diǎn)。樣點(diǎn)距離鄉(xiāng)鎮(zhèn)不小于500 m，每個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)設(shè)8個(gè)樣點(diǎn)。2016年10月中旬共采集196個(gè)土壤樣品，其中，腰新屯4個(gè)采樣點(diǎn)（圖1）。

圖1 榆樹市玉米種植區(qū)土壤樣點(diǎn)分布Fig. 1 Location of sampling sites in Zea mays L. cultivated region of Yushu city

在種植玉米區(qū)采集土壤，每個(gè)樣點(diǎn)分別采集壟臺(tái)0～20 cm土壤與壟溝0～10 cm土壤，3次重復(fù)，共計(jì)6個(gè)樣品均勻混合，四分法留取約1 kg樣品，裝入布袋。采樣點(diǎn)要求避開路旁與地頭，遠(yuǎn)離如工業(yè)、交通和居民區(qū)等明顯污染源200 m以上。土樣帶回實(shí)驗(yàn)室后，剔除根系、石塊等，自然風(fēng)干，一部分樣品研磨過2 mm篩，用于測(cè)土壤pH值；另一部分樣品研磨過0.15 mm篩，用于測(cè)土壤有機(jī)質(zhì)和Cd、Cr、Cu、Zn、Pb等5種重金屬元素。

1.3 化學(xué)分析

土壤 pH值以土水比 1∶2.5 pH計(jì)（雷磁 pH S-3C型）測(cè)定。土壤有機(jī)質(zhì)以重鉻酸鉀外加熱法，F(xiàn)eSO4滴定測(cè)定（魯如坤，1999）。土壤重金屬以HClO4-HNO3-HF 消解（Sun et al.，2013）。所用酸均為優(yōu)質(zhì)純。消解后，Pb、Cr、Cu、Zn含量用火焰原子吸收分光光度計(jì)（AA-6300C，島津）進(jìn)行測(cè)定，Cd用石墨爐原子吸收分光光度計(jì)（EX7i，島津）進(jìn)行測(cè)定。Pb、Cr、Cu、Zn、Cd檢出限分別為 1、4、2、2、0.001 mg?kg-1。

1.4 富集系數(shù)

富集系數(shù)（Bio-accumulation factor，BAF）用于表征表層土壤中各重金屬的富集狀況。

BAF=Cs/Cp（1）

式中，Cs為表層土壤中各重金屬質(zhì)量分?jǐn)?shù)（mg?kg-1），Cp為土壤成土母質(zhì)中重金屬質(zhì)量分?jǐn)?shù)（mg?kg-1）。

1.5 質(zhì)量控制

標(biāo)準(zhǔn)參考物質(zhì)選自國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心的 GBW 07405（GSS-5），用于重金屬含量分析質(zhì)量控制。所測(cè)重金屬回收率為95%～105%。每個(gè)樣品3次重復(fù)，偏差在標(biāo)準(zhǔn)值的5%內(nèi)。

1.6 數(shù)據(jù)分析

地統(tǒng)計(jì)學(xué)分析應(yīng)用ArcGIS 10.0，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)采用 Box-Cox和對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換的方式標(biāo)準(zhǔn)化，并進(jìn)行克里格插值，建立了重金屬的空間分布圖。統(tǒng)計(jì)分析應(yīng)用SPSS 17.0軟件。相關(guān)分析可用于衡量重金屬元素間相互關(guān)系，表明不同重金屬可能來源相同。主成分分析法利用降維思想，將多指標(biāo)轉(zhuǎn)化為少數(shù)幾個(gè)綜合指標(biāo)的多元統(tǒng)計(jì)方法，可以用來推測(cè)可能的污染源。主成分分析在對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換基礎(chǔ)上進(jìn)行了方差極大旋轉(zhuǎn)，有利于識(shí)別出某一主成分中權(quán)重較大的指標(biāo)。

2 結(jié)果與討論

2.1 土壤性質(zhì)

由表1可知，榆樹市玉米種植區(qū)土壤pH值范圍為4.95～7.83，平均值為5.70。所采集土壤樣品中有186（94.9%）個(gè)土壤pH值低于7.0，大多數(shù)土壤處于微酸狀態(tài)。與吉林省第二次土壤普查統(tǒng)計(jì)平均值6.5相比（吉林省土壤肥料總站，1998），土壤酸化顯著。土壤酸化主要是由過量N肥單施而不施有機(jī)肥以及植物對(duì)鹽基離子的選擇性吸收所導(dǎo)致（Guo et al.，2010）。SOM 范圍為 10.41～50.65 g?kg-1，平均值為26.71 g?kg-1，略高于吉林省第二次土壤普查的 26.10 g?kg-1（吉林省土壤肥料總站，1998）。Huang et al.（2007）研究也發(fā)現(xiàn)類似趨勢(shì)：長(zhǎng)期施肥能提高土壤肥力，增加SOM含量。另外，化肥輸入能提高農(nóng)田土壤重金屬含量與生物有效性（Carbonell et al.，2011；Fu et al.，2008）。因此，需要深入研究影響重金屬生物有效性的因素。

表1 榆樹市玉米種植區(qū)土壤重金屬質(zhì)量分?jǐn)?shù)統(tǒng)計(jì)特征值Table 1 Descriptive statistics of heavy metal mass fraction in soil of Zea mays L. cultivated region of Yushu city

2.2 土壤重金屬富集

由表 1可知，農(nóng)田土壤 Cd、Cr、Cu、Zn、Pb質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均值分別為(0.119±0.08)、(56.51±9.10)、(19.21±3.42)、(70.58±14.57)和(34.42±7.85) mg·kg-1。由表2可知，土壤Cd、Cr、Cu、Zn、Pb含量超過相應(yīng)的黑土背景值的點(diǎn)位百分率分別為 69.9%、36.7%、26.5%、82.1%、84.2%。土壤Cd和Zn含量超過土壤環(huán)境質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的點(diǎn)位百分率分別為6.6%和0.5%，土壤Cr、Cu、Pb含量均未超標(biāo)。土壤重金屬含量的變異系數(shù)表現(xiàn)為：Cd (67.04)＞Pb(22.81)＞Zn (20.64)＞Cu (17.82)＞Cr (16.10)。Cd 變異系數(shù)最大，表明農(nóng)田土壤Cd很可能來源于人類活動(dòng)。

由表3可知，榆樹市農(nóng)田表層土壤重金屬平均含量高于其成土母質(zhì)。與成土母質(zhì)相對(duì)比，富集系數(shù)為：Pb (1.56)＞Cr (1.29)＞Zn (1.24)＞Cd (1.20)＞Cu(1.16)，這說明Pb富集明顯。1995年，土壤Cd、Cr、Cu、Zn、Pb平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為 0.110、54.40、18.88、67.14、23.24 mg?kg-1；2016年，分別增加至0.119、56.51、19.21、70.58、34.42 mg?kg-1。1995—2016年，農(nóng)田黑土Pb、Cd、Zn平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別增加48.1%、8.2%、5.1%。土壤Cr、Cu質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別增加3.9%和1.8%，變化較小，表明Cr、Cu很可能來源于成土母質(zhì)的風(fēng)化和成土過程。

表3 黑土成土母質(zhì)與1995年、2016年表層土壤中重金屬平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化Table 3 Comparison of mean mass fraction of heavy metals in parent material and surface soil for 1995, 2016 mg?kg-1

與中國(guó)工業(yè)城市如常熟（Hang et al.，2009）、杭州（Chen et al.，2008）、揚(yáng)中（Huang et al.，2007）、惠州（Cai et al.，2012）相比，榆樹市土壤重金屬含量較低。但與黑土區(qū)其他城市如四平（白玲玉等，2010）、德惠（Sun et al.，2013）相比，榆樹市玉米種植區(qū)土壤Cd、Zn、Pb含量較高。

2.3 土壤重金屬空間分布特征

由圖2可知，土壤Cr和Cu在較大空間尺度上分布較相似，低值區(qū)分布于榆樹市北部，高值區(qū)集中于南部。土壤Zn和Pb的空間分布趨勢(shì)也相近，西北部元素含量較高；中部的鄉(xiāng)鎮(zhèn)與城市接壤處，Zn和Pb含量也較高?？梢姡祟惢顒?dòng)，如交通活動(dòng)、燃煤和大氣沉降可能是Zn和Pb的重要來源。與 Cr、Cu、Zn、Pb相比，土壤 Cd空間分布較均勻，并未有明顯的集聚現(xiàn)象。

2.4 土壤重金屬來源分析

2.4.1 相關(guān)分析

相關(guān)分析和主成分分析可深入識(shí)別重金屬潛在來源（Lucho-Constantino et al.，2005）。由表 4可知，土壤Cu和Cr含量呈極顯著正相關(guān)（r2=0.369，P＜0.01），表明土壤Cu和Cr可能有相同的污染來源；土壤Pb和Zn含量呈極顯著正相關(guān)（r2=0.333，P＜0.01），其污染來源相似。土壤Cu、Zn、Cd含量間相關(guān)性不顯著，污染來源各有差異。

表2 榆樹市玉米種植區(qū)土壤重金屬超標(biāo)情況Table 2 Soil heavy metal contents in excess of environmental quality standard in Zea mays L. cultivated region of Yushu city

圖2 榆樹市玉米種植區(qū)土壤重金屬空間分布圖Fig. 2 Spatial distribution of soil heavy metal contents in Zea mays L. cultivated region of Yushu City

2.4.2 主成分分析

由表5可知，3個(gè)主成分（PC）可解釋總方差的79.13%。由轉(zhuǎn)軸后的因子負(fù)荷矩陣（表6）可知，PC1解釋總方差的29.33%，主要包括Zn和Pb。燃煤、家庭取暖、大氣沉降以及過量的化肥施加可能是土壤Zn和Pb污染的主要人為來源。

我國(guó) 67%能量供應(yīng)來源于燃煤（Luo et al.，2009），主要應(yīng)用于發(fā)電和冬季供暖。榆樹市冬季最低氣溫達(dá)-39.8 ℃，城市集中供暖時(shí)長(zhǎng)至少有 5個(gè)月。廣大的農(nóng)村取暖主要靠分散的家庭燃煤。然而，我國(guó)僅20%燃煤經(jīng)過清潔處理（Wang et al.，2006），絕大數(shù)分散燃燒的煤炭缺乏必要的除塵凈化技術(shù)（Wong et al.，2006）。因此，Zn和Pb平均沉降量分別為 64.7 mg?m-2?a-1和 20.2 mg?m-2?a-1，Zn從大氣沉降到土壤中的含量最大，Pb其次（Luo et al.，2009）。Huang et al.（2007）和Yang et al.（2009）研究也表明，冬季燃煤取暖釋放的廢氣使Zn和Pb大氣沉降量增大。另外，土壤 Pb高值區(qū)集中于城郊農(nóng)田和位于西北部的國(guó)道及高速公路沿線，這說明雖然含Pb汽油于2002年已禁止使用，但歷史排放的含Pb汽車尾氣可能也是土壤Pb富集的原因。類似的結(jié)果在其他城市也有發(fā)現(xiàn)，如沈陽（Sun et al.，2013）、揚(yáng)中（Huang et al.，2007）、Algeria（Maas et al.，2010）。

表4 榆樹市玉米種植區(qū)土壤重金屬質(zhì)量分?jǐn)?shù)間的相關(guān)系數(shù)Table 4 Pearson’s correlation for heavy metal mass fraction in soils of Zea mays L. cultivated region of Yushu city

表6 榆樹市玉米種植區(qū)土壤重金屬主成分矩陣Table 6 Component matrixes for heavy metals in soils of Zea mays L.cultivated region of Yushu city

表7 中國(guó)化肥中重金屬平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)Table 7 Heavy metals mass fraction in chemical fertilizers from China

為了提高玉米產(chǎn)量，在過去 30年里，化肥施入量持續(xù)增加。已有研究表明，磷肥和復(fù)合肥中含Zn和Pb較高（表7），持續(xù)大量的化肥施入增加了農(nóng)田土壤Zn和Pb的富集。類似的結(jié)果在其他重要農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基地也有發(fā)現(xiàn)，如四平（白玲玉等，2010）、黃淮海平原（Zhou et al.，2014）。此外，Zn作為微量元素肥料也會(huì)被施入土壤。

為了促進(jìn)牲畜生長(zhǎng)、防治疾病，Zn和Cu經(jīng)常作為添加劑用于動(dòng)物飼料，故其糞便中含有高含量Zn和Cu（表8）。在經(jīng)濟(jì)利益的驅(qū)動(dòng)下，商品有機(jī)肥、動(dòng)物糞便和城市污泥作為有機(jī)肥料施入菜地土壤，而并未施入玉米農(nóng)田土壤（Lu et al.，2012；白玲玉等，2010；Yang et al.，2003）。傳統(tǒng)種植模式下，玉米秸稈很少還田（Yang et al．，2003）。另外，農(nóng)田施加含Zn和Pb農(nóng)藥，如代森錳鋅、砷酸鉛等，也會(huì)造成土壤重金屬富集

PC2解釋總方差的26.81%，包括Cr和Cu，其來源主要是成土母質(zhì)。通過化肥、石灰、固體廢物、動(dòng)物糞便輸入的 Cr遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于土壤本身含量（Carbonell et al.，2011；Facchinelli et al.，2001）。因此，清潔的農(nóng)田土壤 Cr在全世界范圍內(nèi)的時(shí)空變化很小（Sharma et al.，2007；Wu et al.，2010）。東北地區(qū)農(nóng)業(yè)活動(dòng)并未使用含有 Cr物料，也并未造成該區(qū)域明顯的 Cr污染。類似的研究結(jié)果在其他地區(qū)也有發(fā)現(xiàn)，如武漢（Gong et al.，2010）、揚(yáng)中（Huang et al.，2007）、Algeria（Maas et al.，2010)。玉米農(nóng)田土壤由有機(jī)肥輸入的Cu貢獻(xiàn)率很低。雖然化肥施入量較大，但化肥中Cu含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于Zn和Pb含量（表7）。因此，土壤Cu仍由母質(zhì)決定，農(nóng)業(yè)活動(dòng)并未造成明顯黑土Cu污染。

表5 榆樹市玉米種植區(qū)土壤重金屬主成分分析的累積方差貢獻(xiàn)率Table 5 Total variance explained for heavy metals in soil of Zea mays L. cultivated region of Yushu city

表8 不同有機(jī)物料生產(chǎn)的商品有機(jī)肥重金屬平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)Table 8 Average mass fraction of heavy metals in various matters used for fertilization mg?kg-1

PC3解釋總方差的23.00%，包括Cd。69.6%土壤樣品Cd含量超過黑土背景值，說明Cd很可能受農(nóng)業(yè)活動(dòng)影響。眾多研究表明，高含量Cd磷肥施加是造成土壤Cd富集的重要因素（Huang et al.，2007；魯如坤等，1992；Nziguheba et al.，2008）。Cd已成為我國(guó)農(nóng)田土壤重金屬污染威脅最大的元素（Luo et al.，2009；Niu et al.，2013）。

3 結(jié)論

榆樹市玉米種植區(qū)土壤Cd、Zn、Pb平均含量略高于黑土背景值；土壤Cd和Zn含量超過土壤環(huán)境質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的點(diǎn)位百分率分別為 6.6%、0.5%，土壤Cu、Cr、Pb含量均低于二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。多元統(tǒng)計(jì)分析表明，土壤Pb和Zn污染主要來源于燃煤、大氣沉降和化肥施加；Cr和Cu由母質(zhì)決定；磷肥可能是造成土壤Cd富集的重要原因?？傮w上，黑土重金屬污染較輕，但Cd存在超標(biāo)現(xiàn)象，應(yīng)加強(qiáng)管理。

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Survey of Heavy Metal Pollution and Source Identification of Black Soil in Zea mays L. Cultivated Region of Yushu City, China

YU Rui, WANG Yang*, WANG Chenxu, WANG Qicun, CUI Zhengwu
Northeast Institute of Geography and Agroecology, Chinese Academy of Sciences, Changchun 130102, China

This study aims to investigate the content of heavy metal and metal sources in agricultural black soils. We investigated heavy metal concentrations in soil of Yushu city, China, located in black soil region. A total of 196 soil samples were collected from Yushu. Heavy metal content was analyzed by flame atomic absorption spectrophotometer or graphite furnace atomizer. We used correlation analysis and principal component analysis to identify metal sources. The mean contents of Cd, Cr, Cu, Zn and Pb in soil were (0.119±0.08), (56.51±9.10), (19.21±3.42), (70.58±14.57) and (34.42±7.85) mg·kg-1, respectively. The percentages of Cd, Cr,Cu, Zn and Pb contents exceeding corresponding black soil background values were 69.9%, 36.7%, 26.5%, 82.1% and 84.2%. The percentages of Cd and Zn contents exceeding corresponding grade Ⅱ of environmental quality standard for soil in China were 6.6%and 0.5%, respectively. Compared to parent material, accumulation factors was as follows: Pb (1.56)＞Cr (1.29)＞Zn (1.24)＞Cd(1.20)＞Cu (1.16). Compared to data obtained by the second national soil survey, the mean content of Pb, Cd and Zn increased by 48.1%, 8.2% and 5.1%, respectively and Cr and Cu content did not changed. The relationship between soil Cu and Cr was highly significant (r2=0.369, P＜0.01). The relationship between Pb and Zn was highly significant (r2=0.333, P＜0.01). The correlation analysis results showed that Cu and Cr in soil may be had same pollution source, so did Pb and Zn. Based on results of initial eigenvalues, three principal components (PC) were considered, which account for over 79.13% of total variance. According to rotated component matrix, Zn and Pb were closely associated with PC1, which explained 29.33% of total variance. The coal burning,household heating, atmospheric deposition and over-application of chemical fertilizers were acknowledged as the main source of these elements pollution. PC2 can explain 26.81% of total variance and included Cr and Cu. PC2 can be considered to be controlled by parent material. The Cr and Cu in soil were still controlled by parent material. PC3 can explain 23.00% of total variance and included Cd. The accumulation of Cd was associated with phosphate fertilizer. In a word, heavy metal pollution of black soil was not serious. We should pay attention to Cd content, because Cd content in some soils was exceed standard.

heavy metal; black soil; spatial distribution; metal source; multivariate analysis

10.16258/j.cnki.1674-5906.2017.10.020

X53

A

1674-5906（2017）10-1788-07

于銳, 王洋, 王晨旭, 王其存, 崔政武. 2017. 榆樹市玉米種植區(qū)黑土重金屬污染狀況及來源淺析[J]. 生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào), 26(9): 1788-1794.

YU Rui, WANG Yang, WANG Chenxu, WANG Qicun, CUI Zhengwu. 2017. Survey of heavy metal pollution and source identification of black soil in Zea mays L. cultivated region of Yushu city, China[J]. Ecology and Environmental Sciences, 26(9):1788-1794.

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（41701372）；中國(guó)科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所“一三五”規(guī)劃項(xiàng)目（IGA-135-08）；中國(guó)科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所引進(jìn)優(yōu)秀人才科研啟動(dòng)基金項(xiàng)目（Y6H1211001）；吉林省科技發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目（20150623024TC-30）

于銳（1985年生），男，助理研究員，博士，主要從事農(nóng)田污染物環(huán)境行為與人體健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究。E-mail: yurui@iga.ac.cn

*通信作者。王洋，E-mail: wangyangw@iga.ac.cn

2017-06-17