王誠煜,李玉超,于成廣,王大鵬

葫蘆島東北部土壤重金屬分布特征及來源解析

王誠煜*,李玉超,于成廣,王大鵬

(遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院有限責(zé)任公司,遼寧 沈陽 110000)

選擇典型遼寧省工礦型城市葫蘆島,以東北部的龍崗區(qū)、連山區(qū)和南票區(qū)為研究區(qū),基于1:25萬土地質(zhì)量調(diào)查獲取的重金屬數(shù)據(jù),分析探討土壤重金屬的分布特征、賦存形態(tài)及污染來源.結(jié)果發(fā)現(xiàn):研究區(qū)表層和深層土壤8項重金屬平均含量均高于遼寧省背景值,其中表層土壤Cd、Cu、Pb、Zn、Hg、As空間上呈現(xiàn)出龍港區(qū)沿海及內(nèi)陸局部濃集的特點,Ni、Cr高值區(qū)主要分布在下白堊統(tǒng)和中侏羅統(tǒng)火山巖地層區(qū).各重金屬富集系數(shù)平均值表現(xiàn)為Cd>Hg>Pb>Zn>As>Cu>Cr>Ni,其中,Cd 3.41、Hg 2.93,空間上表現(xiàn)為大面積強(qiáng)烈富集.土壤中Cd主要以離子交換態(tài)為主,占全量的54.38%,生態(tài)風(fēng)險最高.土壤剖面中Cd、Pb、Hg、Zn總體呈現(xiàn)出”表聚性”特征,而Cu、As、Cr、Ni呈現(xiàn)出”平穩(wěn)性”特征,且不同成土母質(zhì)對重金屬具有明顯的控制.各重金屬單項污染指數(shù)平均值表現(xiàn)為Cd>Zn>Cu>Pb>Cr>Ni>As>Hg,其中Cd污染水平較高.來源分析顯示,Zn、Cu、Cd、As、Pb主要受工業(yè)、交通、生活、采礦等人類活動的綜合影響,Cr、Ni主要受地質(zhì)背景控制,而Hg更多來源于煤炭燃燒.

葫蘆島；土壤重金屬；地球化學(xué)特征；環(huán)境評價；來源

土壤重金屬污染直接影響土壤生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能,對農(nóng)產(chǎn)品安全及人類環(huán)境造成嚴(yán)重威脅[1-2].重金屬具有不可降解性、顯著生物毒性和持久性特征[3],在自然條件下,土壤中重金屬來源于母巖風(fēng)化成土過程的富集作用,但污水灌溉、大氣沉降、礦業(yè)活動、農(nóng)藥和化肥等外源輸入途徑造成重金屬污染物的持續(xù)累積[4-7],嚴(yán)重危及人類健康.

在全國尺度,耕地重金屬超標(biāo)的主要原因是地質(zhì)背景值高、成土過程次生富集和人類活動[8].同時,土壤重金屬污染表現(xiàn)出一定的時空分異規(guī)律[9],主要集中分布在工業(yè)、礦業(yè)和人口稠密的地區(qū)[10].對此,譚科艷等[11]分析了重金屬元素在華北平原的分布規(guī)律及成因,廖啟林等[12]研究了江蘇全省土壤環(huán)境的重金屬分布與主要污染特征,Xia等[13]計算了松嫩平原土壤重金屬的輸入通量和輸出通量,在區(qū)域尺度積累了大量的認(rèn)識.

葫蘆島市是我國典型的工礦型城市,以船舶制造、石油煉制、有色金屬冶煉為主.早期研究表明,東北部的龍港區(qū)、連山區(qū)和南票區(qū)土壤存在重金屬污染問題[14-16],其中,位于龍港區(qū)的葫蘆島鋅廠成為研究焦點.張秀武等[17]研究了周圍土壤砷的污染空間格局,田莉等[18]研究了周邊農(nóng)田土壤重金屬濃度的空間變異規(guī)律.紀(jì)小鳳等[19]研究了土壤-玉米系統(tǒng)中汞的累積效應(yīng).以上研究多數(shù)僅集中在葫蘆島鋅廠周邊區(qū)域,更多關(guān)注表層土壤且樣本量有限,基于此,本研究從地質(zhì)背景和人類活動兩個角度出發(fā),系統(tǒng)分析研究區(qū)土壤重金屬地球化學(xué)特征,深入查明重金屬在表層和深層分布特征、賦存形態(tài)及污染來源,對今后實施污染治理具有重要的現(xiàn)實意義.

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)(120°13'～121°01′E,40°39′～41°12′N)行政區(qū)劃屬葫蘆島市龍港區(qū)、連山區(qū)和南票區(qū),總面積2356km2(圖1).地勢自西北向東南逐漸降低,主要以丘陵、低山及平原為主.該區(qū)域?qū)贉貛Т箨懶约撅L(fēng)氣候,四季分明,多年平均年降水量為563～643mm,年平均氣溫9.0℃,受大氣環(huán)流的影響,秋冬季盛行北風(fēng)、東北風(fēng)和西北風(fēng),以東北風(fēng)為主,夏季盛行東南風(fēng)和南風(fēng)[18].土壤類型主要為棕壤、潮土和粗骨土.

1.2 樣品采集

土壤樣品:研究區(qū)于2016年開展1:25萬土地質(zhì)量調(diào)查,按照表層土壤采樣深度0～20cm、采樣密度1個點/1km2、4km2組合1個分析樣;深層土壤采樣深度150～200cm、采樣密度1個點/4km2、16km2組合1個分析樣[20],研究區(qū)表層和深層土壤組合樣品總數(shù)分別為576件和157件.土壤樣品經(jīng)自然風(fēng)干、揉搓敲打后全部通過20目尼龍篩,再經(jīng)組合后送至實驗室[21].

圖1 研究區(qū)位置及采樣點位

土壤剖面和重金屬形態(tài)分析樣品:在研究區(qū)主要的地層區(qū)和侵入巖區(qū),共布設(shè)6個土壤剖面點位,位置及具體信息見圖1和表1.剖面深度最深為200cm,實際深度以遇到基巖或遇水深度為準(zhǔn),剖面樣品按每20cm 1個樣采集,6條土壤剖面共采集59個土壤樣品.同時,在各剖面點位配套采集0～20cm表層土壤樣品用于重金屬形態(tài)分析.

表1 土壤剖面點位環(huán)境特征

1.3 分析測試

樣品分析測試由國土資源部沈陽礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測中心完成.土壤樣品中Cr、Pb、Cu采用X射線熒光光譜法(XRF)測定,Cd采用等離子體質(zhì)譜法(ICP-MS)測定,As、Hg采用原子熒光光度法(AFS)測定,Ni采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法(ICP- OES)測定,pH值采用玻璃電極法(ISE)測定.As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb 和Zn的檢出限分別為0.5, 0.02, 1.8, 0.9, 0.0003, 1.5, 1和0.3mg/kg,pH值的檢出限為0.1.所選用分析方法檢出限均滿足或優(yōu)于《多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查規(guī)范(1:250000)》(DZ/T 0258- 2014)的要求[21].分析過程采用國家一級土壤地球化學(xué)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行12次測試,標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)和監(jiān)控樣的合格率為100%,報出率為100%.

土壤樣品中As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb 和Zn各元素形態(tài)分析采用七步順序提取法,利用等離子體質(zhì)譜法(ICP-MS)測定水溶態(tài)、離子交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)、腐殘酸結(jié)合態(tài)、鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)、強(qiáng)有機(jī)結(jié)合態(tài)和殘渣態(tài)的各形態(tài)含量.樣品分析測試過程的質(zhì)量控制嚴(yán)格按照《生態(tài)地球化學(xué)評價樣品分析技術(shù)要求(試行)》(DD2005-03)執(zhí)行[22].

本次測試數(shù)據(jù)通過中國地質(zhì)科學(xué)院地球物理地球化學(xué)勘查研究所專家組驗收,數(shù)據(jù)質(zhì)量可靠.

1.4 重金屬富集系數(shù)

式中:C是表層和深層土壤中重金屬元素的含量;C是表層和深層土壤中元素的含量.富集系數(shù)共劃分為6個區(qū)間等級[23]:￡0.6為極強(qiáng)貧化; 0.6～0.85為強(qiáng)貧化;0.85～1為弱貧化;1～2為弱富集; 2～4為強(qiáng)富集;>4為極強(qiáng)富集.

1.5 重金屬污染評價方法

本研究使用單項污染指數(shù)法和內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法對重金屬污染進(jìn)行評價[18].

單項污染指數(shù)法:

P=C/S(2)

式中:P為污染物的單項污染指數(shù);C為污染物的實測濃度;S為污染物的評價標(biāo)準(zhǔn),本研究選用GB15618-2018中的風(fēng)險篩選值[24].

內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法:

1.6 數(shù)據(jù)處理

本研究采用Excel 2016、SPSS 23.0和GeoIPAS V3.2進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計分析;圖件采用軟件ArcGIS 10.2和Coreldraw X6進(jìn)行繪制.

2 結(jié)果與討論

2.1 土壤重金屬分布特征

研究區(qū)表層和深層土壤8項重金屬含量均值均高于遼寧省[25]和東北地區(qū)[26],同時,表層土壤除As外的7項重金屬均高于全國[25],深層土壤除As、Hg外的6項重金屬均高于全國.特別是表層土壤Cd表現(xiàn)出相對較高的富集,分別是遼寧省和全國的4.66倍和5.71倍,其他重金屬均介于1～2倍(表2和表3).

表2 表層土壤重金屬含量統(tǒng)計

注:a、b、c不同字母代表0.05水平上的差異顯著,“-”代表無參考數(shù)據(jù),下同.

表層土壤代表人為環(huán)境,反映人類活動.不同市區(qū)表層土壤統(tǒng)計結(jié)果顯示,除Ni、Cr外,龍崗區(qū)土壤其他重金屬均高于連山區(qū)和南票區(qū),其中Zn、Cu、Cd、Hg、Pb達(dá)到顯著水平.經(jīng)統(tǒng)計,龍崗區(qū)城鎮(zhèn)村、工礦用地及建設(shè)用地面積占比55.75%,重工業(yè)、冶煉企業(yè)密集且生產(chǎn)歷史長,該區(qū)域表層土壤重金屬相對較高與其有著直接影響.深層土壤代表原生環(huán)境,反映自然背景.不同地質(zhì)單元深層土壤統(tǒng)計結(jié)果顯示,下白堊統(tǒng)和中侏羅統(tǒng)的火山巖區(qū)Zn、Cu、Cr、Ni含量相對較高,而上侏羅世和晚太古代花崗巖區(qū)Cd、As、Hg、Pb含量相對較高.

變異系數(shù)能夠反映元素在土壤中的均勻性和離散程度.研究區(qū)表層土壤Zn、Cd、As、Hg、Pb的變異系數(shù)均超過100%,其中Hg高達(dá)576.4%,表明其空間分布受到強(qiáng)烈的人為活動影響.深層土壤中除Cd(48%)、Hg(56.2%)變異系數(shù)稍高外,其他重金屬均在20%～30%,空間分布相對均勻.

研究區(qū)表層土壤重金屬含量空間分布顯示(圖3), Cd、Cu、Pb、Zn、Hg、As表現(xiàn)為龍崗區(qū)沿海一帶及內(nèi)陸局部濃集的特點,反映了城鎮(zhèn)生活、工業(yè)冶煉、采礦作業(yè)等人為因素造成的外源重金屬累積. Ni、Cr表現(xiàn)為研究區(qū)西北一帶濃集的特點,這與下白堊統(tǒng)義縣組和中侏羅統(tǒng)統(tǒng)海房溝組火山巖地層的分布密切相關(guān)(圖2).研究表明,火山巖風(fēng)化成土相對富集Cr、Ni[12],同時,義縣組和海房溝組的火山巖中Ni、Cr含量相對較高[27-28],由其發(fā)育的土壤表現(xiàn)出對母巖的繼承性.此外,pH值的空間分布在龍崗區(qū)表現(xiàn)出較高的面狀濃集,這與該區(qū)域城鎮(zhèn)化進(jìn)程中所造成的土壤堿化有關(guān)[29].

表3 深層土壤重金屬含量統(tǒng)計

2.2 土壤重金屬富集特征

富集系數(shù)能夠反映元素在人為環(huán)境土壤和自然環(huán)境土壤之間的富集和貧化特征.研究區(qū)土壤重金屬富集系數(shù)平均值表現(xiàn)為Cd(3.41)>Hg(2.93)> Pb(1.33)>Zn(1.32)>As(1.12)>Cu(1.12)>Cr(0.97)>Ni(0.94),從圖4和表4可知,Cd、Hg區(qū)域上表現(xiàn)出地表強(qiáng)烈富集現(xiàn)象,富集系數(shù)大于2的占比分別為74.66%、70.14%,反映了地表中Cd、Hg受人類活動影響深刻.Zn、Pb、Cu、As總體表現(xiàn)為弱富集,但在龍崗區(qū)沿海及內(nèi)陸局部地區(qū)均存在強(qiáng)烈富集現(xiàn)象.Ni、Cr總體表現(xiàn)為弱富集和弱貧化,呈現(xiàn)出接近自然背景狀態(tài),同時局部存在強(qiáng)貧化現(xiàn)象,富集系數(shù)小于0.85的占比分別為29.17%、30.56%,可能與人為利用、地表流失有關(guān)[30].

圖2 研究區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)

圖3 表層土壤重金屬含量分布

圖4 土壤重金屬富集系數(shù)分布

表4 土壤重金屬富集系數(shù)占比統(tǒng)計

2.3 土壤重金屬形態(tài)特征

土壤元素時刻與土壤組分間發(fā)生著溶解、絡(luò)合、吸附、沉淀等復(fù)雜反應(yīng)[31],導(dǎo)致不同重金屬的賦存形態(tài)、遷移特征存在顯著差異[32].研究區(qū)土壤重金屬各形態(tài)特征見圖5,Cr、Hg、As主要以殘渣態(tài)為主,占比均超過70%,反映了元素的自然風(fēng)化來源[33]. Cu、Zn、Pb的殘渣態(tài)占比均超過50%,同時鐵錳結(jié)合態(tài)占有較大比例,分別為20.00%、17.19%、36.26%.研究表明,外源輸入重金屬易于轉(zhuǎn)化為活性高的形態(tài)存在[34],且鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)能夠反映人類活動對土壤環(huán)境的擾動[35],研究區(qū)Cu、Zn、Pb的鐵錳結(jié)合態(tài)具有相對較高比例可能與人為影響有關(guān).Cd主要以離子交換態(tài)為主,占全量的54.38%,這與多數(shù)研究結(jié)果相似[36-37],這可能與Cd通常以離子形式存在,很難與有機(jī)配體、鐵錳氧化物結(jié)合的自身特性有關(guān)[37].

通過重金屬化學(xué)形態(tài)進(jìn)一步分析其生物有效性,劃分可利用態(tài)(水溶態(tài)和離子交換態(tài))、潛在可利用態(tài)(碳酸鹽結(jié)合態(tài)、腐殖酸結(jié)合態(tài)、鐵錳結(jié)合態(tài)和強(qiáng)有機(jī)結(jié)合態(tài))和不可利用態(tài)(殘渣態(tài))三大類[38].由圖6可知,研究區(qū)Cd的可利用態(tài)占比為55.10%,表現(xiàn)出較高的遷移活性,極易被生物吸收利用,生態(tài)風(fēng)險最高.Pb的潛在可利用態(tài)占比為56.27%,顯著高于其他重金屬和自身其他利用態(tài).潛在可利用態(tài)對外界環(huán)境較為敏感,土壤質(zhì)地、pH值、Eh、CEC、有機(jī)質(zhì)、微生物、作物栽培等因素的改變都會導(dǎo)致該類形態(tài)活化遷移[32,35],因此,研究區(qū)Pb的潛在風(fēng)險較高.Cu、Zn、As、Hg、Cr生物有效性相似,以不可利用態(tài)

為主,生態(tài)風(fēng)險較低.但值得注意的是,Cu和Zn潛在可利用態(tài)所占百分比分別為45.06%和38.02%,僅次于Pb,存在活化的風(fēng)險.

圖5 土壤重金屬化學(xué)形態(tài)特征

a、b、c不同字母代表同一重金屬在不同利用態(tài)之間0.05水平上的差異顯著;A、B、C、D、E不同字母代表同一利用態(tài)在不同重金屬之間0.05水平上的差異顯著

2.4 土壤剖面重金屬特征

土壤中重金屬在垂向上的地球化學(xué)特征能夠揭示成壤過程中地質(zhì)背景、表生環(huán)境以及污染影響的重要信息[39].研究區(qū)重金屬在不同母巖剖面上的分布特征具有一定規(guī)律(圖7).Cd、Pb、Hg、Zn在40cm深度至地表含量明顯升高,呈現(xiàn)出“表聚性”特征,這與農(nóng)業(yè)活動、工業(yè)活動等人為因素密切相關(guān).特別是位于楊家杖子礦集區(qū)的剖面P5,其表層Cd、Hg含量高于深層近10倍.Cu、As、Cr、Ni在垂向上總體呈現(xiàn)出“平穩(wěn)性”特征,含量波動幅度較小,可能更多受控于地質(zhì)背景.

在自然環(huán)境下,土壤元素在垂向上的分布特征取決于成土母巖組成和成壤作用的后期改造.Cd、Pb在剖面P5總體表現(xiàn)出高于其他剖面,反映出碳酸鹽巖在風(fēng)化淋溶過程中重金屬的次生富集作用[40].剖面P2和P6成土母巖均為二長花崗巖,該類巖石在風(fēng)化成壤過程中,重金屬通常會直接轉(zhuǎn)移至新生的黏土礦物晶格中,或被其吸附逐漸富集[41],因此,剖面P6的Cr、Ni、Cu、Zn、As、Hg含量呈現(xiàn)出深層至地表逐漸升高的趨勢.與此相比,剖面P2在100cm以下規(guī)律相似,但Cr、Ni、Zn、As含量在至地表呈現(xiàn)出先降低后升高的趨勢,這可能與所在區(qū)域為棕壤有關(guān),重金屬在灌溉及降水作用下向深層淋溶富集[42].此外,發(fā)育于義縣組和海房溝組的剖面P1和P4,成土母質(zhì)主要為火山巖,重金屬元素在整個垂向剖面上沒有發(fā)生明顯的富集和貧化.

2.5 土壤重金屬污染評價

研究區(qū)土壤重金屬污染指數(shù)統(tǒng)計見表4,各重金屬單項污染指數(shù)平均值表現(xiàn)為Cd>Zn>Cu>Cr>Ni> Pb>As>Hg,其中Cd處于輕度污染水平,其余7項重金屬污染指數(shù)均小于1,土壤綜合污染指數(shù)呈輕度污染水平.就各市區(qū)而言,龍港區(qū)Cd的單項污染指數(shù)和綜合污染指數(shù)平均值分別高達(dá)6.23和4.53,均達(dá)到重度污染水平,同時,連山區(qū)和南票區(qū)僅為Cd處于輕度污染水平.

表4 表層土壤重金屬污染指數(shù)評價結(jié)果統(tǒng)計

圖7 土壤剖面重金屬含量分布

2.6 土壤重金屬來源解析

土壤中重金屬來源主要分為自然源和人為源,自然源以成土母質(zhì)為主,人為源可分為工業(yè)源、生活源、農(nóng)業(yè)源等多種輸入途徑.為有效辨別研究區(qū)土壤重金屬來源,進(jìn)行主成分分析,結(jié)果提取3個主成分,共解釋90.76%的原有信息(表5).

表5 表層土壤重金屬因子載荷

第一主成分(F1)貢獻(xiàn)率為54.67%,主要解釋Zn、Cu、Cd、As、Pb.該組重金屬在研究區(qū)東南沿海一帶及內(nèi)陸礦集區(qū)含量較高,且局部區(qū)域已超出限值.葫蘆島沿海地區(qū)分布著冶煉、化工、制造、機(jī)械等眾多企業(yè),且多數(shù)規(guī)模大、生產(chǎn)歷史長,是土壤中Zn、Cu、Cd、As、Pb的重要輸入來源[5-6,11-12,43].其中,葫蘆島鋅廠及錦西石油化工廠是中國重要的大型化工和有色金屬冶煉基地,已造成區(qū)域性重金屬污染[17-18,44].近年來,城市擴(kuò)建、人類生活產(chǎn)生的建筑生活垃圾造成的重金屬污染日益凸顯[45].此外, 葫蘆島地區(qū)早期粗狂的采礦作業(yè)所產(chǎn)生的廢渣、廢氣、廢水也是土壤中Zn、Cu、Cd、As、Pb的重要來源[7,37].綜上分析得出,第一主成分代表了工業(yè)、交通、生活、采礦等人類活動的綜合來源.

第二主成分(F2)貢獻(xiàn)率為23.89%,主要解釋Cr、Ni,其高值區(qū)主要分布于下白堊統(tǒng)和中侏羅統(tǒng)火山巖地層,且變異系數(shù)較小,顯示出主要受地質(zhì)背景控制,這與多數(shù)研究結(jié)果一致[12,18,41].因此,第二主成分代表了重金屬元素的自然來源.

第三主成分(F3)貢獻(xiàn)率為12.19%,主要解釋Hg,這可能具有的揮發(fā)特性而區(qū)別于其他元素,表現(xiàn)相對獨立[46].研究顯示,化石燃料的燃燒和金屬冶煉是Hg主要的排放來源,通過大氣沉降進(jìn)入地表土壤[32].研究區(qū)煤炭資源豐富,開采生產(chǎn)、冬季燃煤取暖、工業(yè)企業(yè)消耗煤炭量巨大.據(jù)報道[47],葫蘆島市以燃煤為主要能源的工業(yè)企業(yè)有100多家,同時有300多家第三產(chǎn)業(yè)企業(yè)以及部分城鎮(zhèn)居民以小型燃煤鍋爐為主,這可能是大氣沉降物中Hg的主要來源.因此,第三主成分代表了Hg的煤炭燃燒來源.

3 結(jié)論

3.1 研究區(qū)表層土壤Zn、Cd、As、Hg、Pb具有較高的變異系數(shù).Cd、Cu、Pb、Zn、Hg、As呈現(xiàn)出龍港區(qū)沿海及內(nèi)陸局部濃集的特點,Ni、Cr高值區(qū)主要分布在下白堊統(tǒng)和中侏羅統(tǒng)火山巖地層區(qū).

3.2 研究區(qū)土壤重金屬富集系數(shù)平均值表現(xiàn)為Cd>Hg>Pb>Zn>As>Cu>Cr>Ni,其中,Cd、Hg空間上表現(xiàn)為大面積強(qiáng)烈富集.同時,Zn、Pb、Cu、As局部地區(qū)富集作用明顯,而Ni、Cr接近自然背景.

3.3 研究區(qū)表層土壤Cd主要以離子交換態(tài)為主, Cr、Hg、As主要以殘渣態(tài)為主,Cu、Zn、Pb以殘渣態(tài)和鐵錳結(jié)合態(tài)為主要形態(tài).同時,Cd生態(tài)風(fēng)險最高,Pb的潛在風(fēng)險較高,其他重金屬生態(tài)風(fēng)險較低.

3.4 研究區(qū)土壤剖面中Cd、Pb、Hg、Zn總體呈現(xiàn)出“表聚性”特征,而Cu、As、Cr、Ni呈現(xiàn)出“平穩(wěn)性”特征.碳酸鹽巖類剖面上的Cd、Pb總體高于其他剖面,火山巖類的重金屬元素在整個剖面上沒有發(fā)生明顯的富集和貧化.

3.5 研究區(qū)各重金屬單項污染指數(shù)平均值表現(xiàn)為Cd>Zn>Cu>Pb>Cr>Ni>As>Hg,其中Cd污染水平相對較高,以龍港區(qū)最為嚴(yán)重.來源分析顯示,Zn、Cu、Cd、As、Pb主要受工業(yè)、交通、生活、采礦等人類活動的綜合影響,Cr、Ni主要受地質(zhì)背景控制,而Hg更多來源于煤炭燃燒.

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致謝：對參與葫蘆島地區(qū)土地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查工作的采樣人員和實驗室分析測試人員表示感謝.

Distribution characteristics and sources of soil heavy metals in soils in the area of northeastern Huludao City.

WANG Cheng-yu*, LI Yu-chao, YU Cheng-guang, WANG Da-peng

(Liaoning Geological and Mineral Survey Institute Co., Ltd., Shenyang 110000, China)., 2021,41(11)：5227～5236

Land quality geochemical assessment at a scale of 1:250,000 was carried out in the Longgang, Lianshan and Nanpiao districts in the northeast Huludao city, which is a typical industrial and mining city in Liaoning Province. Topsoil, deep soil, and samples from vertical profile were collected in the study area. To determine the dynamics of the soil heavy metals distribution patterns, concentrations and species of eight elements in samples of seven different size fractions were used. The results show that the average content of eight soil heavy metals in the topsoil and deep soils of the study area was higher than the background values of them in Liaoning Province, and the high concentrations of Cd, Cu, Pb, Zn, Hg, As in topsoil were delineated along the coast and inland areas of Longgang District. The high-value areas of Ni and Cr were mainly distributed above the Lower Cretaceous and Middle Jurassic volcanic rock strata. The average value of the enrichment coefficient of each heavy metal was Cd>Hg>Pb> Zn>As>Cu>Cr>Ni. Cd and Hg were strongly enriched in large areas in the study area with the average value of the enrichment coefficient 3.41 and Hg 2.93 respectively. Cd in soil is mainly in ion exchange fraction with the highest ecological risk, accounting for 54.38% of the total amount. In the soil profile, Cd, Pb, Hg and Zn show the characteristics of surface aggregation, while Cu, As, Cr and Ni show curves with a steady change. The distribution of heavy metals in soil was spatially consistent with that of parent material. The average value of the single pollution index of each heavy metal is Cd>Zn>Cu>Pb>Cr>Ni>As>Hg, of which Cd pollution level is higher. It is indicated that the distribution of Zn, Cu, Cd, As and Pb in topsoil are mainly affected by human activities such as industry, transportation, life and mining. The distribution of Cr and Ni are mainly parallel with geological background. High concentrations of Hg in soil are primarily caused by coal combustion.

Huludao city；soil heavy metal；geochemical characteristics；environmental assessment；source

X142

A

1000-6923(2021)11-5227-10

王誠煜(1987-),男,高級工程師,博士,主要從事環(huán)境地球化學(xué)和土地質(zhì)量評價研究工作.發(fā)表論文9篇.

2021-04-06

中國地質(zhì)調(diào)查局(DD20160316-1);遼寧省自然資源廳(LNZC20180300277,LNZCHT20190503806)

* 責(zé)任作者, 高級工程師, kingback28@163.com