乡镇尺度的土壤重金属污染特征及来源解析
摘要：近年来随着我国城市化的不断的推进，城市不断向周围乡镇扩大，使得我国的乡镇范围越来越大；同时乡镇承载着吸收消化城市垃圾，生产居民的粮食作物的重要责任。然而由于多种因素的影响，乡镇尺度的土壤正在面临很多污染问题，其中重金属污染是一项较为严重并且与人类健康密切相关的因素，因此，解决土壤重金属污染问题迫在眉睫。 本文以南京市周边的柘塘镇为例，结合早期的土壤调查数据，开展并实地调查了109个土壤样点，通过后期的实验室分析并结合GIS技术和相关标准，介绍了乡镇尺度的土壤重金属的含量和污染特征，并用数理统计方法分析了该地区的重金属污染来源。最终得出结论：南京周边的乡镇目前已经出现了土壤重金属积累的现象，并且有富集的趋势， 因此应该找清来源，尽早防治。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
1 绪论1
1.1 研究背景 1
1.1.1 土壤重金属污染现状1
1.1.2 乡镇土壤的环境问题2
1.2 相关研究进展2
1.2.1 土壤重金属污染2
1.2.2 土壤重金属来源解析3
1.2.3 乡镇尺度的土壤重金属污染3
1.3 研究目的与意义4
1.4 研究的内容4
1.5 技术路线4
2 材料与方法6
2.1 研究区概况6
2.2 样品采集与分析6
2.2.1 图形数据整理6
2.2.2 获取土壤利用类型6
2.2.3 布点与采样7
2.2.4 化验分析7
2.3 数据处理方法8
2.3.1 相关性分析8
2.3.2 主成成分分析8
3 柘塘镇土壤重金属含量及污染特征8
3.1 土壤重金属含量9
3.2 土壤重金属含量空间分布9
3.3 土壤重金属时空变化特征11
3.4 本章小结13
4 柘塘镇土壤重金属来源解析13
4.1 土壤重金属来源解析方法13
4.2 土壤重金属数理统计
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
分析13
4.2.1 土壤重金属相关性分析13
4.2.2 土壤重金属主成成分分析13
4.3 本章小结15
5 结论与展望15
5.1 主要结论15
5.2 不足与展望15
5.2.1 不足15
5.2.2 展望15
致谢16
参考文献17
基于乡镇尺度的土壤重金属污染特征及来源解析
引言
1 绪论
1.1研究背景
1.1.1土壤重金属污染现状
土壤是地球陆地的表面由矿物质、有机质、水、空气和生物组成的、具有肥力的、能生长植物的未固定的结构层。从农业角度来看，土壤是指陆地上能够让植物生长的疏松表层[1]?。土壤是陆生植物和动物生活的必须环境，不仅为植物提供所需的营养和水分，也为动物提供生存的栖息场所。因此土壤的健康与人类生活息息相关，土壤污染过也因此成为了国家和人民一直关注的话题。
有报道称：我国受镉、砷、铅等土壤重金属污染的耕地近2000万公顷，约占总耕地的1/5，而受到工业“三废”污染的耕地达到1000万公顷，用污水进行灌溉的农田面积也达到了330多万公顷。结果显示，全国大约有75%的县已经受到不同程度的重金属污染的威胁，而且污染存在加重的趋势[2]。
2014年，环境保护部和国土资源部联合发布的全国土壤污染状况调查公报显示，全国范围内已经出现了部分地区污染严重的现象，尤其是耕地土壤环境质量令人担忧。全国土壤总点位超标率达到16.1%，其中轻微、轻度、中度和重度污染点位比例分别为11.2%、2.3%、1.5%和1.1%。从土地利用类型看，耕地土壤点位超标率最高，为19.4%；从污染类型看，主要为无机型污染为主，超标点位数占全部超标点位的82.8%。从污染物超标情况看，镉、汞、砷、铜、铅、铬、锌、镍8种无机污染物点位超标率分别为7.0%、1.6%、2.7%、2.1%、1.5%、1.1%、0.9%、4.8%[3]。
土壤是人类和动物生存的根基，由土壤污染而引发粮食安全危机势必会威胁我们的生存[4]。有数据显示，目前我国每年受重金属污染的粮食约有1.2×107吨，造成直接经济损失约合200亿元。如果这些受污染的粮食全部流入市场，后果将十分严重[5]。
1.1.2乡镇土壤的环境问题
乡镇联系着农村和城市，在城乡关系上发挥着巨大的作用。随着中国的城市化不断发展，城市的逐渐扩张，乡镇的土地用途也在发生转变，从农业用地转变为工商业用地或居民区。乡镇靠近城市的边缘，其土地的主要利用方式以农业利用为主，同时也具备了许多城市服务设施，如污水处理厂、垃圾填埋场等一些特殊用地。因此，乡镇是城市与农村的过渡地带，是城市化进程中乡村转变为城市的一个重要阶段。乡镇虽同时具备城市和农村的土地利用性质，却与城市和农村不完全相同[6]。
通常，乡镇会作为城市居民食物的主要供给区和城市废弃物的主要接纳处理区，因此，复杂和频繁的人类活动对乡镇地区的生态环境已经造成了巨大威胁。城市与农村以乡镇为界面，在这里发生密集的生活交互，也导致了乡镇地区同时具备了城市工业污染和农业生态污染的环境问题。乡镇地区的土壤用途多样、污染源复杂，使得保护这一尺度的土壤环境工作困难加大[7]。
近年来，我国的城市化脚步逐渐加快，经济迅速发展，这也使得乡镇尺度的土壤污染愈加严重，有些乡镇的污染程度甚至达到了城市水平。同时，人口的不断增长，使作为城市粮食主要供给区的乡镇，为了提高粮食产量，也逐渐增加化肥农药的使用，再加上逐渐形成的垃圾排放处理场所，使这一地区更是直接沦为了废物的填埋消化区，也成为了多数污染企业的首选地址。众多的原因使得乡镇尺度的土壤更加容易出现重金属污染的情况[8]。因此，对乡镇尺度的土壤进行保护和修复的任务亟待解决，刻不容缓。
1.2相关研究进展
1.2.1土壤重金属污染
土壤重金属污染（heavy metal pollution of the soil）是指由于人类活动，土壤中的微量金属元素在土壤中的含量超过背景值，过量沉积而引起的含量过高，统称为土壤重金属污染[9]。重金属元素在化学中一般指相对密度大于或等于5.0的金属，包括Cd、Hg、Ni、Co 、Fe、Mn、Cu、Zn等45种元素。As由于其很多性质和环境行为与重金属元素相类似，因此也将它归入重金属元素。另外，土壤中铁和锰含量较高，一般认为它们不是土壤污染元素，但在强还原条件下，铁和锰所引起的毒害也应引起重视[10]。
1.2.1.1土壤重金属来源
土壤重金属的污染来源分为两大类：自然来源和人为干扰输入。重金属是土壤的组成成分之一，发育成土壤的成土母质本身都含有重金属，因此土壤中一般都会含有一定量的重金属，这个含量称为重金属元素的背景值。同时，在成土过程中，由于风力和水力搬运的自然物理和化学迁移过程等多方面的差异，不同土壤的重金属的背景值也不尽相同。另外，土壤中残落的生物物质也是土壤重金属的自然来源之一。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
1 绪论1
1.1 研究背景 1
1.1.1 土壤重金属污染现状1
1.1.2 乡镇土壤的环境问题2
1.2 相关研究进展2
1.2.1 土壤重金属污染2
1.2.2 土壤重金属来源解析3
1.2.3 乡镇尺度的土壤重金属污染3
1.3 研究目的与意义4
1.4 研究的内容4
1.5 技术路线4
2 材料与方法6
2.1 研究区概况6
2.2 样品采集与分析6
2.2.1 图形数据整理6
2.2.2 获取土壤利用类型6
2.2.3 布点与采样7
2.2.4 化验分析7
2.3 数据处理方法8
2.3.1 相关性分析8
2.3.2 主成成分分析8
3 柘塘镇土壤重金属含量及污染特征8
3.1 土壤重金属含量9
3.2 土壤重金属含量空间分布9
3.3 土壤重金属时空变化特征11
3.4 本章小结13
4 柘塘镇土壤重金属来源解析13
4.1 土壤重金属来源解析方法13
4.2 土壤重金属数理统计
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
分析13
4.2.1 土壤重金属相关性分析13
4.2.2 土壤重金属主成成分分析13
4.3 本章小结15
5 结论与展望15
5.1 主要结论15
5.2 不足与展望15
5.2.1 不足15
5.2.2 展望15
致谢16
参考文献17
基于乡镇尺度的土壤重金属污染特征及来源解析
引言
1 绪论
1.1研究背景
1.1.1土壤重金属污染现状
土壤是地球陆地的表面由矿物质、有机质、水、空气和生物组成的、具有肥力的、能生长植物的未固定的结构层。从农业角度来看，土壤是指陆地上能够让植物生长的疏松表层[1]?。土壤是陆生植物和动物生活的必须环境，不仅为植物提供所需的营养和水分，也为动物提供生存的栖息场所。因此土壤的健康与人类生活息息相关，土壤污染过也因此成为了国家和人民一直关注的话题。
有报道称：我国受镉、砷、铅等土壤重金属污染的耕地近2000万公顷，约占总耕地的1/5，而受到工业“三废”污染的耕地达到1000万公顷，用污水进行灌溉的农田面积也达到了330多万公顷。结果显示，全国大约有75%的县已经受到不同程度的重金属污染的威胁，而且污染存在加重的趋势[2]。
2014年，环境保护部和国土资源部联合发布的全国土壤污染状况调查公报显示，全国范围内已经出现了部分地区污染严重的现象，尤其是耕地土壤环境质量令人担忧。全国土壤总点位超标率达到16.1%，其中轻微、轻度、中度和重度污染点位比例分别为11.2%、2.3%、1.5%和1.1%。从土地利用类型看，耕地土壤点位超标率最高，为19.4%；从污染类型看，主要为无机型污染为主，超标点位数占全部超标点位的82.8%。从污染物超标情况看，镉、汞、砷、铜、铅、铬、锌、镍8种无机污染物点位超标率分别为7.0%、1.6%、2.7%、2.1%、1.5%、1.1%、0.9%、4.8%[3]。
土壤是人类和动物生存的根基，由土壤污染而引发粮食安全危机势必会威胁我们的生存[4]。有数据显示，目前我国每年受重金属污染的粮食约有1.2×107吨，造成直接经济损失约合200亿元。如果这些受污染的粮食全部流入市场，后果将十分严重[5]。
1.1.2乡镇土壤的环境问题
乡镇联系着农村和城市，在城乡关系上发挥着巨大的作用。随着中国的城市化不断发展，城市的逐渐扩张，乡镇的土地用途也在发生转变，从农业用地转变为工商业用地或居民区。乡镇靠近城市的边缘，其土地的主要利用方式以农业利用为主，同时也具备了许多城市服务设施，如污水处理厂、垃圾填埋场等一些特殊用地。因此，乡镇是城市与农村的过渡地带，是城市化进程中乡村转变为城市的一个重要阶段。乡镇虽同时具备城市和农村的土地利用性质，却与城市和农村不完全相同[6]。
通常，乡镇会作为城市居民食物的主要供给区和城市废弃物的主要接纳处理区，因此，复杂和频繁的人类活动对乡镇地区的生态环境已经造成了巨大威胁。城市与农村以乡镇为界面，在这里发生密集的生活交互，也导致了乡镇地区同时具备了城市工业污染和农业生态污染的环境问题。乡镇地区的土壤用途多样、污染源复杂，使得保护这一尺度的土壤环境工作困难加大[7]。
近年来，我国的城市化脚步逐渐加快，经济迅速发展，这也使得乡镇尺度的土壤污染愈加严重，有些乡镇的污染程度甚至达到了城市水平。同时，人口的不断增长，使作为城市粮食主要供给区的乡镇，为了提高粮食产量，也逐渐增加化肥农药的使用，再加上逐渐形成的垃圾排放处理场所，使这一地区更是直接沦为了废物的填埋消化区，也成为了多数污染企业的首选地址。众多的原因使得乡镇尺度的土壤更加容易出现重金属污染的情况[8]。因此，对乡镇尺度的土壤进行保护和修复的任务亟待解决，刻不容缓。
1.2相关研究进展
1.2.1土壤重金属污染
土壤重金属污染（heavy metal pollution of the soil）是指由于人类活动，土壤中的微量金属元素在土壤中的含量超过背景值，过量沉积而引起的含量过高，统称为土壤重金属污染[9]。重金属元素在化学中一般指相对密度大于或等于5.0的金属，包括Cd、Hg、Ni、Co 、Fe、Mn、Cu、Zn等45种元素。As由于其很多性质和环境行为与重金属元素相类似，因此也将它归入重金属元素。另外，土壤中铁和锰含量较高，一般认为它们不是土壤污染元素，但在强还原条件下，铁和锰所引起的毒害也应引起重视[10]。
1.2.1.1土壤重金属来源
土壤重金属的污染来源分为两大类：自然来源和人为干扰输入。重金属是土壤的组成成分之一，发育成土壤的成土母质本身都含有重金属，因此土壤中一般都会含有一定量的重金属，这个含量称为重金属元素的背景值。同时，在成土过程中，由于风力和水力搬运的自然物理和化学迁移过程等多方面的差异，不同土壤的重金属的背景值也不尽相同。另外，土壤中残落的生物物质也是土壤重金属的自然来源之一。
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