武汉市土壤重金属空间分布研究

李健平 杨明正

（武汉大学资源与环境科学学院 湖北武汉 430079）

1 前言

土壤圈是覆盖于地球陆地表面和浅水域底部的土壤所构成的一种连续体或覆盖层，是一个物理，化学，生物反应聚集的地带[1]。土壤中的重金属污染通过在土壤圈中的物理化学过程，影响整个生态系统[2]。土壤中的重金属主要有两个来源：（1）土壤背景值，即原始岩石结构中所聚集的重金属。（2）人为的污染，即人类在生产生活过程中所产生的重金属在土壤中的聚集。通过近几十年的研究和调查发现，在全球范围内，人为因素对土壤中的重金属含量起了主导作用[3]，因此土壤重金属污染倍受关注。

2 实验与分析

2.1 研究区域

研究区域位于武汉江北地区，研究区域经济快速发展的同时也带来了环境的污染，本文着眼于研究区土壤重金属污染状况进行研究。

2.2 描述性分析

统计结果显示，As，Cr，Cu，Ni，Pb，Zn的平均含量均超过武汉市土壤重金属背景值，Cu超过背景值的97%，Pb超过背景值的194%，Zn超过背景值的224%。结合峰度与偏度，可以看出Cu，Zn，Pb有聚集的趋势。

2.3 空间分析

对于武汉市研究区重金属的分布模型的拟合，先利用ARCGIS工具中的地统计分析模块对研究区土壤中各重金属进行模拟拟合。通过ARCGIS工具中的地统计分析模块中交叉验证的结果，即根据标准平均值预测误差越接近于0，标准均方根预测误差越接近于1的判定标准选择最优空间分布模型，为之后进行分析提供准确的数据。结果如下表1所示。

表1 研究区土壤重金属半变异函数模型

以结构性因素的角度来分析，由于块金值与基台值的比值大小可以反映系统变量的空间相关性程度，具体标准：块金值/基台值＜25%,该系统变量具有强烈的空间相关性；块金值/基台值在25%~75%之间，该系统变量具有中等空间相关性；块金值/基台值＞75%，该系统变量的空间相关性比较弱。从上表可以看出Cr、Cu和Pb的重金属分布具有中等的空间相关性，说明这两种重金属的分布是由客观因素与主观因素共同作用所导致。As和Zn的块金值/基台值＞75%，说明这两种重金属的分布与空间相关性的联系较弱，主要受人为干预影响，例如工业的废渣、废气、废水等。Ni元素的块金值/基台值＜25%，说明该重金属的分布主要受自然因素的影响，例如土壤母质，当地的地形，地下矿物等因素。插值结果如图1。

图1

3 结语

研究区域土壤重金属元素，As，Cr，Cu，Ni，Pb，Zn均超过武汉市土壤重金属背景值，Cu，Zn，Pb有明显聚集的趋势且超标严重，As和Zn主要由人为因素污染造成。

[1]周生路，廖富强，吴绍华，等.宜兴典型农用地土壤剖面重金属元素含量研究[J].科学通报，2008，53（增刊）：153-161.

[2]刘勇，岳玲玲，李晋昌.太原市土壤重金属污染及其潜在生态风险评价[J].环境科学学报，2011，31（6）：1285-1293.