宁夏石嘴山河滨工业园区表层土壤重金属污染的时空特征

【作者】 樊新刚； 米文宝； 马振宁； 王婷玉；

【机构】 宁夏大学农学院； 宁夏大学科学技术处； 宁夏大学资源环境学院；

【摘要】 我国土壤重金属污染研究主要集中在辽中南、长三角和珠三角等东部湿润地区,对西北干旱内陆承接东部高污染企业集中区的研究仍处于起步状态。为探究西北工业区土壤重金属空间分布及时间变化的区域特征,选择了宁夏石嘴山河滨工业园区西北端部分区域为研究区,该区域位于宁夏石嘴山市惠农区北部,以黄河为界与内蒙古乌海市海南区邻接,在国家重点监控的"宁蒙交界区高污染"区范围之内;属温带大陆性气候,年降水量180～190mm、蒸发量1700～2500mm,年大风天气数42d,土壤主要为淡灰钙土和灰钙土,质地偏沙偏碱。采集表层土壤样品96个,对Cu、Zn、Pb、Cr、Cd含量进行描述性统计和相关分析,采用资料对比法结合Google earth卫星地图分析含量时间变化和来源。在GS+理论拟合基础上,利用ArcGIS软件进行克里格插值,研究了元素的空间分布特征及可能污染源。结果表明,研究区表层土壤Zn、Cu、Cr、Pb、Cd含量平均值均高于宁夏土壤背景值,Zn、Cr、Pb未超过国家二级标准,Cu为轻度污染、Cd为重度污染;Cu、Zn、Pb、Cr、Cd含量较1985年该地区水平有了明显增加,Cu、Cd浓度分别增加了19.1倍、41.7倍,由2009年以后企业数量迅速增加及附近内蒙古另一高耗能工业园区共同造成;Cu、Cr、Zn、Pb、Cd含量总体从西北向东南增加并局部呈岛状空间分布,主导风向是空间格局形成的主要因素、影响范围大,造成了跨区污染;土壤重金属主要来源于工业烟尘,园区局部存在明显岛状分布,主要由局地地形、企业分布、烟尘沉降形成。同时,虽然规则网格采样的克里格插值精确性要高于不规则采样,但在密布工业区,土地利用强度高,企业间距小,网格采样布局无法达到规则分布要求,增加了数据误差。同心圆状采样虽然在一定程度上保留了规则采样的要求,但各方向上采样密度低,空间分析精度同样受到了一定影响;由于西北地区风向强度大,使污染物扩散范围广,以200m步长、4800m的总体范围采样无法完全覆盖重金属元素空间变异的全部信息,增加了变异函数拟合结果的随机性,建议同类研究加大步长、扩大采样范围;资料对比法分析重金属累积直观有效,以往研究均选择同一研究区或范围作为基本原则,但受多种因素制约,往往不能获得严格的同一位置的资料,对研究结论准确性有影响,今后应对西北地区土壤重金属热点区域进行长期监测,以便得出更为精确的结论并发现其时空变化规律。更多还原