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近年来，由于水路交通上的区位优势，以及工业用水的便利，江苏省沿江地区工业企业特别是大型冶金企业得以快速发展。而沿江地带又是传统的重要粮食产区，由这些企业生产所产生的排放物可能对周边土壤存在潜在的污染威胁，并带来巨大的环境压力。因此本研究以沿江钢铁企业周围的土壤为研究对象，研究重金属在土壤中积累和迁移速率，以便明确沿江冶金工业的发展对周边土壤的污染状况，对预测该地区的污染负荷、潜在风险等，以及为沿江工业区的规划提供科学数据支持，具有重要意义。
长时间以来，有关冶金工业周边重金属污染的研究主要集中在污染程度和空间分布上。已有的土壤重金属在剖面垂直方向上的研究，其采样方面主要是基于土壤学发生层次的概念，即研究耕层、亚耕层、犁底层等土壤发生层次尺度上重金属的分布，一般各层厚度大于10cm，往往只能发现重金属达到某个特定的层次，难以发现其迁移速率与规律。因此需要加大土壤采样密度，以更加密集的层次来研究重金属在土壤中的分布以及它们的迁移规律。本文选择了江苏省沿江的四个不同年代投产的钢铁企业，在其周边采用高密度的方法采集深度100cm的自然林地、菜地和水田几种典型的利用类型的土壤剖面共11个，测定土壤容重、机械组成、pH、有机质、阳离子交换量、磁化率等基本理化性质，测定了Cu、Zn、Pb、Cr、Cd、Hg、As等重金属全量、有效态含量，还选择部分样品进行重金属的形态分级测定和铅同位素的测定。并在南京附近的两个钢铁厂周围收集降尘样品，与土壤一起测定多种理化指标。通过统计分析，比较自然状态与耕作下土壤剖面上的重金属分布特征，以及重金属在土壤中积累、迁移特征的差异。并分析重金属在土壤中的移动性、形态分布特征，以及影响因素。用磁化率和铅同位素来指示Pb在土壤中的分布和迁移，以及对土壤中重金属的来源进行分析。本文主要研究结果如下：
1.钢铁厂周围土壤Cu、Zn、Pb、Cd和Hg主要富集在表层，在剖面中迁移距离较小；而Cr和As在少数土壤剖面上出现淋失。
2.下蜀黄土母质发育的林地和耕地土壤中重金属的分布可以用两种分布模式来模拟。在林地中，土壤重金属从表层开始向下迁移，含量与深度符合幂函数方程，到了一定深度后含量由母质决定，均匀分布；在耕地中，土壤重金属在耕作层内均匀分布，耕作层之下重金属从新的界面向下迁移，重金属含量与深度符合幂函数方程，在一定深度之下土壤重金属又呈均匀分布。长江沉积物母质发育的土壤中，重金属含量受母质的影响较大。
3.自然林地土壤剖面中的Cu、Zn、Pb和Cd迁移速率分别为0.70、0.33、0.37、0.76cm a-1。林地土壤中迁移能力的相对强弱有如下顺序：Cd≥Cu>Pb≥Zn。
4.不同钢铁厂排放污染物的种类和数量是土壤重金属累积量和累积速率的决定因素。在同一钢铁厂周围土壤利用方式对重金属累积量和累积速率起关键性作用，土壤中Cu的累积量和累积速率大小是水田>林地>菜地；对Zn、Pb、Cd而言则是水田>菜地>林地。不同钢铁厂周围土壤重金属的累积量与不同钢铁厂建厂时间基本没有相关性。
5.钢铁厂周围土壤中Cu、Zn、Pb和Cd的累积速率分别为0-2.81 kg hm2a-1、0.93-6.19 kg hm-2 a-1、0.23-10.71 kg hm-2 a-1、2.5-13.99 hm-2a-1。据估算钢铁厂周围耕作土壤中耕作层(0-16cm)的Cu、Zn、Pb和Cd的变化速率分别为0-0.67 mgkg-1 a-1、0.57-2.71 mg kg-1 a-1、0.12-4.78 mg kg-1 a-1、1.43-4.54μg kg-1 a-1。
6.土壤中Cu、Zn和Pb有效态含量较低，表层高于底层，其剖面分布与重金属全量的垂直分布相似。土壤重金属的活化率低，不同土壤利用表层土壤中Cu、Pb的活化率，水田>林地>旱地；对于Zn的活化率则有，林地>旱地>水田。不同母质的表层土壤中Cu和Pb的活化率大小顺序为，长江冲积物>下蜀黄土；Zn的顺序为，下蜀黄土>长江冲积物。
7.土壤Cu主要以残渣态和氧化物结合态积累在土壤中；Pb主要以氧化物结合态和残渣态积累在土壤中；Zn主要以残渣态、氧化物结合态、有机结合态积累在土壤中：Cr主要以残渣态积累在土壤中。Cu、Zn、Pb和Cr在酸可提取态中的比例很小。土壤重金属的形态分布与地面尘不同。
8.土壤剖面中Pb同位素比值的变化指示了Pb在土壤中的迁移，反映了不同土壤利用类型对Pb迁移的影响，并补充证明下蜀黄土发育的水稻土剖面上Pb迁移的深度较大。土壤和降尘中Pb同位素比值证明土壤Pb主要来源于降尘，以及降尘Pb对土壤Pb的贡献随深度增加而降低。
9.磁化率能表征均匀母质发育的土壤中重金属在剖面中的分布与迁移；频率磁化率也能很好的反映林地和菜地土壤重金属的分布与迁移。排放不含磁性物质污染物的污染源周围磁化率不能正确反映重金属污染。钢铁厂周围林地土壤的磁化率和频率磁化率最高，菜地土壤高于水田。黄土母质发育土壤的磁化率和频率磁化率明显高于长江沉积物。