论文部分内容阅读
2001年以来,通过省部合作,浙江、江苏、上海开展了涉及长江三角洲地区的1:25万多目标区域地球化学调查工作,现已基本完成。调查数据统计分析显示:长江三角洲地区深层土壤(深度>150cm)中重金属元素镉(Cd)含量均值为0.103mg/kg,略高于全国均值,基本未受人类活动影响;而表层土壤(深度<20cm)中Cd含量变化较大,最大值高达90.9mg/kg,最小值为0.013mg/kg,均值为0.184mg/kg,远远超出深层均值,几乎是全国均值的两倍。表明表层土壤中Cd有明显添加,且分布不均,存在大面积的富集现象。
利用MAPGIS软件对长江三角洲地区表层和深层土壤中Cd含量数据进行分析处理,结果显示:长江三角洲地区表层土壤Cd富集带(Cd含量>0.190mg/kg)主要分布在沿江两岸和上海、南京、杭州、苏州、无锡、常州、昆山、湖州、绍兴和宁波等城市区及周边地区,且上海、苏州等地存在浓集中心(Cd含量>0.751mg/kg);深层土壤中Cd含量分布特征与表层相似,高含量带(Cd含量>0.120mg/kg)也是主要分布在沿江两岸和上海、南京、苏州等城市区。
本项研究是在此基础上,通过在沿江Cd异常区布置采样点,采集沿江两岸的土壤剖面、生物及对应的根系土样品,城市及周边地区的土壤剖面及大气干湿沉降样品,实验分析土壤样品、大气干湿沉降样品和生物样品中元素Cd全量,部分土壤样品测试元素Cd形态含量,并结合收集的悬浮物数据等资料,探讨长江三角洲沿江重金属元素Cd的迁移途径和对其来源进行追踪。
长江三角洲各河段的悬浮物、过滤水和岸边沉积物中重金属元素Cd含量对比显示:丰水期和枯水期悬浮物中Cd的含量都较高,而过滤水中Cd含量很低;丰水期和枯水期的悬浮物中素Cd的含量变化规律不一样,且枯水期悬浮物中Cd的含量与沉积物中Cd的含量呈显著正相关。这说明悬浮物是Cd在水体中迁移的主要载体,溶解于水而迁移的部分很少;被悬浮物吸附的Cd,由于环境的变化(如水动力、pH值、盐度等的变化),随悬浮物沉降下来,富集在底泥或者河漫滩沉积物中。
长江三角洲沿江不同富集区土壤中Cd的全量、各形态含量、土壤pH值、土壤有机质、CEC、农作物中Cd含量及富集率对比分析结果:土壤中Cd的水溶态含量和全量无关,而和土壤pH值呈显著负相关;蔬菜中Cd的含量与土壤中Cd的含量没有明显相关性,而与土壤pH值呈显著负相关;土壤中Cd含量与土壤有机质含量呈明显正相关;土壤CEC与土壤中Cd含量呈显著正相关,而与蔬菜中Cd的富集率显弱负相关。综合上述表明:土壤中Cd的迁移主要是其水溶态部分,迁移方向是随水流发生水平迁移和被植物吸收作用而发生向上迁移,而土壤的pH值、有机质、CEC等通过影响土壤中水溶态Cd含量而影响土壤中Cd的迁移。对比分析土壤剖面上Cd含量,发现长江三角洲沿江不同河段的土壤剖面上Cd含量虽然不尽相同,但却有着共同的特征,即从深层至表层,含量呈增加趋势,但变化幅度不大,这说明长江三角洲沿江重金属元素Cd的异常是整体型,即从深层至表层,含量不断增加。并结合对悬浮物的分析,说明沿江Cd异常是自然因素引起的,即上、中游水体中悬浮物吸附的Cd,进入三角洲后,由于环境变化而沉降下米富集于河漫滩或底泥。这是沿江Cd富集的主要来源。
由上海城市周围地区的土壤剖面上Cd富集速度快,八卦洲的垂向剖面上各层土壤中Cd的添加量比江心洲的大,可以看出人类活动对土壤中Cd的甯集有一定影响。为探讨人类活动对土壤中Cd富集的贡献,在南京市城区、郊区和乡村区等城市代表性地区选择性地布置了大气干湿沉降样收集点,已获得的9个大气干湿沉降样Cd含量分析结果表现为:城区>郊区>乡村区。可见人类活动对大气干湿沉降中Cd的贡献显著,特别是扬尘、煤烟尘、冶炼尘等颗粒物中Cd含量较高,这为土壤中Cd的富集提供来源。因此,长江三角洲沿江重金属元素Cd异常的主要来源为自然源,即长江上、中游河水中悬浮物吸附的Cd,进入三角洲后环境改变(如水动力、pH等)而沉淀形成。而人类活动加剧了土壤中Cd的富集。