基于GIS的福临农庄土壤重金属空间分布研究和生态风险评价

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发展绿色生态农业,建设新型生态农庄,推进农业可持续发展进程。本文从扬州市福临科技生态农庄采集土壤样品,测定了As、Cd、Cr、Cu、Pb和Zn六种土壤重金属含量,通过GIS和地统计学相结合的方法对农庄区域土壤重金属含量的空间变异、分布特征进行了研究,分别利用单因子污染指数法以及内梅罗综合污染指数法对福临农庄的土壤环境状况进行污染评价,结合六种土壤重金属的毒性系数分析其潜在的生态风险危害,并给出治理建议,主要得出以下结论:(1)通过对六种土壤重金属之间的相关性分析,结果表明:As与Cd、Cr、Zn、Pb元素在0.01水平上有着显著的正相关性,表明这五种元素的可能来自于同一或相似的来源;Cu与Zn、Pb元素在0.05水平上具有显著的负相关性,而与As、Cd、Cr则不存在相关性,说明它们的来源不同;Pb与每种元素都具有相关性,其中与As的相关性程度最高,相关系数达到了0.572。(2)运用地统计学方法对农庄内六种土壤重金属的空间变异特征进行了研究,As、Cd、Cr和Pb四种元素选择高斯模型为最优,而Cu和Zn选择指数模型较为理想。Cu元素的变程距离较大,说明它在相对较大的范围内具有空间的自相关性,可以适当增大采样步长,提高效率,其他元素的变程距离均大于本次采样的步长距离,样点的布置具有合理性和代表性。(3)选取最优半方差函数拟合,采用普通克里格插值法对农庄土壤重金属含量空间分布状况进行展示,As、Cd和Cr元素的在农庄区域的空间分布具有相似性,均是自南向北浓度含量逐渐降低,且在钱庄和林场村两个居民区附近有较高浓度富集;而Cu的空间分布相比前三种元素则明显不同,高浓度区域位于农庄的东北部;Pb、Zn的空间分布总体趋势为自南向北延伸,其中Pb的最高值位于研究区的西南角区域,而Zn的分布较集中区域则位于两个居民区的中间地带。(4)土壤重金属污染评价表明:单项污染评价中Cd、Cu都使整个农庄的土壤遭受污染,但各区域的污染程度不同;As、Pb使部分农庄土壤受到影响,As尚清洁地块位于农庄的北部,Pb的尚清洁区域则位于农庄的东北部;Cr、Zn在全区的范围内未造成污染。综合污染评价中整个农庄范围大部分面积为轻度污染,林场村附近的农庄土壤污染程度为中度,人为活动对周边土壤的重金属污染起到了主导性的作用。(5)运用Hankanson潜在生态风险指数法对土壤重金属进行生态风险评价,结果表明:全区生态风险主要集中于南部及东北部少数地区,居民区附近的土壤生态风险指数最高,中部及西部地区生态风险较弱,整个农庄处于轻微生态危害水平。
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