祁连山中段天涝池流域土壤-植被生态系统重金属分布特征及风险评价
重金属由于其毒性强、难降解，而广泛存在土壤环境中，借土壤-植被系统进入生物体并在体内长期积累，最终危害人体健康。本论文以祁连山天涝池流域土壤植被系统为研究对象，流域面积为12.8km2，采集不同植被类型的土壤样品280个（63个表层土和217个剖面土）及相应的典型植物样品288个，通过室内实验测定重金属含量，利用空间插值、主成分分析、污染指数等方法，探究区域内土壤植被系统重金属的分布特征、来源及生态风险。主要研究结果如下： （1）流域内重金属含量特征显示：表层土壤中As、Cd、Pb、Mn、Cr、Cu、Zn的含量范围分别为：3.00~12.5 mg/kg、0.10~0.47 mg/kg、35.75~103.28 mg/kg、267.3~1060.1 mg/kg、74.6~175.1 mg/kg、21.4~74.9 mg/kg、61.8~113.4 mg/kg；除As 元素外，各重金属元素含量大部分超过甘肃省土壤背景值，但总体没有超过农用地土壤污染筛选值；不同植被类型、相同深度土壤剖面中土壤重金属元素分布的含量存在较大差异。植被中As、Cd、Pb、Mn、Cr、Cu、Zn的含量范围为：0.01~7.60 mg/kg、0.13~0.36 mg/kg、30.34~99.73 mg/kg、145.0~474.91 mg/kg、68.3~248.09 mg/kg、4.08~20.95 mg/kg、60.09~100.62 mg/kg。表明植被中积累了一定量的重金属。 （2）流域内土壤重金属空间分布规律显示：As、Mn和Cr的空间分布为西北部和东南部高而中部地区低；Zn 的空间分布呈现西北部与东南部低、中部地区高的特点；Cd的空间分布为西北部地区低而中部与东南部高；Pb和Cu的空间分布为带状分布和环状分布；整体来看研究区域土壤环境复杂，重金属元素含量分布具有明显的异质性。 （3）流域内土壤理化性质与重金属相关性分析显示：土壤pH值与Cr呈显著负相关；土壤电导率EC与Cd呈显著负相关，与Mn呈显著正相关；土壤碳酸盐含量与Pb呈极显著正相关；土壤有机质含量与Pb呈极显著负相关；土壤理化性质对表层土壤重金属Pb的分布有一定影响，而对其他元素分布规律的影响不大。海拔高度与研究区表层土壤中的Cd、Mn、Cr呈极显著正相关，与Pb和Zn 呈极显著负相关，表明海拔高度对研究区土壤中各重金属元素分布的影响较显著；而海拔高度对植被重金属分布也有一定影响。 （4）流域内土壤中7种重金属元素相关性分析显示：As、Cr、Zn呈显著正相关；Pb、Cu、Cd元素呈显著正相关。植被中7种重金属元素相关性分析显示：As、Cd、Pb具有极显著正相关性；Mn、Cr、Cu、Zn元素呈显著正相关。流域内土壤重金属主成分分析提取了三个主成分，显示来源分别为自然源、交通源和农业源；流域内植被重金属主成分分析提取了两个主成分，显示来源为自然源和农业源。 （5）流域内污染评价：以甘肃省土壤环境背景值为评价标准，土壤重金属元素富集因子、地质累积指数和内梅罗综合污染指数均显示研究区域整体污染水平介于轻度污染与中度污染之间；而以农用地土壤污染筛选值作为评价标准，各指数因子显示研究区域整体属于无污染水平；潜在生态风险指数表明研究区有轻微生态风险。整体来看研究区域土壤质量良好，建议在对研究区进行生态环境监测的同时，需加大对于土壤与植被重金属含量监测的力度。
土壤-植被生态系统;重金属;分布特征;生态风险评价
兰州大学
硕士
环境科学与工程
南忠仁
2023
中文
X826;X820.4
2023-09-14（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）