重庆某地区重金属元素特征
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[摘要]重庆市国土资源和房屋管理局根据三峡库区生态保护和经济发展的需要，于2009年4月部署了"三峡库区云阳段消落带地区土壤元素形态分布调查评价"的工作任务。本文以此项目为基础，重点分析研究重金属元素及不同形态的分布、分配特征。
[关键词]分布特征 描述性统计 土壤分布
[中图分类号] U465.2+1 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2014）-2-76-2
1项目概况
研究区位于万州区与云阳交界处，地跨万州区太龙镇、黄柏镇、巴阳镇以及云阳县人和镇、盘石镇、双江镇（云阳城区）等，沿长江两岸宽约10km、长约20km的区域，面积200km2。地理坐标介于东经108°30′32″～108°43′18″，北纬30°53′35″～30°59′27″，涉及1：5万盘石幅。
研究区构造归属新华夏构造体系，处于七曜山背斜（由于深断裂使其变为破背斜）北西翼，构造形迹属弧形构造。位于铁峰山背斜、硐村背斜、方斗山冲断背斜交接区。土壤分布以紫色土最多，次为长江河谷地区第四系冲-洪积物、黄壤及紫色土发育成的水稻土。土壤形成以残积、坡积和冲-洪积形式为主。土壤分布明显受到基岩和地形地貌的影响。大量耕地主要集中在海拔小于400米的地区，长江三峡蓄水后大量优质农田将被淹没，绝大多数移民是就近后撤，加上为了保护库区坡耕地，实行退耕还林，土地使用矛盾十分突出，选择新的种植区、改良土质、部署新的农业结构成为库区农业发展急需解决的问题。
2云阳地区土壤重金属元素分布特征
环境科学中所指的重金属主要包括Hg、Cd、Pb、Cr和类金属元素As，另外还有超过某一阀值时具有相当毒性的Cu、Zn、Ni等。本次研究的重金属元素主要有Cd、Hg、Cr、Pb、Ni、Cu Zn、和类金属元素As。本文后面提到重金属元素则包括Cd、Hg、Cr、Pb、Ni、Cu Zn、和类金属元素As。
土壤重金属全量的描述性统计：
土壤重金属在自然条件下主要的来源的母质和生物残体，因此，土壤中各元素含量水平波动较小，但在人为因素的影响下，产生了元素的新来源，由于各来源地域分布的不平衡，造成元素在空间分布上的差异。
重庆主城区土壤元素含量数据来自重庆市多目标区域地球化学调查项目，重庆沿江经济带土壤元素含量数据源自重庆市地勘局2006年完成的《重庆市沿江经济带生态地球化学调查》项目，全国土壤平均值元素含量数据取自国家“七五”科技攻关专题“中国土壤环境背景值研究”的统计结果[79]（1991年）。由于以上四组数据背景平均值间的统计剔除方法有差异，因此选择中位值进行对比，本区表层土元素水平与重庆沿江经济带及全国比较情况见表3。
研究区表层土壤重金属元素含量相对重庆主城区含量偏高（比值在1.3～1.1）的元素As元素；相对重庆主城地区较低（比值1.3）Cd元素，是全国水平的3.04倍；相对全国水平含量偏高的元素有（比值在1.2～1.1）Cr、Zn和Cu；相对全国水平含量较低的元素有（比值
3土壤重金属Cd元素形态分布特征
重金属的存在形态，是指在环境中以某种离子或分子存在的实际形式。表层土壤中Cd元素各形态提取量的大小顺序为：腐殖酸态>离子交换态>强有机态>残渣态>碳酸盐态>铁锰氧化态>水溶态，在表层土壤样品中，除了水溶态外，其余各形态的提取量相差不大，表层土壤以腐殖酸态和离子交换态为主，平均含量分别为0.040mg/kg和0.042mg/kg，占总量的16.47%和16.39%；腐殖酸态又称弱有机态，当土壤发生氧化时重金属易被释放出来；可交换态（包括水溶态）比较容易为植物吸收利用，对作物危害最大，在植物营养上具有重要意义，同时也是重金属对植物产生污染的主要形态。
在深层土壤样品中，各形态提取量的大小关系有一定的变化，大小规律基本上为：残渣态>腐殖酸态>碳酸盐态>铁锰氧化态>强有机结合态>水溶态>离子交换态。深层土壤中Cd以残渣态为主，平均含量为0.033mg/kg，占总量的23.03%；腐殖酸态、碳酸盐态、铁锰氧化态和强有机态的平均含量分别为0.024mg/kg、0.021mg/kg、0.019mg/kg和0.019mg/kg，占总量的17.66%、16.08%、13.76%和13.52%；水溶态和离子交换态的含量相对较低，分别为0.009mg/kg和0.008mg/kg，占总量的6.88%和4.80%。深层土壤中除腐殖酸态外，Cd的其它形态的平均值均大于中位值，说明样本特异值对总体有一定的影响。土壤中Cd各形态的变异系数相差较大，其中离子交换态Cd和残渣态Cd的变异系数达2.60和1.26，属于强度变异。其它各形态的变异系数均不大，分别为：水溶态（1.04）>强有机态（0.94）>铁锰氧化态（0.89）>碳酸盐态（0.71）>腐殖酸态（0.69），属于中等变异。
深层土壤中生物易利用态Cd的含量为0.038mg/kg，占总量的27.76%；中等利用态的含量为0.043mg/kg，占总量的31.42%。研究区的深层土壤中生物可利用态Cd与表层土壤中生物可利用态Cd的含量相当，但深层土壤中中等可利用态所占比重较大，易利用态所占的比重较小。
4小结
土壤重金属的总量分析只能表征土壤的污染程度，而土壤重金属的生物有效性主要是通过土壤中各形态重金属直接体现的。研究区土壤重金属形态分析结果表明： Cd元素在土壤中的各形态含量分配相对均衡，相对较高的是腐殖酸态Cd，占总量的16.47%。本区土壤元素含量普遍略高于或相当于全国水平。