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齐齐哈尔市不同功能区土壤重金属污染评价及分异特征

更新时间:2016-07-05

城市土壤意指城市或城市郊区原有特性受人类活动影响而不同程度改变的土壤总称[1]。随着城镇化进程的加快,城市土地利用强度日益增大。我国城市土壤均存在不同程度的重金属污染,但城市之间、城市各功能区内土壤重金属污染程度及累积程度有所差异[2]。近年来,许多学者尝试研究不同城市功能区土壤重金属分异特点,如Manta等分析了意大利西西里首府巴勒莫多种重金属分布情况,并绘制分布图[3];Al Obaidy等的研究表明,伊拉克巴格达市区的各功能区中重金属分布存在表聚特征[4];符娟林等利用GIS技术研究土壤重金属污染的空间变异性[5];党丽娜等用ArcGIS空间插值并绘制武汉市主城区5种重金属元素的空间分布图,并评价其污染程度[6];王幼奇等分析并评价银川市区不同功能区土壤重金属的污染现状与空间分布[7]。相关学者研究表明,GIS技术可应用于城市土壤重金属空间分布、城市土壤重金属含量与污染程度的研究。近几年,随着齐齐哈尔市城市化快速向外推进与机动车拥有量迅速增多,城市土壤重金属污染研究得到重视,但缺乏对整个城区土壤的污染调查与分析。因此,本文选取齐齐哈尔市不同功能区土壤为研究对象,分析土壤中 Zn、Pb、Cr、As、Hg 的含量与污染状况,并进行空间变异特性研究,以期为该城市的整体建设发展规划及环境综合治理、园林建设与植物配置提供一定的参考依据。

1 材料和方法

1.1 研究区概况

齐齐哈尔是省域副中心城市,位于黑、吉、蒙3省的交汇地区,哈大齐工业走廊的最西端。下辖1市7区8县,总人口553.73万,非农业人口194万,土地面积43 000 km2。城市土壤主要有黑土、黑钙土、暗棕壤、草甸土、草甸碱土、沼泽土、砂土,大部分土壤具有热量高、透性好、质地轻、地势平的优点。

1.2 样品采集与测定

根据人类活动对城市所施加的影响,把齐齐哈尔市区划分为仓储区、工业区、市政区、商业区、居住区、道路区、公园区7个功能区,2016年5月对不同功能区的土壤按20 cm剖面、分3处进行表层土壤采集,共计55个采样点。每个采样点土壤充分混合,剔除杂质,做好标签,经风干、研磨后备用,Zn、Pb、Cr、As、Hg含量采用等离子质谱仪于2016年6月完成测定。

1.3 评价方法与数据处理

1.3.1 污染评价 利用单因子污染指数法和内梅罗综合污染指数法进行重金属污染评价。

Pi为土壤中污染物i的污染指数,Ci为污染物的实测浓度(mg/kg),Si为污染物的背景值(mg/kg),本次研究采用孟昭虹等[8]人的黑龙江省土壤重金属测定值作为背景值,P为内梅罗综合污染指数,Pimax为重金属单因子指数最大值,Piavg为重金属单因子指数平均值。单因子指数法评价标准:Pi≤1,无污染;1<Pi≤2,轻度污染;2<Pi≤3,中度污染;Pi≥3,重度污染。内梅罗综合污染指数法评价标准如表1。

表1 内梅罗指数分级标准

等级划分Pn 1 2 3 4 5 Pn≤0.7 0.7<Pn≤1 1<Pn≤2 2<Pn≤3 Pn>3污染等级安全警戒线轻度污染中度污染重度污染污染水平清洁尚清洁轻度开始污染受中度污染侵染严重

1.3.2 数据处理 数据分析采用SPSS 19.0、EXCE 2007进行描述性统计,重金属含量空间分布等插值结果图用ArcGIS10.2完成。

2 结果与分析

2.1 研究区土壤重金属含量描述性统计分析

对研究区土壤重金属含量进行最小值、最大值、平均值、标准差、极差、变异系数、偏度、峰度等统计,结果如表2。

表2 土壤重金属描述性统计结果

元素偏度 峰度Zn Pb Cr As Hg最小值/(mg/kg)2.20 1.44 0.15 0.53-9最大值/(mg/kg)259.63 41.90 85.12 89.50 4.95平均值/(mg/kg)62.08 13.37 34.85 7.87-1.03标准差/(mg/kg)49.06 8.62 18.75 9.37 2.49极差/(mg/kg)257.43 40.46 84.97 88.97 13.95变异系数/%79.03 64.48 53.81 119.04-242.15 1.31 0.38-0.11 6.17-0.20 1.67 0.23-0.64 53.40 1.55背景值/(mg/kg)164.66 70.59 95.08 25.00 0.50国家二级标准/(mg/kg)250.00 300.00 300.00 25.00 0.50

首先,完善农村社会保障制度有利于实现社会公平的公共要求。理想的社会保障制度应该是公平与效率的有机结合,是全体公民平等地享受较高水平的社会保障待遇。但是由于我国社会保障制度诞生于上世纪末,相较西方国家而言我国社会保障制度起步较晚,明显无法适应当前飞快发展的经济社会需要。而过大的城乡经济差距使得城乡在社会保障问题上的非公平现象更加突出。不同地区的农保制度在缴费标准、政府补贴、保障水平等方面不统一,差别比较明显。在被征地农保方面,部分地区土地补偿费和安置补助费仅仅相当于5年的农民人均纯收入和当地城镇职工1.2年的平均工资,而且农村社会保障水平低,城乡差距大,很多地方甚至还没有做到农村低保应保尽保。

由表 2 可知,研究区表层土壤中 Zn、Pb、Cr、As、Hg平均含量分别为 62.08,13.37,34.85,7.87,-1.03 mg/kg,均未超过省背景值和国家二级标准。Zn、Pb、Cr、As和Hg含量的变异系数分别为79.03%、64.48%、53.81%、119.04%、-242.15%,差异很大。根据变异程度分类,前4种重金属的变异均为高变异(CV>0.36),Hg为低变异[9-10]。由此证明研究区表层土壤空间累积较为明显,且在城市空间分布上不均匀,经济活动对齐齐哈尔市土壤重金属含量有很大程度的影响。

2.2 不同功能区土壤重金属含量水平

对不同功能区土壤重金属含量进行平均值统计与方差分析,结果见表3。

表3 不同功能区土壤重金属含量水平 mg/kg

功能区仓储区工业区市政区商业区居住区公园区道路区Zn 45.75±0.03 b 117.91±2.67 a 50.42±16.59 b 41.39±10.89 b 100.59±3.54 a 30.29±3.15 c 62.08±4.70 b Pb 4.41±0.35 c 13.66±0.41 a 5.03±1.23 c 8.96±1.74 c 2.88±0.54 c 10.78±5.37 c 13.37±0.83 b Cr 3.91±0.08 e 49.93±1.71 a 20.37±5.02 de 36.83±28.20 c 18.72±3.16 e 17.75±9.07 e 37.17±1.52 bc As 1.42±0.01 a 11.11±0.36 abc 1.29±0.07 ad 1.45±0.08 ad 3.03±0.82 ad 12.51±2.33 ab 7.87±9.37 abc Hg 0.57±0.08 a-1.92±0.10 b-1.98±0.66 b-3.79±0.83 c-1.74±0.57 ab-0.13±0.81 a-1.13±0.27 a

由表3可知,齐齐哈尔市不同功能区土壤重金属含量水平有较大差异,工业区 Zn、Pb、Cr、As的平均含量最高,表明这些元素来源途径有一定相似性,在工业区具有富集性。方差分析结果显示,重金属Zn、Pb、Cr、As、Hg 含量在不同功能区土壤中存在显著差异(P<0.05),其中Zn在工业区、居住区与其他功能区存在显著差异,Pb、Cr在工业区含量高于其他功能区,存在显著差异(P<0.05),As在公园区平均含量最大,但在各功能区之间差异不显著(P<0.05),Hg在仓储区、公园区、道路区与除居住区外的其他功能区差异显著(P<0.05)。

二是严格水资源论证制度,对不符合国家产业政策和水资源管理要求的建设项目,其水资源论证报告书一律不予批准。

近几年,高校人事分配制度不断改革,在高校中,职称、资历等各项内容都不再是平移高校财务人员的位移标准。高校财务人员评价过程中,更加注重财务人员的实际工作能力、业绩能力。通过绩效考核可以使高校财务人员在工作具有竞争、危机意识,从而使其在工作中不断学习新知识,不断提升自己的专业能力,在工作中严格要求自己,从而提高工作质量。

2.3 不同功能区土壤重金属污染评价

根据公式(1),计算各重金属污染物的Pi,并计算不同污染级别样点数的比例,如表4。

表4 不同污染级别样点数占总数百分比

参数 重金属 不同污染级样点比例/%Pi轻度28.44 44.04中度1.83 18.35 Zn Pb Cr As Hg-无污染68.81 35.78 100.00 100.00 94.50 20.00重度0.92 1.83 0 0 0 0 0 0 P综3.67 42.00 0.92 28.00 0.92 10.00

利用SPSS19.0对不同功能区样品重金属含量进行K-S检验,结果呈近似正态分布,并在ArcGIS 10.2中采用普通克里格方法进行研究区边界约束下土壤重金属含量的空间插值,绘制空间分布图(图 1~5)。

表5 不同功能区土壤重金属污染指数

功能区仓储区工业区市政区商业区居住区公园区道路区平均值Pi Zn 0.45 1.31 0.90 1.49 0.64 4.07 2.21 1.58 Pb 0.04 0.53 0.40 0.69 0.42 0.75 0.43 0.47 Cr 0.06 0.45 0.06 0.07 0.37 1.00 2.56 0.65 As 1.28 2.77 3.45 5.72 7.41 3.19 7.18 4.43 Hg 0.67 1.15 0.95 1.22 0.80 2.02 1.49 1.18 P综1.38 3.03 3.64 6.01 7.66 3.88 7.70 4.76

由表5平均值来看,不同重金属污染程度依次为 As>Zn>Hg>Cr>Pb。不同功能区中土壤重金属的污染程度存在差异,Zn在仓储区、市政区、居住区无污染,在工业区、商业区为轻度污染,道路区中度污染,公园区重度污染;Pb在各功能区无污染;Cr只有在道路区呈中度污染;As在各功能区污染差异明显,仓储区为轻度污染,工业区为中度污染,其他功能区全为重度污染;Hg在仓储区、市政区和居住区无污染,工业区、商业区和道路区为轻度污染,公园区为中度污染。从P来看,齐齐哈尔市不同功能区污染程度依次为道路区>居住区>商业区>公园区>市政区>工业区>仓储区。为了更加直观地反映土壤重金属污染空间分布特征,利用ArcGIS 10.2绘制的空间插值图可以看出,西北、南部和东角点的污染值较高,中部和东南部相对较低。

2.4 重金属元素空间分布特征

由表4可知,5种重金属中只有Zn、Pb、Hg元素存在不同程度的污染:分别有28.44%、44.04%、3.67%样点存在轻度污染,分别有1.83%、18.35%、0.92%样点存在中度污染,分别有0.92%、1.83%、0.92%样点存在少量重度污染。进一步分析不同功能区重金属单因子污染与综合污染情况,结果如表5。

在溶出时间为60 min、液固比为2.51、溶出温度为60 ℃ 的条件下,考察搅拌强度对铁溶出率的影响,结果如图4所示。

从图 1、图 2、图 5 可知,Zn、Pb、As有比较相似的空间分布特征,3种元素在东南部含量较高,西北部含量较低;从图3可知,Cr元素在东南和西北方向含量都高,东北部含量较低;从图4可知,Hg元素分布相对较为特殊,呈现中西部向东北部环形扩散趋势,但含量均较低。这些空间分布特征和齐齐哈尔市整体的城市建设活动有着密切的关系,总体上5种重金属元素空间分布呈现异质斑块的特点,这也说明城市土壤受到了工业排放、城市交通、大气沉降和生活垃圾排放等多种因素的影响。

齐齐哈尔市不同功能区污染程度依次为道路区>居住区>商业区>公园区>市政区>工业区>仓储区。空间分布图显示城区西北、南部和东角点的污染较大,中部和东南部相对较低。

3 讨论

变异系数可以反映各样点的离散程度,能在一定程度上反映样品受人为影响的程度,变异系数越大,说明受人类活动的干扰越强烈,在空间上的分布差异越大[11]。Zn、Pb、Cr、As 元素的变异均为高变异(CV>0.36),说明这4种元素受外界干扰较大,空间上的分布差异较大,局部存在点源污染,有外源物质进入,可能是由交通、商业以及工业污染等强烈的人为活动引起的。

论新桂商精神融入学生创新创业能力培养全过程的路径——以南宁学院为例 …………………………………… 陈亚南(1/78)

2018年11月7日,商务部联合公安部、交通运输部、国家邮政局、供销合作总社印发了《城乡配送绩效评价指标体系》。《指标体系》的印发有利于落实《城乡高效配送专项行动计划(2017-2020年)》提出的“到2020年,初步建立起高效集约、协同共享、融合开放、绿色环保的城乡高效配送体系,确定全国城乡高效配送示范城市50个左右、骨干企业100家左右”的主要目标;有利于指导各地对开展城乡高效配送工作情况进行综合评估;有利于落实城市主体责任、引导企业转型升级与模式创新发展;也是检验城乡高效配送专项行动成果的重要依据。

根据齐齐哈尔环境监测报告显示,城区降尘年平均值为15.24 t/km2,每月之间的超标率为39.6%,年均值超标0.1倍,采暖期(180 d)与非采暖期的降尘浓度之比为8.32∶1,而煤炭中含有多种微量元素如Hg、Pb、Zn、As等,这些元素在燃烧后会随着大气沉降进入土壤。与此同时,废气和废水的排放如果不能经过及时处理也会对城市土壤有渗透。

不同功能区综合污染程度为道路区>居住区>商业区>公园区>市政区>工业区>仓储区,但不同功能区内Zn、As、Hg的土壤重金属污染指数均大于1,说明这3种重金属表现为一定程度的富集现象;Pb、Cr的土壤重金属污染指数均≤1,污染程度较低。道路功能区污染最为严重,其原因主要是机动车尾气排放,以及车身、零件及轮胎等部位磨损释放出大量含Zn、Pb、As等的有害粉尘、气体。商业区、居住区等人口密集区域土壤中各重金属含量高的主要原因是生活垃圾、汽车尾气,以及不同产品包装物污染,这与呼和浩特、长春和南京市等城市土壤污染特点相似[11-13]

为研究试验因素交互作用对羊肚菌SDF提取效果的影响,可以通过响应面分析实现。通过Design-Expert 8.0.6软件分析,所得的响应面图见图5~图10。

综上所述,齐齐哈尔市有必要加强城市土壤污染监测,并采取措施进行防治。推广使用清洁能源和新能源,加强对机动车尾气污染的监管,建立绿化廊道,以降低和消除城市土壤重金属的污染。

5种重金属中只有Zn、Pb、Hg元素存在不同程度的污染,Zn、Pb、Hg中,分别有 28.44%、44.04%、3.67%样点存在轻度污染,分别有1.83%、18.35%、0.92%样点存在中度污染,分别有0.92%、1.83%、0.92%样点存在少量重度污染,说明齐齐哈尔市土壤重金属污染形式应以复合污染为主或污染源相同。

图1 齐齐哈尔市土壤锌分布

图2 齐齐哈尔市土壤铅分布

图3 齐齐哈尔市土壤铬分布

图4 齐齐哈尔市土壤汞分布

图5 齐齐哈尔市土壤砷分布

4 结论

Zn、Pb、As有比较相似的空间分布特征,东南部含量较高,西北部含量较低;Cr元素在东南和西北方向含量高,东北部含量较低;Hg元素分布相对较为特殊,呈现中西部向东北部环形扩散趋势,但含量较低。这些空间分布特征和齐齐哈尔市整体的城市建设活动有着密切的关系,总体上5种重金属元素在齐齐哈尔市呈现异质斑块分布。

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研究区表层土壤中 Zn、Pb、Cr、As、Hg 平均含量均未超过黑龙江省背景值和国家二级标准。前4种重金属的变异均为高变异(CV>0.36),Hg为低变异,研究区表层土壤空间累积较为明显,不同功能区重金属 Zn、Pb、Cr、As、Hg存在显著差异(P<0.05)。

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贾荣林[27]等对比分析了空气源热泵热水器中R417A和R22的性能。结果表明,分别以R22和R417A为制冷工质的空气源热泵热水器的COP接近,但后者的排气温度和冷凝压力均低于前者,说明R417A比R22更适合作为空气源热泵热水器的制冷工质。

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绿色发展是我国“十三五”规划的核心发展理念,也是指导未来“非遗”传承保护工作的指南。坚持绿色发展要求从根本上优化适宜各类“非遗”项目的总体社会发展环境,不仅要实现对传承人、传承机制、传承内容、传承机理等“非遗”要素的单体保护,而且要增强“非遗”项目的整体传承能力,提高传承层级和传承水平,推动“非遗”的可持续开发与利用。

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乔雪,卢海军,王今雨,柏林,刘姝,景言
《北方农业学报》 2018年第2期
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