高速公路沿線農(nóng)田土壤和水稻重金屬含量的空間分布特征及其影響因素分析.pdf

1、本論文以滬寧高速為研究對(duì)象，根據(jù)沿線不同路段的交通流量和地形及氣候特征選擇典型路段（句容段、丹陽(yáng)段、蘇州段），采集公路兩側(cè)農(nóng)田土壤和水稻，測(cè)定土壤中Pb、Cd、Cr、Zn的總量和有效態(tài)含量，測(cè)定水稻籽粒中Pb、Cd、Cr，Zn含量。根據(jù)測(cè)定結(jié)果分析公路沿線農(nóng)田土壤和水稻中重金屬污染特征，采用GIS技術(shù)和空間插值方法，對(duì)丹陽(yáng)加密路段土壤重金屬總量、有效態(tài)含量、水稻重金屬含量進(jìn)行空間分布特征分析。選擇丹陽(yáng)段，于水稻苗期，在公路南側(cè)不同距離同

2、步采集土壤和秧苗帶回實(shí)驗(yàn)大棚中進(jìn)行栽培管理，待水稻成熟收獲后，測(cè)定大棚盆栽水稻和高速公路路旁水稻不同器官中重金屬含量，通過對(duì)比，分析高速公路沿線水稻中重金屬的主要來源途徑，以及不同器官中重金屬來自大氣和土壤的相對(duì)比例。本論文主要得出以下結(jié)論：
　　 1.滬寧高速沿線句容、丹陽(yáng)、蘇州三個(gè)路段的監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，兩側(cè)農(nóng)田土壤中Pb、Cd、Cr、Zn四種重金屬都存在不同程度的累積，高速公路交通活動(dòng)對(duì)沿線農(nóng)田土壤產(chǎn)生了一定程度的重金屬污染。

3、隨著車流量的增加，三個(gè)路段兩側(cè)農(nóng)田土壤中Pb、Cd含量顯著增加。滬寧高速沿線句容、丹陽(yáng)、蘇州三個(gè)路段兩側(cè)部分水稻籽粒中Pb、Cd含量超標(biāo)，Cr、Zn沒有超標(biāo)，高速公路交通對(duì)沿線水稻產(chǎn)生了一定程度的Pb、Cd污染。隨著車流量的增加，三個(gè)路段兩側(cè)水稻籽粒中Pb含量顯著增加，Cd、Cr、Zn含量沒有出現(xiàn)隨車流量增加而升高的趨勢(shì)。
　　 2.公路兩側(cè)農(nóng)田土壤中Pb、Cd、Cr、Zn含量具有較大的空間變異。在垂直公路方向上，土壤中Pb含量

4、整體上隨著與公路距離的增加而先升高后不斷降低，但是土壤中Cd、Zn、Cr總量的變化并沒有表現(xiàn)出一致的變化規(guī)律。Pb、Cd、Zn、Cr四種重金屬總量與有效態(tài)含量的空間分布特征存在差異，總量高值區(qū)和有效態(tài)含量高值區(qū)范圍并沒有完全重合，重金屬總量高的區(qū)域有效態(tài)含量并不一定高。沿線農(nóng)田土壤中Pb、Cd、Zn有效態(tài)含量與總量、土壤pH、有機(jī)質(zhì)含量均具有顯著的相關(guān)性，高速公路沿線農(nóng)田土壤中重金屬的生物有效性受到上述因素的綜合影響。公路兩側(cè)水稻籽粒中

5、Pb含量整體上隨著與公路距離的增加而先升高后不斷降低，籽粒中Cd含量在路北出現(xiàn)整體上隨著與公路距離的增加而先升高后不斷降低的趨勢(shì)，但Cr、Zn含量并沒有表現(xiàn)出一致的規(guī)律。水稻籽粒中Pb含量與土壤中Pb總量，有效態(tài)含量和有機(jī)質(zhì)含量呈顯著正相關(guān)關(guān)系，水稻籽粒中Cd含量與土壤中Cd有效態(tài)含量呈顯著正相關(guān)關(guān)系，水稻籽粒中Cr含量與土壤中Cr有效態(tài)含量呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，與土壤有機(jī)質(zhì)呈顯著正相關(guān)關(guān)系。
　　 3.公路邊水稻大米中Pb、Cd含

6、量與盆栽水稻大米中含量差異顯著，Cr、Zn含量差異不顯著，說明公路旁水稻大米中Pb，Cd來源于根系對(duì)土壤重金屬吸收和葉片對(duì)大氣重金屬吸收兩個(gè)途徑，Cr、Zn則主要來自于根系對(duì)土壤重金屬的吸收。公路邊和盆栽水稻穎殼中Pb、Cd含量差異顯著，Cr、Zn差異不顯著；莖葉中Pb、Cd、Zn含量差異顯著，Cr含量差異不顯著。計(jì)算來源系數(shù)結(jié)果表明：水稻大米中Pb來自土壤和大氣的相對(duì)比例分別為34.29％、65.71％，Cd含量來自土壤和大氣的相對(duì)比

7、例分別為30.40％、68.22％；穎殼中的Pb含量來自土壤和大氣的相對(duì)比例分別為65.92％、34.08％，Cd含量來自土壤和大氣的相對(duì)比例分別為28.70％、71.30％；莖葉中Pb含量來自土壤和大氣的相對(duì)比例分別為34.28％、65.72％，Cd含量來自土壤和大氣的相對(duì)比例分別為66.83％、33.17％，Zn含量來自于土壤和大氣的比例分別為57.06％和42.94％。
　　 4.交通流量是影響不同路段土壤中重金屬含量的主

8、要影響因素之一，尤其是Pb的污染。滬寧高速沿線句容、丹陽(yáng)、蘇州三個(gè)路段兩側(cè)農(nóng)田土壤中Pb、Cd含量隨車流量的增加顯著增加，車流量最大的蘇州段沿線水稻籽粒中Pb含量也顯著高于句容和丹陽(yáng)段。風(fēng)向是影響公路兩側(cè)土壤和水稻籽粒重金屬差異的主要因素，在整個(gè)水稻生長(zhǎng)期，蘇南地區(qū)以偏南風(fēng)為主，大氣中重金屬顆粒沉降到路北多于路南，因此污染程度路北高于路南。此外，公路沿線農(nóng)田土壤和水稻重金屬含量空間分布還受到pH和有機(jī)質(zhì)等土壤基本理化指標(biāo)、人為活動(dòng)擾動(dòng)等