Geoscience ›› 2020, Vol. 34 ›› Issue (04): 663-671.DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2020.04.03
• Geochemistry • Previous Articles Next Articles
LI Pengfei(), LIU Chao, TAO Chunjun, WANG Jing, WU Zheng
Received:
2019-12-03
Revised:
2020-03-23
Online:
2020-08-31
Published:
2020-09-03
CLC Number:
LI Pengfei, LIU Chao, TAO Chunjun, WANG Jing, WU Zheng. Spatial Distribution and Source Analysis of Heavy Metal Pollution in Soils Around Recycled Lead Industrial Park[J]. Geoscience, 2020, 34(04): 663-671.
形态 | 提取剂 | 操作条件 |
---|---|---|
水溶态 | 蒸馏水(pH=7.0) | 25 ℃±5 ℃振荡30 min,离心20 min |
离子交换态 | 25 mL 1.0 mol/L MgCl2溶液(pH=7.0) | 25 ℃±5 ℃振荡30 min,离心20 min |
碳酸盐结合态 | 25 mL 1.0 mol/L CH3COONa溶液(pH=5.0) | 25 ℃±5 ℃振荡1 h,离心20 min |
腐殖酸结合态 | 50 mL 0.1 mol/L Na4P2O7溶液(pH=10.0) | 25 ℃±5 ℃振荡40 min,离心20 min |
铁锰氧化物结合态 | 50 mL 0.25 mol/L HONH3Cl-HCl混合溶液 | 25 ℃±5 ℃振荡1 h,离心20 min |
强有机结合态 | 3 mL 0.02 mol/L HNO3和5 mL 30%的H2O2(pH=2.0) | 83 ℃±3 ℃水浴1.5 h,离心20 min |
残渣态 | 盐酸、硝酸、高氯酸混合酸(1+1+1) 5 mL,氢氟酸 5 mL | 先120 ℃电热板加热1.0 h,再350 ℃电热板 加热3.0 h,3 mL(1+1)盐酸溶解 |
Table 1 Sequential extraction methods of Cd and Pb in soil
形态 | 提取剂 | 操作条件 |
---|---|---|
水溶态 | 蒸馏水(pH=7.0) | 25 ℃±5 ℃振荡30 min,离心20 min |
离子交换态 | 25 mL 1.0 mol/L MgCl2溶液(pH=7.0) | 25 ℃±5 ℃振荡30 min,离心20 min |
碳酸盐结合态 | 25 mL 1.0 mol/L CH3COONa溶液(pH=5.0) | 25 ℃±5 ℃振荡1 h,离心20 min |
腐殖酸结合态 | 50 mL 0.1 mol/L Na4P2O7溶液(pH=10.0) | 25 ℃±5 ℃振荡40 min,离心20 min |
铁锰氧化物结合态 | 50 mL 0.25 mol/L HONH3Cl-HCl混合溶液 | 25 ℃±5 ℃振荡1 h,离心20 min |
强有机结合态 | 3 mL 0.02 mol/L HNO3和5 mL 30%的H2O2(pH=2.0) | 83 ℃±3 ℃水浴1.5 h,离心20 min |
残渣态 | 盐酸、硝酸、高氯酸混合酸(1+1+1) 5 mL,氢氟酸 5 mL | 先120 ℃电热板加热1.0 h,再350 ℃电热板 加热3.0 h,3 mL(1+1)盐酸溶解 |
项目 | Cd | Hg | As | Pb | Cr | Cu | Ni | Zn | pH | |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
研究区 表层土壤 (N=147) | 最小值 | 74.5 | 16.15 | 7.99 | 23.2 | 62.7 | 20.1 | 24.9 | 56.4 | 5.60 |
最大值 | 2 257.7 | 141.68 | 20.14 | 345.6 | 98.6 | 39.3 | 48.5 | 105.2 | 8.60 | |
中位数 | 284.1 | 36.63 | 11.76 | 38.3 | 73.9 | 27.7 | 32.7 | 72.4 | 8.36 | |
算术平均值 | 300.4 | 39.45 | 12.22 | 42.5 | 75.4 | 28.5 | 33.5 | 74.1 | ||
标准离差 | 298.6 | 16.23 | 2.45 | 53.5 | 7.7 | 4.1 | 4.7 | 10.7 | 0.44 | |
变异系数 | 0.81 | 0.40 | 0.20 | 0.95 | 0.10 | 0.14 | 0.14 | 0.14 | 0.05 | |
研究区深层土壤算术平均值 | 108.6 | 18.38 | 12.70 | 22.3 | 73.3 | 23.5 | 33.0 | 64.4 | ||
中国A层土壤算术平均值 | 97 | 65 | 11 | 26 | 61 | 23 | 27 | 74 | ||
表层土壤/深层土壤 | 2.77 | 2.15 | 0.96 | 1.91 | 1.03 | 1.21 | 1.02 | 1.15 | ||
表层土壤/全国土壤 | 3.10 | 0.61 | 1.11 | 1.63 | 1.24 | 1.24 | 1.24 | 1.00 |
Table 2 The element contents of surface soil in the study area
项目 | Cd | Hg | As | Pb | Cr | Cu | Ni | Zn | pH | |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
研究区 表层土壤 (N=147) | 最小值 | 74.5 | 16.15 | 7.99 | 23.2 | 62.7 | 20.1 | 24.9 | 56.4 | 5.60 |
最大值 | 2 257.7 | 141.68 | 20.14 | 345.6 | 98.6 | 39.3 | 48.5 | 105.2 | 8.60 | |
中位数 | 284.1 | 36.63 | 11.76 | 38.3 | 73.9 | 27.7 | 32.7 | 72.4 | 8.36 | |
算术平均值 | 300.4 | 39.45 | 12.22 | 42.5 | 75.4 | 28.5 | 33.5 | 74.1 | ||
标准离差 | 298.6 | 16.23 | 2.45 | 53.5 | 7.7 | 4.1 | 4.7 | 10.7 | 0.44 | |
变异系数 | 0.81 | 0.40 | 0.20 | 0.95 | 0.10 | 0.14 | 0.14 | 0.14 | 0.05 | |
研究区深层土壤算术平均值 | 108.6 | 18.38 | 12.70 | 22.3 | 73.3 | 23.5 | 33.0 | 64.4 | ||
中国A层土壤算术平均值 | 97 | 65 | 11 | 26 | 61 | 23 | 27 | 74 | ||
表层土壤/深层土壤 | 2.77 | 2.15 | 0.96 | 1.91 | 1.03 | 1.21 | 1.02 | 1.15 | ||
表层土壤/全国土壤 | 3.10 | 0.61 | 1.11 | 1.63 | 1.24 | 1.24 | 1.24 | 1.00 |
采样深度/cm | Cd(02) | Cd(01) | Pb(02) | Pb(01) | Corg(02) | Corg(01) | Hg(02) | Hg(01) |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
0~20 | 25.3 | 11.8 | 9.9 | 8.9 | 4.2 | 17.0 | 1.4 | 4.1 |
20~65 | 9.0 | 5.5 | 4.3 | 3.5 | 3.3 | 8.3 | 1.1 | 2.2 |
65~110 | 2.0 | 1.0 | 1.4 | 1.1 | 2.1 | 3.7 | 1.1 | 1.3 |
110~155 | 2.1 | 1.2 | 1.3 | 1.1 | 1.6 | 4.3 | 1.0 | 1.2 |
155~200 | 0.8 | 1.0 | 1.0 | 1.1 | 1.4 | 2.3 | 1.1 | 1.0 |
200~250 | 1.3 | 0.8 | 1.1 | 1.1 | 1.3 | 2.3 | 1.3 | 1.0 |
250~300 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 |
Table 3 Enrichment characteristics of soil elements in and around the industrial park
采样深度/cm | Cd(02) | Cd(01) | Pb(02) | Pb(01) | Corg(02) | Corg(01) | Hg(02) | Hg(01) |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
0~20 | 25.3 | 11.8 | 9.9 | 8.9 | 4.2 | 17.0 | 1.4 | 4.1 |
20~65 | 9.0 | 5.5 | 4.3 | 3.5 | 3.3 | 8.3 | 1.1 | 2.2 |
65~110 | 2.0 | 1.0 | 1.4 | 1.1 | 2.1 | 3.7 | 1.1 | 1.3 |
110~155 | 2.1 | 1.2 | 1.3 | 1.1 | 1.6 | 4.3 | 1.0 | 1.2 |
155~200 | 0.8 | 1.0 | 1.0 | 1.1 | 1.4 | 2.3 | 1.1 | 1.0 |
200~250 | 1.3 | 0.8 | 1.1 | 1.1 | 1.3 | 2.3 | 1.3 | 1.0 |
250~300 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 |
指标 | 因子载荷 | ||
---|---|---|---|
F1 | F2 | F3 | |
Cd | 0.12 | 0.86 | -0.06 |
Hg | -0.06 | -0.03 | 0.99 |
As | 0.94 | 0.06 | -0.01 |
Pb | 0.01 | 0.88 | 0.03 |
Cr | 0.96 | 0.01 | -0.13 |
Cu | 0.93 | 0.10 | -0.06 |
Ni | 0.97 | 0.06 | -0.11 |
Zn | 0.94 | 0.05 | 0.12 |
特征值 | 4.591 | 1.486 | 1.021 |
累积方差贡献率/% | 57.39 | 75.96 | 88.72 |
Table 4 Orthogonal rotating component matrix(N=147)
指标 | 因子载荷 | ||
---|---|---|---|
F1 | F2 | F3 | |
Cd | 0.12 | 0.86 | -0.06 |
Hg | -0.06 | -0.03 | 0.99 |
As | 0.94 | 0.06 | -0.01 |
Pb | 0.01 | 0.88 | 0.03 |
Cr | 0.96 | 0.01 | -0.13 |
Cu | 0.93 | 0.10 | -0.06 |
Ni | 0.97 | 0.06 | -0.11 |
Zn | 0.94 | 0.05 | 0.12 |
特征值 | 4.591 | 1.486 | 1.021 |
累积方差贡献率/% | 57.39 | 75.96 | 88.72 |
项目 | 水溶态 | 离子交换态 | 碳酸盐 结合态 | 腐殖酸 结合态 | 铁锰氧化 物结合态 | 强有机 结合态 | 残渣态 | 全量 | 硅铝率 | 有机碳 | pH值 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
水溶态 | 1.000 | ||||||||||
离子交换态 | 0.119 | 1.000 | |||||||||
碳酸盐结合态 | -0.285 | -0.119 | 1.000 | ||||||||
腐殖酸结合态 | -0.215 | -0.125 | 0.515 | 1.000 | |||||||
铁锰氧化物结 合态 | -0.052 | -0.159 | 0.816** | 0.328 | 1.000 | ||||||
强有机结合态 | 0.354 | -0.055 | -0.275 | -0.225 | 0.162 | 1.000 | |||||
残渣态 | 0.121 | -0.161 | 0.234 | 0.644* | 0.208 | -0.163 | 1.000 | ||||
全量 | -0.241 | -0.134 | 0.925** | 0.523 | 0.875** | -0.303 | 0.287 | 1.000 | |||
硅铝率 | 0.685 | 0.042 | -0.401 | -0.237 | -0.008 | 0.460 | 0.108 | -0.214 | 1.000 | ||
有机碳 | -0.942** | 0.125 | 0.313 | 0.364 | 0.022 | -0.429 | -0.101 | 0.277 | -0.691* | 1.000 | |
pH值 | 0.229 | -0.117 | -0.260 | -0.243 | 0.023 | 0.533 | 0.128 | -0.251 | 0.444 | -0.861** | 1.000 |
Table 5 Correlation coefficient between various forms of Cd and soil physical and chemical indexes
项目 | 水溶态 | 离子交换态 | 碳酸盐 结合态 | 腐殖酸 结合态 | 铁锰氧化 物结合态 | 强有机 结合态 | 残渣态 | 全量 | 硅铝率 | 有机碳 | pH值 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
水溶态 | 1.000 | ||||||||||
离子交换态 | 0.119 | 1.000 | |||||||||
碳酸盐结合态 | -0.285 | -0.119 | 1.000 | ||||||||
腐殖酸结合态 | -0.215 | -0.125 | 0.515 | 1.000 | |||||||
铁锰氧化物结 合态 | -0.052 | -0.159 | 0.816** | 0.328 | 1.000 | ||||||
强有机结合态 | 0.354 | -0.055 | -0.275 | -0.225 | 0.162 | 1.000 | |||||
残渣态 | 0.121 | -0.161 | 0.234 | 0.644* | 0.208 | -0.163 | 1.000 | ||||
全量 | -0.241 | -0.134 | 0.925** | 0.523 | 0.875** | -0.303 | 0.287 | 1.000 | |||
硅铝率 | 0.685 | 0.042 | -0.401 | -0.237 | -0.008 | 0.460 | 0.108 | -0.214 | 1.000 | ||
有机碳 | -0.942** | 0.125 | 0.313 | 0.364 | 0.022 | -0.429 | -0.101 | 0.277 | -0.691* | 1.000 | |
pH值 | 0.229 | -0.117 | -0.260 | -0.243 | 0.023 | 0.533 | 0.128 | -0.251 | 0.444 | -0.861** | 1.000 |
形态 | 水溶态 | 离子交换态 | 碳酸盐 结合态 | 腐殖酸 结合态 | 铁锰氧化 物结合态 | 强有机 结合态 | 残渣态 | 全量 | 硅铝率 | 有机碳 | pH值 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
水溶态 | 1.000 | ||||||||||
离子交换态 | -0.057 | 1.000 | |||||||||
碳酸盐结合态 | 0.687* | 0.404 | 1.000 | ||||||||
腐殖酸结合态 | 0.268 | -0.121 | 0.296 | 1.000 | |||||||
铁锰氧化物结 合态 | -0.270 | 0.043 | -0.395 | 0.023 | 1.000 | ||||||
强有机结合态 | 0.085 | -0.251 | -0.226 | 0.102 | 0.543 | 1.000 | |||||
残渣态 | -0.274 | 0.003 | -0.193 | -0.679* | 0.443 | 0.149 | 1.000 | ||||
全量 | -0.238 | 0.066 | -0.170 | -0.111 | 0.878** | 0.464 | 0.723* | 1.000 | |||
硅铝率 | 0.192 | 0.400 | 0.579 | 0.066 | -0.309 | -0.509 | -0.255 | -0.224 | 1.000 | ||
有机碳 | -0.259 | -0.444 | -0.745* | -0.026 | 0.452 | 0.738* | -0.003 | 0.178 | -0.691* | 1.000 | |
pH值 | 0.511 | 0.117 | 0.757* | 0.035 | -0.494 | -0.566 | 0.111 | -0.144 | 0.444 | -0.868* | 11.000 |
Table 6 Correlation coefficient between various forms of Pb and soil physical and chemical indexes
形态 | 水溶态 | 离子交换态 | 碳酸盐 结合态 | 腐殖酸 结合态 | 铁锰氧化 物结合态 | 强有机 结合态 | 残渣态 | 全量 | 硅铝率 | 有机碳 | pH值 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
水溶态 | 1.000 | ||||||||||
离子交换态 | -0.057 | 1.000 | |||||||||
碳酸盐结合态 | 0.687* | 0.404 | 1.000 | ||||||||
腐殖酸结合态 | 0.268 | -0.121 | 0.296 | 1.000 | |||||||
铁锰氧化物结 合态 | -0.270 | 0.043 | -0.395 | 0.023 | 1.000 | ||||||
强有机结合态 | 0.085 | -0.251 | -0.226 | 0.102 | 0.543 | 1.000 | |||||
残渣态 | -0.274 | 0.003 | -0.193 | -0.679* | 0.443 | 0.149 | 1.000 | ||||
全量 | -0.238 | 0.066 | -0.170 | -0.111 | 0.878** | 0.464 | 0.723* | 1.000 | |||
硅铝率 | 0.192 | 0.400 | 0.579 | 0.066 | -0.309 | -0.509 | -0.255 | -0.224 | 1.000 | ||
有机碳 | -0.259 | -0.444 | -0.745* | -0.026 | 0.452 | 0.738* | -0.003 | 0.178 | -0.691* | 1.000 | |
pH值 | 0.511 | 0.117 | 0.757* | 0.035 | -0.494 | -0.566 | 0.111 | -0.144 | 0.444 | -0.868* | 11.000 |
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