广东揭阳土壤镉含量的空间分布特征及影响因素

doi:10.19657/j.geoscience.1000-8527.2020.01.08

现代地质 ›› 2020, Vol. 34 ›› Issue (01): 88-96.DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2020.01.08

广东揭阳土壤镉含量的空间分布特征及影响因素

王娟恒¹^,²(), 温汉辉³, 蔡立梅¹^,²^,⁴(), 罗杰¹, 王硕¹^,², 王秋爽¹^,², 穆桂珍¹, 蒋慧豪¹^,²

1.长江大学油气资源与勘探技术教育部重点实验室, 湖北武汉 430100
2.长江大学资源与环境学院, 湖北武汉 430100
3.广东省有色金属地质局940队,广东清远 511500
4.中国科学院广州地球化学研究所矿物学与成矿学重点实验室,广东广州 510640

收稿日期:2019-03-21 修回日期:2019-09-02 出版日期:2020-03-05 发布日期:2020-03-07
通讯作者: 蔡立梅
作者简介:蔡立梅,男,副教授,1980年出生,地球化学专业,主要从事环境地球化学研究。Email: clmktz88@yangtzeu.edu.cn。
王娟恒,女,硕士研究生,1993年出生,地质工程专业,主要从事环境地球化学研究。Email: m17863251960@163.com。
基金资助:
国家自然科学基金项目(41203061);教育部油气资源勘探技术重点实验室开放基金项目(K2018-19);湖北省自然科学基金项目(2015CFB603);湖北省教育厅科学技术研究重点项目(D20161301);中国科学院广州地球化学研究所有机地球化学国家重点实验室开放基金项目(OGL-201408);长江大学大学生创新创业训练项目(2016006);长江大学大学生创新创业训练项目(2017223)

Spatial Distribution Characteristics and Influencing Factors of Soil Cadmium Content in Jieyang of Guangdong Province

WANG Juanheng¹^,²(), WEN Hanhui³, CAI Limei¹^,²^,⁴(), LUO Jie¹, WANG Shuo¹^,², WANG Qiushuang¹^,², MU Guizhen¹, JIANG Huihao¹^,²

1. Key Laboratory of Exploration Technologies for Oil and Gas Resources(Yangtze University), Ministry of Education, Wuhan,Hubei 430100, China
2. College of Resources and Environment, Yangtze University, Wuhan, Hubei 430100, China
3. No.940 Branch of Geology Bureau for Nonferrous Metals of Guangdong Province,Qingyuan,Guangdong 511500, China
4. Key Laboratory of Mineralogy and Metallogeny,Guangzhou Institute of Geochemistry, Chinese Academy of Sciences, Guangzhou,Guangdong 510640, China

Received:2019-03-21 Revised:2019-09-02 Online:2020-03-05 Published:2020-03-07
Contact: CAI Limei

摘要/Abstract

摘要：

以广东省揭阳市土壤为研究对象,采集了1 330个表层土壤(0~20 cm)样品和331个深层土壤(150~200 cm)样品,通过 GIS 空间分析技术、半变异函数拟合和方差分析等方法对研究区土壤镉含量的富集特征、空间分布、结构特征以及影响因素进行了系统分析。结果表明,研究区表层土壤镉含量的均值为0.09 mg/kg,高于该区土壤背景值,但低于GB 15618—2018《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)》的标准值。通过富集因子法研究表明,研究区表层土壤镉主要为轻微污染和中度污染。从结构特征来看,研究区表层土壤镉含量呈中等空间相关性。揭阳市表层土壤镉含量高值区主要分布在人类活动密集的东部和南部地区。土地利用类型、成土母质和土壤类型是影响表层土壤镉含量的重要因素,在不同土地利用方式下,建筑用地土壤镉含量最高;不同成土母质中,第四纪沉积物土壤镉含量显著高于其他母质;不同土壤类型中,水稻土的镉含量相对较高。

关键词: 土壤镉, 空间分布, 影响因素, 揭阳, 广东

Abstract:

In this paper, 1,330 topsoil (0-20 cm) samples and 331 deep soil (150-200 cm) samples were collected from Jieyang, Guangdong, China. The enrichment characteristics, spatial distribution, structural characteristics and influencing factors of soil cadmium content in the study area were systematically analyzed by the methods of enrichment factor, GIS spatial analysis, semi-variogram fitting and analysis of variance. The results showed that the average cadmium content in the topsoil was 0.09 mg/kg, which was higher than the soil background value of the area, but lower than “Soil Environmental Quality Risk Control Standard for Farmland Soils (Trial)(GB 15618-2018)”. According to the enrichment factor method, the cadmium content in topsoil of the study area was mainly slightly and moderately polluted. From the structural characteristics, the cadmium content in the topsoil of the study area was moderately spatially correlated. The high value areas of cadmium in topsoil of Jieyang City were mainly distributed in the eastern and southern areas where human activities were intensive. Land use types, soil parent materials and soil types were important factors affecting cadmium content in surface soil. Under different land use types, the cadmium content in construction land was the highest; In different parent materials, the cadmium content in the Quaternary sediments was significantly higher than other parent materials; In different soil types, the cadmium content in paddy soil was relatively high.

Key words: soil cadmium, spatial distribution, influencing factor, Jieyang city, Guangdong

中图分类号:

P595
X142

王娟恒, 温汉辉, 蔡立梅, 罗杰, 王硕, 王秋爽, 穆桂珍, 蒋慧豪. 广东揭阳土壤镉含量的空间分布特征及影响因素[J]. 现代地质, 2020, 34(01): 88-96.

WANG Juanheng, WEN Hanhui, CAI Limei, LUO Jie, WANG Shuo, WANG Qiushuang, MU Guizhen, JIANG Huihao. Spatial Distribution Characteristics and Influencing Factors of Soil Cadmium Content in Jieyang of Guangdong Province[J]. Geoscience, 2020, 34(01): 88-96.

图/表 9

图1 研究区基本概况(a.土地利用类型;b.成土母质类型;c.土壤类型 )

Fig.1 General situation of the study area (a.land using types; b. parent material types; c. soil types)

图2 研究区采样点分布图

Fig.2 Map of the sampling sites in the study area

图3 土壤镉含量频率分布图

Fig.3 Frequency distribution map of soil Cd content

表1 揭阳市表层土壤镉污染状况

Table 1 Cd contamination status in topsoil of Jieyang city

等级	富集因子	污染程度	所占比例/ %
I	≤ 1	未污染	28.88
II	>1~2	轻微污染	32.98
III	>2~5	中度污染	31.39
IV	>5~20	显著污染	6.75
V	>20~40	强烈污染	0
VI	>40	极强污染	0

图4 富集系数空间分布图

Fig.4 Spatial distribution map of enrichment factors

表2 土壤镉元素的半变异函数理论模型及相关参数

Table 2 Variogram fitting models of Cd in soil and related parameters

指标	模型	块金值	基台值	块基比/%	决定系数	残差
对应值	指数模型	0.01	0.02	50.00	0.98	2.67×10^-6

图5 土壤镉含量的半变异函数

Fig.5 Semi-variation of Cd content in soil

图6 研究区土壤镉含量空间分布图

Fig.6 Spatial distribution map of Cd contents in soil in the study area

表3 不同土地利用方式、母质类型及土壤类型下土壤镉含量

Table 3 Concentration of Cd in different land using types, parent materials and soil types

类型	表层土壤			深层土壤
类型	样品数	镉含量/(mg/kg)	变幅/(mg/kg)	样品数	镉含量/(mg/kg)	变幅/(mg/kg)
农用地	339	0.07 c	0.01~0.36	71	0.06 c	0.01~0.51
建筑用地	350	0.10 a	0.01~1.90	93	0.08 a	0.01~0.51
林地及未利用地	641	0.09 b	0.01~1.39	167	0.09 b	0.01~1.70
第四纪沉积物	354	0.13 b	0.01~1.39	86	0.09 a	0.01~1.70
粉砂岩	134	0.08 a	0.01~0.46	36	0.07 b	0.01~0.29
页岩	10	0.09 a	0.04~0.36	4	0.06 b	0.02~0.22
凝灰岩	119	0.09 a	0.01~0.55	34	0.06 b	0.01~0.31
花岗岩	713	0.08 a	0.01~1.90	171	0.05 b	0.01~0.51
风沙土	26	0.04 b	0.01~0.15	8	0.03 b	0.01~0.07
赤红壤	813	0.08 b	0.01~0.99	199	0.06 b	0.01~0.51
水稻土	471	0.11 a	0.01~1.90	121	0.12 a	0.01~1.70
黄壤	20	0.08 b	0.01~0.36	3	0.03 b	0.01~0.22

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广东揭阳土壤镉含量的空间分布特征及影响因素

Spatial Distribution Characteristics and Influencing Factors of Soil Cadmium Content in Jieyang of Guangdong Province

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