一种稻田剖面土壤重金属累积及形态特征解析重金属主要污染源的分析方法技术

本发明专利技术涉及一种稻田剖面土壤重金属累积及形态特征解析重金属主要污染源的分析方法，方法步骤包括：⑴样品采集；⑵样品前处理；⑶样品测定与分析；⑷重金属污染评价方法；⑸数据统计分析。本发明专利技术以湖南长株潭地区无明显污染源的正常施肥(猪粪等有机肥)区、养猪场沼液灌溉区、铅锌矿区、工业区等附近稻田剖面土壤中六种重金属元素(Cd、Pb、Cu、Zn、Cr、Ni)的累积特征及形态分布规律为研究对象，有效地克服现有技术的不足之处，提供一种采用单项污染指数和综合污染指数评价该地区稻田土壤的污染风险，并利用污染源已知地区土壤重金属的形态分布特征解析污染源未知地区的主要可能污染源的分析方法。

【技术实现步骤摘要】
一种稻田剖面土壤重金属累积及形态特征解析重金属主要污染源的分析方法
本专利技术属于生态环保领域，涉及土壤重金属来源分析技术，尤其是一种稻田剖面土壤重金属累积及形态特征解析重金属主要污染源的分析方法。
技术介绍
在自然耕作、淋溶等作用下，土壤中累积的重金属会发生横向及纵向迁移，使其在土壤剖面中呈现出不同的累积特征和形态分布。研究表明，剖面土壤中重金属的累积和形态分布特征受污染源的影响，如赣南钨矿区稻田土壤Cd、Pb、Cu等重金属表层富集现象明显，而凤凰铅锌矿区新矿口附近的土壤剖面中重金属存在明显的底层富集现象；铜冶炼厂污染区稻田表层土壤中，有效态Cu、Cd分别与有效态Zn、Pb呈显著相关；施用农家有机肥则可明显增加表层土壤中Cu和Zn的总量和可交换态比例。目前，关于长株潭地区稻田剖面土壤中重金属的累积特征和形态分布的研究较少，尤其是在不同污染源影响下的研究，有研究指出湖南铅锌矿区附近稻田土壤中的重金属主要集中在表层，且外源重金属会增强稻田土壤中有效态Cd含量及其移动性。本专利技术以湖南长株潭地区无明显污染源的正常施肥(猪粪等有机肥)区、养猪场沼液灌溉区、铅锌矿区、工业区等附近稻田剖面土壤中六种重金属元素(Cd、Pb、Cu、Zn、Cr、Ni)的累积特征及形态分布规律为研究对象，提供一种基于稻田剖面土壤重金属累积及形态特征解析主要可能污染源的初步识别方法，为源头防治污染土壤提供理论依据。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种采用单项污染指数和综合污染指数对该地区的稻田土壤进行了风险评价，并利用污染源已知地区土壤重金属的累积和形态分布特征对污染源未知地区的主要可能污染源进行解析的分析方法。本专利技术解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：一种稻田剖面土壤重金属累积及形态特征解析重金属主要污染源的分析方法，方法步骤如下：⑴样品采集共采集11个土壤剖面，编号依次为CS-1至CS-11，CS-1至CS-7为污染源已知的剖面，CS-8至CS-11为污染源未知的剖面，每个剖面分七层采样，分别为0～10cm、10～20cm、20～30cm、30～40cm、40～60cm、60～80cm、80～100cm，共采集77个土壤样品；⑵样品前处理将采集的土壤样品风干后经研碎、过筛、装袋，供土壤pH和TOC的测定，以及重金属Cd、Pb、Cu、Zn、Cr、Ni总量和形态分析；⑶样品测定与分析土壤pH值采用0.01mol/L的CaCl2溶液，充分振荡30min，然后静置1h后用pH计测定，土壤TOC用2mol/LHCl去除土壤中的无机碳后采用TOC测定仪测定；土壤中不同重金属总量采用HNO3-H2O2方法消煮，土壤重金属化学形态的连续提取采用BCR提取法，最后用电感耦合等离子体质发射光谱测定Cd、Pb、Cu、Zn、Cr、Ni六种重金属总量及各形态的含量；⑷重金属污染评价方法采用土壤污染指数法，计算公式如下：Pi＝Ci/Si(1)式中：Pi是单一污染物的污染指数；P是多种污染物的综合污染指数；Ci(mg/kg)是土壤中污染物i的实测浓度，Si(mg/kg)是污染物i的评价标准浓度；n是污染物的种数；为土壤中i种重金属的单项污染指数；为i种重金属的单项污染指数的最大值；⑸数据统计分析。而且，样品采集与前处理步骤中CS-1、CS-2采自长沙县无明显污染源、正常施用有机肥的稻田，CS-3采自浏阳市养猪场附近以沼液灌溉的稻田，CS-4、CS-5和CS-6采自醴陵市西南部靠近铅锌矿区，距采样点10公里的稻田，CS-7采自醴陵市中东部塑料厂、陶瓷厂工业区附近的稻田，CS-8至CS-11则基于GPS定位选点，随机在长沙县、望城县和湘潭县稻田采样，故CS-1至CS-7为污染源已知的剖面，CS-8至CS-11为污染源未知的剖面。而且，样品前处理步骤中土壤样品过筛筛目<2mm。而且，样品测定与分析步骤中CaCl2溶液处理中土液比为1:5。而且，综合污染指数P的级别划分如下：而且，数据统计分析采用MicrosoftExcel2013和SPSS23.0进行数据统计分析，Origin9进行数据处理和作图，采样点图用Arcgis10.2作图本专利技术的优点和积极效果是：1、本专利技术方法以长株潭地区为典型地区，选取稻田土为研究对象，于2017年8月共采集11个土壤剖面(编号为CS-1至CS-11)。CS-1、CS-2采自长沙县无明显污染源、正常施用有机肥的稻田，CS-3采自浏阳市养猪场附近以沼液灌溉的稻田，CS-4、CS-5和CS-6采自醴陵市西南部靠近铅锌矿区(距采样点10公里左右)的稻田，CS-7采自醴陵市中东部塑料厂、陶瓷厂等工业区附近的稻田，CS-8至CS-11则基于GPS定位选点，随机在长沙县、望城县和湘潭县稻田采样，故CS-1至CS-7为污染源已知的剖面，CS-8至CS-11为污染源未知的剖面。2、本专利技术方法中重金属污染评价方法选用土壤污染指数法：又称土壤环境质量指数，以区域土壤背景值或区域土壤本底值作为评价标准，可定量描述土壤环境质量。单因子指数法是评价土壤、作物污染程度或土壤环境质量等级时用的一种相对的无量纲指数，能比较全面的反应各污染的污染程度，单项污染指数(Pi)是以单因子表示土壤污染程度或土壤环境质量的等级；综合污染指数法是基于单因子污染指数通过一系列计算的从而得到综合污染指数。3、利用本专利技术方法得到如下结论：①相对于该区土壤背景值，研究区表层土壤中Cd、Pb和Zn均呈现一定程度的累积，其中Cd的平均含量超过了国家土壤环境农用地土壤污染风险筛选值，且Cd、Pb和Zn等的累积程度与污染源的类型密切相关。②Cd、Pb的单项污染指数高值集中在表层，部分点位出现轻微或轻度累积，少数是中度累积；Zn以轻微累积和中度累积为主，极少数为重度累积，个别地区存在污染风险；综合污染指数评价结果显示研究区域内表层土壤为重度或中度累积。③正常施肥区及养猪场附近土壤中TOC与有机结合态Cu、Zn均呈显著或极显著相关；铅锌矿污染区附近土壤中的可交换态Pb与可交换态Cd、Zn均呈现极显著相关性；而工业区附近则只有可交换态Pb与可交换态Cd呈极显著相关性，因此可以借助土壤中重金属的主要赋存形态及其相关性初步识别土壤中重金属的主要来源。综上，本专利技术以湖南长株潭地区无明显污染源的正常施肥(猪粪等有机肥)区、养猪场沼液灌溉区、铅锌矿区、工业区等附近稻田剖面土壤中六种重金属元素(Cd、Pb、Cu、Zn、Cr、Ni)的累积特征及形态分布规律为研究对象，提供一种基于稻田剖面土壤重金属累积及形态特征初步识别主要可能污染源的分析方法，为源头防治污染土壤提供理论依据。有效地克服现有技术的不足之处，提供一种采用单项污染指数和综合污染指数对该地区的稻田土壤进行了风险评价，并利用污染源已知地区土壤重金属的累积和形态分布特征对污染源未知地区的可能污本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种稻田剖面土壤重金属累积及形态特征解析重金属主要污染源的分析方法，其特征在于：方法步骤如下：/n⑴样品采集/n共采集11个土壤剖面，编号依次为CS-1至CS-11，CS-1至CS-7为污染源已知的剖面，CS-8至CS-11为污染源未知的剖面，每个剖面分七层采样，分别为0～10cm、10～20cm、20～30cm、30～40cm、40～60cm、60～80cm、80～100cm，共采集77个土壤样品；/n⑵样品前处理/n将采集的土壤样品风干后经研碎、过筛、装袋，供土壤pH和TOC的测定，以及重金属Cd、Pb、Cu、Zn、Cr、Ni总量和形态分析；/n⑶样品测定与分析/n土壤pH值采用0.01mol/L的CaCl

【技术特征摘要】
1.一种稻田剖面土壤重金属累积及形态特征解析重金属主要污染源的分析方法，其特征在于：方法步骤如下：
⑴样品采集
共采集11个土壤剖面，编号依次为CS-1至CS-11，CS-1至CS-7为污染源已知的剖面，CS-8至CS-11为污染源未知的剖面，每个剖面分七层采样，分别为0～10cm、10～20cm、20～30cm、30～40cm、40～60cm、60～80cm、80～100cm，共采集77个土壤样品；
⑵样品前处理
将采集的土壤样品风干后经研碎、过筛、装袋，供土壤pH和TOC的测定，以及重金属Cd、Pb、Cu、Zn、Cr、Ni总量和形态分析；
⑶样品测定与分析
土壤pH值采用0.01mol/L的CaCl2溶液，充分振荡30min，然后静置1h后用pH计测定，土壤TOC用2mol/LHCl去除土壤中的无机碳后采用TOC测定仪测定；
土壤中不同重金属总量采用HNO3-H2O2方法消煮，土壤重金属化学形态的连续提取采用BCR提取法，最后用电感耦合等离子体质发射光谱测定Cd、Pb、Cu、Zn、Cr、Ni六种重金属总量及各形态的含量；
⑷重金属污染评价方法
采用土壤污染指数法，计算公式如下：
Pi＝Ci/Si(1)



式中：Pi是单一污染物的污染指数；
P是多种污染物的综合污染指数；
Ci(mg/kg)是土壤中污染物i的实测浓度，Si(mg/kg)是污染物i的评价标准浓度；
n是污染物的种数；

为土壤中i种重金属的单项污染指数；

为i种重金属的单项污染指数的最大...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈雅丽，武晓娟，马杰，翁莉萍，李永涛，
申请(专利权)人：农业农村部环境保护科研监测所，
类型：发明
国别省市：天津;12