喀斯特山区茶产地土壤重金属污染评价与预警研究

摘要

随着全国各地经济的飞速发展，工农业和城镇化发展得到巨大的推动，喀斯特山区茶叶产地的城镇化发展速率也得到显著提高，但在发展进步的同时，也伴随着工业活动和城镇化发展所带来的污染问题，最为凸显的就是土壤重金属污染问题，重金属在各种各样的形式下进入茶叶产地环境中使其环境受到污染。贵州省作为我国重要的茶叶生产大省，研究区是贵州著名的茶叶产区，其茶叶品质尚佳，而茶叶品质的优劣取决于茶叶产地土壤环境质量状况的好坏。因此，在茶叶产地环境中对土壤的重金属污染进行综合评价和风险预警研究，其研究结果对当地社会、经济、部分管理价值重大，同时对防治和治理产地土壤重金属污染，推进茶叶产地的科学管理和茶叶产业化可持续发展有重要意义。 文章以都匀市为研究对象，选取汞、砷、镉、铅、铬为评价因子，利用GIS空间分析技术，运用PPC模型、熵权-TOPSIS模型、内梅罗综合评价法以及潜在生态危害评价法对茶叶产地土壤重金属污染状况和风险程度进行评价研究，并利用情景预测模型对20年后产地的土壤重金属含量变化和污染风险状况进行预测和预警研究。主要研究结论如下： （1）从平均含量上看，土壤Hg的含量均值超过国标Ⅱ级限值，As、Cd、Pb、Cr的含量均值都低于国标Ⅱ级限值；从变异系数看，Hg>Pb>Cd>As>Cr，Hg为强度变异性，As、Cd、Pb、Cr为中等变异性强度；在相关分析结果中显示出，Hg与As，Pb，Cr存在显著相关性，这也表明出了它们之间在污染来源上存在相似性，Cd和Hg，As，Pb没有相关性，表明它们之间在土壤中的累积方式和来源没有关联。 （2）在半方差函数分析结果中，Hg、Cd、Cr是指数模型最优，As、Pb是球状模型最优。从含量空间分布图显示，Hg、As、Cd、Pb、Cr含量高值区均分布在东部地区的匀东镇和归兰水族乡，含量低值区均分布在毛尖镇及附近区域。由此可以看出，各元素含量大致呈东高西低的分布趋势。 （3）利用PPC模型、熵权-TOPSIS模型、内梅罗综合评价法、潜在生态危害评价法分别对研究区进行评价，结果表明，Hg、As、Pb是最重要的污染元素，其Hg污染贡献最为显著。从不同评价方法下的综合污染评价分布图中可以发现，在匀东镇和归兰水族乡是重金属污染最为严重的区域，所以在土壤污染防治过程中将匀东镇和归兰水族乡作为重点污染治理区。 （4）利用情景预测模型对研究区未来20中土壤重金属含量变化和污染风险进行预警预警研究。在乐观情景下，到2035年区内土壤环境质量良好，各指标元素含量均低于国标Ⅱ级限值，90%以上分布面积为无警状态；在无突变情景下，到2035年区内土壤Hg污染更为严重，其余4中元素含量均低于国标Ⅱ级标准值，研究区大部分区域为轻警和中警状态。

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