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植煙區土壤有效態重金屬之間的相關性

發布日期:2022-02-05

1材料與方法

1.1樣品采集

選擇典型植煙區的代表性田塊,于前茬作物收獲后、后茬烤煙起壟前采集0~20cm表層土樣共440個。具體采樣方法為:在每個取樣田塊,根據土塊的形狀按“S”形隨機布設4~6個樣點的土樣構成一個混合樣品,采用四分法保留大約1kg。樣品經自然風干,研磨過篩保存備用。

1.2樣品分析

土壤pH值采用電位法,有機質采用重鉻酸鉀-濃硫酸外加熱法測定;有效態重金屬采用不同的提取劑,即Cu、Ni、Zn用DTPA浸提[13],Cd、Pb用1mol·L-1NH4OAc浸提[14],用原子吸收光譜法測定;Hg、As和Cr用0.1mol·L-1HCl浸提,Hg用冷原子吸收光譜法測定、As用二乙基二硫代氨基甲酸銀分光光度法、Cr用二苯碳酰二肼分光光度法。

1.3數據處理

采用Excel2003和SPSS17.0軟件對數據進行分析和處理。

2結果與分析

2.1植煙土壤重金屬有效態含量的分布特征

研究區內As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn的有效態平均含量分別為0.92、0.075、0.75、1.62、0.004、1.89、1.14、1.94mg·kg-。各元素有效態含量樣品間的變異系數為48.97%~95.64%,整體屬于中等變異,其中Hg、Pb變異最為明顯,分別達到95.64%和90.56%,說明有效態含量的影響因素復雜,受人為因素等影響更大;8種元素中Hg和Pb的有效性受人為因素影響也相對較大。

2.2植煙土壤有效態重金屬之間的關系

采用相關分析、主成分分析和系統聚類相結合的方法,來探討該植煙區土壤有效態重金屬之間的相關性。研究區域內,大部分重金屬元素的有效含量之間均達到顯著性相關水平。As-Cd、As-Pb、Cd-Ni、Cd-Pb、Cr-Zn、Cu-Zn、Hg-Ni、Ni-Pb之間達到極顯著正相關,表明它們可能具有同源性或是伴生關系[20];As-Ni、Cr-Cu、Cu-Hg、Hg-Zn間表現出顯著性相關;而Cr-As、Cr-Cd、Cr-Hg、Cr-Pb、Cr-Ni、Cu-Cd、Cu-Ni的相關性不顯著。

結果表明,有效As、Cd、Ni、Pb、Zn與8種元素中大部分元素都呈現較高的相關性,是伴隨污染較多的元素,而有效Cr與其他元素的相關性很弱,說明該元素的累積獨特。

Kaiser-Meyer-Olkin檢驗表明,KMO統計量為0.547,大于0.5說明數據適合主成分分析,顯著性水平為0意味著變量之間并不相互獨立。根據特征值>1的原則,運用SPSS軟件對有效態8項指標進行主成分分析,用方差最大法進行正交旋轉,得到主成分的特征值、方差貢獻率及其累計方差貢獻率。可以看出,前3個主成分累計貢獻率為59.604%,表明已包含樣本的大部分信息。

主要因子識別是通過土壤因子對主成分的貢獻率即主成分載荷進行分析,載荷大的即可認為是主要影響因子,其正負可以反映出因子的復合性。可以看出,第一主成分在有效態Cu和Zn上具有較大的正向載荷,其相關系數達到了0.694,呈極顯著水平。冶煉、銅鋅合金、鍍鋅等工業生產以及給排水設施、建筑裝飾材料等生活用料都對Cu、Zn污染有貢獻。第一主成分在一定程度上可以反映工業和生活污染。

第二主成分在有效Cd和Pb上均有很大的正向載荷。隨著磷肥及復合肥的大量施用,土壤有效Cd含量不斷增加,作物吸收Cd量也相應增加。近年來,農用塑料薄膜大面積推廣使用,由于其生產過程中加入了含有Cd、Pb的熱穩定劑,也增加了土壤重金屬污染。因此,Cd和Pb在一定程度上可以作為反映農業活動水平的因子。

第三主成分在有效Hg和Ni上有較大的正向載荷。Hg和Ni均為化石燃料燃燒后的產物,Hg主要來自于燃煤發電,燃燒行業中釋放汞量約占60%,火力電廠和汽車化石燃料產生的飛灰能使大氣中Ni含量高達120~170ng·m-3[26],因而第三主成分可以在一定程度上解釋為大氣降塵的污染水平。


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