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广东大宝山矿附近的上坝村农业土壤区是全国出名的污染村。前期研究结果表明,灌溉水呈强酸性及所采集的土壤样品也具有不同程度的酸化特征,但对整个上坝村区内整片耕地的污染状况并不了解。本论文在已有研究的基础上,通过对区内进行土壤高密度采样、土壤样品的化学分析和运用地统计学和GIS方法对数据进行处理,目的是揭示酸度和若干主要重金属在土壤中的水平空间分布规律,为整体治理该区提供必要的基本土壤信息。此外也试图凭此了解某些与矿水污染有关的地球化学过程。
研究结果表明:
将克里格地统计学方法与ArcGIS软件结合所绘制出的各种土壤指标空间插值图直观地反映出这些指标的水平空间变异特点。在克里格地统计学方法与ArcGIS软件结合基础上绘制的各种土壤指标等级分布图使不同污染等级土壤出现的空间位置及其面积能够较容易地被确定。这些研究结果证明克里格地统计学方法与ArcGIS软件相结合可被有效地运用于研究酸性矿水污染农业土壤中各种污染物质的空间分布特征。
土壤分析结果显示上坝村土壤己发生不同程度的酸化。根据土壤pH和其它酸度指标的空间插值图,很容易辨认出土壤酸化程度有随距灌溉水引入点距离增加而降低的趋势;距离灌溉水引入点最近的西北部,土壤酸化最为严重,pH<4.0,总酸度>80mmol·kg-1;而东南部受酸化程度较轻,pH>5.0,总酸度<20mmol·kg-1。这证明上坝村土壤的酸化的最主要原因是引用酸性矿水进行农田灌溉。
总的来说,Cd、Pb、Zn、Fe和Cu五种元素的空间变异特点与酸度相同,即土壤中上述五种重金属的含量有随距灌溉水引入点距离增加而降低的趋势;距离灌溉水引入点最近的西北部,土壤Cd、Pb、Zn、Fe和Cu五种元素的含量分别为8.65、1.76×103、4.00×103、4.16×105和9.98×103mg·kg-1;而东南部受酸化程度较轻,土壤Cd、Pb、Zn、Fe和Cu五种元素的含量分别为1.02、18.97、0.43、256.35和6.02mg·kg-1。这证明上坝村土壤中的重金属主要来自酸性矿水。
与Cd、Pb、Zn、Fe和Cu五种元素相反,土壤中Mn的含量呈现随距灌溉水引入点距离增加而增加的趋势。然而,这这并不表明土壤中Mn主要不是来自酸性矿水;而是由于矿水中的Mn是以非pH依变的低价态存在,当其随酸性矿水进入土体以后,并不象其它重金属一样因pH上升而在表土层淀积下来,而是随水流下渗到较深的土层;因而,土壤表层中Mn的含量反而较低。