基于小尺度的耕地土壤重金属输入输出平衡研究与源解析

摘要

【目的】为了解无涉重污染源区域耕地土壤重金属输入输出情况与来源，该文结合正定矩阵因子分解法(PMF)源解析和后向轨迹法分析，揭示大气沉降重金属来源.【方法】选取3个无涉重污染源的区域为研究对象，采用输入输出清单法探究耕地土壤中Cd、Pb、Cr、Ni、Cu、Zn、As和Hg等8种重金属的输入输出情况，预测了未来变化趋势.【结果】3个研究区Cd、Cr、Ni、Cu、Zn和As等6种重金属年净输入通量小于0,Pb和Hg元素净输入通量大于0;大气沉降是Cd、Pb、Cu、As和Zn的主要来源，灌溉水是Ni、As和Hg的主要来源，化肥是Cr和Ni的主要来源；作物移除是除Pb外其他7种重金属的主要输出途径，地下渗滤是Pb的主要输出途径.对大气沉降重金属采用PMF模型解析出农业源、工业源、交通源3个来源，占比分别为31%、17%、52%;Cd、Cu和As主要受到工业影响，占比分别为82%、42%、32%;Pb、Cr、Ni和Zn主要受到交通运输影响，占比分别为77%、58%、32%、65%;Cr、Ni、Cu和As主要受到农业投入品影响，占比分别为42%、48%、50%、68%.冬季(92.99%～100%)、春季(74.73%～83.97%)和秋季(89.66%～100%)大气污染物主要来自北方，夏季大气污染物主要来自东方(22.82%～41.76%)和南方(52.45%～58.24%).【结论】3个研究区Cd、Cr、Ni、Cu、Zn和As等6种重金属在耕地土壤中处于削减状态；Pb和Hg在耕地土壤中处于累积状态.耕地土壤中约54%～76%的重金属来自大气沉降，95%～96%的重金属通过作物移除输出，研究区内大气中重金属主要来自交通运输，但Cd主要来自工业发展；冬季、春季和秋季主要受北方气流影响，夏季主要受东方和南方气流影响.

关键词

耕地土壤 / 重金属 / 输入输出通量 / 源解析 / 后向轨迹

基金资助

国家重点研发计划项目(2022YFC3704805)