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植烟区土壤有效态重金属之间的相关性

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浏览:- 发布日期:2020-05-21 16:10:38【

1材料与方法

1.1样品采集

选择典型植烟区的代表性田块,于前茬作物收获后、后茬烤烟起垄前采集0~20cm表层土样共440个。具体采样方法为:在每个取样田块,根据土块的形状按“S”形随机布设4~6个样点的土样构成一个混合样品,采用四分法保留大约1kg。样品经自然风干,研磨过筛保存备用。

1.2样品分析

土壤pH值采用电位法,有机质采用重铬酸钾-浓硫酸外加热法测定;有效态重金属采用不同的提取剂,即Cu、Ni、Zn用DTPA浸提[13],Cd、Pb用1mol·L-1NH4OAc浸提[14],用原子吸收光谱法测定;Hg、As和Cr用0.1mol·L-1HCl浸提,Hg用冷原子吸收光谱法测定、As用二乙基二硫代氨基甲酸银分光光度法、Cr用二苯碳酰二肼分光光度法。

1.3数据处理

采用Excel2003和SPSS17.0软件对数据进行分析和处理。

2结果与分析

2.1植烟土壤重金属有效态含量的分布特征

研究区内As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn的有效态平均含量分别为0.92、0.075、0.75、1.62、0.004、1.89、1.14、1.94mg·kg-。各元素有效态含量样品间的变异系数为48.97%~95.64%,整体属于中等变异,其中Hg、Pb变异最为明显,分别达到95.64%和90.56%,说明有效态含量的影响因素复杂,受人为因素等影响更大;8种元素中Hg和Pb的有效性受人为因素影响也相对较大。

2.2植烟土壤有效态重金属之间的关系

采用相关分析、主成分分析和系统聚类相结合的方法,来探讨该植烟区土壤有效态重金属之间的相关性。研究区域内,大部分重金属元素的有效含量之间均达到显著性相关水平。As-Cd、As-Pb、Cd-Ni、Cd-Pb、Cr-Zn、Cu-Zn、Hg-Ni、Ni-Pb之间达到极显著正相关,表明它们可能具有同源性或是伴生关系[20];As-Ni、Cr-Cu、Cu-Hg、Hg-Zn间表现出显著性相关;而Cr-As、Cr-Cd、Cr-Hg、Cr-Pb、Cr-Ni、Cu-Cd、Cu-Ni的相关性不显著。

结果表明,有效As、Cd、Ni、Pb、Zn与8种元素中大部分元素都呈现较高的相关性,是伴随污染较多的元素,而有效Cr与其他元素的相关性很弱,说明该元素的累积独特。

Kaiser-Meyer-Olkin检验表明,KMO统计量为0.547,大于0.5说明数据适合主成分分析,显著性水平为0意味着变量之间并不相互独立。根据特征值>1的原则,运用SPSS软件对有效态8项指标进行主成分分析,用方差最大法进行正交旋转,得到主成分的特征值、方差贡献率及其累计方差贡献率。可以看出,前3个主成分累计贡献率为59.604%,表明已包含样本的大部分信息。

主要因子识别是通过土壤因子对主成分的贡献率即主成分载荷进行分析,载荷大的即可认为是主要影响因子,其正负可以反映出因子的复合性。可以看出,第一主成分在有效态Cu和Zn上具有较大的正向载荷,其相关系数达到了0.694,呈极显著水平。冶炼、铜锌合金、镀锌等工业生产以及给排水设施、建筑装饰材料等生活用料都对Cu、Zn污染有贡献。第一主成分在一定程度上可以反映工业和生活污染。

第二主成分在有效Cd和Pb上均有很大的正向载荷。随着磷肥及复合肥的大量施用,土壤有效Cd含量不断增加,作物吸收Cd量也相应增加。近年来,农用塑料薄膜大面积推广使用,由于其生产过程中加入了含有Cd、Pb的热稳定剂,也增加了土壤重金属污染。因此,Cd和Pb在一定程度上可以作为反映农业活动水平的因子。

第三主成分在有效Hg和Ni上有较大的正向载荷。Hg和Ni均为化石燃料燃烧后的产物,Hg主要来自于燃煤发电,燃烧行业中释放汞量约占60%,火力电厂和汽车化石燃料产生的飞灰能使大气中Ni含量高达120~170ng·m-3[26],因而第三主成分可以在一定程度上解释为大气降尘的污染水平。

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