張 素，梁 鵬，吳勝春， 張 進， 曹志洪

（1.浙江農(nóng)林大學(xué) 浙江省土壤污染生物修復(fù)重點實驗室，浙江 臨安 311300；2.浙江農(nóng)林大學(xué) 環(huán)境與資源學(xué)院，浙江 臨安311300）

節(jié)能燈產(chǎn)地竹林土壤重金屬污染的時空分布特征

張 素1,2，梁 鵬1,2，吳勝春1,2， 張 進1,2， 曹志洪2

（1.浙江農(nóng)林大學(xué) 浙江省土壤污染生物修復(fù)重點實驗室，浙江 臨安 311300；2.浙江農(nóng)林大學(xué) 環(huán)境與資源學(xué)院，浙江 臨安311300）

于2012年3月、6月、10月，2013年1月在典型節(jié)能燈生產(chǎn)集聚區(qū)浙江省臨安市高虹鎮(zhèn)沿仇溪與猷溪選取17個采樣點采集竹林土壤樣品，分析其理化性質(zhì)并測量重金屬質(zhì)量分數(shù)，運用統(tǒng)計學(xué)原理對土壤重金屬進行描述性分析與聚類分析，并研究其時空分布特征。結(jié)果表明：研究區(qū)域竹林土壤平均pH值為pH 5.55，呈弱酸性，有機質(zhì)質(zhì)量分數(shù)為53.00 g·kg-1，土壤質(zhì)地肥沃；剔除異常值后，除鎳外，其他重金屬均屬非正態(tài)分布，空間變異程度為汞＞砷＞鋅＞硒＞銅＞鎳＞鉻＞鉛＞鎘，說明竹林土壤重金屬已經(jīng)受到人為影響；汞的最高值為0.61 mg·kg-1，超出食用農(nóng)作物產(chǎn)地環(huán)境質(zhì)量標準（HJ/T 332-2006）和土壤環(huán)境質(zhì)量二級標準（GB 15618-1995）；其他重金屬質(zhì)量分數(shù)在土壤背景值附近，表明研究區(qū)域部分竹林土壤已經(jīng)受到汞的污染。相關(guān)性與聚類分析結(jié)果顯示：汞與其他重金屬來源不同，鋅與鉛、鎳、銅、鉻有極顯著相關(guān)性關(guān)系（P＜0.01）。圖2表3參29

森林土壤學(xué)；節(jié)能燈生產(chǎn)；重金屬；汞；聚類分析；時空分布

土壤重金屬污染是指人類活動導(dǎo)致土壤中重金屬積累帶來的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量惡化的現(xiàn)象［1］。土壤重金屬污染危害周期長，范圍廣，持續(xù)時間長，污染隱蔽，且具有生物不可降解性和相對穩(wěn)定性等特點，會導(dǎo)致大氣和水環(huán)境質(zhì)量的進一步惡化，影響農(nóng)作物產(chǎn)量和質(zhì)量；同時重金屬會通過食物鏈不斷地在生物體內(nèi)富集，最終在人體內(nèi)蓄積而危害人體健康［1］。節(jié)能燈生產(chǎn)是汞進入環(huán)境中的典型通道。有數(shù)據(jù)表明，2008年全國生產(chǎn)48億支熒光燈共使用汞78.2 t［2-3］，1支節(jié)能燈損壞后滲入地下的汞，會污染大約180 t水［2］。浙江省臨安市高虹鎮(zhèn)是節(jié)能燈生產(chǎn)聚集區(qū)，生產(chǎn)產(chǎn)量占到全國的1/3，是臨安經(jīng)濟支柱產(chǎn)業(yè)之一［2］。研究顯示，該地大米樣品中總汞和甲基汞的含量都顯著高于商品大米樣品［4］，提示節(jié)能燈生產(chǎn)已經(jīng)對周圍汞環(huán)境造成影響；而竹筍是臨安經(jīng)濟的另一支柱產(chǎn)業(yè)，其產(chǎn)值約占全市農(nóng)、林、牧、漁業(yè)產(chǎn)值的5.0%，2012年僅雷竹Phyllostachys violascens的栽植面積就達到216 km2［5-6］，因此，竹林土壤的安全至關(guān)重要。有關(guān)不同行業(yè)對周圍土壤重金屬污染的研究報道已較多［7-10］，但關(guān)于節(jié)能燈生產(chǎn)對竹林土壤重金屬的影響并不常見。本研究以浙江省臨安市高虹鎮(zhèn)為研究區(qū)域，分析了竹林土壤重金屬的時空分布特征，并用統(tǒng)計學(xué)方法對數(shù)據(jù)進行分析，以探明節(jié)能燈生產(chǎn)對竹林土壤中重金屬含量及分布的影響。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域

浙江省臨安市高虹鎮(zhèn)地處浙江省西北部，平均海拔為65 m；屬于中亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)南緣，溫暖濕潤，四季分明；土壤以偏酸性的紅壤為主（pH 4.9）。據(jù)常年氣象資料統(tǒng)計，年平均氣溫為16.1℃，月平均降水量為133.6 mm，年日照時數(shù)為1 703.6 h。該地區(qū)水資源豐富，中苕溪的2條支流仇溪和猷溪穿越境內(nèi)。鎮(zhèn)內(nèi)建有一處日處理量2 000 t的污水處理廠［2,11］。

1.2 樣品采集

根據(jù)節(jié)能燈廠區(qū)的分布情況，沿仇溪和猷溪布設(shè)17個采樣點，于2012年3月，6月，10月及2013年1月，在采樣點附近竹林采集土壤樣品。按對角線原則選擇8 m2范圍內(nèi)0～10 cm的表層土壤，4個·樣點-1，采集到的樣品按四分法取約1.0 kg裝入聚乙烯密封袋保存［2］并帶回實驗室。除去石塊碎屑和植物殘根，經(jīng)冷凍干燥機（Labconoco，120457321D，美國）干燥后，用研缽（瑪瑙）研磨過100目篩，裝于聚乙烯密封袋待測。每次采樣用全球定位系統(tǒng)（GPS）定位，以保證4個季節(jié)采樣位點一致。

1.3 實驗方法

土壤樣品［m（土）∶V（水）=1.0∶2.5］pH值用酸度計測定；有機質(zhì)質(zhì)量分數(shù)用重鉻酸鉀-濃硫酸外加熱法測定。

圖1 高虹竹林土壤采樣點分布圖Figure 1 Location of sampling sites in bamboo forest soil in Gaohong

重金屬質(zhì)量分數(shù)測定：準確稱取0.1 g土壤樣品，加入3.0 mL濃鹽酸和1.0 mL濃硝酸，于石墨消解爐消解；待樣品呈現(xiàn)灰白色時取下冷卻，定容到45.0 mL并搖勻，離心，取上清液；采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（ICP-OES，Teledyne Leeman Labs，Prodigy 7，美國）測定重金屬質(zhì)量分數(shù)。

總汞的測定：為除去可能附著的汞，將實驗過程中用到的玻璃等儀器放入體積分數(shù)為10%的稀硝酸中浸泡一夜，沖洗干凈放入馬弗爐，500℃灼燒0.5 h后，自然冷卻過夜，用錫箔紙包好備用。配制汞標，氯化溴（BrCl，將樣品中的汞氧化為Hg2+），鹽酸羥胺（NH2OH·HCl，除去多余的Cl-），氯化亞錫（SnCl2，還原Hg2+為 Hg0）等溶液。準確稱取0.1 g樣品于25.0 mL比色管中，加入5.0 mL的超純水，5.0 mL王水，消解爐消解0.5 h；加入0.5 mL氯化溴繼續(xù)消煮，隔0.5 h手動搖1次，6 h后定容到25.0 mL；放置24 h后［2］用手動汞形態(tài)測試系統(tǒng)（Brooks Rand Labs，MERX-T，美國）測定總汞質(zhì)量分數(shù)。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用IBM SPSS Statistics 20.0（IBM Analytics，美國）統(tǒng)計軟件分析試驗數(shù)據(jù)；采用Sigmaplot 10.0（Systat Software，Inc.，美國）作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 竹林土壤pH值和有機質(zhì)質(zhì)量分數(shù)

本次研究共采集到竹林土壤樣本113個，分析數(shù)據(jù)可知pH值為pH 5.55±0.09，呈弱酸性；變異系數(shù)為17.6%，表明研究區(qū)域竹林土壤具有較強的空間變異性。有機質(zhì)質(zhì)量分數(shù)為（53.00±21.80）g·kg-1，表明該地質(zhì)地肥沃，處于高肥力水平；變異系數(shù)為41.2%，表明空間變異性較強［12］，與pH值所得結(jié)果一致。

正態(tài)分布檢驗采用描述性統(tǒng)計頻率分布正態(tài)性檢驗法，偏度系數(shù)小于1則為正態(tài)分布；結(jié)合實驗數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，pH值偏度1.16，有機質(zhì)偏度1.38，均不符合正態(tài)分布。有數(shù)據(jù)顯示［13-15］，竹農(nóng)為了提高竹筍產(chǎn)量，大量施用化肥和有機肥，單施化肥全年用量為3.0～4.5 t·hm-2，化肥和有機肥配施的全年用量分別為1.0～2.0 t·hm-2和80～100 t·hm-2。因此，可以推測研究區(qū)土壤有機質(zhì)質(zhì)量分數(shù)高很可能是竹農(nóng)大量施肥造成的。

2.2 竹林土壤重金屬質(zhì)量分數(shù)統(tǒng)計分析

研究區(qū)竹林土壤重金屬質(zhì)量分數(shù)統(tǒng)計結(jié)果如表1所示。通過計算，對9種重金屬進行了異常值處理，分別剔除了3個鉻、2個銅、1個鉛、1個硒和1個汞的異常值。整體來看，研究區(qū)域竹林土壤重金屬質(zhì)量分數(shù)除鎳外，其他均不符合正態(tài)分布。重金屬質(zhì)量分數(shù)表現(xiàn)為概率分布的正偏［16-17］，表明研究區(qū)域的竹林土壤環(huán)境已經(jīng)受到人為活動的影響。綜合高虹鎮(zhèn)節(jié)能燈生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)活動現(xiàn)狀，可以推測節(jié)能燈生產(chǎn)排放的污水、廢氣，竹林施肥行為與土壤中重金屬富集呈正相關(guān)關(guān)系。9種重金屬的變異程度為汞＞砷＞鋅＞硒＞銅＞鎳＞鉻＞鉛＞鎘；其中汞的變異系數(shù)最大，為81.98%，偏度為2.20。這種空間變異性較大的現(xiàn)象表明研究區(qū)域的汞受外界條件干擾明顯［18］。研究區(qū)域內(nèi)的汞質(zhì)量分數(shù)最大值為0.61 mg·kg-1，高于土壤環(huán)境質(zhì)量二級標準（GB 15618-1995）和食用農(nóng)作物產(chǎn)地環(huán)境質(zhì)量標準（HJ/T 332-2006）（pH＜6.5），說明當?shù)毓?jié)能燈產(chǎn)業(yè)已經(jīng)引起了竹林土壤汞的污染。

表1 高虹鎮(zhèn)竹林土壤重金屬質(zhì)量分數(shù)統(tǒng)計Table 1 Descriptive statistics summary of heavy metals concentration in bamboo forest soil in Gaohong

2.3 竹林土壤重金屬時空分布特征

竹林土壤重金屬的空間分布特征見表2。除汞外，其他重金屬質(zhì)量分數(shù)均低于土壤環(huán)境質(zhì)量二級標準值，說明這幾種重金屬未對研究區(qū)域內(nèi)的竹林土壤造成污染。汞在7號，10號，16號采樣點的質(zhì)量分數(shù)分別為0.37，0.61，0.47 mg·kg-1，超過了土壤環(huán)境質(zhì)量二級標準；尤其10號采樣點的汞質(zhì)量分數(shù)超過土壤環(huán)境質(zhì)量二級標準的2倍。比對采樣位置可知，7號采樣點靠近節(jié)能燈廠聚集區(qū)，10號采樣點位于污水處理廠附近，16號采樣點位于仇溪和猷溪的匯合處。本結(jié)果與LIANG等［19］發(fā)現(xiàn)的該地區(qū)污水處理廠周圍水生生態(tài)系統(tǒng)中水體、沉積物以及生物體內(nèi)汞含量均高于其他采樣點的結(jié)果一致，推測原因是高虹鎮(zhèn)污水廠排放到附近水體中汞含量超標，引水灌溉造成竹林土壤汞污染。雷竹是臨安地區(qū)主要的竹類品種，竹林土壤汞污染會導(dǎo)致潛在的健康風(fēng)險，需引起足夠的重視。

表2 高虹鎮(zhèn)不同采樣點重金屬質(zhì)量分數(shù)Table 2 Concentration of heavy metals in different sampling sets in Gaohong

對不同季節(jié)測定的重金屬質(zhì)量分數(shù)的統(tǒng)計學(xué)分析表明：9種重金屬質(zhì)量分數(shù)在四季中不存在顯著性差異。因此，可以推斷，季節(jié)變化對研究區(qū)域內(nèi)土壤中重金屬質(zhì)量分數(shù)沒有顯著影響。

2.4 竹林土壤重金屬相關(guān)性與聚類分析

對研究區(qū)域土壤重金屬進行相關(guān)性分析與聚類分析，結(jié)果如表3所示：在所有樣品中，銅與鉻、鉛；鎳與鉻；鋅與鉻、銅、鎳、鉛之間表現(xiàn)為極顯著正相關(guān)關(guān)系（P＜0.01）。鎳與銅；硒與鉛、砷；汞與砷達到顯著相關(guān)性（P＜0.05）。表明土壤中這些重金屬的污染源相同［20-21］或者存在伴生關(guān)系［20,22］。其他重金屬之間相關(guān)性不顯著，表明這些重金屬來源可能差異較大。

聚類分析的結(jié)果（圖2）顯示：鎘、硒、砷、鎳、鉻、銅和鉛之間的聚類距離非常接近，污染同源的可能性較大。鎳、鉻、銅、鉛、鋅的聚類距離也較為接近，但與鎘、硒、硒、鎳、鉻、銅和鉛有一定的聚類距離，其來源有一定的差異，鋅與另外4種重金屬之間呈現(xiàn)相互伴隨的復(fù)合污染現(xiàn)象。而汞與另外8種重金屬的聚類距離相距甚遠，表現(xiàn)出其污染來源的獨特性。由此可知：除汞外，其他重金屬來源幾乎相同，可能是因為用于竹林灌溉的水源相同，抑或是竹林施肥措施相同所致。而汞的來源獨特，極有可能與高虹節(jié)能燈生產(chǎn)引起的汞沉降有關(guān)，這與前面竹林土壤重金屬統(tǒng)計分析及時空分布特征分析結(jié)果一致。

表3 高虹鎮(zhèn)竹林土壤中9種重金屬相關(guān)性分析Table 3 Correlation analysis of the nine heavy metals in the bamboo forest soil in Gaohong

3 結(jié)論與討論

土壤有機質(zhì)是陸地生物圈的重要碳庫［23-24］，土壤酸堿性可以改變有機碳的溶解性［25］，也可以通過改變土壤微生物活性和酶活性進而改變微生物種群的組成和數(shù)量，是影響土壤有機質(zhì)的周轉(zhuǎn)過程的主要因素之一［26-27］。土壤有機質(zhì)含量與土壤肥力水平密切相關(guān)，是衡量土壤肥力的重要指標［18］。研究結(jié)果表明：高虹鎮(zhèn)竹林土壤酸堿度平均值為pH 5.55，呈弱酸性；有機質(zhì)質(zhì)量分數(shù)平均值為53.00 g·kg-1，處于高肥力水平；但無論pH值還是有機質(zhì)都處于中等強度以上的空間變異性。土壤重金屬質(zhì)量分數(shù)呈現(xiàn)明顯的非正態(tài)分布，且空間變異性較大，9種重金屬的變異程度為汞＞砷＞鋅＞硒＞銅＞鎳＞鉻＞鉛＞鎘；其中，汞的空間變異系數(shù)高達81.98%，受人為影響較為嚴重；最高值為0.61 mg·kg-1，超出食用農(nóng)作物產(chǎn)地環(huán)境質(zhì)量標準（HJ/T 332-2006）（pH＜6.5）和土壤環(huán)境質(zhì)量二級標準（GB 15618-1995）。鎘、硒、砷、鎳、鉻、銅、鉛、鋅的質(zhì)量分數(shù)多數(shù)與自然背景值持平，有個別樣點略為偏高，但仍低于國家土壤環(huán)境質(zhì)量標準。土壤中汞質(zhì)量分數(shù)呈現(xiàn)明顯的空間分布特征，在節(jié)能燈廠聚集區(qū)和污水處理廠附近明顯高于仇溪與猷溪的下游，但四季變化不明顯。通過聚類分析可知汞與其他重金屬來源不同，有明顯的獨特性，節(jié)能燈廠是主要的汞污染源。同時鋅與多數(shù)重金屬有極顯著的相關(guān)性，可能是受礦物伴生關(guān)系的影響。

此次研究數(shù)據(jù)可以確認高虹鎮(zhèn)周邊的竹林土壤已經(jīng)受到不同程度的汞污染，而且進入土壤中的汞可以在硫酸還原菌或化學(xué)作用下，轉(zhuǎn)化為毒性更強、能通過食物鏈產(chǎn)生生物放大效應(yīng)的甲基汞，進而可以導(dǎo)致汞的生物積累效應(yīng)的發(fā)生［28］。因此，土壤中汞元素的富集不僅直接破壞土壤和水體的功能，還會影響植物、動物，最終威脅人體健康。汞對環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)的持續(xù)性、嚴重性危害已引起全球性的關(guān)注［30］。中國汞污染研究處于剛剛起步階段，嚴重滯后于社會發(fā)展需要，今后除應(yīng)加強基礎(chǔ)研究工作，還要對重要汞污染地區(qū)的污染狀況、機制、環(huán)境效應(yīng)開展研究，以全面掌握汞污染的來源、污染源分布以及環(huán)境治理現(xiàn)狀［29］。

圖2 高虹鎮(zhèn)竹林土壤中9種金屬聚類分析圖Figure 2 The clustering analysis of the nine heavy metals in the bamboo forest soil in Gaohong

［1］ 劉春陽，張宇峰，滕潔.土壤中重金屬污染的研究進展［J］.污染防治技術(shù)，2006，19（4）：42-45，64.

LIU Chunyang,ZHANG Yufeng,TENG Jie.Advances on pollution soils by heavy metals［J］.Pollut Control Technol,2006,19（4）：42-45,64.

［2］ 尤瓊智.節(jié)能燈生產(chǎn)區(qū)汞污染特征研究及人體健康暴露評估［D］.浙江：浙江農(nóng)林大學(xué)，2014.

YOU Qiongzhi.Study on Characteristics of Mercury Pollution and Human Health Exposure Assessment in Fluorescent Lamps Production Area［D］.Lin’an：Zhejiang A&F University,2014.

［3］ HU Yuanan,CHENG Hefa.Mercury risk from fluorescent lamps in China：current status and future perspective［J］. Environ Int,2012,44（1）：141-150.

［4］ LIANG Peng,FENG Xinbin,ZHANG Chan,et al.Human exposure to mercury in a compact fluorescent lamp manufacturing area：by food（rice and fish）consumption and occupational exposure［J］.Environ Pollut,2015,198：126-132.

［5］ 方曉波，史堅，廖欣峰，等.臨安市雷竹林土壤重金屬污染特征及生態(tài)風(fēng)險評價［J］.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2015，26（6）：1883-1891.

FANG Xiaobo,SHI Jian,LIAO Xinfeng,et al.Heavy metal pollution characteristics and ecological risk analysis for Phyllostachys praecox stands of Lin’an［J］.Chin J Appl Ecol,2015,26（6）：1883-1891.

［6］ 祝小祥，謝國雄，徐進，等.臨安市雷竹林土壤肥力分析與培肥措施［J］.中國農(nóng)學(xué)通報，2013，29（28）：72-76.

ZHU Xiaoxiang,XIE Guoxiong,XU Jin,et al.The fertilization measures and analysis of soil fertility in the bamboo shoot croves（cv.Ventricousinternode）in Lin’an City［J］.Chin Agric Sci Bull,2013,29（28）：72-76.

［7］ 王大勇，吳效中，張滋芳，等.汾河臨汾段主要污染源周邊土壤重金屬來源及抗性植物調(diào)查［J］.山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，43（10）：1290-1296.

WANG Dayong,WU Xiaozhong,ZHANG Zifang,et al.Origins of soil heavy metals and resistant plants around primary pollutant sources in the Linfen Area of the Fenhe River［J］.J Shanxi Agric Sci,2015,43（10）：1290-1296.

［8］ 黃鳳球，紀雄輝，魯艷紅，等.不同工業(yè)廢棄物對稻田土壤中鎘鉛生物有效性及其形態(tài)的影響［J］.農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2007，26（4）：1316-1321.

HUANG Fengqiu,JI Xionghui,LU Yanhong,et al.Effects of different industrial wastes on bio-availability of cadmium, lead and their formation in paddy soils［J］.J Agro-Environ Sci,2007,26（4）：1316-1321.

［9］ GONDAL M A,DASTAGEER M A,AL-ADEL F F,et al.Detection of highly toxic elements（lead and chromium）in commercially available eyeliner（kohl）using laser induced break down spectroscopy［J］.Optics Laser Technol,2015, 75：99-104.

［10］ LU Huixia,WANG Yuzhen,WANG Jianyou.Recovery of Ni2+and pure water from electroplating rinse wastewater by an integrated two-stage electrodeionization process［J］.J Clean Prod,2015,92：257-266.

［11］ 趙海俠.浙西典型節(jié)能燈加工聚集區(qū)汞含量特征研究［D］.臨安：浙江農(nóng)林大學(xué),2013.

ZHAO Haixia.Study on Mercury Content Characteristics in the Typical Energy-saving Lamps Industry Cluster District of Western Zhejiang Province［D］.Lin’an：Zhejiang A&F University,2013.

［12］ 馮玲，張威，修光利，等.三江源區(qū)玉樹縣和瑪多縣土壤汞含量分布特征［J］.生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學(xué)報，2014，30（2）：262-267.

FENG Ling,ZHANG Wei,XIU Guangli,et al.Distribution of mercury in soil of Yushu and Maduo in the Three Rivers Source Region［J］.J Ecol Rural Environ,2014,30（2）：262-267.

［13］ CHENG Jinping,WANG Wenhua,JIA Jinping,et al.Expression of c-fos in rat brain as a prelude maker of central nervous system injury in response to methylmercury-stimulation［J］.Biomed Environ Sci,2006,19（1）：67-72

［14］ 姜培坤，徐秋芳，周國模.雷竹林土壤質(zhì)量及其演變趨勢［M］.北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2009.

［15］ 陳聞，吳家森，姜培坤，等.不同施肥對雷竹林土壤肥力及肥料利用率的影響［J］.土壤學(xué)報，2011，48（5）：1021-1028.

CHEN Wen,WU Jiasen,JIANG Peikun,et al.Effects of different fertilization on soil fertility quality,fertilizer use efficiency,and bamboo shoot yields of Phyllostachys praecox stand［J］.Acta Pedol Sin,2011,48（5）：1021-1028.

［16］ 夏學(xué)齊，陳俊，廖啟林，等.南京地區(qū)表土鎘汞鉛含量的空間統(tǒng)計分析［J］.地球化學(xué)，2006，35（1）：95-102.

XIA Xueqi,CHEN Jun,LIAO Qilin,et al.Spatial statistics for cadmium,mercury and lead contents in topsoil of Nanjing［J］.Geochimica,2006,35（1）：95-102.

［17］ LIN Yupin,CHANG T K.Geostatistical simulation and estimation ofthe spatial variability of soil zinc［J］.J Environ Sci Health A,2000,35（3）：327-347.

［18］ ACIEGO PIETRI J C,BROOKES P C.Relationships between soil pH and microbial properties in a UK arable soil［J］.Soil Biol Biochem,2008,40（7）：1856-1861.

［19］ LIANG Peng,FENG Xinbin,YOU Qiongzhi,et al.Mercury speciation,distribution,and bioaccumulation in a river catchment impacted by compact fluorescent lamp manufactures［J］.Environ Sci Pollut Res,2016,23（11）：10903-01910.

［20］ 丁明，倪張林，莫潤宏，等.浙西南竹筍主產(chǎn)縣土壤重金屬環(huán)境質(zhì)量分析與評價［J］.中國農(nóng)學(xué)通報，2015，31（33）：236-242.

DING Ming,NI Zhanglin,MO Runhong,et al.Analysis and evaluation of heavy metal environmental quality in bamboo shoot producing areas in south-west Zhejiang Province［J］.Chin Agric Sci Bull,2013,31（33）：236-242.

［21］ 程芳，程金平，桑恒春，等.大金山島土壤重金屬污染評價及相關(guān)性分析［J］.環(huán)境科學(xué)，2013，34（3）：1062 -1066.

CHENG Fang,CHENG Jinping,SANG Hengchun,et al.Assessment and correlation analysis of heavy metals pollution in soil of Dajinshan Island［J］.Envir Sci,2013,34（3）：1062-1066.

［22］ 王濟，張凌云.貴陽市表層土壤重金屬污染元素之間的相關(guān)分析［J］.貴州師范大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2006，24（3）：33-36.

WANG Ji,ZHANG Lingyun.The relativity between elements of heavy metal contamination in surficial soil of Guiyang,Guizhou［J］.J Guizhou Norm Univ Nat Sci,2011,24（3）：33-36.

［23］ 戴萬宏，黃耀，武麗，等.中國地帶性土壤有機質(zhì)含量與酸堿度的關(guān)系［J］.土壤學(xué)報，2009，46（5）：851-860.

DAI Wanhong,HUANG Yao,WU li,et al.Relationships between soil organic matter content（SOM）and pH in topsoil of zonal soils in China［J］.Acta Pedol Sin,2009,46（5）：851-860.

［24］ POST W M,EMANUEL W R,ZINKE P J,et al.Soil carbon pools and world life zones［J］.Nature,1982,298（5870）：156-159.

［25］ VANCE,GEORGE F,DAVID,et al.Forest soil response to acid and salt additions of sulfate（Ⅲ）solubilization and composition of dissolved organic carbon［J］.Soil Sci,1991,151（4）：297-305.

［26］ MOTAVALLI P P,PALM C A,PARTON W J,et al.Soil pH and organic C dynamics in tropical forest soils：evidence from laboratory and simulation studies［J］.Soil Biol Biochem,1995,27（12）：1589-1599.

［27］ CURTIN D,CAMPBELL C A,JALIL A.Effects of acidity on mineralization：pH dependence of organic matter mineralization in weakly acidic soils［J］.Soil Biol Biochem,1998,30（1）：57-64.

［28］ 馮新斌，仇廣樂，付學(xué)吾，等.環(huán)境汞污染［J］.化學(xué)進展，2009，21（2/3）：436-457.

FENG Xinbin,QIU Guangle,FU Xuewu,et al.Mercury pollution in the environment［J］.Prog Chem,2009,21（2/3）：436-457.

［29］ 馬躍峰，武曉燕，薛向明.汞污染土壤修復(fù)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與篩選流程研究［J］.環(huán)境科學(xué)與管理，2015，40（12）：107-111.

MA Yuefeng,WU Xiaoyan,XUE Xiangming.Present situation and screening strategies of remediation technology for mercury-contaminated soil［J］.Environ Sci Manage,2015,40（12）：107-111.

Temporal and spatial distribution of heavy metal contamination in Gaohong,Lin’an,Zhejiang Province

ZHANG Su1,2,LIANG Peng1,2,WU Shengchun1,2,ZHANG Jin1,2,CAO Zhihong2
（1.Key Laboratory of Soil Contamination Bioremediation of Zhejiang Province,Zhejiang A&F University,Lin’an 311300,Zhejiang,China;2.School of Environmental and Resource Sciences,Zhejiang A&F University,Lin’an 311300,Zhejiang,China）

Gaohong,a small town situated at the west of Hangzhou,is one of the largest production bases of compact fluorescent lamps （CFLs）in China.To determine the influence of local CFL production on temporal and spatial distribution characteristics of heavy metals in ambient bamboo forest soils during the four seasons,a systematic survey was conducted in March,July,and October of 2012 and January of 2013 with a total of 272 soil samples collected at 17 sampling sites in CFL production areas.Each sampling site was 8 m×8 m,on which four topsoil samples （0-10 cm）per time were collected by a soil auger in the diagonal position.Each sample’s representativeness was ensured by collecting four field replicates in a one-meter diameter area and then mixed together as one sample.The chemical properties and heavy metals contents of the samples were determined,and the spatial and temporal distribution characteristics of heavy metals in soils was elucidated using descriptive and cluster analysis.Results showed that the average pH value of the bamboo forest soils was 5.55, and the mean organic matter content was 53.00 g·kg-1.The highest value for Hg was 0.61 mg·kg-1,two times higher than the Environmental Threshold for Agricultural Soil（HJ/T 332-2006）and the GradeⅡStandard ofSoil Environment Quality in China （GB 15618-1995）.Spatial variability of the heavy metals was in an order of Hg＞As＞Zn＞Se＞Cu＞Ni＞Cr＞Pb＞Cd.After eliminating outliers,the heavy metals,except Ni,were non-normally distributed.The cluster analyses showed that there was a significant mutually associated compound contamination property between Zn and Pb,Ni,Cu,and Cr （P＜ 0.01）,while Hg and the other heavy metals （Zn,Pb,Cu,Cr,Ni,As,Se,and Cd）might have originated from different sources.Thus,even though these acidic bamboo forest soils with abundant organic matter had been polluted by mercury,an essential raw material for the CFL industry,and even though heavy metal contamination had possibly been induced by anthropogenic activities,it was possible that Zn,Pb,Cu,Cr,Ni,As,Se,and Cd in the bamboo soils did not originate from the CFL industry.［Ch,2 fig.3 tab.29 ref.]

forest soils;CFL production;heavy metals;mercury;cluster analysis;spatial-temporal distribution

S714；X53

A

2095-0756（2017）03-0484-07

浙 江 農(nóng) 林 大 學(xué) 學(xué) 報，2017，34（3）：484-490

Journal of Zhejiang A＆F University

10.11833/j.issn.2095-0756.2017.03.014

2016-05-16；

2016-07-22

浙江省科技廳重點創(chuàng)新團隊項目（2013TD12）；浙江省科技廳公益技術(shù)研究社發(fā)項目（2015C33050）；浙江省 “三農(nóng)六方”科技協(xié)作項目（CTZB-F150922AWZ-SNY1）

張素，從事重金屬環(huán)境地球化學(xué)研究。E-mail：18868801653@163.com。通信作者：張進，副教授，博士，從事生物質(zhì)廢棄物的資源化利用及環(huán)境行為和環(huán)境效應(yīng)等方面研究。E-mail：jzhang@zafu.edu.cn