黃志偉，李文靜，李偉杰，毛宇鵬，房懷陽(yáng)，杜宏偉，曾凡棠，林澍

（生態(tài)環(huán)境部華南環(huán)境科學(xué)研究所，國(guó)家水環(huán)境模擬與污染控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東省水與大氣重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州 510530）

重金屬是一種毒性大、富集性強(qiáng)、殘留周期長(zhǎng)的有毒有害物質(zhì)，可通過(guò)工業(yè)排放、城市交通、大氣沉降和生活垃圾排放等方式進(jìn)入自然環(huán)境，對(duì)人類(lèi)生態(tài)環(huán)境健康具有極大危害。近年來(lái)，隨著工業(yè)化和城市化進(jìn)程的加快，人類(lèi)活動(dòng)對(duì)土壤的擾動(dòng)程度不斷增強(qiáng)，導(dǎo)致區(qū)域河流、湖泊、沉積物及土壤等環(huán)境介質(zhì)中的重金屬含量出現(xiàn)不同程度的累積升高，特別是飲用水源地，其重金屬含量水平及潛在風(fēng)險(xiǎn)備受人們關(guān)注。

掌握區(qū)域重金屬含量及污染程度，摸清其空間分布特征及主要來(lái)源，對(duì)重金屬污染評(píng)價(jià)及控制具有重要意義，對(duì)此也已開(kāi)展了眾多研究。近年來(lái)，地統(tǒng)計(jì)學(xué)及3S技術(shù)相結(jié)合的分析方法，被廣泛應(yīng)用于土壤重金屬的空間變異特征研究。在土壤污染程度及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方面，常見(jiàn)的方法有指數(shù)法、地累積指數(shù)法、污染負(fù)荷指數(shù)法及潛在生態(tài)危害指數(shù)法等，目前這些方法已在國(guó)內(nèi)外不同空間尺度的研究中得到應(yīng)用。也有部分學(xué)者關(guān)注不同用地類(lèi)型土壤的重金屬含量，研究結(jié)果表明，總體上耕地土壤和建設(shè)用地土壤中重金屬的累積含量明顯高于其他用地類(lèi)型土壤。此外，還有對(duì)濕地系統(tǒng)中的重金屬風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)的研究，如李甜田等。上述關(guān)于土壤重金屬的研究，在研究對(duì)象方面主要以區(qū)域或某特定功能區(qū)或用地類(lèi)型為主，目前從流域尺度對(duì)土壤重金屬的研究相對(duì)較少，以飲用水源型流域?yàn)檠芯繉?duì)象的則更少。因此，在流域尺度上開(kāi)展飲用水源型流域不同用地類(lèi)型的土壤重金屬特征分析與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究，對(duì)進(jìn)一步保障居民飲用水安全有重要的意義。

東江是典型的飲用水源型河流，屬于珠江三大支流之一，是粵港澳大灣區(qū)的主要供水水源之一，多年平均徑流量326.6億m，總供水人口超過(guò)3 000萬(wàn)。隨著城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展，人類(lèi)生產(chǎn)活動(dòng)日益頻繁，尤其近10年?yáng)|江流域土地利用演變劇烈，這對(duì)東江流域水環(huán)境及土壤環(huán)境安全造成較大威脅。早在“十一五”期間重金屬就已被列入東江流域水源地風(fēng)險(xiǎn)管理“優(yōu)控污染物”清單，認(rèn)為其是東江“高功能水質(zhì)要求”下必須要全面、高效控制的污染物，目前關(guān)于東江河流、湖庫(kù)、沉積物以及雨水徑流的重金屬污染研究相對(duì)較多，而土壤是河流水體中重金屬的重要污染來(lái)源之一，在流域污染控制中應(yīng)得到更多的關(guān)注。本文對(duì)東江流域不同土地利用類(lèi)型表層土壤重金屬含量開(kāi)展調(diào)查，進(jìn)行污染特征及潛在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，以期為東江流域飲用水源地風(fēng)險(xiǎn)防范及流域水土污染治理提供重要支撐。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

東江是珠江干流之一，位于廣東省中部偏東區(qū)域，珠江三角洲的東北端，縱貫廣東省全境。東江發(fā)源于江西省尋烏縣的椏髻缽山，上游稱(chēng)尋烏水，自東北向西南流入廣東省境至龍川縣五合匯安遠(yuǎn)水后，始稱(chēng)東江，河長(zhǎng)562 km，集水面積35 340 km，約90%位于廣東省境內(nèi)，面積約31 840 km，平均年徑流量257億m。東江流域土地利用以林地為主，約占72%，城鎮(zhèn)用地約占10%，耕地約占9%，園地約占6%。東江流域周邊分布有眾多的水泥廠、制藥廠、加工制造廠、紡織廠等企業(yè)，這些企業(yè)每年排放的大量含有重金屬的污染物給該飲用水水源地生態(tài)系統(tǒng)帶來(lái)了極大的威脅。

1.2 樣品采集與測(cè)定

綜合考慮采樣的全面性、代表性及經(jīng)濟(jì)性，結(jié)合土地利用類(lèi)型分布，總體按照平均間距20 km進(jìn)行布點(diǎn)，其中土地利用類(lèi)型復(fù)雜、斑塊較為破碎的區(qū)域適當(dāng)加密。東江流域合計(jì)布點(diǎn)61個(gè)點(diǎn)位，采樣點(diǎn)分布如圖1，其中建設(shè)用地17個(gè)、林地20個(gè)、水田14個(gè)、旱地10個(gè)，點(diǎn)位數(shù)基本與東江流域土地利用類(lèi)型面積比例一致。根據(jù)《土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》（HJ/T 166—2004），采樣時(shí)以點(diǎn)位經(jīng)緯度為中心，在1 m內(nèi)按照梅花5點(diǎn)取樣，垂直采集0～30 cm表層土壤進(jìn)行混合，混合后采用四分法留約500 g土樣，置于聚四氟乙烯密封袋中。土壤樣品風(fēng)干、剔除雜質(zhì)后研磨過(guò)20目和100目尼龍篩備用。

圖1 采樣點(diǎn)分布Figure 1 Distribution of sampling points

土壤樣品采用王水-氫氟酸（HNO-HCl-HF）微波消解法進(jìn)行分析。稱(chēng)取0.1 g土壤樣品置于特氟龍管中，加入4 mL王水和1 mL氫氟酸，消解完成后趕酸至1～2 mL，待冷卻至室溫后，加入超純水定容至50 mL備測(cè)。鉻（Cr）含量的測(cè)定參照HJ 491—2009，采用火焰原子吸收分光光度法；鉛（Pb）含量的測(cè)定參照GB/T 17141—1997，采用石墨爐原子吸收分光光度法；銅（Cu）含量和鋅（Zn）含量的測(cè)定參照GB/T 17138—1997，采用火焰原子吸收分光光度法；砷（As）含量的測(cè)定參照NY/T 1121.11—2006。在分析過(guò)程中，采用空白樣、平行樣和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)土壤樣品（GSS-2）進(jìn)行過(guò)程質(zhì)量控制，測(cè)定平行樣品（同一樣品重復(fù)測(cè)定）的標(biāo)準(zhǔn)偏差小于5%，標(biāo)準(zhǔn)樣品中重金屬的加標(biāo)回收率在91.58%～110.83%之間，滿(mǎn)足質(zhì)量控制要求。

1.3 數(shù)據(jù)處理

1.3.1 土壤污染評(píng)價(jià)方法

土壤重金屬污染評(píng)價(jià)方法為目前國(guó)內(nèi)外普遍采用的單因子指數(shù)法、內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法和潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)法。分別計(jì)算Cu、Pb、Zn、Cr、As的單因子指數(shù)、內(nèi)梅羅綜合指數(shù)和生態(tài)危害指數(shù)。

（1）單因子指數(shù)法

計(jì)算5種重金屬各自的污染指數(shù)，已確定主要的重金屬污染及污染程度。

式中：P為點(diǎn)的土壤重金屬污染指數(shù)；C為土壤重金屬含量的實(shí)測(cè)值，mg·kg；S為土壤重金屬污染評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)值，mg·kg。本研究以《土壤無(wú)機(jī)污染物的環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，由于本研究所有采樣點(diǎn)的土壤pH值缺測(cè)，假設(shè)所有土壤的pH值處于6.5～7.5之間。

（2）內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法

內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法能夠全面、綜合地反映土壤的污染程度。

式中：為多種重金屬污染物的綜合污染指數(shù)；為參與評(píng)價(jià)的重金屬的種類(lèi)總數(shù)；P為土壤中所有污染物單因子指數(shù)最大值。

污染指數(shù)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

表1 土壤重金屬污染程度分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Classification criteria for the degree of soil heavy metal pollution

（3）潛在生態(tài)危害指數(shù)

Hakanson（1980）提出的潛在生態(tài)危害指數(shù)評(píng)價(jià)法是目前土壤評(píng)價(jià)中運(yùn)用最廣泛的方法之一，該方法充分考慮了重金屬的毒性、遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律和生態(tài)效應(yīng)，可定量評(píng)估重金屬的生態(tài)危害程度。單一污染元素的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)計(jì)算如公式（3）所示：

式中：為重金屬的綜合生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，為單一元素的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)之和。單一元素的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)和綜合潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)如表2所示。

表2 生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指數(shù)與分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Ecological risk evaluation index and grading criteria

1.3.2 分析方法

利用Excel 2015及SPSS17.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，土壤污染空間特征分析采用ArcGis10.1完成。皮爾森相關(guān)性分析、主成分分析主要用于重金屬的污染來(lái)源分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 描述性統(tǒng)計(jì)分析

東江流域表層土壤重金屬含量的描述性統(tǒng)計(jì)情況如表3所示，從重金屬在不同用地類(lèi)型表層土壤中的含量分布來(lái)看，Cr在水田中的平均濃度最高為57.67 mg·kg，在旱地中的平均濃度最低為44.91 mg·kg；Pb在林地中檢測(cè)到最高平均值為42.92 mg·kg，旱地土壤中的平均值最低為32.46 mg·kg；Cu在旱地中平均濃度最高而在林地中的平均濃度最低，分別為31.33 mg·kg和19.84 mg·kg；Zn在建設(shè)用地中檢測(cè)到最高平均濃度為98.85 mg·kg，在水田中的平均檢出濃度最低為68.48 mg·kg；As在旱地土壤中的平均濃度最高為14.77 mg·kg，在水田中的平均濃度最低為11.11 mg·kg。重金屬在不同用地類(lèi)型土壤中的含量存在較大差異，這與東江流域地形復(fù)雜、成土母質(zhì)和土壤類(lèi)型較多，且受人為活動(dòng)及土地利用格局分布的影響顯著，從而導(dǎo)致土壤元素異質(zhì)性較強(qiáng)有關(guān)。變異系數(shù)可以定量表征流域重金屬空間差異異質(zhì)性，流域內(nèi)所有重金屬均屬于中等變異性，5種重金屬的變異系數(shù)大小的順序?yàn)锳s＞Cr＞Zn＞Cu＞Pb。As的變異程度最高，空間分異明顯，說(shuō)明As受人類(lèi)活動(dòng)的干擾較其余土壤重金屬大，而Pb的變異情況則相反。

表3 東江流域土壤重金屬描述性統(tǒng)計(jì)Table 3 Descriptive statistics of soil heavy metals in the Dongjiang River basin

本研究中東江流域表層土壤Cr、Pb、Cu、Zn、As的平均值分別為45.72、33.69、19.80、72.12、11.70 mg·kg，與“七五”第一次全國(guó)土壤環(huán)境背景值調(diào)查結(jié)果中廣東省土壤元素含量作為背景值對(duì)比分析，本研究流域各重金屬含量總體呈現(xiàn)不同程度的上升趨勢(shì)，其中Cr、Pb變化率分別為1.80%、4.23%，上升幅度不明顯，Cu（30.62%）、Zn（73.26%）、As（40.35%）含量呈輕度上升，元素累積性為低累計(jì)。東江流域主要集雨范圍位于廣東省，改革開(kāi)放以來(lái)廣東省經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，工業(yè)“三廢”排放、礦山無(wú)序開(kāi)采、大量農(nóng)藥化肥施用以及土地利用方式快速演變，是造成土壤中重金屬呈現(xiàn)不同程度累積性的主要原因。

2.2 空間分布特征

利用克里金插值生成各重金屬質(zhì)量比的空間分布圖（圖2），從圖中可知Cr高值區(qū)集中分布在東江上游的和平-龍川-尋烏一帶；Pb高值區(qū)集中分布在中游的龍門(mén)-河源市區(qū)一帶；As高值區(qū)分布較為分散，分布在上游的和平，中游的龍門(mén)，下游的東莞、惠東一帶；Cu高值區(qū)集中分布在上游的和平-龍川-尋烏，下游的惠陽(yáng)一帶；Zn高值區(qū)集中分布在中下游的龍門(mén)-博羅-惠州市區(qū)一帶。綜上所述，東江流域中上游各類(lèi)重金屬含量相對(duì)較高，其中龍門(mén)及和平-龍川-尋烏一帶尤為突出，這可能也與該地區(qū)礦產(chǎn)開(kāi)采及農(nóng)業(yè)耕作活動(dòng)較為頻繁有關(guān)，而下游的東莞-惠州一帶隨著工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的快速發(fā)展，其重金屬含量也不容忽視。

圖2 重金屬分布的空間克里金插值圖Figure 2 Spatial kriging interpolation of heavy metal distribution

2.3 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

2.3.1 流域土壤重金屬風(fēng)險(xiǎn)空間特征

利用克里金插值生成各重金屬單因子污染指數(shù)及內(nèi)梅羅綜合指數(shù)空間分布圖，如圖3所示。從各重金屬單因子污染指數(shù)空間分布圖來(lái)看，除Cr、Cu外，Pb、Zn、As均存在不同程度的污染。其中，Pb污染范圍較小，輕污染區(qū)主要集中在中游龍門(mén)-河源市區(qū)，下游惠州-深圳一帶；As的污染范圍較大，從上游到下游均有不同程度污染，警戒級(jí)-輕污染區(qū)主要集中在和平縣，增城-龍門(mén)-博羅-惠州市區(qū)-惠東縣，東莞一帶；Zn污染集中分布在龍門(mén)-惠州市區(qū)一帶。從內(nèi)梅羅綜合指數(shù)空間分布圖來(lái)看，污染水平等級(jí)較高區(qū)集中在龍門(mén)-河源市區(qū)、和平、東莞一帶，除建設(shè)用地、交通用地的污染水平為安全外，其他土地利用類(lèi)型的污染水平均為警戒，其重金屬污染問(wèn)題應(yīng)引起重視。

圖3 重金屬單因子污染指數(shù)及內(nèi)梅羅綜合指數(shù)空間分布圖Figure 3 Spatial distribution of heavy metal single factor pollution index and Nemerow composite index

龍門(mén)-河源一帶存在采礦、冶煉等多家污染企業(yè)和尾礦庫(kù)，Pb、Zn、As均存在不同程度的污染。上游分布著規(guī)模不等的鋅礦選廠，其鋅礦尾渣及排水對(duì)土壤中As含量的影響較大；As污染較重的其他區(qū)域主要位于廢棄選礦廠周邊，由選礦廠殘留的礦渣導(dǎo)致土壤中As含量嚴(yán)重超標(biāo)的概率較高。Zn的污染程度整體相對(duì)較輕，與工礦企業(yè)采礦、冶煉活動(dòng)關(guān)聯(lián)較大。Pb污染區(qū)域較小，可能與背景含量、大氣沉降、植被掉落等有關(guān)。

2.3.2 不同用地類(lèi)型土壤重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

以《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（表3），計(jì)算的東江流域各樣點(diǎn)重金屬的單因子污染指數(shù)及內(nèi)梅羅綜合指數(shù)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 典型土壤重金屬單因子污染指數(shù)及內(nèi)梅羅綜合指數(shù)統(tǒng)計(jì)分析Table 4 Statistical analysis of single factor pollution index and Nemerow composite index of typical soil heavy metals

東江流域土壤各重金屬單因子污染指數(shù)平均值總體上均小于0.7，污染水平均為安全，從大到小依次為As（0.50）＞Pb（0.47）＞Zn（0.33）＞Cu（0.22）＞Cr（0.17）；從不同土地利用類(lèi)型來(lái)看，所有土地利用類(lèi)型的重金屬單因子污染指數(shù)平均值均小于0.7，污染水平均為安全。該地區(qū)土壤各重金屬單因子污染指數(shù)變異系數(shù)總體上均大于1，變異水平均為強(qiáng)變異，從大到小依次 為Cu（1.51）＞Zn（1.39）＞Cr（1.38）＞As（1.23）＞Pb（1.18）；從不同土地利用類(lèi)型來(lái)看，除林地的Pb變異系數(shù)小于1，屬中度變異外，所有土地利用類(lèi)型的重金屬單因子指數(shù)變異系數(shù)均大于1，變異水平為強(qiáng)變異。除Cu、Cr外，其余重金屬單因子污染指數(shù)最大值都接近安全限值，特別是建設(shè)用地、旱地以及林地的Pb、Zn、As單因子污染指數(shù)都較高。綜上所述，雖然東江流域整體上各類(lèi)型土壤中的重金屬含量均處于安全水平范圍，但是由于重金屬分布有較強(qiáng)的空間變異性，所以局部土壤受重金屬Pb、Zn、As污染的風(fēng)險(xiǎn)極高。

該地區(qū)土壤重金屬內(nèi)梅羅綜合指數(shù)平均值小于0.7，污染水平均為安全且接近輕污染；從不同土地利用類(lèi)型來(lái)看，所有土地利用類(lèi)型的重金屬綜合指數(shù)平均值均小于1，污染水平均為安全或警戒級(jí)，污染水平從大到小依次為林地（0.75）＞建設(shè)用地（0.73）＞旱地（0.69）＞水田（0.57）。該地區(qū)土壤各重金屬內(nèi)梅羅綜合指數(shù)變異系數(shù)大于1，變異水平為強(qiáng)變異；從不同土地利用類(lèi)型來(lái)看，所有土地利用類(lèi)型的重金屬綜合指數(shù)平均值均大于1，變異水平均為強(qiáng)變異，從大到小依次為建設(shè)用地（1.80）＞水田（1.75）＞旱地（1.37）＞林地（1.24）。由于研究區(qū)點(diǎn)源污染造成部分點(diǎn)位土壤中某種重金屬含量偏高，其計(jì)算得出的該金屬單因子污染指數(shù)值較高，內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法是突出單因子污染指數(shù)最大值的計(jì)權(quán)型多因子環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)方法，因而造成較多點(diǎn)位內(nèi)梅羅綜合指數(shù)大于1，接近輕污染級(jí)別。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，61個(gè)采樣點(diǎn)中內(nèi)梅羅綜合指數(shù)大于1的點(diǎn)位數(shù)為10個(gè)，占比為16.4%，分別為采樣點(diǎn)B15、B6、C1、C13、C17、C18、C7、D4、E4、E7，主要分布在建設(shè)用地及林地。

不同利用方式下土壤中重金屬的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)結(jié)果見(jiàn)表5。由表5可知，在不同土地利用方式下，單一元素的平均潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)值從大到小依次為Pb＞As＞Cu＞Zn＞Cr，按照評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)分類(lèi)，均為低風(fēng)險(xiǎn)。研究區(qū)平均綜合潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)為55.6，屬于低風(fēng)險(xiǎn)，其中Cr、Pb、Cu、Zn和As對(duì)的貢獻(xiàn)率分別為4.3%、54.1%、13.2%、3.2%和25.2%，表明Pb為東江流域土壤重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的主要貢獻(xiàn)者。

表5 不同利用方式下土壤中重金屬的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)Table 5 Potential ecological risk indices of heavy metals in soil under different utilization methods

2.4 重金屬來(lái)源分析

相關(guān)性分析和主成分分析在土壤重金屬的源分析中已得到廣泛應(yīng)用。分別對(duì)流域內(nèi)4類(lèi)主要土地利用類(lèi)型重金屬和總有機(jī)碳（TOC）進(jìn)行相關(guān)性分析，初步推斷東江流域土壤重金屬是否具有相似的來(lái)源或遷移途徑。由表6可知，在建設(shè)用地土壤中，Cr與As的相關(guān)系數(shù)為0.728，具有極顯著相關(guān)性（＜0.01），可以推斷Cr與As具有相似的來(lái)源。在林地土壤中，Cr與Cu的相關(guān)系數(shù)為0.898，具有極顯著相關(guān)性（＜0.01），故Cr與Cu具有相似的污染源；而Pb與Zn、As的相關(guān)系數(shù)分別為0.883（＜0.01）和0.525（＜0.05），具有極顯著相關(guān)性和顯著相關(guān)性，同樣可以推測(cè)Pb和Zn、As之間存在相同污染源或復(fù)合污染源。在水田土壤中，Cr與Cu具有極顯著相關(guān)性（=0.836，＜0.01），Cu與Zn具有顯著相關(guān)性（=0.555，＜0.05），說(shuō)明Cu與Cr、Zn之間具有同污染源或復(fù)合污染。在旱地土壤中，Cr與Cu、Zn具有極顯著相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)分別為0.834、0.881，與TOC具有顯著相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)為0.757；Pb與Zn的相關(guān)系數(shù)為0.677，具有顯著相關(guān)性；Cu與Zn、TOC之間也具有極顯著相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)分別為0.912、0.930；說(shuō)明在旱地土壤中Cr、Cu、Zn、TOC之間具有相同的來(lái)源，Pb與Cr、Cu、Zn、TOC具有復(fù)合污染源。綜合來(lái)看，東江流域土壤中Cr與Cu、Pb與Zn、Cu與TOC在0.01水平上顯著相關(guān)，而Cr與As、Zn與As在0.05水平上顯著相關(guān)，說(shuō)明Cr、Cu可能有相似的來(lái)源，Pb來(lái)源不同，As、Zn有復(fù)合來(lái)源。

表6 不同土地利用方式下土壤重金屬的相關(guān)性分析Table 6 Correlation analysis of soil heavy metals under different land use practices

主成分分析法能夠?qū)⒅亟饘侔凑找欢ǖ囊蜃舆M(jìn)行分類(lèi)，進(jìn)而進(jìn)一步探討重金屬的來(lái)源。對(duì)4種土地利用方式中5種重金屬和TOC進(jìn)行主成分分析，提取出特征值＞1的因子。利用SPSS 20.0進(jìn)行計(jì)算，可知建設(shè)用地、林地、水田和旱地土壤中KMO檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量分別為0.363、0.509、0.538和0.716，巴特利特球形（Bartlett's）概率分別為0.056、0、0.003和0。從圖4可以看出，總體上重金屬來(lái)源共可分為兩大類(lèi)，Pb、Zn及As在PCA1及PCA2上載荷均互相接近，Cr、Cu、TOC則主要在因子PCA2上載荷較高，參考李勇等對(duì)珠三角土壤重金屬源解析結(jié)果，可初步分為人為源（PCA1）和自然源（PCA2）兩大部分，Pb、Zn及As等可能同時(shí)受到工業(yè)污水排放、農(nóng)藥化肥、采礦、交通運(yùn)輸?shù)热藶樵醇白匀辉从绊懀鳦r、Cu主要可能受以土壤母質(zhì)、大氣沉降為主的自然源影響。

圖4 建設(shè)用地、林地、水田、旱地和研究區(qū)域主成分分析圖Figure 4 Principal component analysis of construction land，forest land，paddy land，dry land and study area

不同土地利用方式下5種重金屬的主要來(lái)源也存在一定差異，白玲玉等、鐘來(lái)元等的研究結(jié)果也表明不同用地類(lèi)型中不同重金屬來(lái)源差異較大。本研究建設(shè)用地土壤中Cr、Cu、As在PCA2上具有較高的載荷，Pb與Zn在PCA1上具有較高的載荷，且Pb含量在建設(shè)用地明顯較高，結(jié)合李夢(mèng)婷等、張又文的研究成果推測(cè)，Pb可能主要受工業(yè)大氣及交通運(yùn)輸尾氣沉降累積影響，而Cr、Cu主要受地表徑流、大氣沉降等自然源影響。在林地土壤中，Pb、As在PCA2上載荷較高，推測(cè)主要受采礦活動(dòng)以及經(jīng)濟(jì)林（東江流域主要種植臍橙、荔枝、龍眼等）等農(nóng)藥化肥施用影響，而Cr、Cu、Zn還同時(shí)受PCA1的影響，表明其受到自然源（土壤母質(zhì)、大氣沉降）及人為源（采礦活動(dòng)等）的共同影響。在水田土壤中，Cu、Zn、As在PCA1上載荷較高，主要受農(nóng)藥化肥施用等影響，而Pb在PCA2上載荷較高，主要來(lái)自于大氣沉降和交通運(yùn)輸尾氣沉降累積。在旱地土壤中，Cr、Cu、Zn、Pb主要存在于PCA1上，推測(cè)主要污染源為農(nóng)藥化肥施用及交通運(yùn)輸?shù)?，而PCA2上As載荷較高，推測(cè)主要以土壤母質(zhì)為主要污染源。

3 結(jié)論

（1）東江流域表層土壤Cr、Pb、Cu、Zn、As與“七五”背景值相比，總體呈現(xiàn)不同程度的累積上升趨勢(shì)，其中Cr、Pb基本無(wú)變化，Cu、Zn、As含量呈輕度上升，元素累積性為低累積。東江流域表層土壤重金屬在不同用地類(lèi)型土壤中屬于中等變異性，變異系數(shù)排序?yàn)锳s＞Cr＞Zn＞Cu＞Pb。從空間上看，中上游地區(qū)各類(lèi)重金屬含量相對(duì)較高，主要是龍門(mén)及和平-龍川-尋烏一帶，這與該地區(qū)礦產(chǎn)開(kāi)采及農(nóng)業(yè)耕作活動(dòng)較為頻繁有關(guān)，而下游的東莞-惠州一帶隨著工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的快速發(fā)展，其重金屬含量也不容忽視。

（2）污染及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，各重金屬整體均值均低于國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，各重金屬單因子污染指數(shù)平均值小于0.7，污染水平均為安全，僅局部土壤As、Pb、Zn指標(biāo)的污染風(fēng)險(xiǎn)較高；內(nèi)梅羅綜合指數(shù)平均值小于0.7，污染水平為安全且接近輕污染，除建設(shè)用地、交通用地的污染水平為安全外，其他土地利用的污染水平均為警戒；流域平均綜合潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)為55.6，屬于低風(fēng)險(xiǎn)，Pb為東江流域土壤重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的主要貢獻(xiàn)者，應(yīng)引起重視。

（3）相關(guān)性分析和主成分分析結(jié)果表明，東江流域土壤重金屬主要有人為源和自然源兩個(gè)來(lái)源。Cr、As主要為工業(yè)污水排放、農(nóng)藥化肥、采礦、交通運(yùn)輸?shù)热藶閬?lái)源，Pb主要為大氣沉降等自然來(lái)源，Cu、Zn可能受到自然源和人為源的雙重影響。不同土地利用類(lèi)型污染源存在一定差異，總體上建設(shè)用地主要受工業(yè)源、交通運(yùn)輸?shù)热藶樵从绊懀r(nóng)用地及林地則主要受農(nóng)業(yè)活動(dòng)及自然源影響，包括農(nóng)藥化肥、地表徑流、大氣沉降及土壤母質(zhì)。