沘江流域土壤铅锌重金属空间分异特征及影响因素

土壤是生态系统的重要组成部分，同时也是环境污染物累积和迁移的主要场所（Li et al.，2019）。矿山开采和冶炼过程所产生的贫矿石、尾矿及冶炼废渣中的大量重金属污染物经风化、地表径流、自然淋滤及风力传输等多种途径迁移至矿区周边土壤中，使得土壤遭受严重的重金属污染，进而危害农作物并通过食物链途径进入人体并威胁人类健康（Liu et al.，2005；Candeias et al.，2014；Li et al.，2017）。通常铅锌矿区土壤中重金属（如Pb、Zn、Cu和Cd等）含量较高，往往超过背景值的几十倍甚至几百倍（Liu et al.，2005；Zhao et al.，2012）。影响流域土壤重金属污染物迁移的因素众多（Zhao et al.，2012；Huang et al.，2013），土壤pH和有机质是影响重金属形态和分布的重要因素。其中，pH主要影响土壤中重金属的迁移性和溶解性，而有机质影响土壤中重金属的积累、迁移及生物有效性（Zeng et al.，2011；Chandrasekaran and Ravisankar，2015）。矿山开采所产生的强酸性废水，使得矿区周边土壤pH值降低，而低pH值可使微量元素溶解，影响其迁移及分布（Candeias et al.，2014）。另外，土壤水分通过影响土壤酸碱度和有机质等性质，从而影响土壤中重金属的迁移速率和再分配（Han et al.，2001；Tack et al.，2006），土壤容重对根系生长和土壤渗透性具有很好的指示作用，同时影响植物对重金属元素的吸收（Pouyat et al.，2007；Chandrasekaran and Ravisankar，2015）。除了土壤理化性质外，矿山周边不同土地利用和植被覆盖的变化也可影响土壤中重金属污染物的迁移和累积（Meng et al.，2001；Zhao et al.，2012；Zheng et al.，2016；Islam et al.，2017）。因此，厘清矿山开发对流域土壤重金属含量的定量影响，对矿区重金属污染治理至关重要。以往对矿山开发对土壤重金属的影响研究主要集中在重金属污染评价方面，而在流域尺度上，针对不同土地类型的土壤中重金属的迁移及贡献量的研究相对较少。

自20世纪80年代起，兰坪金顶铅锌矿的大规模开采导致流域内严重的重金属污染，尤其是重金属Pb和Zn在矿区周边土壤中的含量最高（李瑞萍等，2010；易琦等，2013）。不同矿山地理环境特征的差异性（如地形、坡度、地质地貌、土地利用、降水和气候等），造成流域内土壤重金属的来源和积累存在空间异质性（刘瑞平等，2018）。兰坪铅锌矿开发及沘江流域土壤重金属的过往研究，主要集中在矿区周边土壤中重金属污染评价和来源分析（赵筱青等，2012；Wen et al.，2015），较少考虑其他土地利用类型。实际上，不同土地利用类型的土壤中植物对重金属元素的吸收能力有差异。例如，Zu等（2004）的研究表明植物对重金属的积累能力为灌木＞乔木＞草本。而矿区较高背景值是导致矿山土壤及河流重金属含量升高的原因之一（刘瑞平等，2018）；而对兰坪金顶矿区及流域土壤背景值的研究比较少。综上，关于沘江流域重金属含量在不同土地利用类型中是否有差异、土壤重金属污染的影响因素（尤其是流域土壤背景值）及兰坪金顶铅锌矿开发对沘江流域内土壤重金属定量贡献等问题尚需进一步研究。(https://www.daowen.com)

本书以沘江流域土壤为研究对象，于2016年4月采集兰坪金顶矿区周边和非矿区表层土壤样品（0～20 cm），并对样品进行重金属Pb和Zn含量分析，再通过与土地利用、土壤理化性质及背景值等因子进行相关性分析，综合分析沘江流域土壤重金属Pb和Zn的空间分异特征，剖析流域表层土壤中Pb和Zn含量分布的主要影响因素。同时，计算流域土壤中Pb和Zn的累积通量，从而定量评估矿山开采对流域土壤中Pb和Zn的影响程度。