锌冶炼厂周边农田土壤团聚体Cd、Pb分布特征及污染评价

为了解重金属Cd、Pb在土壤团聚体中的分布、赋存形态及其影响因素,以辽宁省葫芦岛市锌冶炼厂周边农田土壤为研究对象,采用Tessier五步提取法测定土壤各级团聚体中Cd、Pb形态,利用地累积指数法(Igeo)、原生相与次生相比值法(RSP)和风险评估编码法(RAC)评价其环境风险,并利用相关性与冗余分析明确影响Cd、Pb分布与形态的关键因素.结果表明,土壤Cd、Pb含量在水平方向上呈现以锌冶炼厂为中心,随中心距离的增加呈现先增加后降低的变化趋势;垂直方向上,表层土Cd、Pb含量分别为57.40、219.56 mg·kg-1,显著高于亚表层(55.06、135.99 mg·kg-1).随着团聚体粒径的减小,Cd、Pb更趋向于在小粒径团聚体中富集,Cd富集能力强于Pb.重金属形态分布特征表明,Cd主要以可交换态和碳酸盐结合态赋存,占总Cd量的60％～94％,Pb主要以铁锰氧化物结合态和碳酸盐结合态赋存,占总Pb量的45％～93％.粒径为<0.002 mm的团聚体组分中可交换态和碳酸盐结合态Cd及铁锰氧化物结合态和碳酸盐结合态Pb含量占比显著高于其他三个粒径团聚体组分.三种评价方法均显示小粒径团聚体中重金属污染风险较高.RAC风险评估方法既考虑了重金属形态又考虑了重金属总量,评价结果更为准确.RAC结果表明研究区Cd污染为极高风险,Pb污染为中等风险.有机质(SOM)、表面积(SA)、阳离子交换量(CEC)和铁锰氧化物是粒径<0.002 mm团聚体组分产生特性差异的主要因素.SOM对粒径为0.25～2.00、0.053～<0.25 mm和0.002～<0.053 mm团聚体中残渣态和有机结合态Cd、Pb均有极显著影响.CEC对粒径为<0.002 mm团聚体组分中可交换态Cd分布具有显著的影响.铁锰氧化物对粒径为0.053～<0.25 mm和<0.002 mm团聚体组分中Cd、Pb形态具有一定影响,且对可交换态、碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态影响较大.Cd、Pb在污染农田中较高活性形态易在粒径为<0.002 mm团聚体组分中富集分布,具有较高环境风险,SOM、CEC和铁锰氧化物为Cd、Pb富集过程主要影响因素.