我国土壤环境总体状况不容乐观，调查及监测全国范围内土壤重金属污染水平，并分析其分布结构及污染来源，对于全国土壤污染防治具有重要意义。除了土壤本体含有的重金属外，重金属还可能来自工业生产、汽车尾气、农业生产、生活排泄物等。这些重金属通过大气沉积和地表径流等扩散途径进行远距离传输，并在土壤理化性质影响下，形成了更复杂的土壤污染空间分布结构。因此，要准确防治土壤重金属污染，不仅需要确定重金属的来源，还需要准确评估扩散途径和土壤理化性质对土壤中重金属空间分布的影响。

不过，重金属来源、扩散途径和土壤理化性质复杂多样，因而评估它们对不同省区重金属空间分布的影响及其规律存在困难。针对这个问题，资源环境研究所副研究员乔鹏炜博士等以我国六种土壤重金属（As，Cd，Cr，Cu，Pb和Zn）为研究对象，识别了不同重金属的污染源（图1），定量分析了扩散途径及受体性质对六种重金属空间分布的影响程度（图2），确定各省重金属污染的来源、扩散途径和受体属性（图3），并探讨了重金属的多尺度空间分布结构。

图1六种重金属来源解析结果

图2污染源途径和性质对六种重金属空间分布的影响程度

图3全国各省土壤重金属空间分布影响因素统计结果

研究发现，土壤类型、采选业、GDP和归一化植被指数（NDVI）是六种重金属污染的主要来源，分别占Cr、Cd、Zn和As污染的92.93%、97.81%、99.30%和96.24%。其中，As的空间分布主要受扩散途径的影响，尤其是坡度的影响；Cd主要受受体性质和扩散途径的影响，尤其是土壤含水率的影响；Cr和Pb主要受受体性质的影响，尤其是土壤含水率及土壤有机碳的影响；Cu和Zn主要受土壤质地的影响。这些因素共同作用，导致我国的东-西和南-北方向均有两种嵌套尺度的空间分布结构。其中，较大尺度的空间结构对重金属的空间分布有更显著的影响，尤其是在东-西方向。

总体而言，采矿和选矿业是湖南、云南和辽宁土壤重金属的主要来源，这些地区有许多矿山，采矿活动频繁。GDP是上海和浙江等经济发达的地区土壤重金属的主要来源。NDVI是农业相对发达的广东和安徽地区土壤重金属的主要来源。这些结果为确定国家范围内土壤污染修复和预防的修复和预防目标提供了依据。

本研究得到北京市自然科学基金面上项目资助，并以“Quantitative analysis of the contribution of sources, diffusion pathways, and receptor attributes for the spatial distribution of soil heavy metals and their nested structure analysis in China”为题发表于中科院一区Top期刊Science of the Total Environment（影响因子为10.754）。

(乔鹏炜 文/图)

公众号名称：北京市科学技术研究院

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