大气沉降对贵州喀斯特表层土壤Cd高背景值影响研究

The effect of atmospheric sedimentation to soil with high background value of cadmium (Cd) was investigated to improve the utilization of surface soil in Guizhou Karst area. The atmospheric sedimentation varied from spatial and temporal changes and the spatial distribution pattern of cadmium in surface soil was investigated by environmental geochemical baseline to elaborate the effect of atmospheric deposition flux to cadmium content in soil...A multi-scale atmospheric biological monitoring, calculation of environmental geochemical baseline and spatial distribution pattern study for Cd were carried out to achieve the integrated real-time monitoring and digital application of Arc-GIS. The conclusion clarified the effect of atmospheric sedimentation to topsoil with high Cd level. Subsequently, it revealed the correlation between atmospheric sedimentation and accumulated regulations and variation of cadmium content in topsoil. Therefore, this study supported a scientific assessment of atmospheric deposition on Cd pollution in top soil...The rational use of land in the region is a scientific problem to be solved. The prediction of soil environmental quality’s evolvement and trend can reflect the degree of temporal and spatial distribution of soil contamination and variation. It provided decision support information for agricultural production.

针对“八山一水一分田”的贵州喀斯特表层高Cd土壤的有效利用，开展大气沉降对土壤高Cd背景值的影响研究，从不同时间、空间研究大气沉降，利用环境地球化学基线研究表层土壤中Cd的空间分布规律，阐述大气沉降通量对土壤中Cd元素含量的影响。. 课题是通过开展多尺度区域大气生物监测、环境地球化学基线确定以及表层土壤Cd的空间分布富集规律研究，实现“天空地一体化”实时监测，以及GIS结构数字化应用。厘清该地区大气沉降对表层土壤Cd高背景值影响，揭示该地区表层土壤Cd高背景值的富集规律和变化特征与大气沉降的相关性，科学评估该地区大气沉降对表层土壤Cd环境污染水平和风险。 . 课题研究是该地区土地合理利用一个需要认识和解决的科学问题，对土壤环境质量的演化方向、趋势进行预测，更能反映土壤污染程度的时空分布及变异，对农业生产方面提供有力的信息决策支持。

贵州喀斯特地区碳酸盐岩层分布占61.9，针对表层土壤Cd高背景值/低活性的特征，开展大气沉降Cd在土壤中的空间分布及其影响机制研究。表明：表层土壤镉元素块金值与基台值之比在16.54%具有强烈的空间相关性，有效态Cd占土壤Cd形态的比例不高，因此不能像对待人为污染土壤那样采取管控措施；应用环境地球化学基线方法能很好解决岩溶地区复杂地貌类型下的背景值范围问题，运用CDF曲线可直观在图上反映较为敏感异常值，也反映出该地区Cd背景对定值监测数据变化情况；本项目采用化学计量生物监测被动采样技术(moss bag 采样技术），不需要电力和设备是一种有效的大气沉降监测手段，可以从空间视觉实现时间分布的沉降速率监测；研究区域Cd大气沉降通量平均值5.5µg·m-2·d-1高于全国平均水平1.1µg·m-2·d-1；土壤Cd含量垂直分布规律为表层土壤含量高，Cd大部分富集在土壤表层；大气颗粒物中镉具有极强的的水溶性，大气颗粒物中重金属的迁移以细模态为主，镉水溶性在粒径0. 44-0. 77μm的细颗粒中达到最大值，镉水溶性状态容易形成无机化合物的沉淀态，大气沉降水溶态在物质能流中起着重要的作用，大气中Cd沉降与土壤中对Cd负载具有相关性，因此水溶性的镉在随大气沉降迁移至土壤表面时由于具有较强化学活动而被表层土壤吸附；大气沉降中的镉迁移到土壤中具有较强的吸附作用，Cd在土壤中的吸附解析动力学过程符合Freundlich 模型，表层土壤对Cd 的△Go为0<∣△Go∣<20 kJ/mol属于物理吸附，这一吸附作用可以看作土壤与溶液界面的吸附，镉很容易停留在土壤表面而不易向下深度扩散，表明大气沉降是影响表层土壤Cd含量的重要影响因素之一。.本研究揭示了表层土壤Cd非均匀分布特征及喀斯特地区大气沉降对土壤Cd高背景的影响机理，对揭示岩溶地区Cd高背景的成因和影响具有科学意义，为贵州土壤农业环境评价技术应用以及喀斯特地区土地合理规划利用和乡村振兴提供技术支撑。