PDF《中国土壤重金属（Pb 和Cd）沉降临界负荷区划》

10 ? ? = Q L . (4) 其中:Y 为植被的净初级生产力(t・hm-2 ・a-1 ),XM 为植 物收割部分中重金属 M 的质量含量(mg/kg),WCa 为 土壤风化释放 Ca 的速率(kg・hm-2 ・a-1 ), RM,Ca 为土壤中 重金属 M 质量含量同 Ca 质量含量的比值(g/kg),Q 为径流量(m/a), [M]crit 为重金属 M 的临界(最大允许) 淋溶质量浓度(mg/m3 ). 基于数据的可获性,本文仅计算 Pb 和Cd 的临 界负荷.我国主要植被类型的净初级生产力和主要 土壤类型的风化速率分别取自文献[10]和[11],土壤 Pb 和Cd 含量分布和各种主要土壤类型的 Ca 含量分 别参考文献[12]和[13].由于我国目前缺乏各种典型 植被重金属含量的数据,因此本文参考欧洲的值[9] : 对草原、耕地、针叶林和落叶林,在植物收割部分 中Pb 质量含量依次取 2.0,0.3,5.0 和5.0 mg/kg, Cd 质量含量依次取 0.15,0.05,0.30 和0.30 mg/kg. 此外,临界质量浓度[Pb]crit 和[Cd]crit 分别取 8.0 和0.8 mg/m3 [9] .中国年径流深度图(1:4

000 000)、中国 土壤图(1:4

000 000)和中国植被图(1:4

000 000)等基 础地图来自有关图集[14] ,并进行数字化处理.

2 区划结果 利用地理信息系统(GIS)进行我国土壤重金属 (Pb 和Cd)沉降临界负荷区划,具体方法可参照 酸沉降临界负荷的区划方法[7] ,得到 0.1°*0.1° (经 纬度)的临界负荷图.进而根据累积分布曲线得 到95%保证率[15] 下的 1° * 1°(经纬度)临界负荷 图,如图

1 所示. 从图

1 中可以看出,我国土壤重金属(Pb 和Cd)沉 降临界负荷明显呈现东南高、西北低的分布特征.我 国东南部地区(也是我国颗粒物和重金属沉降最大的 区域)普遍能够接受大于 1.0 g・hm-2 ・a-1 的Pb 沉降和大 于0.1 g・hm-2 ・a-1 的Cd 沉降.这些地区的植被以栽培植 被为主,天然植被则主要是森林和灌丛,植被生产力 较高[10] ,因此植被对重金属的吸收速率较大,从而临 界负荷较高.我国东南部地区以淮河为界又可分为南 北两部分:南部属高温多雨区,其天然植被为热带雨 林、季雨林和亚热带常绿阔叶林,土壤多为不同程度 的富铝化土壤,风化速率较低[11] ,Pb 和Cd 的沉降临 界负荷更大 (分别大于 5.0 和0.2 g・hm-2 ・a-1 ) ;

而北方大 都属半湿润至半干旱区,天然植被主要是阔叶林和针 叶-阔叶混交林,土壤多数属于硅铝性土,风化速率较 高(东北大兴安岭、小兴安岭和长白山的森林土壤例 外)[11] .土壤风化速率和降水量(径流量)的差异是导致 我国东北和华北地区临界负荷普遍低于南方的原因. 我国西北部属干旱区域,在干旱内陆盆地里土壤多为 不同类型的漠土,逐渐向外伸展为半漠土和干旱草原 土壤,植被以温带荒漠和温性草原为主,而青藏高原 上则分布着特有的多种高山土壤类型,植被包括高寒 草甸、高寒草原和高寒荒漠等.我国西北部普遍植被 生产力较低[10] ,同时风化速率较高[11] ,因此土壤临界 负荷较低,只能接受小于 1.0 g・hm-2 ・a-1 的Pb 沉降和小 于0.1 g・hm-2 ・a-1 的Cd 沉降. 第4卷第5期2009 年5月331 图1中国土壤 Pb 和Cd 临界负荷图(单位:g・hm-2 ・a-1 ) Fig.

1 Critical loads of Pb and Cd for soils in China (unit: g・hm-2 ・a-1 ) 中国土壤重金属(Pb 和Cd)沉降临界负荷区划 第4卷第5期2009 年5月332 中国科技论文在线 Sciencepaper Online 从图

1 还可看出,我国临界负荷最大(Pb:>

5.0 g・hm-2 ・a-1 ,Cd:>