一、选题背景

土壤是陆地表面具有肥力、能够生长植物的疏松表层，其厚度一般在2 m左右。土壤不但为植物生长提供机械支撑能力，并能为植物生长发育提供所需要的水、肥、气、热等肥力要素。但由于人口急剧增长，工业迅猛发展，固体废物不断向土壤表面堆放和倾倒，有害废水不断向土壤中渗透，大气中的有害气体及飘尘也不断随雨水降落在土壤中，导致了土壤污染。土壤污染会导致农作物减产和农产品品质降低，影响大气环境质量，并容易随雨水淋滤进入地下水而造成地下水的污染。其中重金属污染对土壤的危害尤为严重，土壤重金属污染的治理问题也日益受到人们的重视，成为学术界关注的焦点之一。

改革开放以来，随着我国的工业化迅速发展，有机硅相关的化工产业在我国长江中下游流域、鄱阳湖流域崛起，也带动着周围城乡经济的迅猛发展。江西省永修县艾城镇内建设有亚洲第一、世界前四的大型机硅工业园，2015年有机硅单体的生产能力达50万吨，其年产值占我国有机硅总产量的一半以上。然而，从工厂2008年的再次扩建以来，对于工业排放引发环境问题的报道层出不穷，土壤的各种重金属污染问题也日益突出，土壤环境急需得到进一步保护和治理。

本论文依托中国地质调查局”东南地区地下水污染调查与综合评价”项目中”江西永修典型地段土壤污染调查与评价方法研究”专题进行。本文针对永修地区的土壤重金属污染问题，选用了地积累指数法和内梅罗综合污染指数法这两种土壤污染评价方法对研究区的重金属污染做出评价，并根据土壤污染的分级标准判断土壤的污染状况，最后利用SPSS数理统计软件进行描述性统计分析，相关性分析和聚类分析来分析污染成因，推测污染来源。

二、文献综述

2.1土壤重金属污染概述

土壤作为人们赖以生存的自然资源，在陆地的表面不仅有效的支撑起了各类植物的生长，还为植物提供了生长所需的水、气、热等成长因素，是人们生活、生产不可或缺的重要自然资源。但随着社会经济的快速发展，人口的剧增，土壤正在遭受着越加严重的污染和破坏。因此，加强对土壤的保护和治理已刻不容缓。土壤重金属污染问题是目前较为普遍和严峻的一大土壤污染问题。土壤重金属污染的来源可分为自然源和人为源。自然源的主要影响有成土母质的风化过程对土壤重金属本底含量的影响以及风力和水力搬运的自然物理和化学迁移过程。而人为源的影响主要为不同工矿企业工业生产对土壤重金属的额外输入、农业生产活动影响下的土壤重金属输入和交通运输对土壤重金属污染的影响。土壤重金属污染对生态环境和人类健康的危害较为严重：重金属是具有潜在危害的重要污染物是因为与其他污染物类不同，其威胁在于它不能被微生物所分解，相反它可在生物体内富集，成为持久性污染物。在水体中通过各种途径进入水体的重金属绝大部分被悬浮颗粒物吸附，并在水动力作用的搬运过程中，当其负荷量超过搬运能力量时，便逐步沉积下来。不同形态的重金属对动植物具有不同的生物有效性和毒性，其影响植物根和叶的发育并会通过不同的渠道进入体，在人体中累积，破坏人体神经系统、免疫系统、骨骼系统等，从而影响人的身体健康。为了防止土壤污染，保护生态环境，国家制定了《土壤环境质量标准》(GB15618-1995)；该标准按土壤应用功能、保护目标和土壤主要性质，规定了土壤中污染物的最高允许浓度指标值及相应的监测方法；标准适用于农田、蔬菜地、茶园、果园、牧场、林地、自然保护区等地的土壤。土壤环境质量标准可以认为是个阈值，土壤中化学物质含量低于此值，一般不会有污染问题；高于此值，则应作进一步调研，若确有危害，方可认为土壤已被污染（夏家淇和骆永明，2006）。

2.2土壤污染评价方法

运用适当的土壤污染评价方法来对污染土壤进行评价并根据土壤污染的分级标准判断土壤的污染状况，是揭示和评价土壤污染程度的关键手段。目前的土壤污染评价方法主要大体分为：指数法、模型指数法以及健康风险评价法等其他方法。其中指数法主要包括单因子质量指数法、内梅罗综合污染指数法、几何均值综合评价模式、污染负荷指数法、地积累指数法、沉积物富集系数指数法、潜在生态危害指数法、富集因子法等等。模型指数法主要包括模型数学法、灰色聚类法、层次分析法等等（郭笑笑等，2011）。其他方法还包括基于GIS的地统计学评价法、健康风险评价法、环境风险评价法，及基于重金属有效态、形态和总量的评价等等。范成新等（2002）选用均方根污染指数评价法对太湖宜溧河水系沉积物的重金属污染进行评价，发现该河道沉积物污染主要位于溧阳市至宜兴市间的主干河段,最高可达重污染程度。李连芳等（2007）选用潜在生态危害指数法对北京市温榆河沉积物的重金属污染进行评价，发现温榆河表层沉积物呈现强至极强的生态风险，其中Cd是生态风险最大的元素。孙梅等（2008）分别运用了地积累指数法和富集因子法对青岛城区的土壤重金属污染做出评价，得出青岛地区重金属污染主要是由人为活动引起的结论。这些方法都有各自的优点和局限性以及它们的适用条件。整体来说，指数法具有简单易懂易学易操作的特点，但是其有明确的标准界线对土壤质量进行划分，忽略了重金属污染的渐变性和模糊性。而模型指数法考虑了土壤系统存在的灰色性以及土壤质量变化的模糊性，但是这种方法需要建立大量函数，运算繁琐，难以确定最佳权重，带有一定主观性（郭笑笑等，2011）。潜在生态危害指数法考虑了土壤重金属含量，并将重金属的生态效应、环境效应和毒理学联系起来综合考虑了重金属的毒性在土壤和沉积物中普遍的迁移转化规律，及评价区域对重金属污染的敏感性，体现了生物有效性和相对贡献及地理空间差异等特点；其主要的缺点是加权带有主观性，忽略了多种重金属复合污染时各金属之间的拮抗作用。而健康风险评价法优点是针对环境中对人体有害的基因毒物质和躯体毒物质进行定量评价，缺点是具有不确定性。地积累指数评价法的优点在于不仅虑到了人为污染因素、环境地球化学背景值外，还考虑到了由于自然成岩作用可能会引起背景值变动的因素（彭景等，2007）。基于重金属有效态、形态和总量进行评价能够很好的反映污染物存在的现实风险和潜在风险，是人们目前比较关注的一个方向（范栓喜等，2010）。而符合大众利益，是评价的一个发展趋势（范栓喜等，2010）。由于每种评价方法都有其侧重点，在评价过程中若综合运用多种方法进行评价，则能够使评价结果更加全面反映土壤状况（郭笑笑等，2011）。

2.3数理统计方法在土壤污染分析中的应用