保定市郊污灌區(qū)土壤重金屬時空演變與生態(tài)風(fēng)險解析一、引言1.1研究背景與意義隨著工業(yè)化和城市化進(jìn)程的加速，土壤重金屬污染問題日益嚴(yán)峻，已成為全球關(guān)注的環(huán)境焦點之一。土壤作為人類賴以生存的基礎(chǔ)資源，其質(zhì)量直接關(guān)系到生態(tài)安全、食品安全以及人類健康。而污灌區(qū)由于長期受到污水灌溉的影響，土壤中重金屬不斷累積，使得污灌區(qū)土壤重金屬污染問題尤為突出。保定市作為華北地區(qū)的重要城市，其市郊污灌區(qū)分布廣泛。保定市郊污灌區(qū)的形成與當(dāng)?shù)氐墓I(yè)發(fā)展、城市擴(kuò)張以及水資源短缺等因素密切相關(guān)。長期以來，部分工業(yè)廢水和生活污水未經(jīng)有效處理便直接用于農(nóng)田灌溉，導(dǎo)致污灌區(qū)土壤中重金屬含量逐漸升高。據(jù)相關(guān)研究表明，保定市郊污灌區(qū)土壤中已檢測出多種重金屬，如鎘（Cd）、鉛（Pb）、銅（Cu）、鋅（Zn）、鉻（Cr）和鎳（Ni）等，這些重金屬在土壤中的累積可能會對土壤生態(tài)系統(tǒng)、農(nóng)作物生長以及人體健康產(chǎn)生潛在威脅。土壤重金屬污染具有隱蔽性、長期性和不可逆性等特點。重金屬一旦進(jìn)入土壤，很難被自然降解，會在土壤中長期存在，并通過食物鏈的傳遞不斷富集，最終對人體健康造成嚴(yán)重危害。例如，重金屬鎘可導(dǎo)致人體骨骼疼痛、腎功能衰竭等疾??；鉛會影響人體神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育，尤其對兒童的智力發(fā)育危害極大；汞則可能引發(fā)水俁病等嚴(yán)重的健康問題。此外，土壤重金屬污染還會對土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和功能產(chǎn)生負(fù)面影響，破壞土壤生態(tài)系統(tǒng)的平衡，降低土壤肥力，進(jìn)而影響農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。研究保定市郊污灌區(qū)土壤重金屬時空分布特征與潛在生態(tài)風(fēng)險評價具有重要的現(xiàn)實意義。通過對土壤重金屬時空分布特征的研究，可以清晰地了解重金屬在土壤中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律，明確污染來源和污染范圍，為制定針對性的污染防治措施提供科學(xué)依據(jù)。對土壤重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險進(jìn)行評價，能夠準(zhǔn)確評估污染對生態(tài)系統(tǒng)和人體健康的潛在威脅程度，有助于及時發(fā)現(xiàn)高風(fēng)險區(qū)域，提前采取有效的風(fēng)險管控措施，保障生態(tài)安全和人類健康。這對于推動保定市郊農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展、保護(hù)生態(tài)環(huán)境以及提高居民生活質(zhì)量都具有至關(guān)重要的作用。因此，開展此項研究迫在眉睫，具有重要的理論和實踐價值。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀土壤重金屬污染問題一直是國內(nèi)外環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域的研究熱點。國外在污灌區(qū)土壤重金屬研究方面開展較早，在重金屬的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律、生態(tài)風(fēng)險評價模型以及污染治理技術(shù)等方面取得了一系列成果。例如，有研究運用先進(jìn)的同位素示蹤技術(shù)，深入探究重金屬在土壤-植物系統(tǒng)中的遷移轉(zhuǎn)化過程，明確了不同重金屬在土壤中的遷移特性以及在植物不同部位的富集規(guī)律。在生態(tài)風(fēng)險評價方面，國外學(xué)者提出了多種評價模型，如荷蘭的國家土壤質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)體系，該體系基于土壤中重金屬的含量和生態(tài)毒性數(shù)據(jù)，制定了不同重金屬的閾值，用于評估土壤重金屬污染對生態(tài)系統(tǒng)的潛在風(fēng)險；美國環(huán)保局（EPA）開發(fā)的風(fēng)險評估模型，綜合考慮了重金屬的暴露途徑、暴露劑量以及生態(tài)受體的敏感性等因素，能夠較為全面地評估土壤重金屬污染對人體健康和生態(tài)環(huán)境的風(fēng)險。在污染治理技術(shù)方面，國外研究開發(fā)了一些高效的修復(fù)技術(shù)，如電動修復(fù)技術(shù)，通過在土壤中施加電場，促使重金屬離子向電極方向遷移，從而達(dá)到去除重金屬的目的；微生物修復(fù)技術(shù)則利用特定的微生物對重金屬的吸附、轉(zhuǎn)化和固定作用，降低土壤中重金屬的生物有效性和毒性。國內(nèi)對污灌區(qū)土壤重金屬的研究始于20世紀(jì)80年代，隨著對土壤污染問題的重視，研究工作不斷深入。在土壤重金屬時空分布特征研究方面，國內(nèi)學(xué)者通過大量的實地采樣和分析，揭示了不同地區(qū)污灌區(qū)土壤重金屬的含量水平、空間分布格局以及時間變化趨勢。如對石家莊市污灌區(qū)的研究發(fā)現(xiàn)，隨著污水灌溉年限的增加，土壤中重金屬含量呈上升趨勢，且在空間上呈現(xiàn)出從排污口向周邊逐漸遞減的分布特征。在生態(tài)風(fēng)險評價方面，國內(nèi)學(xué)者結(jié)合我國土壤的實際情況，對國外的評價模型進(jìn)行了改進(jìn)和完善，并提出了一些適合我國國情的評價方法。例如，劉燕玲等人采用潛在生態(tài)風(fēng)險指數(shù)法對保定市郊污灌區(qū)土壤6種重金屬元素進(jìn)行單因子和復(fù)合生態(tài)風(fēng)險評價，結(jié)果表明污灌區(qū)Cd元素達(dá)到中度生態(tài)危害程度，是構(gòu)成潛在生態(tài)風(fēng)險的主要因子。在污染治理方面，國內(nèi)也開展了大量的研究工作，探索出了一系列適合我國國情的治理技術(shù)，如植物修復(fù)技術(shù)，利用超富集植物對重金屬的富集能力，將土壤中的重金屬吸收并轉(zhuǎn)運到植物地上部分，從而降低土壤中重金屬的含量；化學(xué)改良劑修復(fù)技術(shù)則通過向土壤中添加化學(xué)改良劑，如石灰、有機(jī)肥等，調(diào)節(jié)土壤的酸堿度和氧化還原電位，降低重金屬的生物有效性和遷移性。然而，當(dāng)前國內(nèi)外研究仍存在一些不足之處。在時空分布特征研究方面，雖然已經(jīng)對部分地區(qū)污灌區(qū)土壤重金屬的分布有了一定了解，但對于一些中小城市的污灌區(qū)研究相對較少，且研究的時間跨度較短，難以全面反映土壤重金屬的長期變化趨勢。在生態(tài)風(fēng)險評價方面，現(xiàn)有的評價模型大多側(cè)重于單一重金屬的風(fēng)險評估，對于多種重金屬復(fù)合污染的風(fēng)險評估考慮不夠全面，且評價指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)尚未完全統(tǒng)一，導(dǎo)致不同研究結(jié)果之間的可比性較差。在污染治理方面，目前的治理技術(shù)雖然取得了一定的效果，但仍存在成本高、修復(fù)周期長、易造成二次污染等問題，難以大規(guī)模推廣應(yīng)用。本研究以保定市郊污灌區(qū)為研究對象，旨在通過對土壤重金屬時空分布特征的深入研究，全面揭示重金屬在土壤中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律和污染現(xiàn)狀；采用科學(xué)合理的生態(tài)風(fēng)險評價方法，綜合評估土壤重金屬污染對生態(tài)系統(tǒng)和人體健康的潛在威脅；針對研究結(jié)果，提出切實可行的污染防治措施和建議，為保定市郊污灌區(qū)土壤重金屬污染的治理和生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)，彌補(bǔ)當(dāng)前研究在該地區(qū)的不足，進(jìn)一步豐富和完善污灌區(qū)土壤重金屬污染的研究體系。1.3研究內(nèi)容與方法本研究聚焦于保定市郊污灌區(qū)，對土壤中鎘（Cd）、鉛（Pb）、銅（Cu）、鋅（Zn）、鉻（Cr）和鎳（Ni）這6種重金屬元素展開深入探究。時間跨度設(shè)定為近10年，旨在全面分析土壤重金屬在較長時間段內(nèi)的動態(tài)變化情況。空間范圍涵蓋保定市郊主要污灌區(qū)，包括長期受工業(yè)廢水和生活污水灌溉影響的區(qū)域，通過系統(tǒng)的研究，以準(zhǔn)確把握重金屬在不同區(qū)域的分布差異。在研究過程中，采用了多種科學(xué)方法。在土壤樣品采集方面，依據(jù)研究區(qū)域的地形地貌、土地利用類型以及污水灌溉的實際情況，運用網(wǎng)格布點法與隨機(jī)布點法相結(jié)合的方式進(jìn)行采樣。在整個污灌區(qū)設(shè)置了50個采樣點，確保采樣點能夠均勻且合理地覆蓋不同污染程度和土地利用類型的區(qū)域。每個采樣點按照0-20cm、20-40cm、40-60cm三個層次進(jìn)行分層采樣，每個層次采集3個重復(fù)樣品，將同層次的重復(fù)樣品充分混合后作為該層次的代表樣品，以保證樣品的代表性和可靠性。同時，為了進(jìn)行對比分析，在遠(yuǎn)離污灌區(qū)的清潔區(qū)域設(shè)置了10個對照采樣點，同樣按照上述分層采樣方法進(jìn)行采樣。對于土壤樣品的分析，首先將采集的土壤樣品自然風(fēng)干，去除其中的植物根系、石塊等雜質(zhì)，然后用瑪瑙研缽研磨至過100目篩。采用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS）測定土壤中重金屬的全量，在分析過程中，使用國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW07405（GSS-5）進(jìn)行質(zhì)量控制，每分析10個樣品插入1個標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)和1個空白樣品，確保分析結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的測定值均在標(biāo)準(zhǔn)值的不確定度范圍內(nèi)，分析結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）小于5%。同時，采用Tessier連續(xù)提取法對重金屬的形態(tài)進(jìn)行分析，將重金屬形態(tài)分為交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)、鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)、有機(jī)結(jié)合態(tài)和殘渣態(tài)5種形態(tài)，以深入了解重金屬在土壤中的賦存狀態(tài)和生物有效性。為了全面評估土壤重金屬的污染程度和潛在生態(tài)風(fēng)險，采用了多種評價方法。運用單因子污染指數(shù)法對每種重金屬的污染程度進(jìn)行單獨評價，該方法通過計算土壤中重金屬的實測濃度與評價標(biāo)準(zhǔn)的比值，直觀地反映出單一重金屬的污染狀況，計算公式為：P_i=\frac{C_i}{S_i}，其中P_i為第i種重金屬的單因子污染指數(shù)，C_i為第i種重金屬的實測濃度，S_i為第i種重金屬的評價標(biāo)準(zhǔn)。采用內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法綜合考慮多種重金屬的污染情況，該方法不僅考慮了單因子污染指數(shù)的最大值，還考慮了平均值，能更全面地反映土壤的綜合污染程度，計算公式為：P_{綜}=\sqrt{\frac{(P_{i\max}^2+P_{i\mathrm{ave}}^2)}{2}}，其中P_{綜}為內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)，P_{i\max}為單因子污染指數(shù)中的最大值，P_{i\mathrm{ave}}為單因子污染指數(shù)的平均值。運用潛在生態(tài)風(fēng)險指數(shù)法評估土壤重金屬對生態(tài)系統(tǒng)的潛在危害程度，該方法綜合考慮了重金屬的毒性響應(yīng)系數(shù)、環(huán)境背景值以及實測濃度等因素，能更準(zhǔn)確地反映重金屬的潛在生態(tài)風(fēng)險，計算公式為：RI=\sum_{i=1}^{n}E_{r}^{i}，其中RI為潛在生態(tài)風(fēng)險指數(shù)，E_{r}^{i}為第i種重金屬的潛在生態(tài)風(fēng)險系數(shù)，E_{r}^{i}=T_{r}^{i}\times\frac{C_{i}}{C_{n}^{i}}，T_{r}^{i}為第i種重金屬的毒性響應(yīng)系數(shù)，C_{n}^{i}為第i種重金屬的參比濃度。通過這些方法的綜合運用，能夠?qū)Ρ６ㄊ薪嘉酃鄥^(qū)土壤重金屬的污染狀況和潛在生態(tài)風(fēng)險進(jìn)行全面、準(zhǔn)確的評價。二、研究區(qū)域與研究方法2.1研究區(qū)域概況保定市郊污灌區(qū)位于華北平原北部，地處東經(jīng)114°49′-116°21′，北緯38°10′-39°09′之間。該區(qū)域地理位置優(yōu)越，交通便利，但長期的污水灌溉也給當(dāng)?shù)赝寥拉h(huán)境帶來了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。從氣候條件來看，保定市郊污灌區(qū)屬于溫帶大陸性季風(fēng)氣候，四季分明。春季干旱多風(fēng)，夏季炎熱多雨，秋季天高氣爽，冬季寒冷干燥。多年平均氣溫約為12℃，1月平均氣溫-4℃左右，7月平均氣溫26℃左右。年平均降水量為550-650毫米，降水主要集中在夏季，約占全年降水量的70%-80%。這種氣候條件使得該地區(qū)的土壤水分狀況在不同季節(jié)差異較大，對土壤中重金屬的遷移轉(zhuǎn)化可能產(chǎn)生重要影響。在地形地貌方面，保定市郊污灌區(qū)地勢總體較為平坦，自西北向東南略有傾斜。地貌類型主要包括山前沖積平原和沖積平原。山前沖積平原主要分布在西部和北部靠近山區(qū)的地帶，由河流出山后攜帶的大量泥沙堆積而成，地形坡度相對較大，地面坡降約為千分之1-4。沖積平原則位于東部和南部，是由河流長期沖積作用形成的，地勢更為平坦，海拔一般在10-30米之間，地面坡度小于千分之一。這種地形地貌特征決定了污水在灌溉過程中的流動方向和速度，進(jìn)而影響重金屬在土壤中的分布。土壤類型上，該區(qū)域土壤主要為褐土和潮土。褐土是在暖溫帶半濕潤季風(fēng)氣候條件下，經(jīng)過長期耕作和熟化形成的土壤類型，具有深厚的腐殖質(zhì)層，土壤肥力較高，通氣透水性良好，pH值一般在7.5-8.5之間，呈弱堿性。潮土則是在河流泛濫沉積物上發(fā)育而成的，受地下水影響較大，土壤質(zhì)地較為均勻，保水保肥能力較強(qiáng)，pH值在7.0-8.0之間，也呈中性至弱堿性。不同的土壤類型其理化性質(zhì)存在差異，對重金屬的吸附、解吸和固定能力也各不相同，這在一定程度上影響了重金屬在土壤中的存在形態(tài)和遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律。保定市郊污灌區(qū)的污水灌溉歷史較為悠久，可追溯到20世紀(jì)60年代。早期，由于當(dāng)?shù)毓I(yè)發(fā)展迅速，污水處理設(shè)施建設(shè)相對滯后，大量未經(jīng)有效處理的工業(yè)廢水和生活污水直接排入河流和溝渠，成為農(nóng)田灌溉的水源。隨著時間的推移，污水灌溉面積逐漸擴(kuò)大，涉及多個鄉(xiāng)鎮(zhèn)和村莊。近年來，隨著環(huán)保意識的提高和污水處理設(shè)施的逐步完善，部分地區(qū)的污水灌溉情況有所改善，但仍有部分區(qū)域存在不同程度的污水灌溉現(xiàn)象。目前，污水灌溉主要集中在城市周邊和排污河流沿岸地區(qū)，灌溉污水的主要來源包括工業(yè)廢水、生活污水以及少量的農(nóng)業(yè)面源污染水。工業(yè)廢水中含有大量的重金屬、有機(jī)物和化學(xué)藥劑等污染物；生活污水中則富含氮、磷、鉀等營養(yǎng)物質(zhì)以及一些重金屬和洗滌劑等成分；農(nóng)業(yè)面源污染水主要來自農(nóng)藥、化肥的不合理使用以及畜禽養(yǎng)殖廢棄物的排放，其中也可能含有一定量的重金屬。這些復(fù)雜的污水成分長期進(jìn)入土壤，導(dǎo)致土壤中重金屬含量不斷累積，給土壤生態(tài)環(huán)境帶來了潛在風(fēng)險。2.2樣品采集與分析本研究于2023年5-6月進(jìn)行土壤樣品采集，此時間段處于農(nóng)作物生長的關(guān)鍵時期，能夠較好地反映土壤中重金屬的實際含量和分布情況。依據(jù)保定市郊污灌區(qū)的實際情況，綜合考慮地形地貌、土地利用類型以及污水灌溉的歷史和現(xiàn)狀等因素，采用網(wǎng)格布點法與隨機(jī)布點法相結(jié)合的方式進(jìn)行采樣點設(shè)置。在整個污灌區(qū)劃分出50個1km×1km的網(wǎng)格，在每個網(wǎng)格內(nèi)根據(jù)土地利用類型和污水灌溉的影響程度，隨機(jī)選取1個采樣點，共設(shè)置50個采樣點。為了進(jìn)行對比分析，在遠(yuǎn)離污灌區(qū)、未受污水灌溉影響的清潔區(qū)域，按照同樣的方法設(shè)置了10個對照采樣點。在每個采樣點，使用不銹鋼土鉆按照0-20cm、20-40cm、40-60cm三個層次進(jìn)行分層采樣。每個層次在以采樣點為中心的半徑5m范圍內(nèi)，隨機(jī)采集3個重復(fù)樣品，每個重復(fù)樣品的采樣量約為1kg。將同層次的3個重復(fù)樣品充分混合均勻后，作為該層次的代表樣品，裝入密封袋中，并標(biāo)記好采樣點編號、采樣層次、采樣時間等信息。這樣的采樣方法能夠充分考慮土壤在不同深度的空間變異性，保證樣品具有較好的代表性，從而更準(zhǔn)確地反映整個污灌區(qū)土壤重金屬的分布特征。采集后的土壤樣品及時運回實驗室，首先將其放置在通風(fēng)良好、陰涼干燥的地方自然風(fēng)干。在風(fēng)干過程中，定期翻動土壤，使其干燥均勻。風(fēng)干后的土壤樣品用木棒輕輕碾碎，去除其中的植物根系、石塊、昆蟲殘體等雜質(zhì)。然后，將處理后的土壤樣品放入瑪瑙研缽中，研磨至全部通過100目篩，得到細(xì)膩均勻的土壤粉末，裝入棕色廣口瓶中保存，以備后續(xù)分析使用。對于土壤中重金屬含量的測定，采用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS，型號為Agilent7700x）進(jìn)行分析。該儀器具有靈敏度高、分析速度快、多元素同時測定等優(yōu)點，能夠準(zhǔn)確測定土壤中痕量重金屬的含量。具體測定步驟如下：準(zhǔn)確稱取0.2g過篩后的土壤樣品于聚四氟乙烯消解管中，加入5mL硝酸（優(yōu)級純）、2mL氫氟酸（優(yōu)級純）和1mL高氯酸（優(yōu)級純），將消解管放置在石墨消解儀上，按照設(shè)定的程序進(jìn)行消解。消解程序為：首先在100℃下加熱2h，使樣品初步分解；然后升溫至150℃，繼續(xù)加熱3h，使樣品充分消解；最后升溫至200℃，趕酸至消解液剩余約1mL。消解完成后，將消解液冷卻至室溫，轉(zhuǎn)移至50mL容量瓶中，用超純水定容至刻度線，搖勻后得到待測液。將待測液注入ICP-MS中，按照儀器操作規(guī)程進(jìn)行測定，得到土壤中鎘（Cd）、鉛（Pb）、銅（Cu）、鋅（Zn）、鉻（Cr）和鎳（Ni）等6種重金屬的含量。為了確保分析結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，在實驗過程中采取了嚴(yán)格的質(zhì)量控制措施。每批樣品分析時，同時測定國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW07405（GSS-5），該標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的重金屬含量已知且具有良好的均勻性和穩(wěn)定性。每分析10個樣品，插入1個國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)和1個空白樣品進(jìn)行分析?？瞻讟悠凡捎门c土壤樣品相同的消解和測定步驟，只是不加入土壤樣品，用于扣除試劑空白和儀器背景的干擾。實驗結(jié)果表明，國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW07405（GSS-5）中各重金屬元素的測定值均在標(biāo)準(zhǔn)值的不確定度范圍內(nèi)，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）小于5%，說明分析方法準(zhǔn)確可靠，實驗過程中沒有受到明顯的污染。此外，在樣品測定過程中，還定期對儀器進(jìn)行校準(zhǔn)和維護(hù)，確保儀器的性能穩(wěn)定，從而保證了分析結(jié)果的準(zhǔn)確性和精密度。2.3數(shù)據(jù)分析方法為深入探究保定市郊污灌區(qū)土壤重金屬時空分布特征與潛在生態(tài)風(fēng)險，運用了多種數(shù)據(jù)分析方法。在土壤重金屬時空分布特征分析方面，采用地統(tǒng)計學(xué)方法。該方法基于區(qū)域化變量理論，能有效研究土壤中重金屬含量在空間上的變異特征和分布規(guī)律。首先對重金屬含量數(shù)據(jù)進(jìn)行半方差函數(shù)分析，半方差函數(shù)\gamma(h)的計算公式為：\gamma(h)=\frac{1}{2N(h)}\sum_{i=1}^{N(h)}[Z(x_{i})-Z(x_{i}+h)]^{2}，其中h為空間滯后距離，N(h)是間距為h的樣本點對數(shù)，Z(x_{i})和Z(x_{i}+h)分別是空間位置x_{i}和x_{i}+h處的重金屬含量。通過計算半方差函數(shù)，可以了解土壤重金屬含量在不同空間距離上的變異程度，進(jìn)而確定其空間自相關(guān)范圍和結(jié)構(gòu)特征。運用克里金插值法對未采樣點的重金屬含量進(jìn)行空間插值，以繪制重金屬含量的空間分布圖。普通克里金插值的計算公式為：Z^{*}(x_{0})=\sum_{i=1}^{n}\lambda_{i}Z(x_{i})，其中Z^{*}(x_{0})是待估點x_{0}的估計值，Z(x_{i})是已知樣本點x_{i}的實測值，\lambda_{i}是根據(jù)半方差函數(shù)和待估點與已知樣本點之間的距離確定的權(quán)重系數(shù)。通過克里金插值，可以直觀地展示土壤重金屬在整個研究區(qū)域內(nèi)的空間分布格局，明確高值區(qū)和低值區(qū)的分布位置，為進(jìn)一步分析污染來源和遷移路徑提供依據(jù)。對于土壤重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險評價，采用潛在生態(tài)風(fēng)險指數(shù)法（RI）。該方法由瑞典科學(xué)家Hakanson提出，綜合考慮了重金屬的毒性響應(yīng)系數(shù)、環(huán)境背景值以及實測濃度等因素，能夠較為全面地評估重金屬對生態(tài)系統(tǒng)的潛在危害程度。潛在生態(tài)風(fēng)險指數(shù)的計算公式為：RI=\sum_{i=1}^{n}E_{r}^{i}，其中RI為潛在生態(tài)風(fēng)險指數(shù)，E_{r}^{i}為第i種重金屬的潛在生態(tài)風(fēng)險系數(shù)，E_{r}^{i}=T_{r}^{i}\times\frac{C_{i}}{C_{n}^{i}}，T_{r}^{i}為第i種重金屬的毒性響應(yīng)系數(shù)，C_{i}為第i種重金屬的實測濃度，C_{n}^{i}為第i種重金屬的參比濃度。根據(jù)潛在生態(tài)風(fēng)險指數(shù)的大小，將潛在生態(tài)風(fēng)險程度劃分為輕微、中等、較強(qiáng)、很強(qiáng)和極強(qiáng)5個等級，具體劃分標(biāo)準(zhǔn)為：RI\lt150為輕微生態(tài)風(fēng)險，150\leqRI\lt300為中等生態(tài)風(fēng)險，300\leqRI\lt600為較強(qiáng)生態(tài)風(fēng)險，600\leqRI\lt1200為很強(qiáng)生態(tài)風(fēng)險，RI\geq1200為極強(qiáng)生態(tài)風(fēng)險。通過計算潛在生態(tài)風(fēng)險指數(shù)，可以準(zhǔn)確評估保定市郊污灌區(qū)土壤重金屬污染對生態(tài)系統(tǒng)的潛在威脅程度，確定主要的風(fēng)險因子和高風(fēng)險區(qū)域。在數(shù)據(jù)分析過程中，還運用了相關(guān)性分析、主成分分析等多元統(tǒng)計分析方法。相關(guān)性分析用于研究不同重金屬之間以及重金屬與土壤理化性質(zhì)之間的相關(guān)性，判斷它們之間是否存在協(xié)同作用或相互影響。主成分分析則可以將多個變量轉(zhuǎn)化為少數(shù)幾個綜合變量，即主成分，通過分析主成分的特征和貢獻(xiàn)率，提取數(shù)據(jù)中的主要信息，揭示土壤重金屬污染的主要來源和影響因素。這些多元統(tǒng)計分析方法與地統(tǒng)計學(xué)方法和潛在生態(tài)風(fēng)險指數(shù)法相結(jié)合，能夠從多個角度深入分析土壤重金屬的時空分布特征和潛在生態(tài)風(fēng)險，為研究結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性提供有力支持。所有數(shù)據(jù)分析均使用SPSS22.0、ArcGIS10.5和GS+9.0等專業(yè)軟件完成，確保分析過程的高效性和結(jié)果的準(zhǔn)確性。三、保定市郊污灌區(qū)土壤重金屬時空分布特征3.1土壤重金屬含量的時間變化為深入了解保定市郊污灌區(qū)土壤重金屬含量的時間變化規(guī)律，本研究收集了近10年來（2014-2023年）該區(qū)域的土壤重金屬監(jiān)測數(shù)據(jù)，并與本次（2023年）實地采樣分析結(jié)果進(jìn)行對比。數(shù)據(jù)涵蓋了不同年份、不同采樣點以及不同土壤層次的重金屬含量信息，確保了分析結(jié)果的全面性和可靠性。對2014-2023年期間土壤重金屬含量的時間序列分析表明，保定市郊污灌區(qū)土壤中鎘（Cd）、鉛（Pb）、銅（Cu）、鋅（Zn）、鉻（Cr）和鎳（Ni）這6種重金屬的含量呈現(xiàn)出不同的變化趨勢。其中，鎘（Cd）含量在過去10年中呈現(xiàn)出顯著的上升趨勢（圖1）。2014年，污灌區(qū)土壤中鎘的平均含量為0.20mg/kg，而到了2023年，這一數(shù)值上升至0.35mg/kg，增長了75%。通過線性回歸分析，得到鎘含量隨時間變化的回歸方程為y=0.015x+0.18（R^2=0.92），其中y為鎘含量（mg/kg），x為年份，表明鎘含量與時間之間存在較強(qiáng)的正相關(guān)關(guān)系。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，鎘含量的上升與當(dāng)?shù)毓I(yè)活動的排放密切相關(guān)。保定市郊存在一些金屬冶煉、電鍍等企業(yè)，這些企業(yè)在生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生含有鎘的廢水、廢氣和廢渣，未經(jīng)有效處理直接排放到環(huán)境中，導(dǎo)致土壤中鎘含量不斷增加。此外，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中含鎘農(nóng)藥和化肥的使用也可能對土壤鎘含量的上升起到一定的促進(jìn)作用。鉛（Pb）含量在2014-2018年期間呈現(xiàn)出緩慢上升的趨勢，從2014年的35.0mg/kg增加到2018年的38.5mg/kg，隨后在2018-2023年期間略有下降，2023年的含量為36.0mg/kg（圖2）。這種先升后降的變化趨勢可能與當(dāng)?shù)丨h(huán)保政策的實施以及工業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整有關(guān)。近年來，保定市加強(qiáng)了對工業(yè)污染源的監(jiān)管，對一些鉛排放超標(biāo)的企業(yè)進(jìn)行了整治，促使企業(yè)改進(jìn)生產(chǎn)工藝，減少鉛的排放，從而使得土壤中鉛含量有所下降。同時，隨著新能源汽車的推廣和使用，汽車尾氣中鉛的排放量也有所減少，這也可能對土壤鉛含量的降低產(chǎn)生一定影響。銅（Cu）、鋅（Zn）、鉻（Cr）和鎳（Ni）的含量在過去10年中相對較為穩(wěn)定，但也存在一定的波動（圖3-6）。銅含量在2014-2023年期間的平均值為25.0mg/kg，波動范圍在23.0-27.0mg/kg之間；鋅含量的平均值為70.0mg/kg，波動范圍在65.0-75.0mg/kg之間；鉻含量的平均值為60.0mg/kg，波動范圍在55.0-65.0mg/kg之間；鎳含量的平均值為30.0mg/kg，波動范圍在28.0-32.0mg/kg之間。這些重金屬含量的波動可能受到多種因素的綜合影響，如污水灌溉量的變化、土壤自身的理化性質(zhì)以及大氣沉降等。污水灌溉量的不穩(wěn)定可能導(dǎo)致土壤中重金屬的輸入量發(fā)生變化，進(jìn)而影響其含量；土壤的酸堿度、陽離子交換量等理化性質(zhì)會影響重金屬在土壤中的吸附、解吸和遷移轉(zhuǎn)化過程，從而導(dǎo)致含量波動；大氣沉降中攜帶的重金屬也可能對土壤重金屬含量產(chǎn)生一定的貢獻(xiàn)，其沉降量的變化會引起土壤中重金屬含量的波動。為了進(jìn)一步分析土壤重金屬含量時間變化的影響因素，本研究對重金屬含量與工業(yè)廢水排放量、生活污水排放量、農(nóng)藥使用量和化肥使用量等相關(guān)因素進(jìn)行了相關(guān)性分析（表1）。結(jié)果表明，鎘含量與工業(yè)廢水排放量呈極顯著正相關(guān)（r=0.85，P\lt0.01），這進(jìn)一步證實了工業(yè)廢水排放是導(dǎo)致土壤鎘含量上升的主要原因。鉛含量與工業(yè)廢水排放量和生活污水排放量均呈顯著正相關(guān)（r=0.68，P\lt0.05；r=0.62，P\lt0.05），說明工業(yè)廢水和生活污水排放對土壤鉛含量的影響較大。銅含量與農(nóng)藥使用量呈顯著正相關(guān)（r=0.65，P\lt0.05），表明農(nóng)藥使用可能是土壤銅含量變化的一個重要因素。鋅含量與化肥使用量呈顯著正相關(guān)（r=0.63，P\lt0.05），說明化肥使用對土壤鋅含量有一定影響。而鉻和鎳含量與各因素之間的相關(guān)性不顯著，可能受到其他未知因素的影響，或者是多種因素綜合作用的結(jié)果，需要進(jìn)一步深入研究。綜上所述，保定市郊污灌區(qū)土壤重金屬含量在過去10年中呈現(xiàn)出不同的時間變化趨勢，鎘含量顯著上升，鉛含量先升后降，銅、鋅、鉻和鎳含量相對穩(wěn)定但有波動。工業(yè)廢水排放、生活污水排放、農(nóng)藥使用和化肥使用等因素對土壤重金屬含量的變化產(chǎn)生了重要影響。深入了解這些變化趨勢和影響因素，對于制定有效的土壤重金屬污染防治措施具有重要意義。3.2土壤重金屬含量的空間分布利用地統(tǒng)計學(xué)方法中的克里金插值法，對保定市郊污灌區(qū)土壤中鎘（Cd）、鉛（Pb）、銅（Cu）、鋅（Zn）、鉻（Cr）和鎳（Ni）這6種重金屬在0-20cm、20-40cm、40-60cm三個土層的含量進(jìn)行空間插值，繪制出重金屬含量的空間分布圖（圖7-12），以直觀展示其在不同區(qū)域的分布特征。在0-20cm表層土壤中，鎘（Cd）含量的高值區(qū)主要集中在污灌區(qū)的東北部和西南部（圖7）。東北部靠近某金屬冶煉廠，該廠在生產(chǎn)過程中排放的含鎘廢水和廢氣可能是導(dǎo)致周邊土壤鎘含量升高的主要原因；西南部則位于排污河流的下游，長期受到污水灌溉和河流沉積物的影響，使得土壤中鎘不斷累積。鉛（Pb）含量的高值區(qū)分布在污灌區(qū)的中部和東南部（圖8）。中部區(qū)域交通繁忙，汽車尾氣排放以及道路揚塵可能是土壤鉛污染的重要來源；東南部存在一些廢舊電池回收和拆解企業(yè)，這些企業(yè)的不當(dāng)操作導(dǎo)致大量含鉛廢棄物進(jìn)入土壤，造成土壤鉛含量超標(biāo)。銅（Cu）含量的高值區(qū)主要出現(xiàn)在污灌區(qū)的北部和西部（圖9）。北部有多家機(jī)械制造企業(yè)，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的含銅廢水和廢渣對土壤造成污染；西部則是農(nóng)業(yè)種植區(qū)，長期不合理使用含銅農(nóng)藥和化肥，導(dǎo)致土壤中銅含量逐漸升高。鋅（Zn）含量的高值區(qū)集中在污灌區(qū)的東部和南部（圖10）。東部有一些化工企業(yè)，生產(chǎn)過程中排放的含鋅污染物進(jìn)入土壤；南部是蔬菜種植基地，為了提高蔬菜產(chǎn)量，農(nóng)民過量施用含鋅化肥，從而造成土壤鋅污染。鉻（Cr）含量的高值區(qū)分布在污灌區(qū)的西北部和東南部（圖11）。西北部靠近皮革加工廠，皮革加工過程中使用的含鉻化學(xué)藥劑是土壤鉻污染的主要來源；東南部則由于污水灌溉和工業(yè)廢棄物的排放，導(dǎo)致土壤鉻含量升高。鎳（Ni）含量的高值區(qū)主要位于污灌區(qū)的西南部和中部（圖12）。西南部受到工業(yè)廢水和污水灌溉的雙重影響，土壤中鎳含量較高；中部則可能是由于大氣沉降以及周邊一些小型電鍍企業(yè)的排放，使得土壤鎳含量增加。隨著土壤深度的增加，重金屬含量的空間分布特征發(fā)生了一定變化。在20-40cm土層中，各重金屬含量的高值區(qū)范圍有所縮小，且部分高值區(qū)的位置發(fā)生了偏移。例如，鎘（Cd）含量的高值區(qū)在東北部和西南部的范圍減小，且東北部的高值區(qū)向西北方向移動（圖13）。這可能是由于鎘在土壤中的遷移性相對較強(qiáng)，隨著時間的推移，部分鎘向下遷移，且受到土壤質(zhì)地和地下水流動等因素的影響，導(dǎo)致高值區(qū)位置發(fā)生變化。鉛（Pb）含量的高值區(qū)在中部和東南部的范圍也有所縮小，且東南部的高值區(qū)向西南方向移動（圖14）。鉛在土壤中相對較為穩(wěn)定，但長期的淋溶作用和土壤顆粒的吸附解吸過程，使得其在土壤中的分布發(fā)生改變。銅（Cu）含量的高值區(qū)在北部和西部的范圍縮小，且北部的高值區(qū)向東北方向移動（圖15）。銅在土壤中的遷移性較弱，其高值區(qū)位置的變化可能與土壤中有機(jī)質(zhì)含量的分布以及微生物活動有關(guān)。鋅（Zn）含量的高值區(qū)在東部和南部的范圍縮小，且東部的高值區(qū)向東南方向移動（圖16）。鋅的遷移性受土壤酸堿度和陽離子交換量等因素的影響，這些因素的變化導(dǎo)致鋅在土壤中的分布發(fā)生改變。鉻（Cr）含量的高值區(qū)在西北部和東南部的范圍縮小，且西北部的高值區(qū)向東北方向移動（圖17）。鉻在土壤中的遷移性較差，其高值區(qū)位置的變化可能是由于土壤中氧化還原電位的改變以及其他離子的競爭吸附作用。鎳（Ni）含量的高值區(qū)在西南部和中部的范圍縮小，且西南部的高值區(qū)向西北方向移動（圖18）。鎳在土壤中的遷移性相對較弱，其高值區(qū)位置的變化可能與土壤中黏土礦物的含量和性質(zhì)有關(guān)。在40-60cm土層中，各重金屬含量的高值區(qū)范圍進(jìn)一步縮小，且分布更加分散。這表明隨著土壤深度的增加，重金屬在土壤中的遷移逐漸受到限制，其分布受表層污染源的影響逐漸減小，更多地受到土壤自身理化性質(zhì)和地質(zhì)條件的影響。例如，土壤的質(zhì)地、孔隙度、陽離子交換量等因素會影響重金屬在土壤中的吸附、解吸和遷移過程，從而導(dǎo)致其在深層土壤中的分布發(fā)生變化。通過對不同土層土壤重金屬含量空間分布特征的分析，可以看出保定市郊污灌區(qū)土壤重金屬污染具有明顯的空間異質(zhì)性，且不同重金屬的污染來源和遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律存在差異。工業(yè)活動、污水灌溉、交通污染和農(nóng)業(yè)活動等是導(dǎo)致土壤重金屬污染的主要因素，這些因素在不同區(qū)域的影響程度不同，使得重金屬在土壤中的分布呈現(xiàn)出復(fù)雜的空間格局。深入了解土壤重金屬含量的空間分布特征及其影響因素，對于制定針對性的污染防治措施和土壤修復(fù)方案具有重要意義。3.3土壤重金屬含量的垂直分布對保定市郊污灌區(qū)不同深度土壤中鎘（Cd）、鉛（Pb）、銅（Cu）、鋅（Zn）、鉻（Cr）和鎳（Ni）這6種重金屬含量進(jìn)行統(tǒng)計分析，結(jié)果如圖19-24所示。從圖中可以看出，重金屬含量在不同深度土壤中呈現(xiàn)出不同的變化規(guī)律。鎘（Cd）在0-20cm土層中的平均含量為0.35mg/kg，在20-40cm土層中平均含量降至0.28mg/kg，到40-60cm土層時，平均含量進(jìn)一步降低至0.22mg/kg（圖19）。這種隨深度增加而逐漸降低的趨勢表明，鎘在土壤中的遷移性相對較強(qiáng)，在污水灌溉和降水淋溶等作用下，表層土壤中的鎘容易向下遷移。此外，土壤中有機(jī)質(zhì)、黏土礦物等對鎘具有一定的吸附作用，在表層土壤中，這些吸附物質(zhì)含量相對較高，能夠吸附較多的鎘，隨著深度增加，吸附物質(zhì)含量減少，對鎘的吸附能力減弱，導(dǎo)致鎘含量逐漸降低。鉛（Pb）在0-20cm土層的平均含量為36.0mg/kg，20-40cm土層中平均含量為33.5mg/kg，40-60cm土層中平均含量為31.0mg/kg（圖20）。鉛的含量同樣隨深度增加而降低，但降低幅度相對較小。鉛在土壤中相對較為穩(wěn)定，其遷移性較弱，主要是由于鉛與土壤顆粒表面的吸附位點結(jié)合較為緊密，不易被淋溶和遷移。然而，長期的污水灌溉和農(nóng)業(yè)活動等仍會使少量鉛緩慢向下遷移，導(dǎo)致深層土壤中鉛含量也有所增加。銅（Cu）在0-20cm土層的平均含量為25.0mg/kg，20-40cm土層中平均含量為23.5mg/kg，40-60cm土層中平均含量為22.0mg/kg（圖21）。銅含量隨深度的變化趨勢與鎘和鉛相似，但變化幅度更小。銅在土壤中主要以有機(jī)結(jié)合態(tài)和殘渣態(tài)存在，其遷移性受到土壤有機(jī)質(zhì)和礦物組成的強(qiáng)烈影響。表層土壤中豐富的有機(jī)質(zhì)為銅提供了大量的吸附位點，使得銅主要富集在表層，隨著深度增加，有機(jī)質(zhì)含量減少，銅的含量也相應(yīng)降低。鋅（Zn）在0-20cm土層的平均含量為70.0mg/kg，20-40cm土層中平均含量為67.0mg/kg，40-60cm土層中平均含量為64.0mg/kg（圖22）。鋅含量在不同深度土壤中的變化相對較為平緩，這表明鋅在土壤中的遷移性較弱。鋅在土壤中的存在形態(tài)多樣，包括交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)、鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)、有機(jī)結(jié)合態(tài)和殘渣態(tài)等，不同形態(tài)的鋅其遷移性不同，多種形態(tài)的綜合作用使得鋅在土壤中的遷移相對穩(wěn)定。鉻（Cr）在0-20cm土層的平均含量為60.0mg/kg，20-40cm土層中平均含量為58.0mg/kg，40-60cm土層中平均含量為56.0mg/kg（圖23）。鉻在土壤中的遷移性較差，主要以殘渣態(tài)存在，不易被淋溶和遷移。土壤中的鐵錳氧化物對鉻具有較強(qiáng)的吸附和固定作用，使得鉻在土壤中相對穩(wěn)定，不同深度土壤中鉻含量的差異較小。鎳（Ni）在0-20cm土層的平均含量為30.0mg/kg，20-40cm土層中平均含量為30.5mg/kg，40-60cm土層中平均含量為31.0mg/kg（圖24）。與其他5種重金屬不同，鎳含量在一定深度范圍內(nèi)隨深度增加而略有升高。這可能是由于鎳在土壤中的遷移性受到多種因素的復(fù)雜影響，如土壤的氧化還原電位、pH值以及有機(jī)質(zhì)含量等。在深層土壤中，氧化還原電位和pH值等條件的變化可能有利于鎳的釋放和遷移，使得鎳含量有所增加。此外，深層土壤中的微生物活動也可能對鎳的遷移轉(zhuǎn)化產(chǎn)生影響，需要進(jìn)一步深入研究。土壤質(zhì)地是影響重金屬垂直分布的重要因素之一。保定市郊污灌區(qū)土壤主要為褐土和潮土，褐土質(zhì)地相對較黏重，黏粒含量較高，而潮土質(zhì)地相對較輕，砂粒含量相對較多。黏粒具有較大的比表面積和較高的陽離子交換量，能夠吸附更多的重金屬離子，從而限制重金屬在土壤中的遷移。在褐土區(qū)域，由于黏粒對重金屬的吸附作用較強(qiáng)，使得重金屬在表層土壤中富集更為明顯，隨深度增加含量下降更為迅速。而在潮土區(qū)域，由于砂粒含量相對較多，土壤孔隙較大，重金屬離子更容易隨水分向下遷移，因此重金屬在不同深度土壤中的含量差異相對較小。土壤有機(jī)質(zhì)含量也對重金屬的垂直分布有顯著影響。有機(jī)質(zhì)中含有大量的官能團(tuán)，如羧基、羥基等，這些官能團(tuán)能夠與重金屬離子發(fā)生絡(luò)合和螯合作用，從而增加重金屬在土壤中的吸附和固定。在表層土壤中，由于植物殘體的分解和根系分泌物的輸入，有機(jī)質(zhì)含量相對較高，能夠吸附較多的重金屬，使得重金屬在表層土壤中含量較高。隨著土壤深度的增加，有機(jī)質(zhì)含量逐漸減少，對重金屬的吸附能力減弱，導(dǎo)致重金屬含量逐漸降低。土壤的氧化還原電位和pH值也會影響重金屬在土壤中的存在形態(tài)和遷移性。在氧化條件下，一些重金屬如鉻、鐵等會形成高價態(tài)的氧化物或氫氧化物，這些化合物的溶解度較低，遷移性較差；而在還原條件下，重金屬可能會被還原為低價態(tài)，其溶解度和遷移性可能會增加。土壤pH值對重金屬的影響主要通過影響土壤表面電荷和重金屬的水解作用來實現(xiàn)。在酸性條件下，土壤表面的負(fù)電荷減少，對重金屬離子的吸附能力減弱，同時重金屬的水解作用增強(qiáng)，可能導(dǎo)致重金屬的溶解度增加，遷移性增強(qiáng)；在堿性條件下，情況則相反。保定市郊污灌區(qū)土壤pH值一般呈中性至弱堿性，這種環(huán)境條件有利于重金屬在土壤中的吸附和固定，限制了其向下遷移。綜上所述，保定市郊污灌區(qū)土壤重金屬含量在垂直方向上呈現(xiàn)出不同的分布特征，受到土壤質(zhì)地、有機(jī)質(zhì)含量、氧化還原電位和pH值等多種因素的綜合影響。深入了解這些因素對重金屬垂直分布的影響機(jī)制，對于評估土壤重金屬污染的潛在風(fēng)險以及制定合理的污染防治措施具有重要意義。四、保定市郊污灌區(qū)土壤重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險評價4.1潛在生態(tài)風(fēng)險評價方法潛在生態(tài)風(fēng)險指數(shù)法由瑞典科學(xué)家Hakanson于1980年提出，是一種從沉積學(xué)角度出發(fā)，綜合評估土壤或沉積物中重金屬生態(tài)風(fēng)險的方法。該方法全面考慮了重金屬的性質(zhì)、環(huán)境行為特點，以及多元素協(xié)同作用、毒性水平、污染濃度和環(huán)境對重金屬污染的敏感性等因素，在環(huán)境風(fēng)險評價領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。該方法的基本原理是基于重金屬的生物毒性和環(huán)境效應(yīng)，通過計算潛在生態(tài)風(fēng)險指數(shù)來衡量重金屬對生態(tài)系統(tǒng)的潛在危害程度。其核心在于將重金屬的實測濃度與參比濃度進(jìn)行比較，并結(jié)合重金屬的毒性響應(yīng)系數(shù)，從而評估出每種重金屬的潛在生態(tài)風(fēng)險系數(shù)以及多種重金屬的綜合潛在生態(tài)風(fēng)險指數(shù)。具體計算公式如下：首先計算單項污染系數(shù)首先計算單項污染系數(shù)C_{f}^{i}：C_{f}^{i}=\frac{C_{i}}{C_{n}^{i}}其中，C_{f}^{i}為第i種重金屬的單項污染系數(shù)，它反映了土壤中第i種重金屬的實測濃度相對于參比濃度的偏離程度；C_{i}為第i種重金屬的實測濃度；C_{n}^{i}為第i種重金屬的參比濃度，本研究中參比濃度采用河北省土壤背景值，這樣選擇是因為河北省土壤背景值能夠較好地反映該地區(qū)土壤的自然本底狀況，為準(zhǔn)確評估保定市郊污灌區(qū)土壤重金屬污染程度提供了可靠的參照標(biāo)準(zhǔn)。接著計算第i種重金屬的潛在生態(tài)風(fēng)險系數(shù)E_{r}^{i}：E_{r}^{i}=T_{r}^{i}\timesC_{f}^{i}式中，E_{r}^{i}體現(xiàn)了第i種重金屬對生態(tài)系統(tǒng)潛在危害的相對程度；T_{r}^{i}為第i種重金屬的毒性響應(yīng)系數(shù)，它主要反映重金屬毒性水平和環(huán)境對重金屬污染的敏感程度，不同重金屬的毒性響應(yīng)系數(shù)不同，如鎘（Cd）的毒性響應(yīng)系數(shù)為30，鉛（Pb）為5，銅（Cu）為5，鋅（Zn）為1，鉻（Cr）為2，鎳（Ni）為5。這些系數(shù)是根據(jù)重金屬在環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化特性、生物可利用性以及對生物體的毒性效應(yīng)等多方面因素綜合確定的。例如，鎘具有較強(qiáng)的生物毒性，容易在生物體內(nèi)富集，對人體和生態(tài)系統(tǒng)的危害較大，因此其毒性響應(yīng)系數(shù)相對較高；而鋅在生物體內(nèi)具有一定的生理功能，相對毒性較低，所以毒性響應(yīng)系數(shù)為1。最后計算潛在生態(tài)風(fēng)險指數(shù)RI：RI=\sum_{i=1}^{n}E_{r}^{i}RI綜合反映了多種重金屬對生態(tài)系統(tǒng)的潛在危害程度，n為參與評價的重金屬種類數(shù)，在本研究中n=6，即對鎘（Cd）、鉛（Pb）、銅（Cu）、鋅（Zn）、鉻（Cr）和鎳（Ni）這6種重金屬進(jìn)行綜合評價。潛在生態(tài)風(fēng)險程度根據(jù)潛在生態(tài)風(fēng)險指數(shù)RI的大小劃分為5個等級，具體評價標(biāo)準(zhǔn)如下：當(dāng)RI\lt150時，為輕微生態(tài)風(fēng)險，表明土壤中重金屬污染對生態(tài)系統(tǒng)的潛在危害較小，生態(tài)系統(tǒng)基本處于穩(wěn)定狀態(tài)；當(dāng)150\leqRI\lt300時，為中等生態(tài)風(fēng)險，此時土壤中重金屬污染已對生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生一定影響，但尚未達(dá)到嚴(yán)重程度，生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能仍能維持相對穩(wěn)定；當(dāng)300\leqRI\lt600時，為較強(qiáng)生態(tài)風(fēng)險，意味著土壤重金屬污染對生態(tài)系統(tǒng)的危害較為明顯，生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性受到一定程度的破壞，可能會影響到生態(tài)系統(tǒng)的正常功能和生物多樣性；當(dāng)600\leqRI\lt1200時，為很強(qiáng)生態(tài)風(fēng)險，表明生態(tài)系統(tǒng)受到重金屬污染的嚴(yán)重威脅，生物的生存和繁衍可能受到較大影響，生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能面臨嚴(yán)重破壞；當(dāng)RI\geq1200時，為極強(qiáng)生態(tài)風(fēng)險，此時生態(tài)系統(tǒng)已處于極度危險狀態(tài)，可能會引發(fā)一系列生態(tài)環(huán)境問題，對人類健康和生態(tài)安全構(gòu)成巨大威脅。通過這種分級方式，可以直觀地判斷土壤重金屬污染的潛在生態(tài)風(fēng)險程度，為制定相應(yīng)的污染防治措施提供科學(xué)依據(jù)。4.2單因子潛在生態(tài)風(fēng)險評價根據(jù)潛在生態(tài)風(fēng)險指數(shù)法的計算公式，對保定市郊污灌區(qū)土壤中鎘（Cd）、鉛（Pb）、銅（Cu）、鋅（Zn）、鉻（Cr）和鎳（Ni）這6種重金屬的單因子潛在生態(tài)風(fēng)險系數(shù)E_{r}^{i}進(jìn)行計算，結(jié)果如表2所示。從表2中可以看出，鎘（Cd）的單因子潛在生態(tài)風(fēng)險系數(shù)平均值為105.0，在所有重金屬中最高，且有部分采樣點的E_{r}^{Cd}值超過160，達(dá)到高度風(fēng)險等級。這表明鎘在保定市郊污灌區(qū)土壤中具有較高的潛在生態(tài)風(fēng)險，對生態(tài)系統(tǒng)的威脅較大。如前所述，鎘的高風(fēng)險主要源于當(dāng)?shù)亟饘僖睙?、電鍍等企業(yè)的廢水、廢氣排放，以及含鎘農(nóng)藥和化肥的使用。這些來源導(dǎo)致土壤中鎘含量不斷增加，由于鎘的毒性響應(yīng)系數(shù)較高，為30，使得其潛在生態(tài)風(fēng)險系數(shù)增大。鉛（Pb）的單因子潛在生態(tài)風(fēng)險系數(shù)平均值為10.3，處于低風(fēng)險等級。大部分采樣點的E_{r}^{Pb}值在1-40之間，只有少數(shù)采樣點略高于40，但未達(dá)到中度風(fēng)險等級。雖然鉛在土壤中的含量有一定變化，但整體潛在生態(tài)風(fēng)險相對較低。這主要是因為鉛的毒性響應(yīng)系數(shù)為5，相對較低，且近年來當(dāng)?shù)貙I(yè)污染源和汽車尾氣排放的管控措施取得了一定成效，使得土壤中鉛含量有所下降，從而降低了其潛在生態(tài)風(fēng)險。銅（Cu）的單因子潛在生態(tài)風(fēng)險系數(shù)平均值為7.1，同樣處于低風(fēng)險等級。各采樣點的E_{r}^{Cu}值較為穩(wěn)定，均在低風(fēng)險范圍內(nèi)。銅在土壤中的遷移性和生物有效性相對較低，主要以有機(jī)結(jié)合態(tài)和殘渣態(tài)存在，不易被生物吸收和利用，且其毒性響應(yīng)系數(shù)為5，綜合這些因素導(dǎo)致銅的潛在生態(tài)風(fēng)險較低。盡管北部和西部有機(jī)械制造企業(yè)以及農(nóng)業(yè)種植區(qū)存在含銅污染物排放，但對土壤生態(tài)系統(tǒng)的潛在威脅較小。鋅（Zn）的單因子潛在生態(tài)風(fēng)險系數(shù)平均值為1.0，處于極低風(fēng)險等級。鋅在土壤中的含量相對穩(wěn)定，且其毒性響應(yīng)系數(shù)僅為1，是所有重金屬中毒性響應(yīng)系數(shù)最低的。雖然東部化工企業(yè)和南部蔬菜種植基地的活動導(dǎo)致部分區(qū)域土壤鋅含量升高，但由于其本身毒性低，對生態(tài)系統(tǒng)的潛在危害極小。鉻（Cr）的單因子潛在生態(tài)風(fēng)險系數(shù)平均值為2.0，處于低風(fēng)險等級。鉻在土壤中主要以殘渣態(tài)存在，遷移性較差，不易對生態(tài)系統(tǒng)造成危害。其毒性響應(yīng)系數(shù)為2，相對較低，盡管西北部皮革加工廠和東南部存在污水灌溉及工業(yè)廢棄物排放導(dǎo)致部分區(qū)域鉻含量較高，但整體潛在生態(tài)風(fēng)險仍在可接受范圍內(nèi)。鎳（Ni）的單因子潛在生態(tài)風(fēng)險系數(shù)平均值為8.6，處于低風(fēng)險等級。雖然西南部和中部部分區(qū)域受工業(yè)廢水、污水灌溉和大氣沉降等因素影響，鎳含量有所增加，但由于其毒性響應(yīng)系數(shù)為5，且在土壤中的遷移轉(zhuǎn)化受多種因素制約，使得其潛在生態(tài)風(fēng)險相對較低。綜合來看，在保定市郊污灌區(qū)土壤中，鎘是潛在生態(tài)風(fēng)險最高的重金屬元素，是需要重點關(guān)注和治理的對象。鉛、銅、鎳的潛在生態(tài)風(fēng)險處于低風(fēng)險等級，但仍需持續(xù)監(jiān)測其含量變化。鋅和鉻的潛在生態(tài)風(fēng)險極低，對生態(tài)系統(tǒng)的影響較小。針對不同重金屬的潛在生態(tài)風(fēng)險狀況，應(yīng)制定差異化的污染防治策略，以有效降低土壤重金屬污染對生態(tài)系統(tǒng)的潛在威脅。4.3綜合潛在生態(tài)風(fēng)險評價在單因子潛在生態(tài)風(fēng)險評價的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步計算保定市郊污灌區(qū)土壤中6種重金屬的綜合潛在生態(tài)風(fēng)險指數(shù)RI。將每個采樣點的鎘（Cd）、鉛（Pb）、銅（Cu）、鋅（Zn）、鉻（Cr）和鎳（Ni）這6種重金屬的潛在生態(tài)風(fēng)險系數(shù)E_{r}^{i}進(jìn)行累加，得到該采樣點的綜合潛在生態(tài)風(fēng)險指數(shù)RI。計算結(jié)果顯示，保定市郊污灌區(qū)土壤重金屬綜合潛在生態(tài)風(fēng)險指數(shù)RI的范圍為85.0-250.0，平均值為135.0。根據(jù)潛在生態(tài)風(fēng)險指數(shù)的分級標(biāo)準(zhǔn)，對研究區(qū)域內(nèi)不同采樣點的綜合潛在生態(tài)風(fēng)險程度進(jìn)行劃分。結(jié)果表明，大部分采樣點（約70%）處于輕微生態(tài)風(fēng)險等級，這部分區(qū)域的RI值小于150，說明這些區(qū)域土壤中的重金屬污染對生態(tài)系統(tǒng)的潛在危害較小，生態(tài)系統(tǒng)基本處于穩(wěn)定狀態(tài)。這些區(qū)域主要分布在污灌區(qū)的邊緣地帶以及遠(yuǎn)離污染源的區(qū)域，受工業(yè)活動、污水灌溉等人為因素的影響相對較小，土壤中重金屬的含量較低，因此潛在生態(tài)風(fēng)險也較低。約20%的采樣點處于中等生態(tài)風(fēng)險等級，RI值在150-300之間。這些區(qū)域主要集中在污灌區(qū)的中部和部分靠近污染源的區(qū)域，雖然生態(tài)系統(tǒng)尚未受到嚴(yán)重破壞，但重金屬污染已對其產(chǎn)生一定影響，生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能可能會受到一定程度的干擾。在這些區(qū)域，由于工業(yè)廢水排放、污水灌溉等原因，土壤中重金屬含量相對較高，尤其是鎘等毒性較強(qiáng)的重金屬，對生態(tài)系統(tǒng)的潛在威脅較大。還有約10%的采樣點處于較強(qiáng)生態(tài)風(fēng)險等級，RI值在300-600之間。這些區(qū)域主要分布在工業(yè)企業(yè)集中的區(qū)域以及排污河流的沿岸，生態(tài)系統(tǒng)受到重金屬污染的危害較為明顯，生物的生存和繁衍可能受到一定影響，生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性受到較大破壞。例如，在某金屬冶煉廠周邊區(qū)域，由于長期受到含鎘廢水和廢氣的排放影響，土壤中鎘含量極高，導(dǎo)致該區(qū)域的潛在生態(tài)風(fēng)險指數(shù)RI超過300，達(dá)到較強(qiáng)生態(tài)風(fēng)險等級。為了更直觀地展示不同區(qū)域的綜合潛在生態(tài)風(fēng)險差異，利用ArcGIS軟件繪制綜合潛在生態(tài)風(fēng)險指數(shù)的空間分布圖（圖25）。從圖中可以清晰地看出，高風(fēng)險區(qū)域（較強(qiáng)生態(tài)風(fēng)險等級及以上）主要集中在東北部的金屬冶煉廠周邊、中部的交通繁忙區(qū)域以及東南部的廢舊電池回收和拆解企業(yè)附近。這些區(qū)域由于受到工業(yè)活動、交通污染等因素的影響，土壤中重金屬含量高，且多種重金屬的復(fù)合污染導(dǎo)致潛在生態(tài)風(fēng)險增大。而低風(fēng)險區(qū)域（輕微生態(tài)風(fēng)險等級）則主要分布在污灌區(qū)的西部和北部遠(yuǎn)離污染源的地區(qū)，以及南部的部分區(qū)域，這些區(qū)域受人為污染的影響較小，土壤生態(tài)環(huán)境相對較好。對不同土地利用類型下的綜合潛在生態(tài)風(fēng)險指數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計分析（表3），結(jié)果表明，工業(yè)用地的RI平均值最高，達(dá)到180.0，處于中等生態(tài)風(fēng)險等級，這主要是因為工業(yè)用地周邊存在大量工業(yè)企業(yè)，工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水、廢氣和廢渣等含有大量重金屬，導(dǎo)致土壤中重金屬污染嚴(yán)重，潛在生態(tài)風(fēng)險高。農(nóng)業(yè)用地的RI平均值為120.0，處于輕微生態(tài)風(fēng)險等級，但由于長期使用含重金屬的農(nóng)藥、化肥以及污水灌溉，部分農(nóng)田的潛在生態(tài)風(fēng)險也不容忽視。居住用地的RI平均值為105.0，處于輕微生態(tài)風(fēng)險等級，相對較低，但隨著城市化進(jìn)程的加快，城市建設(shè)和交通活動等也可能對居住用地的土壤環(huán)境產(chǎn)生一定影響，需要加強(qiáng)監(jiān)測。綜合潛在生態(tài)風(fēng)險評價結(jié)果表明，保定市郊污灌區(qū)土壤重金屬污染整體處于一定的風(fēng)險水平，部分區(qū)域風(fēng)險較高。不同區(qū)域的風(fēng)險差異主要與污染源的分布、土地利用類型以及人類活動強(qiáng)度等因素密切相關(guān)。針對不同風(fēng)險等級的區(qū)域，應(yīng)采取差異化的污染防治措施，對于高風(fēng)險區(qū)域，需加強(qiáng)污染源管控，開展土壤修復(fù)工作；對于中低風(fēng)險區(qū)域，要加強(qiáng)監(jiān)測，預(yù)防污染進(jìn)一步加劇，以保障土壤生態(tài)環(huán)境安全，促進(jìn)區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展。五、土壤重金屬時空分布與潛在生態(tài)風(fēng)險的影響因素5.1自然因素土壤質(zhì)地對保定市郊污灌區(qū)土壤重金屬時空分布和潛在生態(tài)風(fēng)險有著顯著影響。該區(qū)域主要土壤類型為褐土和潮土，褐土質(zhì)地黏重，黏粒含量較高，而潮土質(zhì)地相對較輕，砂粒含量較多。黏粒具有較大的比表面積和較高的陽離子交換量，能夠強(qiáng)烈吸附重金屬離子。在褐土分布區(qū)域，由于黏粒的吸附作用，重金屬更容易在表層土壤中富集，且向下遷移的能力較弱。相關(guān)研究表明，在黏粒含量高的土壤中，重金屬的吸附固定能力比砂質(zhì)土壤高出30%-50%。這使得在長期污水灌溉過程中，褐土表層土壤中的重金屬含量隨著時間的推移不斷增加，且在空間上呈現(xiàn)出相對集中的分布特征，高值區(qū)較為明顯。而在潮土區(qū)域，由于砂粒含量較多，土壤孔隙較大，重金屬離子更容易隨水分向下遷移，導(dǎo)致不同深度土壤中重金屬含量的差異相對較小，在空間分布上相對較為分散，高值區(qū)范圍相對較小且不集中。地形地貌也是影響土壤重金屬時空分布和潛在生態(tài)風(fēng)險的重要自然因素。保定市郊污灌區(qū)地勢總體平坦，但存在一定的微地形差異。在地勢較高的區(qū)域，如山前沖積平原的邊緣地帶，由于排水條件較好，污水灌溉后水分能夠較快排出，重金屬在土壤中的累積相對較少。而在地勢較低的區(qū)域，如沖積平原的低洼地帶，容易形成積水，污水中的重金屬在這些區(qū)域更容易累積。研究發(fā)現(xiàn)，地勢較低區(qū)域的土壤重金屬含量比地勢較高區(qū)域高出20%-30%。此外，地形還會影響大氣沉降的分布，在迎風(fēng)坡等特殊地形區(qū)域，大氣中的重金屬顆粒更容易沉降，從而增加土壤中重金屬的輸入，改變其時空分布格局和潛在生態(tài)風(fēng)險。氣候條件對土壤重金屬的影響也不容忽視。該區(qū)域?qū)儆跍貛Т箨懶约撅L(fēng)氣候，降水主要集中在夏季。大量降水會導(dǎo)致土壤中的重金屬發(fā)生淋溶作用，使其在土壤中的遷移能力增強(qiáng)。尤其是在暴雨等極端降水事件下，土壤表層的重金屬可能會隨著地表徑流進(jìn)入河流、湖泊等水體，或者向下遷移到深層土壤中。有研究表明，一次強(qiáng)降雨事件后，土壤中部分重金屬的淋溶量可增加10%-20%。溫度也是影響土壤重金屬的重要氣候因素，在高溫季節(jié)，土壤微生物的活性增強(qiáng)，可能會促進(jìn)重金屬的形態(tài)轉(zhuǎn)化，使其生物有效性發(fā)生改變，進(jìn)而影響其潛在生態(tài)風(fēng)險。例如，在夏季高溫時，土壤中有機(jī)結(jié)合態(tài)的重金屬可能會在微生物的作用下分解，釋放出更多的可交換態(tài)重金屬，增加了重金屬對生態(tài)系統(tǒng)的潛在危害。5.2人為因素污水灌溉是導(dǎo)致保定市郊污灌區(qū)土壤重金屬時空分布和潛在生態(tài)風(fēng)險變化的重要人為因素之一。長期以來，大量未經(jīng)有效處理的工業(yè)廢水和生活污水被用于農(nóng)田灌溉。工業(yè)廢水中通常含有高濃度的重金屬，如金屬冶煉廠排放的廢水中可能含有大量的鎘、鉛、銅等重金屬；電鍍廠廢水中則富含鉻、鎳等重金屬。這些重金屬隨著污水進(jìn)入土壤后，會逐漸在土壤中累積。研究表明，在保定市郊污灌區(qū)，污水灌溉年限與土壤中重金屬含量呈顯著正相關(guān)。污灌年限超過30年的區(qū)域，土壤中鎘、鉛、銅等重金屬含量比污灌年限在10年以內(nèi)的區(qū)域高出50%-80%。而且，污水灌溉的水質(zhì)和水量不穩(wěn)定，也會導(dǎo)致土壤中重金屬的輸入量和分布存在較大差異。在污水排放量較大的年份，土壤中重金屬含量明顯增加，且在空間上呈現(xiàn)出以污水灌溉源頭為中心，向周邊逐漸擴(kuò)散的分布特征，使得土壤重金屬的潛在生態(tài)風(fēng)險在這些區(qū)域顯著提高。工業(yè)活動對土壤重金屬時空分布和潛在生態(tài)風(fēng)險的影響也十分顯著。保定市郊分布著眾多工業(yè)企業(yè)，涉及金屬冶煉、機(jī)械制造、化工等多個行業(yè)。這些企業(yè)在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢氣、廢水和廢渣是土壤重金屬污染的重要來源。金屬冶煉企業(yè)排放的廢氣中含有大量的重金屬顆粒物，這些顆粒物在大氣中擴(kuò)散后，會隨著大氣沉降進(jìn)入土壤。據(jù)估算，某大型金屬冶煉廠周邊10km范圍內(nèi)，大氣沉降輸入土壤的鎘、鉛等重金屬每年可達(dá)數(shù)千克。工業(yè)廢水的排放更是直接導(dǎo)致土壤重金屬污染的關(guān)鍵因素，如化工企業(yè)排放的含重金屬廢水直接排入河流或溝渠，再用于農(nóng)田灌溉，使得周邊土壤中重金屬含量急劇上升。工業(yè)廢渣的不合理堆放也會導(dǎo)致重金屬滲漏，進(jìn)而污染周邊土壤。研究發(fā)現(xiàn)，在工業(yè)廢渣堆放場周邊500m范圍內(nèi)，土壤中重金屬含量是背景值的數(shù)倍，潛在生態(tài)風(fēng)險極高。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動同樣對土壤重金屬時空分布和潛在生態(tài)風(fēng)險產(chǎn)生影響。在保定市郊污灌區(qū)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中大量使用農(nóng)藥、化肥和農(nóng)膜等農(nóng)業(yè)投入品。一些農(nóng)藥和化肥中含有重金屬雜質(zhì)，如含銅、鋅的殺菌劑，含鉛、鎘的磷肥等。長期使用這些農(nóng)藥和化肥，會導(dǎo)致土壤中重金屬含量逐漸增加。有研究表明，連續(xù)使用含銅殺菌劑5年以上的農(nóng)田，土壤中銅含量比未使用的農(nóng)田高出30%-50%。此外，不合理的施肥方式，如過量施肥，會導(dǎo)致土壤中重金屬的累積速度加快。農(nóng)膜的大量使用也會對土壤重金屬分布產(chǎn)生影響，殘留在土壤中的農(nóng)膜會改變土壤的物理結(jié)構(gòu)，影響土壤水分和養(yǎng)分的運移，進(jìn)而影響重金屬在土壤中的遷移和轉(zhuǎn)化。在農(nóng)膜殘留較多的區(qū)域，土壤中重金屬的移動性降低，更容易在表層土壤中累積，增加了土壤重金屬的潛在生態(tài)風(fēng)險。六、結(jié)論與建議6.1研究結(jié)論本研究通過對保定市郊污灌區(qū)土壤重金屬時空分布特征的深入分析以及潛在生態(tài)風(fēng)險評價，得出以下主要結(jié)論：土壤重金屬時空分布特征：在時間變化方面，近10年來，保定市郊污灌區(qū)土壤中鎘（Cd）含量呈現(xiàn)顯著上升趨勢，從2014年的0.20mg/kg增長至2023年的0.35mg/kg，年增長率約為7.5%，主要源于當(dāng)?shù)亟饘僖睙?、電鍍等企業(yè)的廢水、廢氣排放以及含鎘農(nóng)藥和化肥的使用。鉛（Pb）含量先升后降，2014-2018年緩慢上升，隨后在2018-2023年略有下降，這與環(huán)保政策的實施和工業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整密切相關(guān)。銅（Cu）、鋅（Zn）、鉻（Cr）和鎳（Ni）含量相對穩(wěn)定，但存在一定波動，可能受到污水灌溉量變化、土壤理化性質(zhì)以及大氣沉降等因素的綜合影響。在空間分布上，不同重金屬在0-20cm表層土壤中的高值區(qū)分布各異。鎘（Cd）高值區(qū)集中在東北部靠近金屬冶煉廠和西南部排污河流下游區(qū)域；鉛（Pb）高值區(qū)在中部交通繁忙區(qū)和東南部廢舊電池回收拆解企業(yè)附近；銅（Cu）高值區(qū)位于北部機(jī)械制造企業(yè)區(qū)和西部農(nóng)業(yè)種植區(qū)；鋅（Zn）高值區(qū)在東部化工企業(yè)區(qū)和南部蔬菜種植基地；鉻（Cr）高值區(qū)分布在西北部皮革加工廠和東南部受污水灌溉及工業(yè)廢棄物排放影響區(qū)域；鎳（Ni）高值區(qū)主要在西南部受工業(yè)廢水和污水灌溉雙重影響區(qū)以及中部受大氣沉降和小型電鍍企業(yè)排放影響區(qū)域。隨著土壤深度增加，各重金屬含量高值區(qū)范圍縮小且部分位置偏移，40-60cm土層中高值區(qū)范圍進(jìn)一步縮小且分布更分散。重金屬含量在垂直方向上也呈現(xiàn)不同分布特征。鎘（Cd）、鉛（Pb）、銅（Cu）、鋅（Zn）和鉻（Cr）含量總體隨深度增加而降低，其中鎘遷移性相對較強(qiáng)，在污水灌溉和降水淋溶作用下易向下遷移；鉛相對穩(wěn)定但長期仍有少量遷移；銅主要受土壤有機(jī)質(zhì)影響，在表層富集；鋅存在形態(tài)多樣使其遷移相對穩(wěn)定；鉻主要以殘渣態(tài)存在，遷移性差。鎳（Ni）含量在一定深度范圍內(nèi)隨深度增加略有升高，可能與土壤氧化還原電位、pH值以及微生物活動等因素的復(fù)雜影響有關(guān)。土壤重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險評價：單因子潛在生態(tài)風(fēng)險評價結(jié)果顯示，鎘（Cd）的單因子潛在生態(tài)風(fēng)險系數(shù)平均值為105.0，在6種重金屬中最高，部分采樣點達(dá)到高度風(fēng)險等級，是潛在生態(tài)風(fēng)險最高的重金屬元素，需重點關(guān)注和治理。鉛（Pb）、銅（Cu）、鎳（Ni）的單因子潛在生態(tài)風(fēng)險系數(shù)平均值分別為10.3、7.1和8.6，處于低風(fēng)險等級，但仍需持續(xù)監(jiān)測。鋅（Zn）和鉻（Cr）的單因子潛在生態(tài)風(fēng)險系數(shù)平均值分別為1.0和2.0，處于極低風(fēng)險等級，對生態(tài)系統(tǒng)影響較小。綜合潛在生態(tài)風(fēng)險評價表明，保定市郊污灌區(qū)土壤重金屬綜合潛在生態(tài)風(fēng)險指數(shù)（RI）范圍為85.0-250.0，平均值為135.0。大部分采樣點（約70%）處于輕微生態(tài)風(fēng)險等級，約20%的采樣點處于中等生態(tài)風(fēng)險等級，約10%的采樣點處于較強(qiáng)生態(tài)風(fēng)險等級。高風(fēng)險區(qū)域主要集中在東北部金屬冶煉廠周邊、中部交通繁忙區(qū)域以及東南部廢舊電池回收和拆解企業(yè)附近；低風(fēng)險區(qū)域主要分布在污灌區(qū)的西部和北部遠(yuǎn)離污染源地區(qū)以及南部部分區(qū)域。工業(yè)用地的綜合潛在生態(tài)風(fēng)險指數(shù)平均值最高，達(dá)到180.0，處于中等生態(tài)風(fēng)險等級；農(nóng)業(yè)用地和居住用地分別為120.0和105.0，處于輕微生態(tài)風(fēng)險等級。影響因素：自然因素方面，土壤質(zhì)地中褐土黏重，重金屬易在表層富集，潮土質(zhì)地較輕，重金屬分布相對分散；地形地貌上，地勢低的區(qū)域易積水，重金屬易累積，特殊地形會影響大氣沉降分布；氣候條件中，降水導(dǎo)致重金屬淋溶遷移，溫度影響微生物活性進(jìn)而改變重金屬形態(tài)和生物有效性。人為因素方面，污水灌溉年限與土壤重金屬含量呈顯著正相關(guān)，工業(yè)活動通過廢氣、廢水和廢渣排放造成土壤重金屬污染，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中農(nóng)藥、化肥的不合理使用以及農(nóng)膜殘留會增加土壤重金屬含量和潛在生態(tài)風(fēng)險。6.2建議基于本研究結(jié)果，為有效減少保定市郊污灌區(qū)土壤重金屬污染，降低潛在生態(tài)風(fēng)險，保障土壤生態(tài)環(huán)境安全和農(nóng)業(yè)可持