Evaluation and Source Analysis of Soil Potential Toxic Elements Pollution in Tea Garden in Yibin City

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2020-0387

Abstract

Abstract:

To reveal the current status and source of PTEs pollution in tea garden soil in Pingshan County, Yibin City, through the collection and detection of samples, the pollution assessment of 7 potentially toxic elements (PTEs) (Cd, As, Cr, Cu, Pb, Zn, Ni) was carried out by using the Nemerow index, geo-accumulation index and potential ecological risk index, and the source analysis was conducted by multivariate statistics and spatial analysis. The results showed that among the concentrations of the 7 PTEs, only Cd exceeded the screening value of agricultural land in the tea garden soil. Compared with the soil background value in Sichuan Province, the Cd over-standard rate was 88.45 times, and the average value of Nemerow pollution index, geo-accumulated pollution index and comprehensive potential ecological pollution risk index was 7.65, 3.38 and 1262.06 respectively, indicating that tea garden soil was seriously polluted, and the potentially ecological risk was high. Multivariate statistics and pollution spatial analysis showed that the enrichment of Cd, Cr, Ni and Zn might be caused by pyrite mining; Pb was mainly caused by the large-scale use of coal in the mining and smelting of pyrite. In addition to burning coal, As was also related to the use of fertilizers; the early generation of the paper mills along the Xiaolongxi caused Cu enrichment in the river and acidification of the surrounding soil in the study area. The spatial distribution characteristics of PTEs pollution indicated that Cd was the main source of risk, which had a controlling effect on PTEs pollution in tea garden soil in Yibin.

Key words: tea plantations, potentially toxic elements, Nemerow index, geo-accumulation index, potential ecological risk index, multivariate analysis, spatial analysis

CLC Number:

S151.9+5

Cheng Qiangqiang, Wang Zhe, Yi Facheng, Sun Qing, Zhang Yiping, Jiang Hu, Wang Chengxia. Evaluation and Source Analysis of Soil Potential Toxic Elements Pollution in Tea Garden in Yibin City[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2021, 37(18): 75-84.

Figures/Tables 13

References 41

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研究区	pH	砷 As	镉 Cd	铬 Cr	镍 Ni	锌 Zn	铜 Cu	铅 Pb
中国^[19]	-	11.2	0.097	61.0	26.9	74.2	22.6	26.0
安徽^[20]	-	68.0	-	51.8	16.3	151.7	21.3	8.50
湖北^[21]	-	-	0.11	50.6	-	-	24.9	23.1
广东^[22]	-	22.39	0.11	29.3	20.0	94.0	15.4	14.4
湖南^[23]	-	12.4	0.074	92.2	19.5	-	-	42.7
福建^[24]	-	6.36	0.095	31.6	16.1	119.7	16.8	43.3
贵州^[25]	-	13.33	0.238	88.60	-	-	36.03	67.1
山东^[26]	-	5.79	0.16	47.6	-	-	18.8	34.1
陕西^[27]	-	-	-	47.0	35.2	102.8	23.7	-
江苏^[28]	-	10.9	0.07	63.8	19.3	56.0	22.6	17.6
江西^[29]	-	21.8	0.133	64.7	-	-	18.9	24.6
浙江^[30]	-	9.81	0.15	69.97	-	74.66	24.52	29.86
四川A层^[31]	-	10.6	0.21	93.8	35.8	90.1	32.3	30.6
四川C层^[31]		10.1	0.17	92.5	38.4	87.5	32.9	27.5
宜宾某茶园（本文）	8.31	22.75	3.21	89.45	37.78	34.24	41.23	101.88

研究区	pH	砷 As	镉 Cd	铬 Cr	镍 Ni	锌 Zn	铜 Cu	铅 Pb
中国^[19]	-	11.2	0.097	61.0	26.9	74.2	22.6	26.0
安徽^[20]	-	68.0	-	51.8	16.3	151.7	21.3	8.50
湖北^[21]	-	-	0.11	50.6	-	-	24.9	23.1
广东^[22]	-	22.39	0.11	29.3	20.0	94.0	15.4	14.4
湖南^[23]	-	12.4	0.074	92.2	19.5	-	-	42.7
福建^[24]	-	6.36	0.095	31.6	16.1	119.7	16.8	43.3
贵州^[25]	-	13.33	0.238	88.60	-	-	36.03	67.1
山东^[26]	-	5.79	0.16	47.6	-	-	18.8	34.1
陕西^[27]	-	-	-	47.0	35.2	102.8	23.7	-
江苏^[28]	-	10.9	0.07	63.8	19.3	56.0	22.6	17.6
江西^[29]	-	21.8	0.133	64.7	-	-	18.9	24.6
浙江^[30]	-	9.81	0.15	69.97	-	74.66	24.52	29.86
四川A层^[31]	-	10.6	0.21	93.8	35.8	90.1	32.3	30.6
四川C层^[31]		10.1	0.17	92.5	38.4	87.5	32.9	27.5
宜宾某茶园（本文）	8.31	22.75	3.21	89.45	37.78	34.24	41.23	101.88

参数	分级标准
C_f	≤0.7无污染	0.7~1.0警戒线	1.0~2.0轻度	2.0~3.0中度	>3.0重度
I_geo	≤0无污染	0~1轻中等	1~2中等	2~3中强等	3~4强	4~5极严重
E_r	<40 低	40~48中等	80~160较重	160~320重度	≥320严重
RI	<135轻微	135~265中等	265~525强	≥525很强

参数	分级标准
C_f	≤0.7无污染	0.7~1.0警戒线	1.0~2.0轻度	2.0~3.0中度	>3.0重度
I_geo	≤0无污染	0~1轻中等	1~2中等	2~3中强等	3~4强	4~5极严重
E_r	<40 低	40~48中等	80~160较重	160~320重度	≥320严重
RI	<135轻微	135~265中等	265~525强	≥525很强

成分	载荷平方和			成分矩阵
成分	总计	方差百分比	累积/%	pH	As	Cd	Cr	Pb	Cu	Ni	Zn
1	3.421	42.763	42.763	-0.153	0.461	0.899	0.922	-0.048	0.231	0.919	0.791
2	1.356	16.953	59.716	0.753	0.134	0.243	-0.168	-0.036	0.787	0.220	-0.121
3	1.215	15.192	74.908	0.174	0.573	0.112	0.027	0.902	-0.144	-0.009	0.099