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土壤重金属污染因其隐蔽性、不可逆性、后果严重性等特点越来越受到重视。本文经过野外调查和资料收集,在西安市周边农田分东郊、南郊、西郊和北郊共69个采样点采集土壤样品,每个采样点分0~10cm、10~20cm和20~30cm3层共采集207个土壤样品。测定了土壤理化性质(土壤粒径、有机质含量、pH值、磁化率),用原子荧光光度计测量了土壤中As和Hg元素的含量,用原子吸收分光光度计火焰法测定土壤样品中Cu、Cr、Pb、Zn、Mn和Ni含量,用连续萃取法分析测定了土壤中重金属Cu、Cr、Zn、Mn和Ni的赋存形态,讨论了影响土壤重金属含量及形态的因素,以期为农业生产和防治重金属污染提供参考依据。本文主要结论如下:1.西安市郊农田土壤粒径组成平均是黏粒为11.16%,粉沙粒为63.44%,沙粒为25.41%,土壤质地类型为粉沙质壤土。土壤pH值平均为8.6,为碱性土壤;土壤中有机质的含量平均为2.69%,属于Ⅲ级,尤其南郊和西郊土壤中有机质含量比较高;土壤低频磁化率、高频磁化率和频率磁化率平均值分别为126.45(10-8m3/kg)、118.49(10-8m3/kg)和6.04(%)。2.西安市郊农田土壤中重金属元素平均含量Cu为34.02 mg/kg(10.56~115.30mg/kg),Zn为157.03 mg/kg(63.61~382.80 mg/kg),Cr为67.87 mg/kg(26.4~156.3mg/kg),Mn为541.15 mg/kg(341~818.98 mg/kg),Ni为58.67 mg/kg(30.55~113.80mg/kg),Pb为67.41 mg/kg(2.32~182.41 mg/kg),As为7.75 mg/kg(2.08~15.94mg/kg),Hg为1.42 mg/kg(0.01~17.50 mg/kg)。在采集的垂直剖面上,Cu、Zn、Mn、Cr大致表现出随深度的增加而下降的趋势,Pb、As、Hg、Ni则没有明显的随深度变化的规律,重金属元素在垂直方向上的分布除了受人类活动、作物等的影响外,还受水的浸渍、流失和渗透等诸多作用的影响。3.西安市郊农田土壤中重金属元素多种污染评价指标平均为,单因子污染指数除了As(0.66)、Zn(1.04)、Mn(1.0)小于1,表明尚未造成污染,其余Hg(11.26)、Cu(1.51)、Pb(3.51)、Ni(2.32)和Cr(2.4)的单因子指数均超过1,其中Hg(11.26)和Pb(3.51)比较突出;综合污染指数为8.85,说明重金属污染已经相当严重;以地质累积指数进行评价,Hg(1.37)和Pb(1.23)处于偏中度污染,Ni(0.61)和Cr(0.66)处于轻度污染,而As(-1.21)、Cu(-0.11)、Zn(-0.56)和Mn(-0.59)尚未造成污染;以潜在生态危害系数法进行评价,除了Hg(450.12)污染比较严重,达到极强程度,具有很强的潜在生态危害外,As(6.61)、Cr(4.81)、Cu(7.54)、Pb(17.55)、Mn(1.99)、Ni(11.58)和Zn(1.04)具有轻微的潜在生态危害;综合多种重金属的潜在生态危害指数值为501.25,表明西安市郊农田土壤重金属污染达到强生态危害型,生态风险很高。4.西安市郊农田土壤中重金属元素的赋存形态各异。Cu主要赋存形态是残留态为63.74%(51.98~78.90%),其次是铁锰氧化物结合态为23.53%(7.01~42.59%),碳酸盐结合态为6.16%(0.42~23.75%),有机物结合态为4.62%(0.36~10.55%),可交换态所占百分比最少,平均为1.95%(0.49~3.75%);Zn主要赋存形态是残留态为65.96%(47.14~80.59%),其次是铁锰氧化物结合态为22.78%(12.25~34.51%),有机物结合态为5.37%(2.03~0.15%),可交换态平均为2.42%(ND~11.89%),碳酸盐结合态为3.48%(0.8~13.40%);Cr主要赋存形态是残留态为75.35%(60.45~84.13%),其次是铁锰氧化物结合态为15.06%(8.71~21.89%),有机物结合态为4.79%(2.23~10.89%),碳酸盐结合态为2.95%(ND~6.60%),可交换态平均为1.85%(ND~3.37%);Mn主要赋存形态是残留态为82.57%(78.06~88.37%),其次是铁锰氧化物结合态为14.34%(8.96~18.44%),碳酸盐结合态为2.12%(1.49~2.87%),有机物结合态为0.73%(ND~1.53%),可交换态所占比重最小,平均为0.36%(ND~1.03%);Ni主要赋存形态是残留态为72.05%(54.72~85.82%),其次是铁锰氧化物结合态为16.36%(8.79~26.28%),可交换态为5.24%(1.97~8.11%),碳酸盐结合态为3.84%(1.02~7.05%),有机物结合态为1.88%(ND~4.66%)。5.统计分析表明,Cu分别和Zn、Cr、Ni、Mn表现出较好的相关性;Zn分别和Cr、Mn、Pb、Ni表现出较好的相关性;Mn分别和Ni、Hg有较好的相关性;Ni和As、Hg,Pb和As,As和Hg等都表现出了较好的相关性;Cu、Zn、Cr、Mn、Ni、Pb等总量与低频磁化率相关性较好;Cu、Cr、Ni、Pb等总量与土壤pH值相关性较好;Cu、Zn、Cr、Mn、Ni、Pb等总量与土壤黏粒所占比重相关性较好;Cu、Zn、Mn、Ni、Pb、Hg等总量与土壤有机质含量相关性较好。6.土壤理化参数也与重金属各形态间有较好的相关性。Cu的可交换态与高频磁化率、黏粒含量有较好的相关性,残留态与土壤黏粒含量有较好的相关性;Zn的可交换态与有机质含量,碳酸盐结合态与土壤黏粒,有机物结合态与有机质含量,残留态与有机质含量有较好的相关性;Cr的铁锰氧化物结合态与高频磁化率有较好的相关性,与土壤pH值、土壤黏粒负相关,有机物结合态与磁化率有较好的相关性,Cr的残留态与高频磁化率、土壤黏粒有较好的相关性;Mn的碳酸盐结合态与低频磁化率、土壤黏粒、有机质含量有较好的相关性,铁锰氧化物结合态与有机质含量有较好的相关性,残留态与磁化率、土壤黏粒有较好的相关性;Ni的可交换态与磁化率有较好的相关性,碳酸盐结合态与磁化率、土壤黏粒有较好的相关性,有机物结合态与磁化率、pH值有一定的相关性,Ni的铁锰氧化物结合态与土壤pH值有一定的负相关性,残留态与磁化率、土壤黏粒、有机质含量有较好的相关性。