Evaluation of soil heavy metal pollution under different land use patterns in the eastern Qilian Mountains

doi:10.11686/cyxb2021394

Abstract

Abstract:

In this study we measured the levels of seven heavy metals in soils under different land uses in the eastern Qilian Mountains. By comparison with the background levels of soil elements on the Qinghai-Tibet Plateau， the degree of soil heavy metal pollution and the overall potential ecological risk was evaluated using the Nemero comprehensive pollution index and potential ecological risk coefficient. It was found that the average values of the seven measured heavy metal elements were higher than the background values. The average levels of Zn and Ni was higher at 196.67 mg·kg^-1 and 74.28 mg·kg^-1， respectively， these values being 3.20 and 3.00 times higher， respectively， than background values. Thus， it was concluded that an enrichment phenomenon of soil heavy metal elements is occurring. The Nemero comprehensive pollution index averaged for all land use categories was 2.84， which is classed as the pollution level is moderat. For farmland， the average pollution index was highest at 3.10， which is classified as a severe pollution level. The grassland pollution index was 2.71， and the wetland was lowest at 2.49， both of which are considered moderate pollution levels. The average comprehensive potential ecological risk coefficient for all land types was 94.31， with the risk coefficient of farmland being the highest （101.90）， while that of grassland was 92.22 and that of wetland was 73.29. The coefficient of variation for Zn in all soil types was the lowest. The coefficient of variation of Cd was the highest.

Key words: Qilian Mountains, soil pollution, heavy metals, ecological risk assessment

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Figures/Tables 8

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编号 Number	来源 Source	利用方式 Use pattern	经度 Longitude （E）	纬度 Latitude （N）	海拔 Elevation （m）
1	宋家庄黑青稞地 Songjiazhuang highland barley land	农田Farmland	102°53′1″	37°8′56″	2708
2	宋家庄燕麦地 Songjiazhuang oat land	农田Farmland	102°53′1″	37°8′56″	2708
3	下南泥沟燕麦地 Xiananni ravine oat land	农田Farmland	102°49′20″	37°10′32″	2795
4	下南泥沟口 Xiananni mizoguchi	其他Other	102°49′20″	37°10′32″	2796
5	河谷麦宾草草地River valley Elymus tangutorum land	草地Grassland	102°46′55″	37°12′16″	2846
6	垂穗披碱草草地Elymus nutans land	草地Grassland	102°47′6″	37°13′42″	2847
7	河谷湿地 River valley wetland	湿地Wetland	102°46′58″	37°12′11″	2849
8	河谷 River valley	其他Other	102°47′00″	37°12′14″	2853
9	35年燕麦地 35 years oats land	农田Farmland	102°45′56″	37°12′44″	2867
10	35年燕麦地旁土壤 Land adjacent to 35 years oat land	其他Other	102°45′56″	37°12′44″	2867
11	溪水沟青稞地 Xishui ravine barley land	农田Farmland	102°45′49″	37°12′9″	2886
12	宋家庄多年生草地 Songjiazhuang perennial grassland	草地Grassland	102°45′49″	37°12′8″	2888
13	马营沟沟谷阶地 Mayinggou cheuch terrace	草地Grassland	102°4′46″	37°11′15″	2973
14	马营沟阳坡 Mayinggou sunny slope	草地Grassland	102°45′56″	37°11′18″	2978
15	马营沟河谷阶地 Mayinggou river valley terrace	草地Grassland	102°43′34″	37°10′35″	3050
16	代乾北山山前 Daiqian North mountain	草地Grassland	102°37′40″	37°14′57″	3087

编号 Number	来源 Source	利用方式 Use pattern	经度 Longitude （E）	纬度 Latitude （N）	海拔 Elevation （m）
1	宋家庄黑青稞地 Songjiazhuang highland barley land	农田Farmland	102°53′1″	37°8′56″	2708
2	宋家庄燕麦地 Songjiazhuang oat land	农田Farmland	102°53′1″	37°8′56″	2708
3	下南泥沟燕麦地 Xiananni ravine oat land	农田Farmland	102°49′20″	37°10′32″	2795
4	下南泥沟口 Xiananni mizoguchi	其他Other	102°49′20″	37°10′32″	2796
5	河谷麦宾草草地River valley Elymus tangutorum land	草地Grassland	102°46′55″	37°12′16″	2846
6	垂穗披碱草草地Elymus nutans land	草地Grassland	102°47′6″	37°13′42″	2847
7	河谷湿地 River valley wetland	湿地Wetland	102°46′58″	37°12′11″	2849
8	河谷 River valley	其他Other	102°47′00″	37°12′14″	2853
9	35年燕麦地 35 years oats land	农田Farmland	102°45′56″	37°12′44″	2867
10	35年燕麦地旁土壤 Land adjacent to 35 years oat land	其他Other	102°45′56″	37°12′44″	2867
11	溪水沟青稞地 Xishui ravine barley land	农田Farmland	102°45′49″	37°12′9″	2886
12	宋家庄多年生草地 Songjiazhuang perennial grassland	草地Grassland	102°45′49″	37°12′8″	2888
13	马营沟沟谷阶地 Mayinggou cheuch terrace	草地Grassland	102°4′46″	37°11′15″	2973
14	马营沟阳坡 Mayinggou sunny slope	草地Grassland	102°45′56″	37°11′18″	2978
15	马营沟河谷阶地 Mayinggou river valley terrace	草地Grassland	102°43′34″	37°10′35″	3050
16	代乾北山山前 Daiqian North mountain	草地Grassland	102°37′40″	37°14′57″	3087

土壤污染等级 Soil pollution level	土壤综合污染指数 Comprehensive pollution index of soil	污染水平 Pollution level
Ⅰ	P_N ≤0.7	清洁Clean
Ⅱ	0.7<P_N ≤1.0	尚清洁Just clean
Ⅲ	1.0<P_N ≤2.0	轻度污染Light pollution
Ⅳ	2.0<P_N ≤3.0	中度污染Moderate pollution
Ⅴ	P_N>3.0	重度污染Severe pollution

土壤污染等级 Soil pollution level	土壤综合污染指数 Comprehensive pollution index of soil	污染水平 Pollution level
Ⅰ	P_N ≤0.7	清洁Clean
Ⅱ	0.7<P_N ≤1.0	尚清洁Just clean
Ⅲ	1.0<P_N ≤2.0	轻度污染Light pollution
Ⅳ	2.0<P_N ≤3.0	中度污染Moderate pollution
Ⅴ	P_N>3.0	重度污染Severe pollution

单项生态风险系数等级 Single ecological risk coefficient level	得分 Score	综合生态风险指数等级 Comprehensive ecological risk index level	得分 Score
轻微 Slight	<40	低生态风险 Low ecological risk	<150
中等 Secondary	40~80	中等生态风险 Medium ecological risk	150~300
强 Strong	80~160	高生态风险 High ecological risk	300~600
很强 Very strong	160~320	极高生态风险 Extremely high ecological risk	>600
极强 Extremely strong	>320