当前世界环境

介绍

土壤是生态系统的基本组成部分，是陆地生态系统的骨干，在空气、土壤和水界面的几个生物地球化学过程中都有贡献。土壤可以吸收和降解多种剧毒物质，如重金属。然而，其能力是有限的，有时可能被污染(Wahsha等人，2014a)。因此，必须保持和提高土壤质量及其生产能力。土壤ETS的水平和空间分布取决于母质、气候、地形、土壤类型和土地利用等多种因素(Wahsha et al.， 2012a)。可以确定三个主要污染源:工业活动和农业活动。这些人为活动的管理不当，会导致土壤中ETS的正常浓度水平大幅增加，造成污染、环境问题和健康问题。重金属污染的土壤可能会对土壤健康产生负面影响，这往往限制、有时使土壤生物多样性丧失，并降低植物生长(Nadimi-Goki etal .， 2014)。在土壤中，不同生态系统成分的所有生物、地质和化学过程被结合在一起(Maleci et al.， 2014)。评估生态系统长期可持续性的常用标准是评估土壤质量(Wahsha at al.， 2014b)。

因此，如果需要，理解土壤成分，性能和动力学，以使可持续的保护和填海融化非常重要。越来越需要将更可持续和地理环境评估应用于可能成为或已被污染的土壤（Wahsha等，2014C）。

乔丹气候的主要特点是西北部亚湿地中海之间的对比，在东南和东南部和东南部地区干旱地区。除了高度和地质变化外，这些因素在土壤开发和创世纪中发挥了重要作用（Wahsha等，2014b）。在约旦的土壤调查使用1938年的美国分类系统（Al-Qudah，2001），返回20世纪50年代。在乔丹西北，五个是常见的;aridisols，intizols，inceptiSols，vertisols和mollisols（农业部，1993年）。这些土壤已从不同的母体材料开发，包括季醛，血液和黄土沉积物（Khresat等1998）。

研究区是北高原的东部延伸;一种肥沃的土壤，已知谷物种植。与西部的土壤相比，它实际上具有更低的生产力。然而，在过去的几十年中，该地区观察到城市发展的迅速扩张。该地区举办了一个主要的高速公路，伊尔维亚和东城区，包括al-ramtha，促进了人类住区的东扩。乔丹东北部的土壤主要是aridisols命令，在降雨量和高温下的条件下开发。土壤覆盖约70％的研究区域，具有Xeric Aridic过渡的湿度制度（Khresat等人1998）。

本研究旨在通过测量所选重金属的浓度来表征污染条件。它还打算调查土壤成因和岩性之间的关系。这提供了关于该地区农业发展未来的知识，并帮助土地使用规划中的决策者。

研究区域

研究区域位于约旦北部，在经度32°31'- 32°32'和纬度35º59'-36º3'之间，Al-Ramtha市以南约2公里(Irbid以东)(图1)。研究区域的主要地质露头为:由泥灰岩和泥灰质灰岩组成的Muwaqqar白垩灰岩组(B3)和Umm Rijam燧石灰岩组(B4)。B4组主要由石灰石、白垩和硅质相间组成。全新世钙质结砾岩分布在研究区有限的部分区域(图2)。钙质结砾岩随机分布在半平坦和缓坡平原的不同区域，在这些区域蒸发量超过年降雨量。这个地区的大多数岩石都覆盖着厚度不等的土壤，从1-6米不等。这种土壤是由周围地区暴露的碳酸盐岩风化形成的(Abed, 2003;农业部，1993)。

材料和方法

本研究中所考虑的地区位于Al-Ramtha市。根据同源地质，形态，植被覆盖和人为撞击和相同的小型条件选择七个网站（图1）。每个部位在5,15和30厘米的深度上进行采样。样品用铝箔紧密包裹并放入密封的塑料袋中以保持土壤含量。一旦携带到实验室，常规土壤分析按照Wahsha等人描述的程序进行。（2012B）。最初分析样品以用于水分含量，以及晶粒尺寸分布以确定土壤质地。土壤样品还经受涉及X射线衍射的矿物学分析。随机样品的XRD分析是使用Phillips TW 1729衍射仪完成的，其中Cu-k-α辐射在40kV和20mA中产生。使用木棒轻轻地压碎样品，以便在不损坏晶格的情况下分离颗粒。 One sample from each sampling site was analyzed for XRD. In addition, soil samples were oven-dried at 105°C for 24 hours, extracted with deionized water (1:5 soil-to water mixtures), shaken for 90 minutes, centrifuged and filtered through a 0.45 micron filter. The extract was analyzed for NO_3.^-和PO₄³采用原子吸收分光光度法(AAS)和重量法测定样品的整体化学成分。

表1：选择的化学物理学和 浓度的研究土壤的重金属。 点击这里查看表格

为了在土壤中分析伪总金属含量（Cu，Fe，K，Mg，Mn，Na，Pb和Zn），对0.2g粉末土壤样品进行5毫升完全消化贵族纪念碑用聚四氟乙烯制成的密闭容器放入微波炉中。根据Fontana et al.(2010)的方法，土壤样品经消化后，采用火焰原子吸收光谱法(AAS)进行分析。

图1:研究区域和采样地点位置 点击这里查看图

结果与讨论

表面土壤的起源

考虑大多数液压和风沙土壤的晶粒尺寸分布是多种多种运输或沉积过程（Bagnold和Barndorff-Nielsen，1980）。收集样品的晶粒大小分布通常用作土壤调查中的环境指标。

以粗粒土为主;特别是研究区域的砂砾沉积物在暴雨湿年由于广泛分布的钙化区沉积物而导致山洪暴发(图2)。

表土的结构分析结果如图3所示。粒度分布表明，在类似的平面系统中，表面的粒度分布与细粒和中粒物质的分布是一致的。绝大多数土壤呈粉砂质、砂质、粘土质和卵石质结构颗粒相。

这些沉积物沉积在平坦的水道盆地中。平均晶粒尺寸在北方向增加，那里发生了较粗的颗粒的沉积。沙子很可能是通过跳跃搬运的，而淤泥和粘土是通过水中的悬浮或风的作用搬运的。砾石相被认为是在暴雨或风暴事件之后沉积下来的(图2)。

图2研究区卵石相图 点击这里查看图

图3:粒度分析(平均值见 研究区域的土壤百分比。 点击这里查看图

地球化学

所有研究样品的化学性质和金属浓度的平均浓度和标准差如表2所示。在调查区域，土壤样品的水分含量在7.6-30.8%之间变化(平均约18.97(表2)。

表2：地壳（规则，1986年）和土壤（PPM）（Adriano，2001）中的重金属的平均浓度和土壤和临界土壤的正常范围（Alloway，1990），与获得的结果相比从分析的土壤样品。

收集的土壤样品的pH值范围为7.2至8.2，平均值为7.75。这些值表明土壤具有略微碱性的性质。较高的pH> 7在从水中除去金属和植物的营养素的可用性中起作用。例如，Adsoption-解吸主要依赖于pH值;观察到通过4至7的pH增加，土壤铅的吸附增加一般来说，研究的土壤中的重金属浓度相对较高，这可以通过增加的pH（> 8）来解释土壤吸附这些元素的能力（Nadimi-goki等，2014）。

硝酸盐含量（没有_3.）土壤样品的范围为27至108ppm，平均为53ppm（表2）。氮浓度增加可能是由于植物残留物的衰减或用处理废水灌溉。在邻近耕地中的氮肥和粪便应用的增加以及人和牲畜废物的效果也归因于不增加_3.^-_．

分析样品的电导率(EC)范围从174µ1908µs / s /厘米厘米平均值为334.14µs / cm(表2)。EC值的变化可以解释说,由于灌溉用水的来源,在开展污水灌溉导致EC值显著升高。采用含锌乙烯、二硫铁矿和含88%粘稠硫含量的赛美扎尔的农药焦腙和氨(NH4) SO4^--肥料，可解释欧共体的增加（Abu-Rukah和Samawi，2000）。

土壤磷素(PO4)含量在5.78% ~ 34.86%之间，平均含量为12.96(表2)。土壤PO4含量的变化与研究区农业强度的变化有关。上白垩世周围的磷酸盐是导致土壤中PO4含量增加的另一个原因。农地中磷肥的持续使用是研究区磷肥的另一个来源(Bini和Wahsha 2014)。

尽管研究区域的土壤缺乏植被覆盖，但已观察到硝酸盐含量相对较高。尽管硝酸盐水平的变化，总的趋势是明显的。结果表明，在每个位置，硝酸盐水平随深度而降低(图3)。

重金属浓度

土壤样品中Pb和Zn的浓度范围为70至207ppm，平均值为146ppm，分别为0.0至465ppm，分别为116ppm，而Cu，Fe，K的平均浓度分别为116ppm，Mg，Mn和Na分别为330,38996,1353,1157,684和671ppm（表2）。

研究区域土壤中Pb，Zn，Na，Cu，Mn，Mg，K和Fe含量的变化使得难以分析其污染程度，而无需考虑金属的空间变异及其内容不同的世界平均值。表3显示了地壳在土壤中的重金属的平均浓度（规则，1986年; Adriano，1986），土壤中的正常范围和临界土壤总浓度（Wahsha等，2012b; alloway，1990），与...相比从研究区域收集的分析土样品获得的结果。

几乎所有地区都显示出在研究区域的土壤中的各种金属中的高浓度，其超过Mason Moore，1982年允许的允许水平。各种金属离子浓度的这种增加的来源可归因于农业的增加的人为效应来源，除了自然来源的贡献之外。

在包括土壤，粉尘，沉积物和天然水的环境样品中铅污染来自含有四乙基铅作为抗爆炸剂的汽油燃烧。总铅含量大于110的铅浓度不应自然发生土壤，并且必须反映污染的影响（Kabata-Pendias和Pendias，1984）。根据BENDER，（1991），研究区的土壤是：主要源于发现的上白垩纪碳酸盐岩。但是碳酸盐通常具有低浓度的铅。将其与本研究中获得的值进行比较，显然碳酸盐母岩不是铅的唯一来源。其他来源有助于最有可能的人为性（Wahsha和Al-Rshaidat，2014）。

碳酸盐岩中的Zn的平均浓度（表3）为约20ppm。亚芳（1990）估计碳酸盐岩中锌的平均浓度为20ppm。和常规土壤锌的平均浓度范围为1至900ppm。Kabata-Pendias和Pendias，（1984）发现平均锌浓度在于17和125ppm。将研究区土壤中锌的平均浓度与几个作者提供的锌，似乎分析的土壤样品中锌浓度相对较高的值可能反映了人为作用（Wahsha和Al-Rshaidat，2014）。这可以解释研究区域的土壤中相对高浓度的Zn。

土壤的表面地平线中较高浓度的铜是冶炼厂，肥料，污水缺口等废物的土壤添加，（allowey，1990）。样品中的铜水平高于全球值（100-300ppm）（Fergusson和Kim，1991）。本研究发现，与世界上几个地区或地区相比，铜水平高（表3）。通过在研究区域中分析Na，Mn，Mg，K和Fe的平均浓度，似乎这些内容与Kabata-Pendias（1984）报道的那些类似。

表3：相关系数和重要 在测量的重金属之间进行测试 物理化学参数联系起来。 点击这里查看表格

相关分析

测定的重金属总浓度与测定的理化性质呈正相关。重金属含量与磷含量呈正相关₄可能归因于在研究中使用磷酸盐肥料，其特征在于集约化的农业活动。

Alloway等(1995)研究表明，pH是控制不同土壤中重金属比吸附的关键因素之一。沉积物中重金属的正相关与pH的碱度密切相关(Alloway, 1990, Baker, 1980)。

尽管研究区土壤植被覆盖较低，但已观测到硝酸盐水平相对较高。尽管硝酸盐水平的变化，总的趋势是明显的。结果表明，在每个地点，硝酸盐水平增加到15 cm深度，之后几乎保持不变。

无花果。3：土壤中的硝酸盐分布 不同土壤样品的曲线。 点击这里查看图

研究区的半干旱气候条件具有相对有限的降雨允许硝酸盐积聚在表面附近。然而，在很长一段时间和降雨事件期间，随着水蒸发并返回大气，硝酸盐浸出到土壤中积聚并累积。此外，土壤样品的晶粒尺寸分布（表1）显示土壤样品主要由淤泥和粘土具有较小比例的细砂。这些细颗粒可以紧密填充在一起，并通过蒸发浓度来降低硝酸盐的水渗透，并赞成硝酸盐。虽然硝酸盐的来源尚未被调查，但据信这两个过程;生物学或无生物学，有助于土壤硝酸盐。研究区位于干旱（Eastwards）和Sub Humid（Westwards）之间的过渡区，并且尤其是频繁的东风风暴。这表明这些硝酸盐的部分可能与Aeolian沉积物相关，其中硝酸盐已经用大气流入到该区域。此外，该区域覆盖有散射的本地植被，该植被在分解时释放硝酸盐。散落植被的存在还有助于捕获含有硝酸盐的天空粉尘，将其浸出到土壤中。 The soil pH for all samples exhibited alkaline soils, which is mainly related to the presence of calcium carbonate. In addition, the arid and semiarid climate conditions prevailing in the study area help buildup of carbonate in soil profile (Wahsha et al., 2012a and b; Fontana et al., 2010).

土壤和粘土含量之间的关系

土壤的结构等级取决于土壤中粘土、粉砂和砂粒的百分比。粘土是粒径小于2μm的土壤颗粒，比砂、粉砂等土壤颗粒具有更大的表面积。在大多数情况下，这特别包括粘土矿物，但也包括其他矿物的细磨颗粒。粘土矿物是风化岩石的产物，影响土壤的物理和化学性质。土壤的化学性质受到其永久带负电荷、表面积大的影响。由于土壤的大部分阳离子交换能力来自于带负电荷的粘土表面位置，粘土使得金属的可用性比砂土要低得多。黏土矿物可能含有少量微量元素作为结构成分，但其对微量元素的吸附能力起着非常重要的作用。不同黏土矿物的吸附能力依次为蒙脱石、蛭石>伊利石、绿泥石>高岭石(Wahsha and Al-Rshaidat, 2014)。

XRD与有机质

粘土矿物如高岭石和铁氧化物被认为是可变电荷矿物(Sparks 2002和2005)。包括铅(Pb)在内的重金属在土壤剖面的粘粒部分有富集的趋势。土壤中Zn含量与粘粒含量呈正相关(Hailu, 2007)。土壤中重金属(Co、Cu、Ni、Pb、Zn)的总浓度与粘粒含量有关。粘粒级Cu含量是全土的5倍，Zn和Ni含量是全土的2倍，Co和Pb含量是全土的1.5倍。由于这些微量元素从底土到表层的生物地球化学循环，表层的粘粒层中Cu、Zn和Co的浓度高于底土层(Lee et. al, 1997)。

一般寻找各个位置和不同深度的土壤样本的一些主要和微量元素的浓度（图4）表明;痕量元素的浓度随深度的深度增加，而浓度在D，E，F和G位置下降;这可以通过这些区域的降雨量和与淤泥和粘土进行比较的百分比控制。具有更多年降雨量的区域导致更重的元素浸出并导致更深入的累积，反之亦然，反之亦然，与淤泥和粘土在位置D，E，F和G处比较，相对超过位置的百分比。B，C，这使得水更容易渗透，因此将重量的元素运输到更大的深度。

图4:主浓度和痕量浓度 土壤样品中各元素含量不同 位置和不同的深度。 点击这里查看图

结论

土壤是一种基本，可再生资源，提供了一些环境，社会和经济服务。相反，对土壤运作的主要短期影响导出土地利用变化及其管理。所选地点中的人为影响是显而易见的。几乎所有位置都显示出超过允许水平的研究区域的土壤中各种金属的高浓度。除了该地区天然来源的贡献之外，各种金属离子浓度的增加的来源可能归因于农业来源的增加的人为效果。

承认

这项工作得到了约旦耶尔穆克大学科学研究和研究生院院长的资助。

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