东哈萨克斯坦土壤AAB可提取Zn、Cu、Cd、Pb的垂直分布及其与土壤性质的关联研究

《Toxics》：Extractable Potentially Toxic Elements Across Soil Profiles in East Kazakhstan: Depth Patterns and Soil-Property Associations

　　

摘要

可操作的潜在毒性元素提取物的垂直分布在不同土壤剖面中可能存在显著差异，这限制了仅依赖表层评估的价值。本研究考察了东哈萨克斯坦地区133个剖面的486个土壤样品中醋酸铵缓冲液（AAB）可提取的Zn、Cu、Cd和Pb的含量。样品取自四个深度区间：0–5 cm、5–20 cm、20–50 cm和50–100 cm。土壤理化性质分析在0–100 cm范围内进行，养分分析在0–50 cm范围内进行，腐殖质和交换性阳离子分析在0–20 cm范围内进行。采用非参数检验、Spearman相关分析、线性混合效应模型、冗余分析和汇总百分位数筛查评估了与深度相关的模式及其与土壤性质的关联。金属浓度呈明显的右偏分布，且各剖面间差异显著。从0–5 cm到50–100 cm，Zn的中位浓度从55.2 mg kg^?1下降至4.5 mg kg^?1，Cu从5.7 mg kg^?1下降至1.7 mg kg^?1，Cd从2.5 mg kg^?1下降至1.4 mg kg^?1，Pb从3.9 mg kg^?1下降至1.2 mg kg^?1。仅考虑深度的混合效应模型确认了四种金属均存在负的平均深度趋势，同时各剖面之间表现出显著的异质性。在所分析的各深度范围内，砂粒含量与四种金属均呈正相关；在0–50 cm的模型中，速效P₂O₅与四种金属均呈正相关，而在表层20 cm范围内，腐殖质与Zn、Cd和Pb呈正相关。达到或超过汇总P90和P95阈值的观测值最频繁出现在地表附近，尽管P95水平的观测值也出现在50–100 cm深度。这些发现表明，与深度相关的中位浓度下降与各剖面特异性的高度异质性并存，支持在多金属采矿和冶金景观中对AAB可提取金属进行分深度监测。