唐山曹妃甸地區(qū)不同功能區(qū)重金屬污染評(píng)價(jià)

許 佳

（河北聯(lián)合大學(xué)，河北 唐山063000）

1 選題的背景及意義

曹妃甸是唐山市南部近海的一個(gè)沙島，位于東經(jīng)118.38’，北緯380.55’，為灤河入海沖積而成，總面積為16km2。曹妃甸港口和工業(yè)區(qū)建設(shè)已先后被列為河北省、唐山市“一號(hào)工程”和國家“十一五”規(guī)劃的重點(diǎn)項(xiàng)目。尤其是曹妃甸工業(yè)區(qū)的建設(shè)、生態(tài)城大學(xué)區(qū)的發(fā)展都受到廣泛重視。目前，曹妃甸港口、港區(qū)和港城的建設(shè)及曹妃甸區(qū)域的環(huán)境保護(hù)倍受人們關(guān)注。

土壤是城市環(huán)境的重要組成部分，對(duì)其的研究已成為國際土壤學(xué)的新興熱點(diǎn)領(lǐng)域。大量研究表明城市土壤因不同的土地利用而存在不同程度的重金屬污染。但對(duì)于土壤的重金屬污染在本地區(qū)不同活動(dòng)功能區(qū)間的差異特點(diǎn)尚未有充分的研究資料。

本文以唐山曹妃甸地區(qū)為例，對(duì)港區(qū)土壤按不同的生產(chǎn)、生活和商業(yè)的土地利用特點(diǎn)進(jìn)行分區(qū)采樣分析，試圖為了解不同的活動(dòng)對(duì)港口地區(qū)土壤重金屬污染的影響，為曹妃甸的環(huán)境規(guī)劃和保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。

2 采樣

2.1 功能區(qū)選擇

曹妃甸地處唐山南部的渤海灣西岸，一個(gè)距離海岸18km的帶狀小沙洲，位于天津港和京唐港之間，曹妃甸地區(qū)屬于大陸性季風(fēng)氣候，具有明顯的暖溫帶半濕潤季風(fēng)氣候特征。故將曹妃甸地區(qū)土壤按城市的不同功能區(qū)劃分為曹妃甸工業(yè)區(qū)、唐山灣生態(tài)城區(qū)和風(fēng)景區(qū)3個(gè)功能區(qū)進(jìn)行布點(diǎn)和采樣。

2.2 樣本采集與處理

每一功能區(qū)內(nèi)樣點(diǎn)隨機(jī)布設(shè)；土壤采樣按多點(diǎn)混合法(同一地點(diǎn)采3～5個(gè)樣品，就地混合為一個(gè)樣品).并考慮到曹妃甸地區(qū)土壤的混雜性，采用深度間隔采樣法分別采取0～5cm、5～20cm和50～60cm的土壤，土壤剖面記錄及分析樣本采集按規(guī)進(jìn)行，采樣點(diǎn)共10個(gè)，土壤樣本共20個(gè)。土壤風(fēng)干后磨碎，分別過10目和20目塑料土篩保存?zhèn)溆?。用四分法取部分土樣進(jìn)一步用瑪瑙研缽研磨，過100目塑料篩，備用[1]。

2.3 分析方法

（1）土壤基本性質(zhì)測定：土壤顆粒組成按比重計(jì)法，pH值按1：l水提法；有機(jī)碳按外加熱法。

（2）土壤重金屬元素浸提：選擇測定汞、鎘、鉛、砷4個(gè)重金屬元素.全量浸提采用三酸消化法制樣，活性形態(tài)測定采用修改的Tessier連續(xù)浸提法。

（3）重金屬含量測定：待測液中重金屬元素含量用原子吸收分光光譜儀(TAs—986，北京普析公司，2001)測定，其中鎘測定采用石墨爐火焰法。

3 結(jié)果分析

3.1 不同功能區(qū)土壤重金屬的分布

不同功能區(qū)土壤重金屬的分布鑒于土壤的混雜性，不同層次樣本都作為單獨(dú)樣本進(jìn)行統(tǒng)計(jì)按不同功能區(qū)土壤的重金屬含量全量的統(tǒng)計(jì)結(jié)果列于表1可見，3個(gè)功能區(qū)在土壤重金屬全量上存在顯著性差異。工業(yè)區(qū)土壤重金屬污染十分嚴(yán)重，土壤表層的汞、鎘、鉛、砷含量分別高達(dá)0.1922，1.4146，133.01和20.03mg／kg。用內(nèi)梅羅計(jì)算式評(píng)價(jià)不同功能區(qū)的重金屬污染強(qiáng)度：

式中，j為城市功能區(qū)編號(hào)，i為重金屬元素種類，ci重金屬元素的實(shí)測濃度，Sij為參考的土壤環(huán)境背景值，n為重金屬種類總數(shù)(n=4)計(jì)算的不同功能區(qū)土壤重金屬綜合污染指數(shù)(Pij)。見表1表明城市土壤重金屬污染指數(shù)以下序遞降：工業(yè)區(qū)＞生態(tài)區(qū)＞風(fēng)景區(qū)。因此，在曹妃甸地區(qū)中，重金屬環(huán)境質(zhì)量以風(fēng)景區(qū)為佳，其他區(qū)污染相當(dāng)嚴(yán)重。

表1 曹妃甸各區(qū)域重金屬含量監(jiān)測結(jié)果(mg/kg)

表2 綜合污染指數(shù)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

3.2 被調(diào)查區(qū)域土壤污染結(jié)論

根據(jù)檢測結(jié)果及土壤環(huán)境質(zhì)量的評(píng)價(jià)，得出以下結(jié)論。

經(jīng)計(jì)算可得曹妃甸工業(yè)區(qū)的綜合污染指數(shù)P綜=3.4197，參照表2，屬于重污染等級(jí)；生態(tài)城區(qū)的綜合污染指數(shù)P綜=2.2726，屬于中度污染等級(jí)；風(fēng)景區(qū)的綜合污染指數(shù)P綜=1.4781，屬于輕度污染等級(jí)。曹妃甸地區(qū)各區(qū)域都受到一定污染，應(yīng)該引起相關(guān)部門的重視。

4 植株修復(fù)建議

植物修復(fù)是一種新型的重金屬污染土壤治理方法，使環(huán)境污染通過“綠色”治理技術(shù)得以修復(fù)，解決由于土壤中的重金屬具有長期性、非移動(dòng)性特點(diǎn)，而造成不能被微生物所降解的問題。

水葫蘆，學(xué)名鳳眼蓮，雨久花科，豁稱布袋連、水荷花、假水仙。因在每個(gè)葉柄中部都有一個(gè)膨大似葫蘆的球狀體而得名。具有發(fā)達(dá)的水下根系。水葫蘆喜歡高溫濕潤。在25-35℃下生長速度驚人。通常情況下在8個(gè)月內(nèi)就能從10棵增至60萬棵。是公認(rèn)的生長最快的植物之一[2]。

Mehra等[3]的研究表明，水葫蘆能夠吸收除了Co，Al和Fe外所有的元素。Zhu等[4]指出利用水葫蘆富集痕量金屬Cd2+，Cr6+最好，其次是Se6+，Cu2+，再次是As5+，Ni2+，且重金屬主要富集在水葫蘆的根部[5]。

水葫蘆在水生態(tài)修復(fù)中的研究和應(yīng)用已取得了豐碩的成果，但其凈化機(jī)理的研究不夠深人且存在較大爭議。如何趨利避害的控制性利用水葫蘆也有待進(jìn)一步研究。因此未來水葫蘆在生態(tài)修復(fù)中的研究方向依然是：凈化機(jī)理的深人研究、控制水葫蘆瘋長的進(jìn)一步研究、資源化利用水葫蘆的繼續(xù)研究。

［1］吳新民,李戀卿,等.南京市不同功能城區(qū)土壤中重金屬Cu、zn、Pb和Cd的污染特征[J].環(huán)境科學(xué),2003,24(3):105-106.

［2］張文明,王曉燕.水葫蘆在水生態(tài)修復(fù)中的研究進(jìn)展[J].江蘇環(huán)境科技,2007,20(1):56-57.

［3］Mehra A，F(xiàn)arago M E，BaneIjee D K.A Study of Eichhorniacrassipes Growing in the Overbank and Floodplain Soils oftIle River Yamuna in Delhi.India[J].Environmental Monitoringand Assessment，2000,60(1):25-45.

［4］9Zhu Y L，Zayed A M，Qian J-H，et a1.Phtoaccumulation oftrace elements by wetland plants：II.water hyacinth[J].Jourhal of Environmental Quality，1999,28(1):339-344.

［5］Klumpp A，Bauer K，F(xiàn)ranz-Gerstein C，et a1.Variation ofnutrient and metal concentrations in aquatic macrophytes 8.10ng the Rio Cachoeira in Bahia(Brazil)[J].EnvironmentInternational，2002(28):165-171.