商洛市不同功能區(qū)土壤重金屬污染狀況研究

高利峰

（商洛學(xué)院城鄉(xiāng)規(guī)劃與建筑工程學(xué)院，陜西商洛726000）

商洛市不同功能區(qū)土壤重金屬污染狀況研究

高利峰

（商洛學(xué)院城鄉(xiāng)規(guī)劃與建筑工程學(xué)院，陜西商洛726000）

以商洛市不同功能區(qū)的土壤為研究對(duì)象，采用單因子污染指數(shù)和綜合污染指數(shù)法對(duì)土壤重金屬污染現(xiàn)狀進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，從單因子污染指數(shù)來看，商業(yè)區(qū)和文教區(qū)的土壤重金屬污染以Hg為主，工業(yè)區(qū)的土壤重金屬污染以Cu、Pb、Zn為主，公園的土壤重金屬污染以Cd為主，而農(nóng)業(yè)區(qū)土壤中各重金屬尚未達(dá)到污染級(jí)別。多因子綜合污染指數(shù)為0.98，土壤重金屬處于尚清潔狀態(tài)，但已經(jīng)處于警戒水平。

重金屬污染；城市土壤；商洛市

土壤是人類賴以生存和發(fā)展的重要基礎(chǔ)，也是城市環(huán)境的重要組成部分［1］。隨著城市化進(jìn)程的加快，人類活動(dòng)已經(jīng)使城市土壤受到了不同程度的重金屬污染［2-5］，對(duì)城市生態(tài)環(huán)境和人類生活造成了較大的影響。如果不對(duì)其進(jìn)行研究和治理，將會(huì)影響城市化的進(jìn)程。目前，我國對(duì)城市土壤重金屬污染的研究報(bào)道已經(jīng)很多［6-8］，但是關(guān)于商洛市重金屬污染的研究相對(duì)較少，而且主要側(cè)重于植物中重金屬含量的測定與評(píng)價(jià)［9］。本文通過對(duì)商洛市不同功能區(qū)土壤重金屬的含量進(jìn)行測定，并采用單因子污染指數(shù)和多因子污染指數(shù)對(duì)土壤重金屬污染狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)，以期為相關(guān)部門提供參考依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

商洛市位于陜西省東南部，秦嶺南麓，與鄂豫兩省交界。介于東經(jīng)108°34′20″-111°1′25″，北緯33°2′30″-34°24′40″?？偯娣e19 292 km2，占全省總面積的9.36%。境內(nèi)礦產(chǎn)資源豐富，鐵、釩、鈦、銀等金屬儲(chǔ)量居全省首位。是陜西東南部的區(qū)域中心城市，循環(huán)產(chǎn)業(yè)示范區(qū)，現(xiàn)代化的生態(tài)旅游城市。2014年全市總?cè)丝跒?49萬，生產(chǎn)總值576.27億元。

2 研究方法

2.1 樣品的采集和處理

按照功能區(qū)劃，將商洛市土地利用分為商業(yè)區(qū)，工業(yè)區(qū)，文教區(qū)，公園，農(nóng)業(yè)區(qū)，選取15個(gè)采樣點(diǎn)（圖1）。本次采樣根據(jù)功能區(qū)不同在每一類區(qū)域分別采集0-20 cm的表層土壤，并且為了避免偶然因素的影響，每個(gè)采樣點(diǎn)均系3-5個(gè)土壤樣品就地混合而成。采集到的土樣放置于實(shí)驗(yàn)室內(nèi)自然風(fēng)干，剔除植物殘?bào)w和石塊，用研缽研磨成粉末狀態(tài)，過100目篩，然后放置于干燥器內(nèi)備用，檢測前將各功能區(qū)內(nèi)的土樣各取出適量，混合均勻成1份樣品后待測。

圖1 商洛市土壤采樣分布圖

2.2 消解方法

本研究使用硝酸-氫氟酸-高氯酸體系在高通量密閉微波消解系統(tǒng)（美國CEM）中進(jìn)行消解，消解程序設(shè)定見表1。

表1 微波消解程序

稱取相同質(zhì)量的土樣，用雙道原子熒光光度計(jì)（北京科創(chuàng)AFS-2100）檢測Hg含量，用石墨爐原子分光光度計(jì)（日本島津）檢測Cu和Pb的含量，用火焰原子分光光度計(jì)（日本島津）檢測Cd和Zn含量。所用試劑均為優(yōu)級(jí)純，水為超純水，分析過程采用雙平行樣進(jìn)行檢測。

2.3 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)與方法

2.3.1 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB15618-1995）共分為三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，我國目前對(duì)土壤重金屬污染多采用二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)［10-11］。因此，本研究以《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB15618-1995）二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，分析商洛市不同功能區(qū)土壤重金屬的污染現(xiàn)狀。

表2 《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》二級(jí)標(biāo)準(zhǔn) mg·kg-1

2.3.2 評(píng)價(jià)方法

對(duì)商洛市不同功能區(qū)土壤重金屬污染的現(xiàn)狀評(píng)價(jià)主要采用單因子污染指數(shù)法和內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法。其計(jì)算公式為：

（1）式中：Pi為i重金屬元素的污染指數(shù)；Ci為重金屬含量實(shí)測值；Si為土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)值（國家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值），單因子污染等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)見表3。

表3 單因子污染等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)

表4 土壤重金屬綜合污染等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)

3 結(jié)果與分析

3.1 土壤重金屬含量狀況

對(duì)商洛市不同功能區(qū)土壤重金屬含量測定后，Cu、Pb、Zn、Cd和Hg 5種重金屬含量如圖2。以《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB15618-1995）二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行污染程度評(píng)價(jià)，經(jīng)檢測，工業(yè)區(qū)采集的土樣的pH值為7.5-8.0，其它功能區(qū)土樣的pH值為6.5-7.5。商洛市不同功能區(qū)5種重金屬的平均含量由高到低的排序?yàn)閆n＞Pb＞Cu＞Hg＞Cd，其中，Cd的含量為0.42-0.76 mg·kg-1，平均值為0.55 mg·kg-1，最高含量為最低含量的1.81倍，最高值出現(xiàn)在工業(yè)區(qū)；Hg的含量為0.32-0.79 mg·kg-1，平均值為0.58 mg·kg-1，最高含量為最低含量的2.47倍，最高值出現(xiàn)在工業(yè)區(qū)；Cu的含量為39.16-120.88mg·kg-1，平均值為59.31 mg·kg-1，最高含量為最低含量的3.09倍，最高值出現(xiàn)在工業(yè)區(qū)；Pb的含量在38.74-446.24 mg·kg-1，平均值為127.99 mg·kg-1，最高含量為最低含量的11.52倍，最高值出現(xiàn)在工業(yè)區(qū)；Zn的含量為86.27-313.49 mg·kg-1，平均值為155.08 mg·kg-1，最高含量為最低含量的3.63倍，最高值出現(xiàn)在工業(yè)區(qū)。從各污染源元素平均含量的功能區(qū)分布圖來看（圖2），土壤中Cu、Pb、Zn、Cd和Hg的最高含量都出現(xiàn)在工業(yè)區(qū)，綜上所述，工業(yè)區(qū)受重金屬污染程度較高，主要是因?yàn)閰^(qū)內(nèi)有礦產(chǎn)資源加工等企業(yè)排放工業(yè)三廢；其次，工業(yè)區(qū)內(nèi)有312國道及滬陜高速公路過境，汽車尾氣排放也是污染的來源之一。

圖2 不同功能區(qū)土壤重金屬平均含量

3.2 土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)

從單因子污染指數(shù)（表5）和單因子指數(shù)法分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)來看，Cu的污染指數(shù)最高值出現(xiàn)在工業(yè)區(qū)，指數(shù)為1.21，達(dá)到輕污染狀態(tài)，商業(yè)區(qū)、文教區(qū)、公園及農(nóng)業(yè)區(qū)中的Cu污染指數(shù)均低于1，表明商業(yè)區(qū)、文教區(qū)、公園及農(nóng)業(yè)區(qū)中的Cu處于安全級(jí)別內(nèi)，在各功能區(qū)中，Cu的單因子污染指數(shù)排列順序?yàn)楣I(yè)區(qū)＞商業(yè)區(qū)＞公園＞文教區(qū)＞農(nóng)業(yè)區(qū)。Pb的污染指數(shù)最高值出現(xiàn)在工業(yè)區(qū)，指數(shù)為1.27，達(dá)到輕污染狀態(tài)，商業(yè)區(qū)、文教區(qū)、公園、農(nóng)業(yè)區(qū)中Pb的污染指數(shù)為0.13-0.21，表明這4個(gè)功能區(qū)中的Pb處于安全級(jí)別內(nèi)，在所有功能區(qū)中，Pb的單因子污染指數(shù)從高到低為：工業(yè)區(qū)＞商業(yè)區(qū)＞文教區(qū)＞公園=農(nóng)業(yè)區(qū)。工業(yè)區(qū)中重金屬Zn在該功能區(qū)屬于輕污染，商業(yè)區(qū)、文教區(qū)、公園、農(nóng)業(yè)區(qū)中重金屬Zn處于安全級(jí)內(nèi)，在各功能區(qū)中，Zn的單因子污染指數(shù)排列順序?yàn)楣I(yè)區(qū)＞商業(yè)區(qū)＞文教區(qū)＞公園＞農(nóng)業(yè)區(qū)。公園中Cd的單因子污染指數(shù)為1.15，由表5可知，重金屬Cd在該功能區(qū)中屬于輕污染，工業(yè)區(qū)、商業(yè)區(qū)、文教區(qū)和農(nóng)業(yè)區(qū)中處于安全級(jí)內(nèi)，但在各功能區(qū)中，Cd的單因子污染指數(shù)均超過了0.7，具有一定的污染風(fēng)險(xiǎn)，重金屬Cd的單因子污染指數(shù)在各個(gè)功能區(qū)中由高到低依次為公園、農(nóng)業(yè)區(qū)、工業(yè)區(qū)、商業(yè)區(qū)和文教區(qū)。在商業(yè)區(qū)和文教區(qū)中，重金屬Hg屬于輕污染，其余各功能區(qū)雖然沒有被污染，但工業(yè)區(qū)和公園中Hg存在一定的污染風(fēng)險(xiǎn)，在各功能區(qū)中，Hg的單因子污染指數(shù)排列順序?yàn)樯虡I(yè)區(qū)＞文教區(qū)＞工業(yè)區(qū)＞公園＞農(nóng)業(yè)區(qū)。

商洛市不同功能區(qū)土壤重金屬元素的多因子綜合污染指數(shù)為0.98，表明土壤重金屬處于尚清潔狀態(tài)。商業(yè)區(qū)和工業(yè)區(qū)的多因子綜合污染指數(shù)分別為1.19和1.15，已經(jīng)達(dá)到輕污染狀態(tài)。文教區(qū)和公園的多因子綜合污染指數(shù)分別為0.94和0.90，屬于尚清潔狀態(tài)。農(nóng)業(yè)區(qū)中多因子綜合污染指數(shù)為0.63，屬于清潔狀態(tài)。根據(jù)多因子綜合污染指數(shù)表可知（表5），商洛市不同功能區(qū)土壤重金屬綜合污染指數(shù)由高到低為商業(yè)區(qū)＞工業(yè)區(qū)＞文教區(qū)＞公園＞農(nóng)業(yè)區(qū)。

表5 商洛市不同功能區(qū)土壤重金屬污染評(píng)價(jià)指數(shù)

4 結(jié)論與討論

通過野外采樣和室內(nèi)實(shí)驗(yàn)檢測分析，商洛市不同功能區(qū)5種重金屬的平均含量由高到低的排序?yàn)閆n＞Pb＞Cu＞Hg＞Cd，說明Zn、Pb含量較高，而且都是出現(xiàn)在工業(yè)區(qū)。從單因子污染指數(shù)來看，商業(yè)區(qū)和文教區(qū)的土壤重金屬污染以Hg為主，工業(yè)區(qū)中的土壤重金屬污染主要是Cu、Pb和Zn，Cd是公園中土壤的主要污染物，而農(nóng)業(yè)區(qū)土壤未被污染。在所有采樣點(diǎn)的土壤中，單因子污染指數(shù)最大的是Hg，達(dá)到1.16，為輕污染，其次是Cd，為0.92，處于尚清潔狀態(tài)，而Cu、Pb和Zn的單因子污染指數(shù)較低。商洛市不同功能區(qū)土壤重金屬多因子綜合污染指數(shù)為0.98，表明土壤重金屬處于警戒水平。因此，要積極采取措施從生產(chǎn)源頭及末端共同治理，減少工業(yè)三廢等的排放。商業(yè)區(qū)和工業(yè)區(qū)的綜合污染指數(shù)分別為1.19和1.15，處于輕污染狀態(tài)，文教區(qū)和公園處于警戒水平，農(nóng)業(yè)區(qū)處于清潔狀態(tài)。說明人口密集、人類生產(chǎn)和生活活動(dòng)比較頻繁的區(qū)域更容易遭受土壤重金屬污染。

通過分析，認(rèn)為商洛市土壤中Hg和Cd的治理應(yīng)當(dāng)是重點(diǎn)。其中Hg在商業(yè)區(qū)中的含量最高，而Cd在公園中的含量最高，商業(yè)區(qū)人口密集，市內(nèi)交通量大，公園緊鄰主干道和國道，這兩種污染物的主要來源是汽車尾氣排放及汽車輪胎磨損產(chǎn)生大量含重金屬的有害氣體，通過沉降對(duì)土壤造成了一定的污染；其次是市區(qū)內(nèi)燃煤產(chǎn)生粉煤灰造成了土壤重金屬污染。因此，商洛市在今后的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中，要在可持續(xù)發(fā)展的原則下，不斷改進(jìn)能源結(jié)構(gòu)，推廣使用清潔能源，減少煤炭的使用量；其次要鼓勵(lì)民眾盡量公交出行，減少汽車尾氣的排放；再者，要在企事業(yè)單位中積極推行ISO14000國際環(huán)境管理體系認(rèn)證，加強(qiáng)環(huán)境管理，提高民眾的環(huán)保意識(shí)，減少土壤重金屬污染物。

［1］余菲，肖玲，康苗苗，等.貴陽市中心城區(qū)土壤重金屬污染現(xiàn)狀及其評(píng)價(jià)［J］.城市環(huán)境與城市生態(tài)，2011，24（3）：5-8.

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（責(zé)任編輯：李堆淑）

Pollution of Heavy Metals in the Soil of Different Function Areas in Shangluo

GAO Li-feng
（College of Urban，Rural Planning and Architectural Engineering，Shangluo University，Shangluo 726000，Shaanxi）

At the different function areas of Shangluo City，heavy metal pollution in soil was evaluated with the single factor pollution index and comprehensive pollution index.From the single pollution index，the commercial，cultural and educational areas were mainly Hg-based.The industrial area was mainly Cu，Pb and Zn.The park area was mainly Cd，while heavy metal pollution in soil in agricultural area was lower than the stipulated pollution level.The result indicated that the comprehensive pollution index was 0.98，heavy metals in soil were still in a clean state，but it has already been on the alert level.

heavy metal pollution；urban soil；Shangluo

X53

A

1674-0033（2015）04-0063-04

10.13440/j.slxy.1674-0033.2015.04.017

2015-05-19

陜西省教育廳專項(xiàng)科研計(jì)劃項(xiàng)目（12JK0652）

高利峰，男，陜西寶雞人，碩士，講師