徐州蓄電池廠周圍土壤中鉛的時(shí)空分布分析*

沈?qū)帉?，李　苗，湯大?/p>

(徐州市環(huán)境監(jiān)測中心站，江蘇　徐州　221000)

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環(huán)境保護(hù)

徐州蓄電池廠周圍土壤中鉛的時(shí)空分布分析*

沈?qū)帉帲蠲?，湯大?/p>

(徐州市環(huán)境監(jiān)測中心站，江蘇徐州221000)

為了揭示蓄電池廠周圍土壤中鉛的時(shí)空分布，在徐州市從西至東選取七個蓄電池廠，以電池廠周圍100 m范圍為研究對象進(jìn)行分析。試驗(yàn)結(jié)果表明：每個電池廠周圍鉛的時(shí)空分布并不具有明顯分布規(guī)律，但各廠鉛均值相比上半年，下半年鉛含量高值向東南方向遷移。從七廠總鉛均值變化得出鉛含量存在廠南>廠東>廠北>廠西的現(xiàn)象，表明鉛可能向東南方向遷移富集。另外佳盛電池廠基本處于未受污染狀態(tài)；其余各廠在取樣時(shí)間段內(nèi)基本處于污染狀態(tài)，其中七廠中金舟、升華電池廠污染相對嚴(yán)重，新鵬和新春興電池廠在2014下半年污染最為嚴(yán)重。

鉛；重金屬污染；時(shí)空分布；污染程度

人類日?；顒訉?dǎo)致土壤中重金屬含量高于背景值的現(xiàn)象稱為土壤重金屬污染[1-2]。鉛作為重金屬的一種，其本身及其化合物對人體均有毒性。鉛主要損孩骨髓造血系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)，從而引起血液疾病[3]。此外隨煙氣等進(jìn)入環(huán)境后通過降雨等作用污染地表水和地下水，并能通過食物鏈循環(huán)進(jìn)行富集，在人體內(nèi)積累，危害人體健康[4-5]。土壤環(huán)境問題越來越受到重視，土壤重金屬污染，特別是工業(yè)土壤重金屬污染，已逐漸成為環(huán)境科學(xué)界研究的熱點(diǎn)[6-8]。目前多數(shù)研究均以中大尺度區(qū)域?yàn)檠芯繉ο?，忽略了小尺度上以及時(shí)間上受鉛重金屬的影響，使土壤中的鉛的時(shí)空間分布特征發(fā)生變化的研究[9-11]。

為此，本研究以蓄電池廠為對象，對周圍區(qū)域土壤進(jìn)行采樣，對鉛金屬元素進(jìn)行分析。分別對不同方位土壤鉛污染狀況進(jìn)行調(diào)查分析，分析鉛的時(shí)空分布規(guī)律并采用單因子指數(shù)法對鉛金屬進(jìn)行環(huán)境質(zhì)量評價(jià)，以了解蓄電池行業(yè)對土壤鉛污染的影響。

1　樣品采集與分析

1.1樣品來源

為了充分反映徐州市蓄電池廠鉛金屬時(shí)空分布，樣品采集沿徐州市從西到東方向選取7個蓄電池廠分別為佳盛(JS)、東亞(DY)、新鵬(XP)、金舟(JZ)、新春興(XCX)、升華(SH)、科能(KN)蓄電池廠，采樣時(shí)間分4個區(qū)間：2014年上半年(2014S)、2014下半年(2014X)、2015上半年(2015S)、2015下半年(2015X)。本研究結(jié)合蓄電池廠周邊土地利用類型與徐州市氣象資料的基礎(chǔ)上，選取的廠區(qū)均為運(yùn)營5年以上的企業(yè)，確定以蓄電池廠排氣筒為中心，在排氣筒周圍選取1個采樣點(diǎn)，在廠東、西、南、北方向離廠100 m分別選取1個采樣點(diǎn)。土樣采集3～4個點(diǎn)位，采樣深度20 cm，采用采樣鏟從垂直面自上而下鏟取土壤，在牛皮紙上混勻，使用二分器縮分至1～2 kg，樣品裝于聚乙烯塑料袋，填寫土樣標(biāo)簽。

1.2樣品分析

土壤樣品經(jīng)自然風(fēng)干，除去樣品中大石子與動植物殘?bào)w等異物，用木棍碾碎，過2 mm尼龍篩。然后使用瑪瑙研缽將其研碎通過200目尼龍篩，混勻備樣。然后根據(jù)GB/T17141-1997《土壤質(zhì)量鉛、鎘的測定石墨爐原子吸收分光光度法》[12]測試土壤樣品中的鉛含量。測試儀器原子吸收光譜儀為PerkinElmer AAnalyst600，儀器狀態(tài)見表1。

表1　原子吸收光譜儀工作狀態(tài)

2　結(jié)果與分析

2.1土壤中鉛的時(shí)空分布分析

圖1　各廠鉛的空間分布

圖1各個廠在每個時(shí)間內(nèi)鉛的空間分布顯示：單獨(dú)每個電池廠鉛的時(shí)空分布基本不存在明顯的規(guī)律，這主要是因?yàn)槊總€廠對鉛污染的管控政策均有不同，廠所在地理位置周圍人文、地理、氣候情況不一，影響因素具有差異性和多樣性，因此之后均采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法對鉛的時(shí)空分布進(jìn)行考察。

對每個廠5個采樣點(diǎn)取統(tǒng)計(jì)均值對7廠不同采樣時(shí)間段的鉛含量變化進(jìn)行表征并繪制圖2。根據(jù)圖2七廠取樣范圍內(nèi)鉛含量均值變化趨勢顯示2014和2015上半年變化趨勢相似，都是從西至東先增大再減小再增大，DY取樣范圍內(nèi)鉛含量最高，均值分為109.64 mg/kg、108.76 mg/kg；2014下半年和2015下半年變化趨勢相似，從西至東先增大后減小，XP取樣范圍內(nèi)鉛含量最高，均值分別為231.8 mg/kg、68.78 mg/kg。以上分布趨勢表明每年相對于上半年，下半年鉛的峰值向東南方向遷移。另外JS、XCX、JZ、KN電池廠鉛含量均值在時(shí)間上分布并沒有太大變化基本保持在20 mg/kg左右，說明四廠在鉛的排放控制的比較嚴(yán)格；XP鉛含量隨時(shí)間波動很大，取樣時(shí)間段內(nèi)2014下半年達(dá)到峰值231.8 mg/kg；SH則有明顯的時(shí)間趨向，每年上半年高于下半年。

圖2　各個廠取樣時(shí)間范圍內(nèi)鉛含量均值變化趨勢

對七廠35個采樣點(diǎn)取統(tǒng)計(jì)均值對七廠總含量均值在不同采樣時(shí)空范圍內(nèi)的鉛含量變化進(jìn)行表征并繪制圖3。根據(jù)圖3各廠鉛含量統(tǒng)計(jì)均值的時(shí)間分布趨勢和表2各廠鉛含量均值的富集系數(shù)表明鉛含量從2014X以來正在逐漸減少，在2015X Pb含量均值達(dá)到最小值，為32.2 mg/kg。另外，在取樣時(shí)間段內(nèi)七廠鉛含量統(tǒng)計(jì)平均值均為南>東>北>西，這可能與徐州市的水文與氣候相關(guān)，綜合因素下鉛主要向東南方向遷移富集。

圖3　各廠鉛含量統(tǒng)計(jì)均值的時(shí)空分布趨勢

富集系數(shù)2014上2014下2015上2015下背景值廠東2.794.143.101.4621.5廠西2.133.851.701.3521.5廠南3.024.403.131.6621.5廠北2.613.961.861.5521.5廠內(nèi)2.484.362.271.4621.5有效的N7

2.2土壤環(huán)境質(zhì)量評價(jià)

本研究采用單因子指數(shù)法對土壤環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行評價(jià)。單因子污染指數(shù)法是國內(nèi)通用的土壤環(huán)境質(zhì)量評價(jià)方法[2,13]，計(jì)算公式為：

式中：Pi為土壤中污染物i的單因子指數(shù)(Pi≤1表示未受污染；Pi>1表示已受污染，值越大受污染越嚴(yán)重)；Ci為實(shí)測濃度(mg/kg)；Ci0為污染物i的污染物評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)或背景值(mg/kg)。本研究鉛金屬背景值參考《中國土壤元素背景值》為21.5 mg/kg[14]。

表3　各廠鉛含量均值的單因子系數(shù)

由表3可以看出JS電池廠兩年來基本處于未受污染狀態(tài)，表明其污染防控較為理想；DY電池廠除2014上半年處于未受污染，其余各時(shí)間段均處于污染狀態(tài)；KN電池廠除2015上半年未受污染，其余各時(shí)間段均處于污染狀態(tài)；其余各廠在取樣時(shí)間段內(nèi)均處于污染狀態(tài)，JZ、SH電池廠在7個廠里屬于污染較嚴(yán)重的，XP和XCX電池廠在2014下半年處于異常污染狀態(tài)。

3　結(jié)　論

(1) 單獨(dú)每個電池廠鉛的時(shí)空分布基本不存在明顯的規(guī)律，這主要是因?yàn)楠?dú)立個體周圍影響因素差異性和多樣性。

(2) 七廠取樣范圍內(nèi)鉛含量均值變化趨勢顯示2014和2015上半年都是從西至東先增大再減小再增大；2014和2015下半年變化都是從西至東先增大后減小。這表明每年相對于上半年，下半年鉛的峰值向東南方向遷移。另外JS、XCX、JZ、KN電池廠鉛含量時(shí)間分布沒有太大變化；XP鉛含量隨時(shí)間波動很大， 2014X達(dá)到峰值231.8 mg/kg；SH則有明顯的時(shí)間趨向，每年上半年高于下半年。

(3) 各廠鉛含量均值表明鉛含量從2014X以來正在逐漸減少，在2015X 鉛含量均值達(dá)到最小值，為32.2 mg/kg。另外，七廠鉛含量平均值均為南>東>北>西，這可能與徐州市的水文與氣候相關(guān)，綜合因素下鉛主要向東南方向遷移富集。

(4) JS電池廠基本處于未受污染狀態(tài)，其污染防控較為理想；其余各廠在取樣時(shí)間段內(nèi)基本處于污染狀態(tài)，JZ、SH電池廠在7個廠里屬于污染較嚴(yán)重的，XP和XCX電池廠在2014下半年處于異常污染狀態(tài)。

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Study on Space-time Distribution of Lead in Soil around Xuzhou Battery Factory*

SHENNing-ning,LIMiao,TANGDa-shan

(Xuzhou Environmental Testing Center Station, Jiangsu Xuzhou 221116, China)

In order to reveal the battery factory of Pb in soil around the space-time distribution, seven battery factories were selected from west to east in Xuzhou. The range of study for plant was 100 m. Experimental results showed that the Pb distribution of each battery factory was not obvious. The average content of Pb in the first half of year was lower than the second half of year. And the high value shifted to southeast direction. It showed south>east>north>west from the average content of Pb in seven factories. Also it showed that Pb could migration and enrichment to southeast. Jiasheng factory was basically unpolluted. Other remaining factories were contaminated during sampling period. Among them, the pollution of Jinzhou and Shenghua factory was serious relatively. Xinpeng and Xinchunxing factory made the heaviest pollutions in the second half of 2014.

lead; heavy metal pollution; time and space distribution; pollution degree

江蘇省環(huán)境監(jiān)測科研基金項(xiàng)目：徐州市涉重企業(yè)對于地下水環(huán)境影響研究(項(xiàng)目編號：1403)。

沈?qū)帉?1981-)，女，助理工程師，從事重金屬監(jiān)測工作。

X833

B

1001-9677(2016)02-0124-03