關(guān)于醫(yī)巫閭山景區(qū)土壤重金屬現(xiàn)狀分析

辛宏斌

(遼寧省錦州市環(huán)境監(jiān)測中心站，錦州　121001)

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關(guān)于醫(yī)巫閭山景區(qū)土壤重金屬現(xiàn)狀分析

辛宏斌

(遼寧省錦州市環(huán)境監(jiān)測中心站，錦州121001)

建立并驗(yàn)證了用原子吸收和原子熒光光譜儀測定醫(yī)巫閭山九大景區(qū)土壤樣品中8種重金屬鉻、鎘、汞、鎳、鉛、鋅、銅、砷含量的方法，試樣經(jīng)全自動雙溫區(qū)消解系統(tǒng)后進(jìn)行測定，8種重金屬的加標(biāo)回收率范圍在91.7%～103.5%之間。在調(diào)查的9個景區(qū)中，觀音閣景區(qū)金屬鎘，雙塔寺景區(qū)金屬鎘、汞和銅，河洼水庫金屬鎘未達(dá)到國家土壤環(huán)境質(zhì)量一級標(biāo)準(zhǔn)。采用內(nèi)梅羅指數(shù)法對9個景區(qū)8種重金屬污染程度進(jìn)行評價，結(jié)果表明，土壤As和Ni基本無污染，重金屬污染程度的次序?yàn)镃d>Hg>Zn>Cu>Pb>Cr。土壤重金屬綜合污染指數(shù)表現(xiàn)為：雙塔寺(1.15)>觀音閣(0.98)>老爺嶺(0.83)>河洼水庫(0.82)>北鎮(zhèn)廟(0.73)>寶林樓(0.71)>靈山(0.68)>青巖寺(0.64)>龍崗子遼墓群(0.63)。據(jù)此分析，旅游干擾對土壤性質(zhì)有顯著的負(fù)面影響。

醫(yī)巫閭山景區(qū)；土壤重金屬；內(nèi)梅羅指數(shù)法；旅游干擾

醫(yī)巫閭山風(fēng)景區(qū)為國家級自然保護(hù)區(qū)，是一座傍城鎮(zhèn)型風(fēng)景區(qū)。它位于遼西走廊東北端，地處北緯41°26′40″～ 41°46′00″，東經(jīng)121°31′42″～ 121°46′40″，南北長40km，東西寬10km，面積約為11459hm2。醫(yī)巫閭山山勢陡峻，主脊由東北向西南延伸，地勢北高南低，自然資源豐富，種類繁多。它地處華北植物區(qū)系邊緣，與蒙古、長白植物區(qū)系毗連，是3個植物區(qū)系的交錯地帶。據(jù)調(diào)查，閭山風(fēng)景區(qū)共有植物177科598屬1201種，有8種國家級保護(hù)類植物；動物有獸類6目15科35種，兩棲爬行類22種，鳥類229種，昆蟲1094種[1]。醫(yī)巫閭山歷史悠久、古跡薈萃，風(fēng)景名勝資源十分豐富，境內(nèi)有老爺嶺、寶林樓、北鎮(zhèn)廟、靈山、龍崗子遼墓群、青巖寺、觀音閣等景區(qū)。

由于閭山風(fēng)景區(qū)的生物多樣性、文化多樣性和景觀多樣性豐富而獨(dú)特，研究價值較高，急需保護(hù)。本研究于2015年7月，對醫(yī)巫閭山九個景區(qū)的土壤進(jìn)行采集，并對樣品中8種具有代表性的金屬元素進(jìn)行分析，指為閭山土壤環(huán)境質(zhì)量評價和污染物重量控制，加強(qiáng)環(huán)境科學(xué)管理，保護(hù)景區(qū)生態(tài)平衡，提高農(nóng)田土壤生產(chǎn)力水平，保障人體健康提供技術(shù)支持和科學(xué)依據(jù)。

1　材料與方法

1.1儀器和試劑

Milli-Q Advantage 超純水系統(tǒng)(美國millipore公司)；METTLER-TOLEDO XP205分析天平(瑞士梅特勒-托利多)；原子吸收光譜儀(PinAAcle 900T，美國PE公司)；全自動雙溫區(qū)消解系統(tǒng)(ST60，北京普立泰科儀器有限公司)；全自動六燈位順序注射原子熒光光譜儀(AFS-9330，北京吉天儀器有限公司)。

硝酸、鹽酸、氫氟酸和高氯酸均為優(yōu)級純；基體改進(jìn)劑(5%硝酸鑭、5%硝酸鎂和10%氯化銨)；實(shí)驗(yàn)室用水為超純水。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

目前，很多實(shí)驗(yàn)室中微量元素含量檢測的前處理方法主要用電熱板用手工方法或者微波消解的方法進(jìn)行土壤消解。本次實(shí)驗(yàn)研究，利用全自動消解儀進(jìn)行濕法消解并定容，避免了人員手工的繁瑣以及微波消解對加酸種類的潛在危險。通過測定土壤標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中重金屬的含量，完善全自動土壤樣品消解條件，提高批量樣品的處理效率，并且能夠達(dá)到使用手工方法或者微波消解等方法[2-3]，分析實(shí)際土壤樣品的準(zhǔn)確度和回收率。

(1)汞和砷采用全自動王水的消解方法：

準(zhǔn)確稱取0.5000g土壤試樣，放于50mL聚四氟乙烯消解管中，并置于消解架上。加入5.0mL水和5.0mL王水，振蕩1分鐘。持續(xù)升溫至100℃，保持2小時，每20分鐘震蕩一次，使樣品混合均勻。冷卻30分鐘后，用去離子水定容至50mL容量瓶中，待測。

(2)其它重金屬采用全自動硝酸、氫氟酸和高氯酸的消解方法：

準(zhǔn)確稱取0.5000g土壤試樣，放于50mL聚四氟乙烯消解管中，并置于消解架上。加入10.0mL硝酸，加熱至120℃保持1小時。樣品冷卻后，加入5.0mL氫氟酸，持續(xù)升溫至140℃保持1小時。將樣品冷卻后，加入2.5mL高氯酸，持續(xù)升溫至160℃保持一小時，繼續(xù)升溫至180℃保持一小時進(jìn)行趕酸。冷卻30min后，用去離子水定容至50mL容量瓶中，待測。

1.3精密度和準(zhǔn)確度的測定

將土壤標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW07425(GSS-11)平行處理7份，測定8種重金屬元素的含量，計(jì)算出結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差，以評價方法的精密度。通過測定標(biāo)準(zhǔn)土壤樣品，將測定值與標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)較，并向標(biāo)準(zhǔn)土壤樣品中添加一定量已知濃度的元素待測液，進(jìn)行樣品前處理后測定加標(biāo)回收率。

采用本方法測定土壤標(biāo)準(zhǔn)樣品中的8種重金屬元素，測定結(jié)果均在標(biāo)準(zhǔn)值范圍內(nèi)，8種重金屬的精密度0.7%～4.2%，加標(biāo)回收率范圍為91.7～103.5。

2　樣品的采集與處理

本次調(diào)查點(diǎn)位布設(shè)采取電子地圖與區(qū)域?qū)嶋H情況相結(jié)合的原則，通過測定經(jīng)緯度在老爺嶺、寶林樓、北鎮(zhèn)廟、靈山、龍崗子遼墓群、青巖寺、觀音閣等9個景區(qū)，分別在游道兩側(cè)及邊緣采集土壤樣品。

2.1樣品的采集

根據(jù)本次土壤環(huán)境調(diào)查樣品重金屬分析項(xiàng)目，采用典型取樣法，對土壤刨面寬1m、長2m，深度為1.5～2.0m的剖面中具有代表性的典型部位取樣。為避免污染，應(yīng)刮去其表層，由于上層取樣較密，下層取樣較稀，因此，從下而上取混合土壤樣品。

2.2樣品的預(yù)處理

將采集的土壤樣品在通風(fēng)避光的室內(nèi)自然風(fēng)干，在樣品半干時，須將大塊土搗碎，以免結(jié)成硬塊，難以研磨和風(fēng)干。在風(fēng)干過程中，排除粗大的植物殘體和大于1mm粒徑的石礫。將風(fēng)干后的土樣用四分法分割壓碎，過20目尼龍篩并置于聚乙烯薄膜上充分混勻。土壤樣品進(jìn)行縮分后，過100目尼龍篩，裝于特制牛皮紙袋內(nèi)，以備分析測試使用[4]。

3　測定結(jié)果

土壤樣品經(jīng)預(yù)處理后，按照(1.2)實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行樣品消解，并制備2個全程序空白溶液。采用本實(shí)驗(yàn)建立的儀器分析方法，將儀器調(diào)至最佳工作條件，精密吸取5.0mL混勻后的樣品溶液，每個樣品測3次取平均值，根據(jù)回歸方程分別計(jì)算8種重金屬的含量，結(jié)果見表1。

表1　土壤中重金屬含量監(jiān)測結(jié)果

4　土壤重金屬污染評價

依據(jù)《中國土壤元素背景值》，9個景區(qū)的8種土壤重金屬含量均在我國土壤重金屬背景值含量95%范圍內(nèi)(鉻：19.3～150.2mg/kg；鎘：0.333～2.017mg/kg；汞：0.006～0.272mg/kg；鎳：7.7～71.0mg/kg；鉛：10.0～56.1mg/kg；鋅：28.4～161.1mg/kg；銅：7.3～55.1mg/kg；砷：2.5～33.5mg/kg)[5]。

4.1土壤重金屬污染現(xiàn)狀評價

醫(yī)巫閭山景區(qū)是國家級風(fēng)景名勝區(qū)，按照國家土壤環(huán)境質(zhì)量一級標(biāo)準(zhǔn)(GB15618-1995：鉻≤90mg/kg，鎘≤0.2mg/kg，汞≤0.15mg/kg，鎳≤40mg/kg，鉛≤35mg/kg，鋅≤100mg/kg，銅≤35mg/kg，砷≤15mg/kg)進(jìn)行評價。結(jié)合表1中數(shù)據(jù)，觀音閣景區(qū)金屬鎘，雙塔寺景區(qū)金屬鎘、汞和銅，河洼水庫金屬鎘未達(dá)到國家土壤環(huán)境質(zhì)量一級標(biāo)準(zhǔn)。近幾年，這些地區(qū)旅游開發(fā)或旅游活動，特別是游客遺留的生活垃圾、建筑廢材等在很大程度上增加了土壤重金屬的來源。本研究結(jié)果表明，旅游干擾在改變土壤理化特征的同時，也增加了土壤中某些重金屬含量，特別是雙塔寺旅游區(qū)，重金屬為輕度污染，這對當(dāng)?shù)氐膭又参锖腿祟惗紩a(chǎn)生影響。

4.2土壤重金屬綜合評價

采用內(nèi)梅羅指數(shù)法對9大景區(qū)土壤中的8種重金屬污染程度進(jìn)行評價，首先求出每個樣點(diǎn)各個重金屬元素的污染分指數(shù)Pi，然后計(jì)算各樣點(diǎn)所有重金屬的綜合污染指數(shù)P綜。土壤重金屬綜合污染指數(shù)的分級標(biāo)準(zhǔn)為：P綜≤0.7為安全，0.73為重污染[6]，結(jié)果見表2。

結(jié)果表證明，九大景區(qū)中靈山、龍崗子遼墓群和青巖寺屬清潔水平；老爺嶺、寶林樓、北鎮(zhèn)廟、觀音閣和河洼水庫屬尚清潔水平；雙塔寺屬污染物超過初始值，周圍地區(qū)作物有污染跡象。

表2　土壤重金屬指數(shù)及評價

5　討　論

1)醫(yī)巫閭山風(fēng)景區(qū)土壤具有黏粒含量高，質(zhì)地偏細(xì)，相對緊實(shí)、干燥，植被根系分布少，顏色淺等特點(diǎn)。游客長期踐踏造成土壤緊實(shí)和植被破壞，使景區(qū)土壤失去了自然植被的保護(hù)，加劇土壤侵蝕及養(yǎng)分流失，使景區(qū)土壤容重增大，而土壤pH值、有機(jī)質(zhì)和陽離子交換量等指標(biāo)下降。

2)旅游活動使醫(yī)巫閭山風(fēng)景區(qū)土壤中重金屬含量增大，但影響程度較輕。在人類活動中，比如生活垃圾遺棄、景點(diǎn)建設(shè)、交通車輛廢氣排放、香客香灰散落等方面已經(jīng)對景區(qū)土壤中重金屬污染造成了影響。重金屬污染程度的次序?yàn)镃d>Hg>Zn>Cu>Pb>Cr(As和Ni基本無污染)。

3)旅游干擾的強(qiáng)度和方式，以及地形條件等綜合作用的結(jié)果是醫(yī)巫閭山風(fēng)景區(qū)不同景點(diǎn)土壤重金屬綜合污染指數(shù)表現(xiàn)為：雙塔寺(1.15)>觀音閣(0.98)>老爺嶺(0.83)>河洼水庫(0.82)>北鎮(zhèn)廟(0.73)>寶林樓(0.71)>靈山(0.68)>青巖寺(0.64)>龍崗子遼墓群(0.63)。

綜上所述，醫(yī)巫閭山風(fēng)景區(qū)生態(tài)環(huán)境保護(hù)應(yīng)采取有效的方法和措施，在保護(hù)好自然資源的前提下，加強(qiáng)科學(xué)研究土壤修復(fù)的理論和方法，提高景區(qū)內(nèi)統(tǒng)一規(guī)劃的環(huán)境管理水平以及加大宣傳力度，促進(jìn)閭山景區(qū)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

[1]劉平，溫丙森，費(fèi)立軍，等.醫(yī)巫閭山保護(hù)區(qū)生態(tài)旅游資源開發(fā)現(xiàn)狀和管理對策[J].遼寧林業(yè)科技，2008，(6)：52-54.

[2]鄭秀琴，詹曉珠，洪曾純.王水體系消解-原子熒光法同時測定土壤中砷和汞的研究[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境與發(fā)展，2006(6)：70-72.

[3]王北洪，馬智宏，付偉利.密閉高壓消解罐消解-原子吸收光譜法測定土壤重金屬[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2008，24(Supp.2)：255-259.

[4]中國環(huán)境監(jiān)測總站.土壤元素的近代分析方法[M].北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，1992.

[5]中國環(huán)境監(jiān)測總站.中國土壤元素背景值[M].北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，1991.

[6]Zhang WP.The Technical specification for soil environment monitoring (HJ/T166-2004).Beijing：Environmental Science press of China，2004.16.

Present Situation of Soil Heavy Metals in Yiwulüshan Scenic Region

XIN Hongbin

(Jinzhou Environmental Monitoring Center，Jinzhou 121001，China)

This paper built and validated a method to determinate 8 heavy mentals(Cr、Cd、Hg、Ni、Pb、Zn、Cu、As) in soil samples of Yiwulüshan’ 9 scenic regions by using AAS and AFS.The samples went through automatic dual temperature digestion system then determinated.The spike recoveries for 8 heavy mentals were controlled in the range of 91.7%～103.5%.Cd of Goddess of Mercy Pavilion，Cd、Hg and Cu of Double-pagoda Temple，Cd of Hewa Reservoir were not up to the primary standard of national soil environmental quality in 9 scenic regions evaluated，8 heavy mentals of 9 scenic regions were evaluated by Nemerow index method，the result proved that the order of heavy mentals pollution degree as follows：Cd>Hg>Zn>Cu>Pb>Cr，and it had basically no pollution of As and Ni.The comprehensive pollution index of soil heavy mentals expressed as follows：Double-pagoda Temple(1.15)> Goddess of Mercy Pavilion(0.98)> Lao Ye Ling(0.83)>Hewa Reservoir(0.82)> Beizhen temple(0.73)>Bao Lin Lou(0.71)>LingShan(0.68)>QingYanSi(0.64)>Longgangzi Liao Dynastic tombs(0.63). On the basis of analysis，tourist disturbance had significant negative effect with soil property.

Yiwulüshan scenic region；soil heavy mentals；Nemerow index method；tourist disturbance

辛宏斌，學(xué)士，高級工程師，研究方向?yàn)榄h(huán)境監(jiān)測分析與評價

X21

A

1673-288X(2016)05-0176-03

引用文獻(xiàn)格式：辛宏斌.關(guān)于醫(yī)巫閭山景區(qū)土壤重金屬現(xiàn)狀分析[J].環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展，2016，41(5)：176-178.