金華市婺城工業(yè)園區(qū)土壤重金屬淋洗特征

鄭婉嫻 劉晶 趙鑫

摘要：通過測(cè)量土壤的磁化率和重金屬含量以及淋溶柱模擬金華市降水對(duì)土壤重金屬的淋洗等對(duì)金華市婺城工業(yè)園區(qū)內(nèi)不同功能區(qū)的土壤進(jìn)行重金屬污染狀況進(jìn)行研究。結(jié)果表明：該區(qū)域部分土壤中有不同程度的重金屬污染，橫向上電子廠、機(jī)械廠的污染比較嚴(yán)重；縱向上金華市的降水能促進(jìn)土壤中重金屬的釋放，在制定城市環(huán)境污染防治對(duì)策中需要對(duì)此給予足夠的重視。

關(guān)鍵詞：工業(yè)區(qū)；土壤；重金屬污染；淋溶

土壤是人類賴以生存和可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)，是地理環(huán)境的重要組成要素，不僅是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)，而且還提供人類生存所需的各種營養(yǎng)物質(zhì)，是人類環(huán)境的重要組成部分[1]。隨著中國經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展，人類活動(dòng)不斷加強(qiáng)，使得土壤污染問題愈發(fā)嚴(yán)重。土壤污染一旦發(fā)生，僅依靠切斷污染源的方法往往很難恢復(fù)，有時(shí)要靠淋洗土壤。污染土壤中重金屬的長(zhǎng)期淋洗和遷移可污染地表水和地下水，使水文環(huán)境惡化，危害人體健康及生態(tài)系統(tǒng)的健康發(fā)展，而土壤重金屬治理技術(shù)的研究也已成為國內(nèi)外研究熱點(diǎn)。

1 研究區(qū)域

金華市位于浙江省境中部，地處金衢盆地東段，為浙中丘陵盆地地區(qū)，地勢(shì)南北高、中部低，屬亞熱帶季風(fēng)氣候。總的特點(diǎn)是四季分明，年溫適中，熱量豐富，雨量豐富，但雨量的季節(jié)變化和年際變化、地域差異都很大。

2 研究過程

2.1 樣品的采集與處理

金華市婺城工業(yè)園區(qū)用地43.6平方公里，已形成建材、化工、機(jī)電、汽配、電子、紡織、服裝、食品等工業(yè)體系，是金華城市化建設(shè)中的一個(gè)重要組成部分。選取塑料、五金機(jī)械、電子、服裝企業(yè)這四個(gè)功能區(qū)，每個(gè)功能區(qū)至少采取2個(gè)具有代表性的樣點(diǎn)，采樣時(shí)取0～20cm深度的土樣，并且在金華市郊區(qū)沒有被污染的地點(diǎn)采取1個(gè)土樣，初步采集樣本共計(jì)17個(gè)。土壤樣品采集風(fēng)干后盡可能剔除碎石，金屬碎塊，未分解的有機(jī)物殘?bào)w等， 以盡量減少對(duì)重金屬元素及有機(jī)物含量測(cè)定的影響。土樣經(jīng)研磨，混勻后，分別過篩儲(chǔ)存，以備進(jìn)一步使用。

2.2 實(shí)驗(yàn)方法

2.2.1 磁化率測(cè)定

平均稱取5g研磨好后的土樣，裝于邊長(zhǎng)為1.5cm的無磁性小方盒中，采用英國Bartington MS2磁化儀進(jìn)行低頻（470Hz）磁化率、高頻磁化率（4700Hz）的測(cè)定，在算出高頻磁化率（Xhf）和低頻磁化率（Xlf）的基礎(chǔ)上計(jì)算樣品的頻率磁化率，計(jì)算公式如下：

Xfd=100×（Xlf-Xhf）/Xlf

2.2.2土壤重金屬含量的測(cè)定

利用原子吸收分光光度法測(cè)定土壤中重金屬含量。配制土壤消解液。要用實(shí)驗(yàn)稱稱取0.5g的風(fēng)干土樣， 然后放在聚四氟乙烯坩堝中，同時(shí)用少許的水潤(rùn)濕，再加入10mL 優(yōu)級(jí)純的鹽酸放在電熱板上面低溫緩慢加熱，大約蒸發(fā)到只剩下5mL的時(shí)候，加入10mL硝酸。之后要對(duì)其進(jìn)行持續(xù)的緩慢加熱，直至溶液漸漸成為粘稠狀，然后再加入氫氟酸，選擇優(yōu)級(jí)純氫氟酸，用量在5mL，并繼續(xù)對(duì)其進(jìn)行緩慢加熱，同時(shí)時(shí)常搖動(dòng)坩堝，更好地達(dá)到除硅的效果。最后加入高氯酸，并繼續(xù)加熱，當(dāng)其開始冒白煙，要停止加熱。這個(gè)時(shí)候要注意觀察，如果土壤分解物開始呈白色、淡黃色，那么可以將坩堝傾斜，坩堝內(nèi)的液體應(yīng)該呈不流動(dòng)的粘稠狀。此時(shí)，還需要對(duì)殘?jiān)M(jìn)行溫?zé)崛芙?，待到其冷卻之后，可以加入50mL 的水，作為實(shí)驗(yàn)備用。然后，放入原子分析儀測(cè)試區(qū)域進(jìn)行結(jié)果測(cè)定，得到測(cè)試光譜圖進(jìn)行定量計(jì)算。

2.2.3 土壤淋洗

用10mL移液管自制為淋濾柱，柱內(nèi)填充物自下而上分別為玻璃棉、脫脂棉、3克表層土壤樣品、脫脂棉。用pH值為5的酸雨對(duì)土壤樣品進(jìn)行淋溶，具體的淋濾速度控制為4min/ml，收集淋溶液，用原子吸收分光光度計(jì)法測(cè)定淋濾液中各重金屬元素的含量。

3 研究結(jié)果與討論

3.1 工業(yè)區(qū)表層土壤磁化率狀況

由于重金屬污染源中大都含有磁性礦物，所以探討磁性礦物和重金屬元素等污染物之間的關(guān)系，對(duì)實(shí)際生產(chǎn)和科學(xué)研究具有重要意義。土壤磁化率反映土壤中磁性礦物的數(shù)量，土壤χLF（低頻磁化率）之所以與重金屬元素顯著相關(guān)，是因?yàn)橥寥来判灾饕纱判缘V物、近Fe 元素（ Mn、Ni、Cr、Al 和Mg 等） 形成的礦物以及某些重金屬（ Cd、Hg、Cr、As 等） 與含F(xiàn)e元素結(jié)合形成含菌的絡(luò)合物、螯合物或其他化合物產(chǎn)生的。與土壤χLF相關(guān)系數(shù)最高的重金屬是Zn，其次分別為Cu、Cd、Pb、As、Cr 和Ni。這說明城市土壤低頻磁化率能夠反映土壤重金屬的污染程度[3-4]。通過數(shù)據(jù)的測(cè)量和計(jì)算，我們可以得出：研究的17個(gè)樣品中，土壤低頻質(zhì)量磁化率平均值為18.18×10-8m3/kg，變幅為（5.3--53.86）×10-8m3/kg，其中最大值出現(xiàn)在金華震飛電子設(shè)備廠，最小值出現(xiàn)在金華萬通塑織制品公司；17個(gè)樣品中，30%的土壤低頻磁化率< 30×10-8m3/kg；94%的土樣低頻磁化率< 50×10-8m3/kg。因此，從整體上看，研究區(qū)范圍內(nèi)的土壤的低頻磁化率普遍較低，且不同區(qū)域的差異相對(duì)較小。

3.2 工業(yè)區(qū)表層土壤中重金屬的含量狀況

在所調(diào)查的元素中Pb的含量較低，低于全國土壤背景值和二、三級(jí)國家土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。電子廠和機(jī)械廠中Zn的污染比較嚴(yán)重，高于全國土壤背景值。Cu的含量大部分低于全國土壤背景值，部分電子廠的含量高于全國土壤背景值。可以看出得到工業(yè)園區(qū)內(nèi)電子設(shè)備廠和機(jī)械廠的污染較重，塑料廠和服裝廠的污染較輕，郊區(qū)的土壤質(zhì)量較好。電子產(chǎn)品加工和機(jī)械加工中經(jīng)常伴隨Ni 、Cr 、Cu 、Zn 等重金屬元素的排放， 礦業(yè)冶金， 金屬加工， 石油化工等特定污染點(diǎn)污染源以外， 路面灰塵，大氣的干濕沉降， 機(jī)動(dòng)車尾氣排放， 汽車汽油， 發(fā)動(dòng)機(jī)，輪胎， 潤(rùn)滑油和鍍金部分的燃燒與磨損， 部分重金屬含量較高的垃圾堆放而使重金屬滲漏等也是土壤中重金屬積累的重要途徑.

3.3 重金屬的潛在可淋溶性

實(shí)驗(yàn)表明，在模擬酸雨淋溶條件下，表層土壤中的重金屬均有釋放現(xiàn)象。Pb、Zn、Cu的淋洗量分別占總量的0.2%、0.51%、0.43%?？梢钥闯鼋鹑A市的降水對(duì)土壤具有淋洗性，因此有可能會(huì)造成水體污染。

4 結(jié)論

重金屬含量在很大程度上可以反映土壤受重金屬的污染狀況。研究結(jié)果表明：橫向上金華市婺城工業(yè)園區(qū)內(nèi)的土壤受到重金屬的污染，特別是不同功能區(qū)中的電子廠和機(jī)械廠；縱向上金華市的降水會(huì)對(duì)土壤中的重金屬進(jìn)行一定程度的淋洗，因此在進(jìn)行土壤修復(fù)和保護(hù)水資源污染時(shí)應(yīng)當(dāng)考慮到降水對(duì)重金屬淋洗的影響。

參考文獻(xiàn)：

[1]國家自然科學(xué)基金委員會(huì).土壤學(xué)[M].科學(xué)出版社，1997.

[2]土壤污染及質(zhì)量狀況調(diào)查

[3]余濤，楊忠芳等.磁化率對(duì)土壤重金屬污染的指示性研究[J].現(xiàn)代地質(zhì)，2008，22（6）：1034-1040.

[4]陳秀瑞，盧新衛(wèi)，楊光.城市表層土壤磁化率與重金屬含量分布的相關(guān)性研究[J].環(huán)境科學(xué)，2013，34（3）：1087-1093.