宜賓市城郊各典型地土壤中重金屬污染調(diào)查

云永福

（四川省宜賓生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心站，四川 宜賓 644000）

土壤中的部分重金屬如鋅、銅是人體所需金屬元素，但是過大含量會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生不良影響，甚至引起中毒。其它的重金屬雖不是人體必需元素但由于有些植物的富集作用，最終經(jīng)過食物鏈，影響人體健康。城市近郊的土壤由于市區(qū)的工業(yè)污染物質(zhì)和生活廢棄物的大量輸入，土壤環(huán)境質(zhì)量受到嚴(yán)重影響，而市郊是城市菜籃子的主要補(bǔ)給區(qū)，因此研究城市郊區(qū)土壤環(huán)境質(zhì)量，具有特別重要的意義。

在以往的文獻(xiàn)資料中對(duì)城市和城郊的土壤重金屬研究還是比較多，但都是針對(duì)較大城市或者是主要蔬菜供給地的研究，對(duì)宜賓等三級(jí)城市的研究較少。宜賓市是一個(gè)建市較早的城市，在工業(yè)布局上不盡合理，在下江北城鄉(xiāng)接合處有較多工廠，其它兩個(gè)區(qū)域的工廠數(shù)相對(duì)較少。

1 城郊土壤各種重金屬的來源

不同重金屬來源，不是單一的，在不同的生產(chǎn)工藝中會(huì)產(chǎn)生不同的重金屬。加上污水灌溉和污泥的使用都可能產(chǎn)生重金屬的污染。農(nóng)用土壤中的土壤重金屬來源主要是以下幾方面。

1.1 大氣中重金屬沉降

大氣中的重金屬主要來源于工業(yè)生產(chǎn)、汽車尾氣及汽車輪胎磨損的產(chǎn)生的大量含重金屬的有害氣體和粉塵等。它們主要分布在空礦的周圍和公路、鐵路的兩側(cè)[2]。對(duì)南京地區(qū)土壤沉積物中重金屬形態(tài)研究，發(fā)現(xiàn)大氣中的重金屬是經(jīng)沉降進(jìn)入土壤的。

1.2 農(nóng)藥、化肥和塑料膜的使用

施用含有鉛、汞、鎘、砷等的農(nóng)藥和不合理地施用化肥，都可以導(dǎo)致土壤中重金屬的污染[3]。污染生態(tài)學(xué)一書中研究得出磷肥中含有較多的重金屬Hg、Cd、As、Zn、Pb農(nóng)用塑料薄膜生產(chǎn)應(yīng)用的熱穩(wěn)定劑中含有Cd、Pb。在大量使用塑料大棚和地膜過程中，都可以造成土壤重金屬的污染。

1.3 污泥施用

污泥中含有大量的有機(jī)質(zhì)和氮、磷、鉀等營養(yǎng)元素，但同時(shí)污泥中也含有大量的重金屬，隨著大量的污泥進(jìn)人農(nóng)田，使農(nóng)田中的重金屬的含量在不斷增高。污泥施用可導(dǎo)致土壤中Cd、Hg、Cr、Cu、Zn、Ni、Pb含量的增加，且污泥施用越多，污染就越嚴(yán)重，Cd、Cu、Zn引起水稻、蔬菜的污染；Cd、Hg可引起小麥、玉米的污染污泥增加，青菜中的 Cd、Cu、Zn、Ni、Pb 也增加[4]。用城市污水、污泥改良土壤，重金屬Hg、Cd、Pb等的含量明顯增加。

2 土壤實(shí)驗(yàn)

2.1 實(shí)驗(yàn)方法

2.1.1 實(shí)驗(yàn)采樣

實(shí)驗(yàn)采樣時(shí)用小土鏟、布袋和塑料袋、標(biāo)簽，選取上江北為Ⅰ號(hào)典型地、江北為Ⅱ號(hào)典型地和南岸郊區(qū)為Ⅲ號(hào)典型地進(jìn)行采樣。每個(gè)典型地采取10個(gè)樣品，共計(jì)樣品30個(gè)。

在確定的采樣點(diǎn)上，先去掉表層3毫米左右的土壤，然后傾斜向下切取土壤20 cm以上的土層。將各采樣點(diǎn)土樣按不同典型地集中一起混合均勻，每點(diǎn)采集土壤1公斤左右，采樣在一天之內(nèi)完成。將其帶回實(shí)驗(yàn)室，將新鮮濕土樣平鋪于干凈的紙上，弄成碎塊，攤成薄層（厚約2 cm），放在室內(nèi)陰涼通風(fēng)處放置一個(gè)星期讓其自然風(fēng)干。切忌陽光直接暴曬和酸、堿、蒸氣以及塵埃等污染。風(fēng)干后采用四等分法并用研缽研碎然后過100目的篩子，放入燒杯中待測。

2.1.2 樣品的消解

最先將消解罐用濃硝酸清洗若干次，并用去離子水（vp）反復(fù)沖洗，然后晾干。準(zhǔn)確稱取0.1 000 g左右土壤樣品，放入微波消解儀的溶樣罐中，加入10 mL濃硝酸，2 mL濃鹽酸，2 mL濃氫氟酸和2 mL雙氧水，自然放置半個(gè)小時(shí)，讓反應(yīng)產(chǎn)生的氣體盡量揮發(fā)掉，在將其裝入微波爐中加熱消解。微波設(shè)置程序如下：

第一步、調(diào)節(jié)溫度為100攝氏度，壓力調(diào)節(jié)到8 atm，時(shí)間設(shè)置為5 min，功率為500 W；第二步、調(diào)節(jié)溫度為140 ℃，壓力調(diào)節(jié)為10 atm，時(shí)間設(shè)置為5 min，功率設(shè)置為500 W；第三步、調(diào)節(jié)溫度為190 ℃，壓力調(diào)節(jié)為20 atm，時(shí)間設(shè)置為15 min，功率設(shè)置為600 W。

在溫度和壓力兩個(gè)變量中，當(dāng)其中一個(gè)達(dá)到設(shè)定值后，程序自動(dòng)暫停。而時(shí)間會(huì)一直進(jìn)行下去，而當(dāng)時(shí)間達(dá)到設(shè)置值時(shí)，那自動(dòng)進(jìn)入到第二步驟。同理進(jìn)行到第三步驟，直到完成。

在微波爐停止消解時(shí)，必須等待至溫度低于50 ℃，壓力接近0 atm，才能取出樣品。

按照上述消解后取出樣品，倒入平底試管中加熱去酸，然后定容待測。

將消解好的土壤樣品倒入平底試管中，用去離子水反復(fù)沖洗消解罐，并將水倒入試管中。將試管放入沸水浴鍋中進(jìn)行去酸處理，以消除由于酸引起的背景干擾。在水浴中消解近半小時(shí)，取出，倒入洗凈的100 mL容量瓶中定容，等待上機(jī)檢測。

2.1.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線制備

根據(jù)的資料[5]，準(zhǔn)確稱取金屬鋅和銅1.000 g，準(zhǔn)確到0.001 g，用硝酸溶液溶解，必要時(shí)加熱，直至溶解完全，然后用水稀釋定容至1 000 mL。這就是濃度為1.000 g/L的鋅和銅的標(biāo)準(zhǔn)液。將銅標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)一步稀釋，配成0.050 mg/L，0.100 mg/L和1.500 mg/L的系列標(biāo)準(zhǔn)溶液，待測。將鋅的標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)一步稀釋為0.100 mg/L，0.500 mg/L，2.000 mg/L，6.000 mg/L，20.000 mg/L，40.000 mg/L的一系列標(biāo)準(zhǔn)溶液待測。

根據(jù)國標(biāo)GB/17137-1997準(zhǔn)確稱取0.2 829 g精確到0.0 001 g于110 ℃干燥的重鉻酸鉀，用水溶解后，移入1 000 mL容量瓶中，用水稀釋至刻度線，然后搖勻配成標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，此時(shí)的濃度為100 mg/L。將儲(chǔ)備液進(jìn)一步稀釋配成0.050 mg/L，0.100 mg/L，0.300 mg/L，0.500 mg/L，1.000 mg/L。一系列的標(biāo)準(zhǔn)溶液，待測。

鉛的標(biāo)準(zhǔn)溶液是用硝酸鉛進(jìn)行配置，其標(biāo)準(zhǔn)溶液是10.000 mg/L，20.000 mg/L，30.000 mg/L，40.000 mg/L

2.2 重金屬鋅、鉻、鉛、銅的測定

將以上處理好的標(biāo)線溶液和土壤消解溶液，用石墨爐原子吸收的火焰法進(jìn)行上機(jī)檢測，檢測時(shí)注意濃度單位的選定和燈的選擇以及能量的平衡。

3 結(jié)果與討論

3.1 四種金屬的濃度平均值

宜賓市翠屏區(qū)城郊各典型地四種重金屬平均值見表1所示，并對(duì)表中數(shù)據(jù)做柱狀分析，見圖1。

表1 宜賓市城郊各典型地四種重金屬含量平均值 單位：mg/kg

圖1 宜賓市城郊各典型地四種重金屬平均值

由上面柱形圖可以得出：

（1）鋅、鉻和鉛三種金屬在Ⅱ典型地地區(qū)的含量較其余兩個(gè)典型地含量稍高，銅在Ⅲ號(hào)典型地的含量明顯高于其它兩個(gè)地區(qū)含量。

（2）Ⅰ號(hào)和Ⅱ號(hào)典型地中鋅的含量最大，而鉻的含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其余三種重金屬，而在Ⅲ號(hào)典型地中含有的銅最多，同樣也是鉻含量最少。

引起以上結(jié)果的原因，可能是由于汽車尾氣含有鋅和鉛以及人們在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中使用磷肥、殺蟲劑和污泥有關(guān)。

3.2 三個(gè)典型地的四種金屬濃度的每種金屬的Cf 和Ei比較圖

單個(gè)重金屬的潛在生態(tài)危害系數(shù)Ei為：

式中Cf，Ci，Co，Ti分別為某種重金屬的污染系數(shù)、監(jiān)測濃度、參比值、毒性系數(shù)。

四種重金屬的毒性系數(shù)Ti值分別為Pb=Cu=5，Cr=2，Zn=1。

單個(gè)重金屬的潛在生態(tài)危害系數(shù)Ei為＜40為輕度生態(tài)危害，40～80為中度生態(tài)危害。

可以得出表2中各區(qū)域的單向污染系數(shù)和單個(gè)重金屬潛在生態(tài)危害系數(shù)。并對(duì)表中數(shù)據(jù)做柱形分析，見圖2。

圖2 宜賓市各區(qū)域的Cf

表2 各區(qū)域污染情況表

（1）由單項(xiàng)污染系數(shù)Cf和單個(gè)重金屬潛在生態(tài)危害系數(shù)Ei可知：鋅在三大典型地土壤中屬于輕微污染物，這三大典型地土壤存在鋅的輕微生態(tài)危害。

（2）由單項(xiàng)污染系數(shù)Cf和單個(gè)重金屬潛在生態(tài)危害系數(shù)Ei可知：銅在Ⅲ典型地土壤中屬于輕微污染物，這三大典型地土壤存在銅的輕微生態(tài)危害。

（3）由單項(xiàng)污染系數(shù)Cf和單個(gè)重金屬潛在生態(tài)危害系數(shù)Ei可知：鉻在三大典型地土壤中屬于非污染物，這三大典型地土壤存在鉻的輕微生態(tài)危害。

（4）由單項(xiàng)污染系數(shù)Cf和單個(gè)重金屬潛在生態(tài)危害系數(shù)Ei可知：鉛在Ⅲ典型地土壤中屬于輕微污染物，但在Ⅰ典型地和Ⅱ典型地土壤中屬于重度污染，但在這三大典型地土壤存在鉛的輕微生態(tài)危害。

由圖2可知，采用單項(xiàng)污染系數(shù)對(duì)宜賓市翠屏區(qū)的城郊土壤中的鋅、銅、鉛和鉻單項(xiàng)污染系數(shù)評(píng)價(jià)，可以明顯的看出在Ⅲ典型地的土壤中鉛、鋅、鉻和銅均在輕微污染物之中；而在Ⅱ典型地和Ⅰ典型地的土壤中鉛、銅屬于重度污染物，在三大典型地土壤中鉻均屬于非污染物，但由單個(gè)重金屬的潛在生態(tài)危害系數(shù)Ei判斷均屬于輕度生態(tài)危害。

3.3 宜賓市四種重金屬的變異系數(shù)

由表3可以看出，四種金屬的變異系數(shù)都鋅為30.61%大于30%，其余三重金屬的變異系數(shù)均小于30%，且大小分別為Zn＞Cr＞Cu＞Pb，這說明在宜賓市翠屏區(qū)的城郊土壤中，鋅的污染受人類活動(dòng)的干擾較其余三種土壤重金屬更強(qiáng)烈。這可能與汽車尾氣含有鋅和鉛，以及人們大量使用農(nóng)藥磷肥、薄膜和含鋅污泥等方面有關(guān)。

表3 宜賓市城郊土壤中四種重金屬的變異系數(shù)

4 結(jié)語

在宜賓市的下江北和上江北這類建設(shè)歷史較長的城郊土壤中，四種相應(yīng)的重金屬的含量較建設(shè)時(shí)間較短的南岸城郊四種重金屬的含量高。由單項(xiàng)污染系數(shù)Cf的評(píng)價(jià)得出四種重金屬（Zn、Pb、Cr、Cu）在南岸區(qū)域均屬于輕微污染物，鉛和銅在上江北和下江北均屬于重度污染物，同時(shí)，由單個(gè)重金屬的潛在生態(tài)危害系數(shù)Ei判斷，得出四種重金屬均屬于輕度生態(tài)危害。因此，在宜賓城郊種植的蔬菜可以放心食用。