成都市文家场土壤重金属污染分析

尤立 李曜 胡春明

摘要基于对文家场环境概况的调查，选择GB 15618—1995国家标准评价方法、模糊数学综合评价方法、单因子指数及内梅罗综合污染指数方法对文家场土壤重金属污染状况进行了综合评价，同时对植物与土壤中重金属含量的相关性进行了分析。结果表明，文家场土壤Cd、Zn污染严重，Hg污染较为严重，土壤中Fe的含量远远超过中国土壤元素背景值，属于严重污染，Mn、Cu、Pb、As污染较轻。总体上文家场土壤重金属污染属于严重污染级别。

关键词土壤及植物；重金属；相关性；植物修复；文家场

中图分类号S157文献标识码A文章编号0517-6611（2017）31-0065-05

AbstractBased on the text of the survey farms， environmental profile， choosing the GB 15618-1995 national standard assessment method， fuzzy comprehensive evaluation method， the single factor index and the integrated pollution index method Nemero home field to evaluate the home field soil heavy metal pollution. At the same time， the correlation between plant and soil heavy metal content was analyzed. The results showed that Wenjiachang soil Cd， Zn pollution was serious， Hg pollution was more serious in the Fe content of the soil much more than Background Values of Chinese Soil， also belongs to serious pollution， Mn， Cu， Pb， As was light pollution， The pollution of Mn， Cu， Pb and As is lighter.The pollution of heavy metals in soil was serious.

Key wordsSoil and plants；Heavy metals；Correlation；Phytoremediation；Wenjiachang

全世界平均每年排放Hg约1.5万t，Pb 500万t，Cu 340万t，Ni 100万t[1]。据不完全统计，目前我国受污染的耕地约1 000万hm2，污水灌溉污染耕地216.7万hm2，固体废弃物堆存占地和毁田13.3万hm2，3项合计约占全国耕地总面积的10%以上[2]。

土壤作为人类赖以生存和发展的物质基础，不仅是因为它具有生产绿色植物的功能，同时它还是各种污染物天然净化的场所，土壤重金属污染程度直接影响着人类的健康和生存环境质量。笔者通过对特定区域的土壤所含重金属进行定量分析，评价土壤受重金属污染的程度，以期为成都市土壤重金属治理与修复提供理论依据。

1材料与方法

1.1研究地概况

成都是我国西南部开发较早的地区，是西南部政治经济中心、交通要道、教育重镇，长期以来的人类活动对这片富饶的土地所产生的环境影响不容小觑，尤其是工业“三废”的排放，农业废物的污染和不完善的环境管理制度，使环境污染愈加严重，特别是重金属污染风险逐年加大。文家场华严村处于青羊区与温江区交界处（图1），在青羊区的管辖范围中，数年前这里曾以农业生产为主，大部分土地使用为农业用地，2007年成都市全国统筹城乡综合配套改革试验区获国务院正式批准，成为继上海浦东新区和天津海滨新区后又一个国家综合配套改革试验区[3-4]。文家场占地133.33 hm2，交通网络发达，逐步形成了以电子、机械、冶金工业为主体，多种行业并存，门类较齐全的工业区。在此工业区，除了正规企业、工厂外，还有许多中小型的非正规工厂，这些工厂对环境的污染较为严重，如门窗厂、食品加工厂、金属辅剂厂、沥青燃料厂、商品混凝土厂[5]。

1.2采样点设置

文家场华严村集中分布了若干中小型企业、工厂，其对环境污染物尤其是重金属含量的贡献比较直接，在其中部分工厂门前布设采样单元，以反映该工厂对土壤、植物中重金属含量的直接影响，这些采样单元间隔较远，保证了样品的代表性，使样品能较为全面地反映文家场土壤重金属污染情况。与此同时，在以华严村为中心的8个方向无明显工业企业污染源的地段分别布设采样单元，目的是为了反映风向对重金属在土壤、植物中分布可能造成的影响，同时也可作为华严村土壤、植物样品的对照。采样点如图2所示。

1.3样品采集

在文家场共选取14个土壤采样单元，在成都理工大学周边选取4个土壤采样单元，经过多点混合，得到36个样品，文家场江安河1份水样，共37个样品，分别进行锰、铁、铜、铅、镉、锌、汞和砷8种重金属的定量测定，共得到293个数据，其中有11个数据未检出，实际得到282个有效数据。从监测数据可以看出，Fe含量远远高于中国土壤元素背景值，Fe污染严重，Mn略低于中国土壤元素背景值，Mn污染较轻。

1.4土壤及植物重金属污染评价方法

1.4.1模糊数学综合评价模型。

土壤圈是一个极其开放的系统，与外部圈层进行着广泛的物质交换、能量流动以及信息传递，土壤中某一污染因子超标，其原因是极为复杂的，城郊结合部的土壤污染源更加复杂，受人的影响更加明显。对于土壤及植物的重金属评价，有时则需要用模糊的语言来描述，模糊数学本身就是一种研究和处理模糊性现象的一种理论和方法。在评价环境质量时，未污染、污染较重、污染严重等很难找出一个明确的界限，是一些模糊的概念，而模糊数学综合评价方法能够克服评价过程中模糊的概念，提高分析方法的灵敏度，使评价结果与实际环境的污染情况能够较好地吻合，因此模糊综合评价是对受多种因素影响的事物做出全面评价的一种有效的多因素决策方法，其特點是评价结果不是绝对地肯定或否定，而是以一个模糊集合来表示。

1.4.1.3建立权重向量B。

由于各单项评价指标对某一环境综合体的贡献存在差异，因此，对各单项指标应予以一定的权系数。采用土壤环境中重金属污染因子的实际测量浓度与其相应的分级标准的比值来计算权重[6]。

计算权系数公式：wi=ciSi

式中，ci第i种指标实测浓度；Si为标准值，Si=S1+S2+S3+S4+S55。

为了进行模糊运算，各单项权系数值还必须归一化：

wi=ciSini=1ciSi

2结果与分析

2.1利用国标评价

表1中1级标准为保护区域自然生态，维持自然背景的土壤环境质量的限制值；2级标准为保障农业生产，维护人体健康的土壤限制值；3级标准为保障农林业生产及植物正常生长的土壤临界值。

文家场大部分土壤作为农业用地，土地类型为农田或旱地，土壤pH为6.5～7.5，土地种植农作物或绿化植物，该地人口较为密集，评价目的为维护人体健康，故采用2级标准。将土壤重金属测定数据与表1土壤环境质量标准进行比较后得到表2中数据。

GB 15618—1995土壤环境质量标准中暂无对Fe和Mn的含量限值，故暂不对Fe和Mn的污染状况进行评价。从上述评价中，可以看到文家场土壤重金属污染中Cd和Zn嚴重超标，Cu、Pb、As基本不超标，Hg有小部分采样点含量超标。

3结论

（1）该研究结果表明，文家场土壤Cd、Zn污染严重，Hg污染较为严重，土壤中Fe含量远远超过中国土壤元素背景值，也属于严重污染，Mn、Cu、Pb、As污染较轻，但总体上文家场土壤重金属污染属于严重污染级别。

（2）该研究运用GB 15618—1995国家标准、模糊数学综合评价方法、单因子污染指数及内梅罗综合污染指数综合评价方法进行评价，各种方法所得结果具有高度一致性，说明以上方法均可有效地进行土壤重金属污染评价，但各具特点，功能也各异，在今后的土壤环境评价过程中应综合使用。

（3）文家场土壤重金属严重污染的原因可能是当地密集分布的中小型企事业单位排放废水、废气、固体废弃物的堆放以及长期从事农业活动。

参考文献

[1] 崔德杰，张玉龙.土壤重金属污染现状与修复技术研究进展[J].土壤通报，2004，35（3）：366-370.

[2] 何舞，王富华，杜应琼，等.东莞市土壤重金属污染现状、污染来源及防治措施[J].广东农业科学，2010，37（4）：211-213.

[3] 骆斌，刘兴利，严平，等.成都市高校绿地重金属形态分析研究[J].西南民族大学学报（自然科学版），2010，36（5）：791-794.

[4]李富华.成都平原农用土壤重金属污染现状及防治对策[J].四川环境，2009，28（4）：60-64.

[5] 刘红樱，谢志仁，陈德友，等.成都地区土壤环境质量初步评价[J].环境科学学报，2004，24（2）：297-302.

[6] GBLER H E，SCHNEIDER J.Assessment of heavymetal contamination of floodplain soils due to mining and mineral processing in the Harz Mountains Germany[J].Economic geology，2000，39（7）：774-781.

[7] TESSIER A，CAMPBELL P G C，BISSON M.Sequential extraction procedure for the speciation of particulate trace metals[J].Anal Chem，1979，51（7）：844-851.