东莞市寮步镇各功能区土壤重金属含量测定与分析

胡静姝

(东莞理工学院城市学院，广东东莞523106)

随着工农业的迅速发展，土壤的污染问题越来越突出。土壤重金属污染物主要有铬(Cr)、铅(Pb)、铜(Cu)等。它们在土壤中不能被生物降解，却能通过食物链和直接接触等途径进入人体产生中毒现象，危害人体健康［1］。东莞市是珠江三角洲经济区乡镇企业最发达、城镇化水平最高和人口密度最大、流动人口最多的地区之一。笔者以东莞市寮步镇为例，研究不同土地类型功能区土壤中的重金属含量情况，并且进行污染评价，以期为改善东莞市土壤环境提供参考依据。

1 材料与方法

1．1 研究区域和采样地点 东莞寮步镇范围内土壤样本的取样地点见图1。18份样本分别来自于居民区(寮步星城国际小区、新城院生活区、井巷村居民区、药勒村民居、香市生活区)，农用地(新篮球馆附近农地、井巷村农地、浮竹山村农地、小坑村农地)，工业区(坑口工业区、雪花啤酒厂、彩怡工业区、百业工业园)，公园区(佛灵湖公园、小坑村公园、同沙水库、彩怡广场、寮步市民广场)四类土地类型功能区。

1．2 样本采集与处理 在预先确定的18个样本区内，根据地形、样点数量和地力均匀程度布置采样点。在采集样品均匀混合后，要求对样品及时进行风干，然后把风干后的土壤样本置于烘箱内烘干。取烘干后土样100～200 g，放在研钵内研磨，放在有盖底的18号筛(孔径1 mm)中，使之通过1 mm筛子，将留在筛上的土块再倒在研钵重新碾碎，如此反复多次，直到大部分通过为止［2］。最后，将样品装入广口瓶后，贴上标签，记明土样号码、土类名称、采样地点、深度、日期、孔径、采集人等。瓶内的样品应保存在样品架上，尽量避免日光、高温、潮湿或酸碱气体等的影响，否则影响分析结果的准确性［3］。

1．3 试验设备及试验原理 在样本预处理以后，使用岛津AA－6300C火焰原子吸收分光光度计测定土壤样品中的Cu、Pb元素，使用722N分光光度计测定Cr元素。

采用盐酸—硝酸—氢氟酸—高氯酸全分解的方法，彻底破坏土壤的矿物晶格，使试样中的待测元素全部进入试液中，然后使用火焰原子吸收光谱仪测定土壤试样中Cu的吸光度［4］。将土壤、底质样品经过硫酸、磷酸消解，使铬化合物变成可溶性;再经过离心或过滤分离后，加入稍微过量的高锰酸钾将三价铬氧化成六价铬;过剩的高锰酸钾用叠氮化钠分解去除;在酸性条件下六价铬与二苯碳酰二肼反应生成紫红色化合物，再放入分光光度计中，于波长540 nm处测定Cr吸光度［5］。将土壤试样用硝酸一氢氟酸一高氯酸或盐酸一硝酸一氢氟酸一高氯酸分解，再使用火焰原子吸收光谱仪，确定土壤试样中Pb的吸光度。

1．4 样品的测定 土壤样品中Cu、Cr的含量W(mg/kg)按下式计算。

式中，c为试液的吸光度减去空白溶液的吸光度，然后在校准曲线上查的Cu、Cr的含量，mg/L;V为试液定容的体积，ml;m为称取试样质量，g;f为试样中水分的含量，%。

土壤品中Pb含量按下式计算

式中，c为从校准曲线上查得Pb的含量，μg/L;V为 试样定容体积，ml;m为称取试样的质量，g。

1．5 土壤重金属污染评价标准与方法 土壤污染评价标准以东莞市土壤重金属环境背景值为参照标准(表1)。

表1 东莞市0～20 cm土壤环境中Cu、Cr、Pb含量的背景值mg/kg

表2 样品的吸光度

采用单因子指数法，进行评价。该法是目前土壤重金属污染评价普遍采用的方法［6］，其表达式为:

式中，Pi为土壤中i类污染物的污染指数;Ci为土壤中i类污染物实测浓度;Si为土壤中i类污染物的评价标准值。对计算所得的污染指数进行土壤质量分级，即非污染、轻度污染、中度污染、重度污染指数范围分别为 Pi≤1、1＜Pi≤2、2＜Pi≤3、Pi＞3。

2 结果与分析

2．1 土壤重金属污染评价 样品的吸光度见表2。各取样点样品重金属含量见表3。运用单因子评价法，进行评价。从表4可以看出，以东莞市土壤背景值为评价指标，在四功能区中Cr含量基本不超标，只有工业区为轻度污染。另外，Cu的污染较严重，居民区和农田区中都达到中度污染，在工业区中更是达到背景值的3．985倍，属重度污染。至于Pb的含量，在不同功能区中差别较大，在居民区和工业区中含量分别达背景值的3．169 0倍和6．089 8倍，污染较严重。

表3 各取样点样品重金属含量 mg/kg

由于研究对象均为东莞的土壤环境，选取东莞土壤背景值作为评价标准更具有参考价值。从图2可以看出，寮步镇各功能区土壤普遍受Cu的污染，污染程度大小顺序为工业区＞居民区＞农田区＞公园区。另外，居民区和工业区受Pb的污染尤为严重，已达严重污染程度。所测土壤中Cr含量基本与背景值持平。另外，工业区的三类重金属污染较其他功能区都要严重。

表4 以东莞市土壤背景值为评价标准的单因子污染指数

2．2 不同功能区土壤重金属含量差异的原因分析

2．2．1 成土母质本身。不同的母质、成土过程所形成的土壤所含有的重金属量差异很大。此外，人类工农业生产活动也造成重金属对大气、水体和土壤的污染［7］。

2．2．2 大气中重金属沉降。大气中的重金属主要来源于工业生产、汽车尾气排放及汽车轮胎磨损产生的大量含重金属的有害气体和粉尘等。它们主要分布在工矿的周围和公路、铁路的两侧。大气中的大多数重金属是经自然沉降和雨淋沉降进入土壤的。

2．2．3 公路、铁路两侧土壤中的重金属污染。以Pb、Zn、Cd、Cr、Co、Cu的污染为主。它们来自于含铅汽油的燃烧以及汽车轮胎磨损产生的含锌粉尘等。它们成条带状分布，以公路、铁路为轴向两侧重金属污染强度逐渐减弱。随着时间的推移，公路、铁路土壤重金属污染具有很强的叠加性。

2．2．4 经自然沉降和雨淋沉降进入土壤的重金属污染。主要以工矿烟囱、废物堆和公路为中心，向四周、两侧扩散;由城市—郊区—农区，随着距城市的距离加大而降低，特别是城市的郊区污染较严重。此外，还与城市的人口密度、城市土地利用率、机动车密度呈正相关;重工业越发达，污染相对越严重［8］。

2．2．5 农药、化肥和塑料薄膜使用。施用含有铅、汞、镉、砷等的农药和不合理地施用化肥都可以导致土壤中重金属的污染。一般，过磷酸盐中含有较多的重金属Hg、Cd、As、Zn、Pb，磷肥次之，氮肥和钾肥含量较低，但氮肥中铅含量较高，其中As和Cd污染严重。

2．2．6 污水灌溉。污水灌溉一般指使用经过一定处理的城市污水灌溉农田、森林和草地。城市污水包括生活污水、商业污水和工业废水。由于城市工业化的迅速发展，大量的工业废水涌入河道，使得城市污水中含有的许多重金属离子，随着污水灌溉而进入土壤。在分布上，往往是靠近污染源头和城市工业区土壤污染严重，远离污染源头和城市工业区土壤几乎不污染。近年来，污水灌溉已成为农业灌溉用水的重要组成部分。

2．2．7 污泥施肥。污泥中含有大量的有机质和氮、磷、钾等营养元素，但也含有重金属。随着大量的市政污泥进入农田，农田中的重金属的含量不断增高。污泥施肥可导致土壤中 Cd、Hg、Cr、Cu、Zn、Ni、Pb 含量的增加，且污泥施用越多，污染就越严重［9］。

2．3 寮步镇不同土地类型功能区内土壤重金属含量 由图3可知，工业区内土壤Cu、Cr、Pb均高于其他功能区。分析原因可能有两个方面，其一可能是工业区内工业生产的大量含重金属的有害气体和粉尘经自然沉降和雨淋沉降进入土壤而造成的土壤重金属污染;另一方面可能是大型工业运输车辆常进出工业区，尾气的排放也可能是造成土壤中3种金属元素含量较高的原因。而居民区中Cu、Pb含量偏高的原因可能是样本大多取自小区绿化带，而经询问小区的绿化工作人员，得知这可能是由采用污泥的施肥而致。

3 结论与讨论

东莞市寮步镇各土地类型功能区内土壤中的Cu和Pb均有不同程度的积累。18个样品中Cu、Cr、Pb的平均值分别为129．00、89．78、127．26 mg/kg。采用单因子污染指数法评价土壤重金属的污染程度，以东莞市土壤背景值为评价标准，除Cr元素外，各功能区都不同程度地受到Cu、Pb的污染，尤其是居民区和工业区的Pb与及工业区的Cu都已达到严重污染的程度。人类的生产生活、交通运输和农业活动对土壤重金属的积累都有一定程度的贡献，尤其是工业生产造成的污染最为严重。

我国目前尚没有制定出城市土壤重金属健康评价标准，今后应结合人体健康评估和土地利用方式而制定相应的法规和标准。就东莞市寮步镇而言，部分区域重金属污染严重。这就给人们生活埋下一种隐患。因此，政府相关部门应对此引起重视，制定监测土壤重金属机制，采取措施预防危害的发生。

［1］马瑾，潘根兴，万洪富，等．珠三角典型区域土壤重金属污染探查研究［J］．土壤通报，2004，35(5):636 －638．

［2］蔡立梅，马瑾，周永章，等．东莞市农田土壤和蔬菜重金属的含量特征分析［J］．地理学报，2008，63(9):994 －1003．

［3］李敏，林玉锁．城市环境铅污染及其对人体健康的影响［J］．环境监测管理与技术，2006(5):6 －9．

［4］中国环境监测总站．土壤质量总铜、锌的测定火焰原子吸收分光光度法:GB/T 17138 －1997［S］．国家环境保护总局，1997．

［5］中国环境监测总站．土壤质量总铬的测定火焰原子吸收分光光度法:GB/T 17137 －1997［S］．国家环境保护总局，1997．

［6］陈怀满．环境土壤学［M］．北京:科学出版社，2006．

［7］孔德坤，李春景，王永洁，等．扎龙湿地土壤中重金属铬的对比分析［J］．延边大学农学学报，2013(1):61－65．

［8］张乃明，段永蕙，毛昆明．土壤环境保护［M］．北京:中国农业科学技术出版社，2002．

［9］陈玉娟，温琰茂，柴世伟．珠江三角洲农田土壤重金属含量特征研究［J］．环境科学研究，2005，18(3):75 －77．