武汉市某工业用地土壤重金属污染状况分析与评价

吴桂萍，黄 慧，唐太平

(1中南民族大学 环境工程与科学研究所，武汉430074；2 湖北省黄石市环境保护研究所，黄石 435000)

土壤重金属污染是当今最主要的环境问题之一，城市中通过交通运输、工业排放、市政建设和大气沉降等造成土壤重金属污染越来越严重[1-4].由于重金属具有生物富集性，并能通过生物链转移，直接或间接地威胁和危害人体健康，对各类土壤重金属污染分析与评价已引起广泛关注[5-7].在城市开展工业区周边土壤重金属污染调查和监测，对保护人类健康和促进经济的可持续发展具有重要意义.本研究为了解土壤重金属污染现状，对武汉一面积约20000m2闲置拟建工业厂房用地的土壤取样分析，为后续工厂生产活动和土壤环境质量评价提供依据.

1 材料与方法

1.1 土样采集

依据《土壤环境监测技术规范》(HJ/T166-2004)，在武汉市汉阳区的某一工业用空地上采用梅花布点方式布设采样点13个，分别采集土壤表层0～20cm和次表层20～50cm的土壤样品共26个，经室内自然风干去除残渣、磨碎、过100目筛，保存于塑料瓶中备用.

1.2 分析方法

(1) 土壤pH的测定：参照《森林土壤pH值的测定》(GB7859-1987)；(2)土壤有机质的测定：参照《土壤有机质测定法》(GB8834-1988)；(3)土壤重金属的测定：参照《土壤质量铅、镉的测定石墨炉原子吸收分光光度法》(GBT17141-1997)，准确称取0.2g土壤样品，于聚四氟乙烯坩埚中，在电热板上加HNO3-HF-HClO4消解、定容，用火焰原子吸收分光光度法测定Cu、Zn、Cr、Co、Mn、Pb 6种重金属的含量.

1.3 评价方法

1.3.1 单因子污染指数法

表1 湖北省土壤重金属背景值

1.3.2 内梅罗综合污染指数法

表2 土壤综合污染指数评价标准

2 结果与讨论

2.1 土壤pH值

土壤pH值是土壤酸碱度指标，是土壤基本性质和肥力的重要影响因素之—.它直接影响土壤养分的存在状态、转化和有效性，进而影响植物的生长发育，与诸多土壤理化分析项目的方法和结果密切相关，是审查其他项目结果的一个依据.检测采集的26个土壤样品pH值，均在5.3～8.2范围内，平均值为6.8.其中5个pH值小于6，1个pH值大于8.可见，此片土壤整体上呈中性.

2.2 土壤有机质

土壤的有机质含量作为土壤肥力水平高低的一个重要指标，它不仅是土壤各种养分特别是氮、磷的重要来源，而且对土壤理化性质如结构性、保肥性和缓冲性等有着积极的影响.26个土样中土壤有机质的平均体积比为0.71 %，最大值为1.56 %，最小值0.16 %，说明土壤中的有机质含量整体偏低，属极低范围.

2.3 土壤中重金属含量状况

测定研究区域26个土壤样品中6种重金属含量，每个土壤样品分为0～20cm(表层)和20～50cm(次表层)，结果见表3.

表3 武汉某工业用地土壤重金属含量

由表3可见，表层(0～20cm)土壤样品中的重金属Cu、Zn、Cr、Pb、Mn、Co的平均值分别为27.08，198.68，67.95，18.72，525.50，69.44 mg/kg.变异系数反映各个样点的变异程度，其中Cr的变异系数最大，为64.57 %； Co的变异系数最小，为15.12 %，各金属元素含量的变异系数由小到大的排列为Co

次表层(20～50cm)土壤样品中的重金属Cu、Zn、Cr、Pb、Mn、Co的平均值分别为25.82，210.19，65.68，19.67，528.99,68.92 mg/kg.各金属元素含量的变异系数由小到大排列为Co

比较表层土壤和次表层土壤中重金属的含量，两层土壤中各种重金属含量差别不大，在垂直分布上未呈现特定规律.所有26个样品中Cu、Zn、Pb和Cr的含量均远小于《土壤环境质量标准》(GB15618-1995)三级标准.与中国土壤背景值比较，6种金属元素含量平均值中只有Pb和Mn的含量偏低，Cu和Cr略微超标，而Zn和Co的含量分别为204.44 mg/kg和69.18 mg/kg，是中国土壤背景值的2.76倍和5.45倍，与湖北省土壤背景值比较，6种元素中有4种偏低， Zn和Co的含量超标.说明该土壤区域中受到Zn和Co的污染.

2.4 土壤重金属污染评价

以湖北省土壤背景值作参比，计算出26个土壤样品中6种重金属的单因子污染指数值，见表4，各采样点重金属单因子污染指数分布情况见表5.

表4 重金属单因子污染指数

表5 污染指数值分布表

由表4可见，该工业用地土壤重金属Co污染最严重，单项污染指数为4.49，其次为Zn，单项污染指数为2.45，而Pb、Mn、Cr、Cu的单项污染指数平均值均小于1，分别为0.72、0.74、0.78和0.86.各种重金属元素变异系数Cr 最大，Pb次之，Co最小.

由表5可见，26个样本中，未受Pb、Cu、Mn、Cr污染的样本数分别为23、20、24、24个；26个样本全部受到Co的重污染；5个样本受Zn的重污染，12个样本受Zn的中污染，9个样本受Zn的轻污染.故土壤中的Co和Zn污染比较严重，其中Co污染最重，是主要的污染因子，土壤全部样品中的Co的含量均超过湖北省土壤背景值，单项污染指数为3.68～6.63；Zn为次要污染因子,单项污染指数为1.50～3.85；基本未受到Pb、Cu、Mn、Cr的污染.虽然大多数的重金属都属于未污染水平，但由于Co的单项污染指数较高，导致综合污染指数值较高，为3.39，属于重污染.因城市土壤重金属污染程度与研究区的城市规划布局、工业生产活动等有关[11]，该工业用地处于武汉市经济开发区，周围工厂众多、交通繁忙，是导致该工业用地重金属污染的主要原因，但其主要污染因子Co和Zn的污染来源还有待进一步的研究.

3 结论

(1)土壤整体呈pH中性，土壤中的有机质含量偏低，属极低范围.

(2)表层(0～20cm)土壤样品中的重金属Cu、Zn、Cr、Pb、Mn、Co的含量平均值分别为27.08，198.68，67.95，18.72，525.50，69.44 mg/kg.次表层(20～50cm)土壤样品中的重金属Cu、Zn、Cr、Pb、Mn、Co的含量平均值分别为25.82，210.19，65.68，19.67，528.99，68.92 mg/kg.两层土壤中各种重金属含量差别不大，含量在垂直分布上未呈现特定规律.

(3)以湖北省土壤背景值为评价标准，该工业用地土壤重金属主要污染因子为Co，其次是Zn，Pb、Mn、Cr、Cu未超过湖北省土壤背景值.综合污染指数为3.39，属于重度重金属污染.

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