泰安市某蓄电池生产企业周围土壤重金属污染现状调查与分析

赵爱霞，姜咏栋，王玉军，刘元鹏，王京春

(泰安市环境监测站;山东农业大学资源与环境学院，山东省高校农业环境重点实验室，山东泰安 271018)

随着国民经济的高速发展，城市规模的急剧扩大，尤其是机动车辆的不断增加，我国蓄电池生产企业迎来了蓬勃发展的时期。但同时由于目前国内众多厂家大都采用80年代的老技术、老工艺，生产设备落后［2］，一方面质量难以达到国家标准，另一方面含重金属的各种污染物，通过各种途径进入土壤，给土壤带来了严重污染［3］。土壤重金属污染已经成为制约我国农业可持续发展的重要原因。泰安市世华电缆电池有限公司成立于1999年，产品为“世华”牌全系列起动用铅酸蓄电池及零部件，蓄电池生产能力为30000 只/月。为了解该公司生产过程中，排放的污染物是否会给周围土壤环境带来重金属污染［4］，本文对周边土壤样品进行采集并进行重金属Cu［5］、Zn［6］和Pb［7］含量测定，并对测定结果进行了分析和评价。

土壤重金属污染的评价方法中目前应用最广泛的方法是污染指数法(单因子污染指数和内梅罗综合污染指数评价法)。单项污染指数法用于确定单个土壤质量参数的污染情况，是将土壤污染物的实际测定浓度与该污染物的评价标准进行比较，适用于某一个特定污染源或某一种特定污染物，可以直观的反映土壤中各元素的含量水平［8］，也就是环境质量指数Pi 的数值越大该单项的环境质量越差。在土壤环境质量评价中，内梅罗指数法是当前国内外进行综合污染指数计算的最常用的方法之一，适用于评价区域内土壤质量作为一个整体与外区域土壤质量比较，或是一个区域内土壤质量在不同时间段的比较［9］。相比较而言，本次实验采用单因子污染指数法进行评价最为准确。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 试验土壤 根据泰安市主导风向，确定采样区域为厂区西侧和南侧。土壤样品采样点位确定为距离厂界50 m、100 m、200 m、500 m、1000 m 以及2000 m 处各6个，共12个。土壤的采样深度0～20 cm，采用四分法弃取［10］，采样量为1 kg，用塑料塑封袋立即包装好，编号，贴上标签，带回实验室后，自然风干。待土样彻底风干后，用木棒初步碾碎，用四分法取对角两份混合，连续两次，得250 g 左右。再在玛瑙研钵中继续研磨，过100 目尼龙筛，即为分析样品［11］。

1.1.2 试验试剂 超纯水(电导率在18.2 MΩ 以上)，硝酸:ρ=1.42 g/mL;高氯酸:ρ=1.68 g/mL;盐酸:ρ=1.19 g/mL;各重金属标准使用液:用0.2%硝酸溶液稀释金属标准贮备液配制而成，使配成的混合标准使用液中铜、锌、铅的浓度分别为50.0、10.0、100.0 mg/L［11］。所使用的化学试剂均为优级纯。

1.1.3 仪器 ICPS－7500(岛津顺序型等离子发射光谱仪);万分之一电子天平;可调式电热板;电热鼓风干燥箱;尼龙筛;研钵。

1.2 试验方法

土壤样品采用消解法处理［12］。即用王水(盐酸+硝酸)+高氯酸(HClO4)消解，再用等离子体发射光谱仪测定。消解方法:将待测土样称取1 g 于100 mL 三角瓶中，加少许水湿润，加王水10 mL，在通风橱中低温加热微沸，待棕色烟雾基本赶完后，取下冷却，加10 mL 高氯酸再加热消化至产生浓白烟，待浓烟基本散去，土样呈灰白色为止，同时作试剂空白。取下样品，稍冷，加0.2%硝酸10 mL，过滤于100 mL 容量瓶中，用热的去离子水洗涤残渣3～4 次，定容至刻度，摇匀后，待测。

将消解后土壤样品按照编号，根据铅、铜、锌测定的工作条件，通过ICP－7500 岛津顺序型等离子发射光谱仪测定［13］，样品处理测试方法按《土壤农化分析法》《土壤环境质量标准》修订(GB15618－2008)中所规定的要求进行［14］。离子发射光谱仪法检测此三种重金属的检出限见表1。

表1 Cu Pb Zn 检出限(mg/L)Table 1 The detection limit of Cu Pb Zn(mg/L)

1.3 土壤质量评价方法

本次实验采用单因子污染指数法进行评价。

单因子评价:对土壤中的某一污染物的污染程度进行评价。评价的依据是该污染物的单项污染指数:

式中:Pi为单项污染指数，Ci为实测浓度，S为土壤评价标准。

Pi＜1，表示土壤未受污染;Pi＞1，表示土壤受污染;Pi越大，污染越严重。

1.4 数据统计

数据采用Excel和SPSS 软件进行计算和统计分析，用DPS 软件进行数据的显著性分析。P＜0.05 表示具有显著性差异。

2 结果与讨论

2.1 在研究区域不同距离条件下所测重金属分布情况

铜、锌、铅三种重金属含量测定［15］结果及土壤环境背景值见表2。

表2 土壤样品中Cu Pb Zn 含量表及其土壤背景值(mg/kg)Table 2 The contents table of Cu Pb Zn in soils samples and the background value of soil environment(mg/kg)

由表2 可知:

与土壤环境背景值对照相比［16］，研究区域厂区西侧在距离为50 m、100 m、200 m、1000 m和2000 m时，重金属Cu 的含量与土壤环境背景值相比均有显著提高(P＜0.05)［17］，表明该距离对应的重金属Cu含量明显高于土壤环境背景值，说明此处土壤已经受到外界重金属Cu 的影响;在厂区西侧距离为500 m时，重金属Cu 的含量低于土壤背景值，其差异达到了显著水平(P＜0.05)，说明此处土壤质量较好。研究区域厂区南侧在距离为50 m、100 m、200 m、500 m、1000 m和2000 m 时，重金属Cu 的含量与土壤环境背景值相比均有显著提高(P＜0.05)，表明该距离对应的重金属Cu 含量明显高于土壤环境背景值，说明此处土壤已经受到外界重金属Cu 的影响;但是重金属Cu 含量与距离不呈线性关系，说明该公司对周围土壤Cu 污染的影响较小，周围土壤已受其他因素影响。

与土壤环境背景值对照相比，研究区域厂区西侧和南侧在距离为50 m、100 m、200 m、500 m、1000 m和2000 m 时，重金属Zn 的含量与土壤环境背景值相比均有显著提高(P＜0.05)，表明该距离对应的重金属Zn 含量明显高于土壤环境背景值，说明此处土壤已经受到外界重金属Zn 的影响［18］;但是重金属Zn 含量与距离不呈线性关系，说明该公司对周围土壤Zn 污染的影响较小，周围土壤已受其他因素影响。

与土壤环境背景值对照相比，研究区域厂区西侧在距离为50 m、100 m、200 m、500 m、1000 m和2000 m 时，重金属Pb 的含量与土壤环境背景值相比均有显著提高(P＜0.05)，表明该距离对应的重金属Pb 含量明显高于土壤环境背景值，说明此处土壤已经受到外界重金属Pb 的影响;研究区域厂区南侧在距离为50 m、100 m、200 m 时，重金属Pb 的含量与土壤环境背景值相比均有显著提高(P＜0.05)，表明该距离对应的重金属含量Pb 明显高于土壤环境背景值，说明此处土壤也已经受到外界重金属Pb 的影响;在厂区南侧距离为500 m、1000 m、2000 m 时，重金属Pb 的含量与土壤环境背景值相比均有显著降低(P＜0.05)，表明该距离对应的重金属含量Pb 明显低于土壤环境背景值;并且，重金属Pb 含量随距离的增加而呈现明显的减小趋势(P＜0.05)，说明该公司生产铅蓄电池产生的铅尘等对下风向土壤的Pb 污染有一定影响。

2.2 在研究区域土壤中重金属单项污染指数评价分析

我国土壤环境质量标准值见表3。

表3 土壤环境质量标准值(GB15618－1995)(mg/kg)Table 3 Environment quality standard values in soils(mg/kg)

本次实验样品采集地位于旱地，经测定，样品pH 范围在6.5～7.5 之间，采用《土壤环境质量标准》(GB15618－1995)的二级作为评价标准［19］。

农业部环境保护科研监测所在评价农田环境质量时，采用如下的四级评价方法，如表4 示。

表4 土壤污染分级标准Table 4 The grading standards of pollution index for soil

根据试验所得数据，分别计算Cu、Zn和Pb 三种重金属的单项污染指数，见图1。

图1 土壤中重金属单项污染指数综合图Fig.1 The comprehensive figure of average individual

由表4和图1 可知，此次调查分析的土壤中三种重金属Cu、Zn、Pb 的单项污染指数Pi 值均小于1(P＜0.05)，说明运用单项污染指数评价法进行评价时，所有土壤样品中三种重金属的含量均未超过国家土壤环境质量二级标准，污染等级为清洁。其中南50 m 采样点处三种重金属Pi 值均为最高，所受到重金属污染最严重。

并且，重金属Cu 含量与距离不呈线性关系，说明该公司对周围土壤Cu 污染的影响较小，周围土壤已受其他因素影响;重金属Zn 含量与距离也不呈线性关系，说明该公司对周围土壤Zn 污染的影响较小，周围土壤也已受其他因素影响;重金属Pb 含量随距离的增加而呈现明显的减小趋势(P＜0.05)，说明该公司生产铅蓄电池产生的铅尘等对下风向土壤的Pb 污染有一定影响［20］。

3 结论

本文以泰安市世华电缆电池有限公司为研究对象，通过对该公司周围土壤样品的测定分析，得出以下主要结论:

(1)世华电缆电池有限公司部分土壤样品中Cu、Zn、Pb 含量与土壤环境背景值相比有显著提高(P＜0.05)，但周围土壤三种主要重金属Cu、Zn、Pb 的污染均未超过国家土壤环境质量二级标准，污染等级为清洁，公司对周围土壤重金属污染影响较小。

(2)由表2和图1 数据分析可知，只有厂区南50 m 采样点处Cu、Zn 的含量较高，其余各点两种重金属含量分别相差不多，说明该公司对周围土壤Cu、Zn 污染的影响较小。

(3)由表1 数据分析可知，该公司西侧和南侧所采集土壤样品中Pb 的含量随距离的增加而呈现明显的减小趋势(P＜0.05)，其中西50 m和南50 m 处Pb 的含量最高，而西2000 m 及南2000 m 处最低。虽然所有土壤样品中Pb 的污染指数均未大于1，但由图1 中Pb 的污染指数梯度变化可以得出，世华电缆电池有限公司生产铅蓄电池产生的铅尘等对下风向土壤的Pb 污染有一定影响。

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