洽川湿地土壤重金属污染分析

2014-08-12叶玉超任力胥晓丽等

江苏农业科学 2014年6期

叶玉超+任力+胥晓丽+等

摘要：对黄河洽川湿地进行样品采集，采用国标法消化，测定了湿地土壤中Pb、Cd、Cr、Cu、Zn和 Mn的含量，利用单因子污染指数、均方根综合污染指数和地积累污染指数法评价土壤重金属的污染程度。结果表明，洽川湿地采样范围重金属总体污染情况比较严重，污染主要来自重金属Cd，其他重金属造成的影响相对较小。

关键词：洽川；黄河湿地；土壤；重金属；污染

中图分类号： X53文献标志码： A文章编号：1002-1302（2014）06-0339-03

收稿日期：2013-08-30

基金项目：陕西省自然科学基金（编号：2013JQ2021）；国家大学生创新计划（编号：201210723003）；渭南师范学院科研基金（编号：13YKP007）。

作者简介：叶玉超（1993—），男，本科生。

通信作者：李吉锋（1977—），男，山东青岛人，硕士，副教授，主要从事环境分析。E-mail：ustc1@163.com。黄河洽川湿地位于陕西省合阳县城东23 km处的洽川镇黄河二级台地上，东临黄河、西依青山，土地肥沃，气候湿润，水源充足，物产丰富，素有“小江南”之美称。湿地面积 165 km2，内有黄河流域最大的芦苇荡（0.667万hm2）和最大的湿地保护区（1万hm2），百余种国家一、二级保护动物在此栖息。常见植物群落有芦苇、碱蓬、水蓼、柳等天然植物群落，亦有少量人工栽培的杨柳等树木。《诗经》中著名的“关关雎鸠，在河之洲。窈窕淑女，君子好逑。”便出自于此。洽川湿地内丰富的植物群落和沼泽堆积物具有很大的吸附能力，污水或含重金属的工业废水进入黄河后，重金属的大部分能被湿地植物和沼泽堆积物吸附。湿地在对黄河起净化作用的同时，本身会受到重金属等的污染。为了对湿地这一地球“肾脏”的病情进行诊断，本研究对洽川湿地布点采样，采用国标法测定了其Pb、Cd、Cr、Cu、Zn和 Mn的含量并利用单因子污染指数、均方根综合污染指数评价土壤重金属的污染程度。

1样品的采集和分析

1.1采集和制备

选择洽川湿地南至处女泉北至黄河魂入口之间湿地布点采样，共设置18个采样点，采样点位置见图1和图2，每个采样点同时采集3份样品，每份1 kg左右，混匀作为1个采样点的样品。样品晾干后去除石子和动植物残体等异物，通过80目尼龙筛，利用4分法将采集的18个土壤样品分别缩分。准确称取1.00 g土样置于100 mL聚四氟乙烯烧杯中，用盐酸-硝酸-氢氟酸-高氯酸消解[1]，定容于50 mL容量瓶中。消解样品同时做空白1份。用原子吸收分光光度计测定含量。

1.2试剂、仪器及测定条件

各元素的分析纯试剂，用于配制储备液和标准溶液。盐酸、硝酸、高氯酸、氢氟酸均为分析纯，二次蒸馏水。WFX-120原子吸收分光光度计（北京瑞利），Pb、Cd、Cr、Cu、Zn和Mn空心阴极灯。

1.3准确度试验

选取2号土壤样品，加入一定量各元素标准溶液，消化后测定并计算加标回收率，平行测定3次，回收率均高于90%。

1.4精密度试验

选取消化后的2号样品，对各元素均连续进样5次，计算精密度，RSD均小于1%。

2洽川湿地土壤中重金属污染情况及评价

2.1洽川土壤中重金属含量

洽川湿地土壤重金属含量、陕西省表层土壤重金属的背景值[2]见表1。

2.2洽川湿地重金属污染评价

2.2.1单因子污染指数和均方根综合污染指数法土壤的重金属污染评价采用单因子污染指数、均方根综合污染指数[3]等不同方法分别进行评价。单因子污染指数能准确地反映单个元素的污染特性，均方根误差能综合考虑各污染因子的污染程度，以上评价方法能从不同的角度评价重金属污染的不同状况。评价标准依据陕西省土壤背景值，污染等级划分标准参照表2。

（1）单因子污染指数公式为：

Pi=Ci/Coi（1）

式中：Pi为土壤重金属元素i的污染指数；Ci为土壤重金属元素i的实测浓度；Coi为陕西省土壤重金属元素i的背景值。

染程度15.46中度42.55重度1.40轻度0.46未0.78未0.48未17.51重度24.06中度63.83重度4.60轻度1.48轻度1.16轻度0.90未26.13重度38.43重度56.38重度1.35轻度1.56轻度1.09未1.08轻度23.30重度418.75重度51.06重度1.45轻度2.13轻度0.87轻度1.72轻度23.35重度53.77中度55.32重度0.80未0.90未1.12轻度0.80未24.57重度64.54中度76.60重度1.10轻度1.13轻度1.11轻度1.11轻度34.39重度73.46中度19.15重度0.95未1.25轻度0.89未0.91未16.15重度83.44中度24.47重度1.61轻度1.51轻度1.05轻度1.02轻度10.14重度95.05中度68.09重度1.10轻度0.50未1.20轻度1.34轻度28.13重度105.23中度79.79重度1.55轻度1.44轻度1.33轻度1.27轻度34.62重度113.93中度18.09重度1.10轻度1.69轻度1.10轻度1.03轻度16.05重度126.52中度31.91重度1.50轻度3.00中度0.88未1.29轻度14.89重度134.14中度20.21重度0.95未1.11轻度0.90未0.79未10.41重度144.04中度39.36重度0.75未0.73未0.51未0.55未16.16重度155.10中度60.64重度1.60轻度1.58轻度1.10轻度1.38轻度25.72重度165.35中度60.64重度1.85轻度2.47轻度1.36轻度2.17轻度24.91重度175.78中度44.68重度1.30轻度1.06轻度0.82未1.52轻度18.42重度185.88中度55.32重度1.15轻度1.32轻度0.95未1.26轻度22.73重度

按照单因子污染指数评价，Pb属于中度污染到重度污染；Cd的所有采样点均属于重度污染；Cu 1、5、9、14采样点属于无污染，12采样点属于中度污染，其他采样点属于轻度污染；Cr、Mn和Zn总体属于未污染和轻度污染。从单元素分析Cd污染最重，Pb次之，Cu污染较轻，其他重金属污染相对较轻。按照均方根综合污染指数分析整个采样区域处于中度污染，主要原因是Cd对均方根综合污染指数贡献较大，分析结果污染严重。

2.2.2地积累指数法为了较为客观地评价湿地土壤中Pb的污染程度，采用了较为常用的地积累指数法[4]。

Igeo=log2[Cn/（1.5Bn）]

式中：Cn为元素的实测含量，Bn为该元素的背景含量。

Muller等提出的地积累指数的污染程度级别划分标准详见表4。

表4Muller地积累指数分级

Igeo分级污染程度≤00无污染>0～11轻度污染到中度污染>1～22中度污染>2～33中度污染到强度污染>3～44强度污染>4～55强度污染到极严重污染>5～106极严重污染

洽川湿地土壤重金属地累积指数见表5。表5土壤重金属地积累指数及污染等级

区域PbCdCrCuMnZnIgeo等级Igeo等级Igeo等级Igeo等级Igeo等级Igeo等级11.8724.845-0.100-1.700-0.940-1.65021.4425.4360.101-0.020-0.370-0.73032.5035.256-0.1500.060-0.470-0.47043.6645.116-0.0500.521-0.0800.20151.3425.2260.031-0.740-0.420-0.92061.6025.6960.171-0.410-0.430-0.43071.2123.694-0.660-0.260-0.080-0.72081.2024.0450.2210.011-0.520-0.06091.7625.526-0.450-1.580-0.330-0.160101.8125.7560.051-0.060-0.170-0.240111.3923.604-0.4500.171-0.450-0.550122.1334.4350.001-0.300-0.780-0.220131.4723.774-0.660-0.440-0.740-0.930141.4324.735-1.000-1.040-1.560-1.460151.7725.3460.0910.081-0.450-0.120161.8425.3460.3010.721-0.1400.531171.9524.915-0.210-0.500-0.8800.021181.9825.226-0.380-0.190-0.660-0.250

分析结果表明，Pb各采样点处于中度污染到强度污染；Cd污染总体处于强度污染到极强污染；Cr、Cu总体处于无污染到中度污染；Mn处于无污染，污染最轻；Zn处于无污染。对比各种重金属的地积累指数发现，洽川湿地Cd污染最严重，各采样点都是强度污染以上级别，Pb污染次之，Cr和Cu污染相对较轻，Mn和Zn污染最轻。

3讨论

综合均方根综合污染指数法和地积累污染指数法评价结果，洽川湿地采样范围Cd污染比较严重，导致综合均方根综合污染指数法评价后湿地重金属污染总体严重。湿地污染主要来自重金属Cd，其他重金属造成的影响相对小得多。

本次所设定的采样点均属于黄河洽川湿地范围，属于黄河河流影响范围，重金属含量受到黄河河水影响，但是湿地土壤和河流底泥不同，它所受污染比底泥要轻，湿地本身具有一定的自净作用，湿地生存的芦苇等植物对于重金属具有吸收累积作用，可以降低湿地土壤重金属含量，但洽川湿地仍属于很强生态危害，主要原因是Cd污染严重超标。应加强对上游污染物尤其是Cd污染排放进行严格监控，洽川湿地应适当增加对于Cd具有累积作用的植物种植，最好从本土生长的植物中筛选，以利对重金属进行富集去除。

参考文献：

[1]李吉锋. 关中公路土壤重金属污染及潜在生态危害分析[J]. 土壤通报，2013，44（3）：744-747.

[2]王利军，卢新卫，雷凯，等. 渭河宝鸡段表层沉积物重金属污染研究[J]. 农业环境科学学报，2011，30（2）：334-340.

[3]丁桑岚. 环境评价概论[M]. 北京：化学工业出版社，2001.